【技术实现步骤摘要】
一种功率变换电路
[0001]本申请涉及电子电力
，特别涉及一种功率变换电路。
技术介绍
[0002]用于实现直流电压转换的功率变换电路，被广泛应用于各类不间断供电电源(uninterruptible power supply，UPS)、电池管理系统(battery management system，BMS)等各类系统中。提高上述功率变换电路的输入输出电压的适应范围，则意味着可以在更宽的输入输出电压比值范围内应用该功率变换电路，从而相比于多级功率变换电路显著降低电路的复杂度，能有效的减小设备中散热装置的体积并缩小整体体积。同时，在保证充足散热的前提下，更高的转换效率则允许功率变换电路采用更高的半导体器件开关频率，从而减小设备中无源器件(主要为滤波电感)的体积和重量。因此，从整体上，拥有更宽输入输出电压的适应范围的功率变换电路，可以提高功率变换电路整体的功率密度，降低的体积、重量及成本。
[0003]在目前的功率变换电路中，当输入电压的范围很大并且输出电压的范围也很大时，该功率变换电路则需要实现很宽范围的电压变比，所以在电路设计和控制策略上，也需要设计很大的冗余。因此会牺牲一定的电路性能，如转换效率、体积等等。而若在功率变换电路后新增加一级电路，从而使用两级电路共同承担宽范围的电压变比，则会进一步增加电路的复杂度，牺牲功率变换电路的转换效率、体积。
[0004]有鉴于此，需要设计一种既能适应宽范围的输入输出电压比值范围，又能提高功率变换电路的功率密度以减小设备的体积和重量的功率变换电路。>
技术实现思路
[0005]本申请提供一种功率变换电路，从而适应宽范围的输入输出电压比值范围，还能提高功率变换电路的功率密度以减小设备的体积和重量。
[0006]第一方面，本申请提供一种功率变换电路，功率变换电路包括第一功率变换模块、第二功率变换模块以及控制单元；第一功率变换模块的第一端以及第二功率变换模块的第一端并联耦合，作为功率变换电路的第一端，第一功率变换模块的第二端以及第二功率变换模块的第二端串联耦合，作为功率变换电路的第二端，其中，第一功率变换模块的功率变换等级大于第二功率变换模块的功率变换等级，功率变换电路的第一端的电压为第一电压，功率变换电路的第二端的电压为第二电压；控制单元，用于根据第一电压和/或第二电压，调整第一功率变换模块以及第二功率变换模块的输出电压，以使功率变换电路的第二端输出第二电压。
[0007]其中，第一功率变换模块与第二功率变换模块在第一端并联连接，第一功率变换模块与第二功率变换模块在第二端串联连接，且第一功率变换模块的功率变换等级大于第二功率变换模块的功率变换等级，功率变换等级用于表征功率变换模块的增益大小。换言之，第一功率变换模块的增益大于第二功率变换模块的增益。控制单元可以根据第一电压
和/或第二电压，来分别调整第一功率变换模块以及第二功率变换模块的输出电压，从而令功率变换电路的第二端输出的电压满足第二电压。如此，既能适应宽范围的输入输出电压比值范围，又能提高功率变换电路的功率密度以减小设备的体积和重量的功率变换电路。
[0008]作为一种可能的实施方式，第一功率变换模块，具体包括：第一可调变比变压单元；第二功率变换模块，具体包括：第二可调变比变压单元；第一可调变比变压单元的电压调节范围大于第二可调变比变压单元的电压调节范围；控制单元，具体用于：根据第一电压和/或第二电压，调整第一可调变比变压单元以及第二可调变比变压单元的输出电压，以使功率变换电路的第二端输出第二电压。
[0009]其中，第一功率变换模块以及第二功率变换模块分别可以包括第一可调变比变压单元以及第二可调变比变压单元，可调变比变压单元可以调节输出电压的变比，且第一可调变比变压单元的电压调节范围大于第二可调变比变压单元的电压调节范围。由于第一可调变比变压单元的电压调节范围大于第二可调变比变压单元的电压调节范围，从而使功率变换电路适应宽范围的输入输出电压比值范围。
[0010]作为一种可能的实施方式，第一可调变比变压单元提供多种变比中的其中一种；第二可调变比变压单元提供多种变比中的其中一种；控制单元具体用于根据第一电压和/或第二电压，调整第一可调变比变压单元以及第二可调变比变压单元的变比，以使功率变换电路的第二端输出第二电压。第一可调变比变压单元以及第二可调变比变压单元可以提供多种变比，控制单元通过调整第一可调变比变压单元以及第二可调变比变压单元的变比，能使功率变换电路适应宽范围的输入输出电压比值范围。
[0011]作为一种可能的实施方式，第一可调变比变压单元包括：第一绕组、第二绕组、第三绕组、第四绕组、第一磁芯、第二磁芯以及第一控制开关，第一绕组与第三绕组通过第一磁芯耦合，第二绕组与第四绕组通过第二磁芯耦合，第三绕组与第四绕组串联，第四绕组与第一控制开关并联；第二可调变比变压单元包括：第五绕组、第六绕组、第七绕组、第八绕组、第三磁芯、第四磁芯以及第二控制开关，第五绕组与第七绕组通过第三磁芯耦合，第六绕组与第八绕组通过第四磁芯耦合，第七绕组与第八绕组串联，第八绕组与第二控制开关并联；控制单元，用于根据第一电压和/或第二电压，将第一控制开关以及第二控制开关切换为导通状态或关断状态，以使功率变换电路的第二端输出第二电压。
