提高两级多模块变换器效率的数量配置控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提高两级多模块变换器效率的数量配置控制方法及装置，包括：前级采用多个相同的LLC电源模块将输入电压升高到定值并将输出侧串联，后级采用多输入单输出BUCK电源模块，将前级输出电压送给后级BUCK电路作为输入电压组成主电路，每个LLC输出电压均为相同值的直流电压，串联形成中间母线电压其值大于后级输出电压，通过计算后级输出电压以及输出功率的大小；上位机通过CAN总线通信将指令传送给后级电源模块，后级电源模块进行参数配置，控制前级的启停状态和后级的工作占空比，从而减少前级LLC的电源模块工作个数增加工作模块的输出功率从而提高整机的效率。

【技术实现步骤摘要】
提高两级多模块变换器效率的数量配置控制方法及装置
本专利技术电力电子
，尤其涉及一种提升基于多模块级联形成的两级结构大功率电源效率的模块工作数量控制方法及装置。
技术介绍
在各类电力电子设备中，高频开关电源作为供电系统发挥着重要的作用。随着科学技术的不断发展，对高频开关电源的体积、可靠性、效率、容量等提出了更加严格的要求，也使得高频开关电源技术不断朝着高频化、集成化、智能化等方向创新、发展。因此，研究高效、高可靠性的整流电源对工业生产具有重要的意义。模块化装备具有便于容量扩展、所占体积小且功率密度大、成本低、通用性好等优点，所以越来越广泛应用在生产生活中。同时在面对大功率电源需要有高升压比、宽范围输出电压和电流、高输出功率的要求时，单个电路往往难以满足这些需求。模块化电源方案给大功率电推进电源的设计带来了新的思路，并能减少下一代电源开发时间和成本。面对这种高压大功率的需求时，采用模块电源级联的方式来解决这一问题。级联问题虽然可以解决大功率输出以及输出电压宽范围的要求，但是也存在一定的缺点；如在输出功率较小是，多个模块同时工作在小功率输出的状况下，整机的效率将会大打折扣，除此之外应对宽范围输出的需求，往往在级联电路中有一级采用调压电路，而调压电路的效率直接跟工作时的占空比有很大关系，而在电路的设计过程中往往按电路的最大输出电压来设计电路参数，因此在小电压输出时，电源的工作效率极低。面对这些问题，需要通过一定的控制策略来解决。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于解决多模块级联电源在小功率输出以及小电压输出时效率较低的问题，提出一种提高两级多模块变换器效率的数量配置控制方法。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种提高两级多模块变换器效率的数量配置控制方法，包括如下步骤：步骤S1：根据后级BUCK电源模块不同的输出电压Vo以及输出功率Po范围，计算前级LLC电源模块的工作数量n和后级BUCK电源模块的输入路数m；步骤S2：后级BUCK电源模块根据前级LLC电源模块的工作数量n和前级LLC电源模块的输出电压Vo_LLC以及后级BUCK电源模块输出电压Vo，计算后级BUCK电源模块的工作占空比D；步骤S3：对后级BUCK电源模块输出电压Vo进行采样，与上位机中的理想输出电压Vo_reference进行比较，误差经过电压环PID，得到调制比信号；步骤S4：对于后级BUCK电源模块的输入路数m，三角载波依次移相360°/m，然后将调制比信号与三角载波进行比较，产生后级BUCK电源模块开关管的驱动信号；步骤S5：取n＝n+1重复步骤S2～S4，计算整体电源在前级LLC电源模块的工作数量为n的情况下的效率Pn和n+1的情况下的效率Pn+1；比较Pn与Pn+1的大小，若Pn>Pn+1，则前级LLC电源模块的工作数量配置为n；若Pn<Pn+1，取n＝n+2重复步骤S2～S4，计算整体电源在前级LLC电源模块的工作数量为n+2的情况下的效率Pn+2；比较Pn+1与Pn+2的大小，若Pn+1>Pn+2，则前级LLC电源模块的工作数量配置为n+1；若Pn+1<Pn+2，继续增加n的值，直到n值等于前级LLC电源模块的总数量。作为一种较佳的实施例，所述步骤S1给出了计算前级LLC电源模块工作数量n的计算公式。作为一种较佳的实施例，所述步骤S1还给出了计算后级BUCK电源模块输入路数m的计算公式。作为一种较佳的实施例，所述步骤S2给出了计算后级BUCK电源模块占空比D的计算公式。进而，本专利技术实施例给出了一种提高两级多模块变换器效率的数量配置控制装置，包括前级LLC电源模块、后级BUCK电源模块和上位机；多个前级LLC电源模块输入侧并联，输出侧串联连接后级BUCK电源模块，后级BUCK电源模块连接上位机；所述后级BUCK电源模块包括功率开关管MOSFET和二极管D，前级LLC电源模块输出侧串联后与后级BUCK电源模块的LC滤波电路并联，LC串联输入滤波电路接负载RL。作为一种较佳的实施例，所述功率开关管MOSFET的漏端接前级LLC电源模块的输出端，功率开关管MOSFET的源端接二极管D的正极，各二极管D串联后并联在LC滤波电路的电容两端，电容并联连接负载RL。作为一种较佳的实施例，将前级LLC电源模块的输出侧与N输入单输出的后级BUCK电源模块输入侧相连构成主电路；前级LLC电源模块的输入为任意值，前级LLC电源模块输出母线电压其值大于后级BUCK电源模块输出电压。作为一种较佳的实施例，后级BUCK电源模块的输出侧电压为宽范围的直流电压，前级LLC电源模块采用电压环PI控制，后级BUCK电源模块采用电压环PID控制。本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和有益效果：本专利技术可以实现大功率电源宽范围输出，同时可以实现提升多模块电源级联输出小功率时的整机效率提升，可以降低电源模块上的损耗。相比于以前的控制方式，该控制方法不仅能够实现多模块电源级联时大功率的输出，同时可以实现宽输出电压范围，在整机电源输出小电压和小功率时能控制模块电源的工作状态，降低模块上的损耗，使得整机电源在整个输出范围内工作在高效率的状态下。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1为本专利技术所述的多模块级联电源变换器主功率电路的电路图；图2为本专利技术所述的电源模块通信连接示意图；图3为输出25A，各配置策略效率曲线图；图4为工作模块个数配置策略与输出电压、电流范围的关系图；图5为3输入BUCK变换器的理论计算效率图。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。参考附图1、图2所示，本专利技术的提高两级多模块变换器效率的数量配置装置，包括前级LLC电源模块、后级BUCK电源模块和上位机；多个前级LLC电源模块输入侧并联，输出侧串联连接后级BUCK电源模块，后级BUCK电源模块连接上位机。其中，后级BUCK电源模块包括功率开关管MOSFET和二极管D，前级LLC电源模块输出侧串联后与后级BUCK电源模块的LC滤波电路并联，LC串联输入滤波电路接负载RL。功率开关管MOSFET的漏端接前级LLC电源模块的输出端，功率开关管MOSFET的源端接二极管D的正极，各二极管D串联后并联在LC滤波电路的电容两端，电容并联连接负载RL。将前级LLC模块控制器上的CANTXB和CANRXB通过CAN通信芯片与一个二端口座子相连，端口分别为CANHB和CANLB；将所有前级LLC电源模块的CANHB和CANLB用两根导线分别连接在一起；将后级BUCK电源模块控制器上的CANTXB和CANRXB，CANTXA和CANRXA，分别通过两块CAN通信芯片与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高两级多模块变换器效率的数量配置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：根据后级BUCK电源模块不同的输出电压V

