[发明专利]一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法

说明书

本发明提供了一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法。其中高性能宽输出电压范围的电源包括M个整流支路和串并联变换模块，每个整流支路设有变压器、整流电路、正极输出极和负极输出极，每个变压器包含N个副边绕组，N个副边绕组包括至少N+1个输出端，N个输出端、公共端与相应的整流电路形成预定电压值且路径不同的L个整流通路，L个整流通路中有至少L‑1个整流通路串接有选通开关，串并联变换模块设有正极连接线路、负极连接线路和若干个变换开关。应用本发明技术方案解决了现有技术中在宽输出电压需求下仍难以在全输出电压范围内获得较佳性能的问题；同时，本发明应用交错控制方法，可以有效减小输出电流纹波，减少EMI干扰。

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，尤其涉及一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法。

背景技术

随着应用场景的增多，对电源的输出电压范围要求也越来越高，比如电动汽车充电的应用中，由于同一充电桩需要对不同车型进行充电，在对物流车以及小型车充电时需要低压200～300V充电，而对大型公交车充电时其充电电压又高达800～900V，普通乘用车大概需要400～500V充电。所以，在极宽的输出电压范围内都需要充电电源高效输出。

普通充电电源模块最高输出电压在800V以下，低压到了600V以下就会限功率。要提高输出电压，就需要换更高耐压的整流二极管，器件成本大幅提高；要提高低压下的输出功率，就需要换更大通流能力的二极管和原边开关管，换更大体积的变压器，成本和体积都显著增加，并且低压下转换效率低。为适应宽电压范围输出的需要，一些优化方案应运而生，比如通过多路开关切换变压器绕组来扩展电源输出范围和效率，这样可以比传统电源的一个最佳工作点多一个最佳工作点，获得较佳性能；再比如，两路输出通过开关连接成并联或者串联方式输出，这是将单路输出的最佳工作点通过输出串并联，扩展到2个最佳工作点，从而获得更宽的输出电压和性能(效率)。虽然通过上述优化，可以将普通电源的最佳工作点扩展为2个最佳工作点，从而获得2段较好的输出特性，但是对于超宽范围(如150V～1000V)的充电需求，仍然存在：在宽输出电压需求下仍难以在全输出电压范围内获得较佳性能的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法，旨在解决现有技术中在宽输出电压需求下仍难以在全输出电压范围内获得较佳性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种高性能宽输出电压范围的电源，其包括M个整流支路，M为整数且M≥2，每个整流支路设有变压器、整流电路、正极输出极和负极输出极，每个变压器包含N个副边绕组，N为整数且N≥1，N个副边绕组包括至少N+1个输出端，至少N+1个输出端中有一个公共端，其余N个输出端、公共端与相应的整流电路形成预定电压值且路径不同的L个整流通路，其中L≥1，每个整流通路均具有正极子和负极子，正极子形成正极输出极和负极子形成负极输出极，且L个整流通路中有至少有L-1个整流通路串接有选通开关，该高性能宽输出电压范围的电源还包括串并联变换模块，串并联变换模块设有正极连接线路、负极连接线路和若干个变换开关；其中第一个整流支路的正极输出极与正极连接线路电连接，该整流支路的负极输出极通过变换开关与负极连接线路电连接；第M个整流支路的负极输出极与负极连接线路电连接，该整流支路的正极输出极通过变换开关与正极连接线路电连接；剩余第二到第M-1个整流支路的正极输出极分别通过变换开关与正极连接线路电连接，剩余第二到第M-1个整流支路的负极输出极分别通过变换开关与负极连接线路电连接；第K个整流支路的负极输出极与第K+1个整流支路的正极输出极通过变换开关电连接，其中K为整数，K≥1且K+1≤M。

根据本发明的另一方面，提供了一种应用于前述的高性能宽输出电压范围的电源的控制方法，施加于每个整流支路中原边高频变换电路的控制驱动信号，相互错开一定角度，工作于交错工作模式。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：