[0012]其中，第一绕组的匝数为N1，第二绕组的匝数为N2，第三绕组的匝数为N3，第四绕组的匝数为N4，在第一可调变比变压单元中的第一控制开关关断时，第一可调变比变压单元的输出端与输入端的电压之比为N3/N1+N4/N2，在第一可调变比变压单元中的第一控制开关导通时，此时通过磁芯耦合的第二绕组与第四绕组被第一控制开关调整为不工作，第二可调变比变压单元的输出端与输入端的电压之比为N3/N1，在第一控制开关导通时第一可调变比变压单元的输出端与输入端的电压之比小于在第一控制开关关断时第一可调变比变压单元的输出端与输入端的电压之比。第五绕组的匝数为N5，第六绕组的匝数为N6，第七绕组的匝数为N7，第八绕组的匝数为N8，在第二可调变比变压单元中的第一控制开关关断时，第二可调变比变压单元的输出端与输入端的电压之比为N7/N5+N8/N6，在第二可调变比变压单元中的第二控制开关导通时，此时通过磁芯耦合的第六绕组与第八绕组被第二控制开关调整为不工作，第二可调变比变压单元的输出端与输入端的电压之比为N7/N5。在第二控制开关导通时第二可调变比变压单元的输出端与输入端的电压之比小于在第二控制
开关关断时第二可调变比变压单元的输出端与输入端的电压之比。
[0013]现有的功率变换电路为了实现宽范围的电压比值变换，需要很大的电路与控制方面的设计冗余，并且牺牲了电路的效率、体积等。而利用本申请提供的功率变换电路，通过设置的第一功率变换模块以及第二功率变换模块的多组比值固定的原副边绕组，从而功率变换电路在架构保持不变的情况下，使整个功率变换电路能够更宽输出电压与输入电压的比值范围。
[0014]作为一种可能的实施方式，控制单元，用于在第二电压与第一电压之比小本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种功率变换电路，其特征在于，所述功率变换电路，包括：第一功率变换模块、第二功率变换模块以及控制单元；所述第一功率变换模块的第一端以及所述第二功率变换模块的第一端并联耦合，作为所述功率变换电路的第一端，所述第一功率变换模块的第二端以及所述第二功率变换模块的第二端串联耦合，作为所述功率变换电路的第二端，其中，所述第一功率变换模块的功率变换等级大于所述第二功率变换模块的功率变换等级，所述功率变换电路的第一端的电压为第一电压，所述功率变换电路的第二端的电压为第二电压；所述控制单元，用于根据所述第一电压和/或所述第二电压，调整所述第一功率变换模块以及所述第二功率变换模块的输出电压，以使所述功率变换电路的第二端输出所述第二电压。2.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一功率变换模块，具体包括：第一可调变比变压单元；所述第二功率变换模块，具体包括：第二可调变比变压单元；所述第一可调变比变压单元的电压调节范围大于所述第二可调变比变压单元的电压调节范围；所述控制单元，具体用于：根据所述第一电压和/或所述第二电压，调整所述第一可调变比变压单元以及所述第二可调变比变压单元的输出电压，以使所述功率变换电路的第二端输出所述第二电压。3.根据权利要求2所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一可调变比变压单元提供多种变比中的其中一种；所述第二可调变比变压单元提供多种变比中的其中一种；所述控制单元，具体用于：根据所述第一电压和/或所述第二电压，调整所述第一可调变比变压单元以及所述第二可调变比变压单元的变比，以使所述功率变换电路的第二端输出所述第二电压。4.根据权利要求3所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一可调变比变压单元包括：第一绕组、第二绕组、第三绕组、第四绕组、第一磁芯、第二磁芯以及第一控制开关，所述第一绕组与所述第三绕组通过所述第一磁芯耦合，所述第二绕组与所述第四绕组通过所述第二磁芯耦合，所述第三绕组与所述第四绕组串联，所述第四绕组与所述第一控制开关并联；所述第二可调变比变压单元包括：第五绕组、第六绕组、第七绕组、第八绕组、第三磁芯、第四磁芯以及第二控制开关，所述第五绕组与所述第七绕组通过所述第三磁芯耦合，所述第六绕组与所述第八绕组通过所述第四磁芯耦合，所述第七绕组与所述第八绕组串联，所述第八绕组与所述第二控制开关并联；所述控制单元，用于根据所述第一电压和/或所述第二电压，将所述第一控制开关以及所述第二控制开关切换为导通状态或关断状态，以使所述功率变换电路的第二端输出所述第二电压。5.根据权利要求4所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，用于在所述第二电压与所述第一电压之比小于第一阈值时，将所述第一控制开关切换为导通状态；在所述第二电压与所述第一电压之比大于第二阈值时，将所述第一控制开关切换为关断状态；其中，所述第一阈值小于或等于第一目标变比，所述第二阈值大于或等于第一目标变比，所述第一目标变比由第一匝数比与第二匝数比之和得到，所述第一匝数比为所述第
三绕组与所述第一绕组的匝数比，所述第二匝数比为所述第四绕组与所述第二绕组匝数比。6.根据权利要求4或5所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，用于在所述第一电压大于第三阈值时，将所述第一控制开关切换为导通状态；在所述第一电压小于第四阈值时，将所述第一控制开关切换为关断状态；其中，所述第三阈值大于或等于所述第四阈值。7.根据权利要求4