【技术特征摘要】
1.一种提高两级多模块变换器效率的数量配置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：根据后级BUCK电源模块不同的输出电压Vo以及输出功率Po范围，计算前级LLC电源模块的工作数量n和后级BUCK电源模块的输入路数m；
步骤S2：后级BUCK电源模块根据前级LLC电源模块的工作数量n和前级LLC电源模块的输出电压Vo_LLC以及后级BUCK电源模块输出电压Vo，计算后级BUCK电源模块的工作占空比D；
步骤S3：对后级BUCK电源模块输出电压Vo进行采样，与上位机中的理想输出电压Vo_reference进行比较，误差经过电压环PID，得到调制比信号；
步骤S4：对于后级BUCK电源模块的输入路数m，三角载波依次移相360°/m，然后将调制比信号与三角载波进行比较，产生后级BUCK电源模块开关管的驱动信号；
步骤S5：取n＝n+1重复步骤S2～S4，计算整体电源在前级LLC电源模块的工作数量为n的情况下的效率Pn和n+1的情况下的效率Pn+1；
比较Pn与Pn+1的大小，若Pn>Pn+1，则前级LLC电源模块的工作数量配置为n；若Pn<Pn+1，取n＝n+2重复步骤S2～S4，计算整体电源在前级LLC电源模块的工作数量为n+2的情况下的效率Pn+2；
比较Pn+1与Pn+2的大小，若Pn+1>Pn+2，则前级LLC电源模块的工作数量配置为n+1；若Pn+1<Pn+2，继续增加n的值，直到n值等于前级LLC电源模块的总数量。


2.根据权利要求1所述的提高两级多模块变换器效率的数量配置控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，计算前级LLC电源模块工作数量n的计算公式为：






n＝max(n1,n2)(3)
式中：PO_LLC为单个前级LLC电源模块的输出功率；INT()—为取整函数。


3.根据权利要求1所述的提高两级...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳芮，周昂扬，王康平，杨旭，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61