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6任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，用于在所述第二电压小于第五阈值时，将所述第一控制开关切换为导通状态；在所述第二电压大于第六阈值时，将所述第一控制开关切换为关断状态；其中，所述第五阈值小于或等于所述第六阈值。8.根据权利要求4
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7任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，用于在控制所述第一控制开关切换为导通状态时，也将所述第二控制开关切换为导通状态；在控制所述第一控制开关切换为关断状态时，也将所述第二控制开关切换为关断状态。9.根据权利要求4
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8任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，还用于根据所述第一电压和/或所述第二功率变换模块的第二端的第三电压，将所述第二控制开关切换为导通状态或关断状态。10.根据权利要求4
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9任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，用于在所述第三电压与所述第一电压之比小于第七阈值时，将所述第二控制开关切换为导通状态；在所述第三电压与所述第一电压之比大于第八阈值时，将所述第二控制开关切换为关断状态；其中，所述第七阈值小于或等于所述第八阈值。11.根据权利要求4
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10任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，用于在所述第一电压大于第九阈值时，将所述第二控制开关切换为导通状态；在所述第一电压小于第十阈值时，将所述第二控制开关切换为关断状态；其中，所述第九阈值大于或等于所述第十阈值。12.根据权利要求11所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，用于在所述第三电压小于第十一阈值时，将所述第二控制开关切换为导通状态；在所述第三电压大于第十二阈值时，将所述第二控制开关切换为关断状态；其中，所述第十一阈值小于或等于所述第十二阈值。13.根据权利要求12所述的功率变换电路，其特征在于，所述控制单元，还用于根据所述第一电压和/或所述第二电压以及所述第一功率变换模块的第二端的第四电压，调整所述第三电压。14.根据权利要求4
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13任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一可调变比变压单元，还包括第一谐振电路，所述第一谐振电路包括：第一谐振电感以及第一谐振电容，所述第一谐振电路与所述第三绕组以及所述第四绕组串联；所述第二可调变比变压单元，还包括第二谐振电路，所述第二谐振电路包括：第二谐振电感以及第二谐振电容，所述第二谐振电路与所述第七绕组以及所述第八绕组串联。15.根据权利要求4
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14任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一可调变比变压单元，还包括第三谐振电路以及第四谐振电路，所述第三谐振电路包括：第三谐振电感以及第三谐振电容，所述第四谐振电路包括：第四谐振电感以及第四谐振电容，所述第三谐振电
路、所述第三绕组、所述第四绕组以及所述第四谐振电路依次串联；所述第二可调变比变压单元，还包括第五谐振电路以及第六谐振电路，所述第五谐振电路包括：第五谐振电感以及第五谐振电容，所述第六谐振电路包括：第六谐振电感以及第六谐振电容，所述第五谐振电路、所述第七绕组、所述第八绕组以及所述第六谐振电路依次串联。16.根据权利要求15所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一可调变比变压单元中，所述第四绕组与所述第四谐振电路串联后，与所述第一控制开关并联；所述第二可调变比变压单元中，所述第八绕组与所述第六谐振电路串联后，与所述第二控制开关并联。17.根据权利要求2
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15任一所述的功率变换电...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，石磊，陈富文，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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