功率变换器及其控制方法、不间断电源及供电系统技术方案

本申请提供一种功率变换器及其控制方法、不间断电源及供电系统，在功率变换器中，变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，第一功率变换电路的输入端用于连接电源，第一功率变换电路的输出端连接原边绕组，第二功率变换电路的输入端连接第一副边绕组，第二功率变换电路的输出端用于连接负载，储能缓冲电路连接第二副边绕组。在功率变换器产生二倍频的纹波功率的情况下，控制器控制储能缓冲电路在第一时段进行充电，以通过变压器吸收来自第一功率变换电路的能量进行能量缓存，控制储能缓冲电路在第二时段进行放电，以通过变压器向第二功率变换电路转移能量。基于本申请，可减小功率变换器的体积并降低了成本，提高了功率变换器的可靠性。率变换器的可靠性。率变换器的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
功率变换器及其控制方法、不间断电源及供电系统


[0001]本申请涉及电子电力
，尤其涉及一种功率变换器及其控制方法、不间断电源及供电系统。

技术介绍

[0002]目前，功率变换器用于对输入电源的电压进行功率变换后对负载供电，在此供电过程中会出现输入电源的瞬时功率和负载的瞬时功率之间不平衡的情况，从而导致功率变换器产生二倍频的纹波功率，进而会缩短输入电源的使用寿命。为了延长输入电源的使用寿命，会在功率变换器中新增大容量的电解电容，并通过大容量的电解电容来解耦上述二倍频的纹波功率，以实现延长输入电源的使用寿命的目的。然而，使用大容量的电解电容会增加功率变换器的体积和成本，还会降低功率变换器的可靠性。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种功率变换器及其控制方法、不间断电源及供电系统，可避免使用大容量的电解电容，从而减小了功率变换器的体积并降低了成本，并且提高了功率变换器的可靠性，适用性强。
[0004]第一方面，本申请提供了一种功率变换器，该功率变换器包括第一功率变换电路、变压器、第二功率变换电路、储能缓冲电路以及控制器。其中，变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组。第一功率变换电路的输入端可用于连接电源，第一功率变换电路的输出端可连接原边绕组。第二功率变换电路的输入端可连接第一副边绕组，第二功率变换电路的输出端可用于连接负载。储能缓冲电路可连接第二副边绕组。在功率变换器产生二倍频的纹波功率的情况下，控制器用于控制储能缓冲电路在第一时段进行充电，以通过变压器吸收来自第一功率变换电路的能量进行能量缓存，从而将除了流向负载的能量之外的其他能量储存至储能缓冲电路。控制器用于控制储能缓冲电路在第二时段进行放电，以通过变压器向第二功率变换电路转移能量，从而将储能缓冲电路中储存的能量通过第二功率变换电路释放给负载。其中，第二时段在第一时段之后。第一时段和第二时段为储能缓冲电路的不同工作时段，第一时段为储能缓冲电路的充电时段，第二时段为储能缓冲电路的放电时段。在本实施方式中，可在不同的工作时段内控制储能缓冲电路进行充电或者放电，从而对功率变换器产生的二倍频的纹波功率进行解耦，延长了电源的使用寿命。另外，还可避免使用大容量的电解电容，从而减小了功率变换器的体积并降低了成本，并且提高了功率变换器的可靠性，适用性强。
[0005]结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，在第一时段内，功率变换器的输入功率大于输出功率，其中，输入功率和输出功率为瞬时功率。控制器用于控制储能缓冲电路进行充电，以使储能缓冲电路通过变压器吸收来自第一功率变换电路的能量进行能量缓存，从而将除了流向负载的能量之外的其他能量储存至储能缓冲电路。在第二时段内，功率变换器的输入功率小于输出功率。控制器用于控制储能缓冲电路进行放电，以使储能缓冲电
路通过变压器向第二功率变换电路转移能量，从而将储能缓冲电路中储存的能量通过第二功率变换电路释放给负载。在本实施方式中，可在不同的工作时段内控制第一功率变换电路向储能缓冲电路充电或者控制储能缓冲电路向第二功率变换电路放电，从而对功率变换器产生的二倍频的纹波功率进行解耦，延长了电源的使用寿命。
[0006]结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述储能缓冲电路包括开关单元和储能元件，第二副边绕组可通过开关单元连接储能元件。在第一时段内，功率变换器的输入功率大于输出功率。控制器用于控制开关单元正向导通，以使得储能元件通过变压器吸收来自第一功率变换电路的能量进行能量缓存，从而将除了流向负载的能量之外的其他能量储存至储能元件。在第二时段内，功率变换器的输入功率小于输出功率。控制器用于控制开关单元负向导通，以使得储能元件通过变压器向第二功率变换电路转移能量，从而将储能元件中储存的能量通过第二功率变换电路释放给负载。在本实施方式中，可通过控制开关单元的开关状态来实现储能元件的充电和放电过程，从而对功率变换器产生的二倍频的纹波功率进行解耦，延长了电源的使用寿命。
[0007]结合第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，在开关单元包括第一开关和第二开关的情况下，控制器用于控制第一开关保持导通状态或者关断状态，控制第二开关导通或者关断，以使储能元件通过变压器吸收来自第一功率变换电路的能量进行能量缓存，从而在第二开关的每个开关周期中将除了流向负载的能量之外的其他能量储存至储能元件。控制器用于控制第二开关保持导通状态或者关断状态，控制第一开关导通或者关断，以使储能元件通过变压器向第二功率变换电路转移能量，从而在第一开关的每个开关周期内将储能元件中储存的能量通过第二功率变换电路释放给负载。在本实施方式中，可通过控制第一开关的开关状态和第二开关的开关状态来来实现储能元件的充电和放电过程，从而对功率变换器产生的二倍频的纹波功率进行解耦，延长了电源的使用寿命。
[0008]结合第一方面至第一方面第三种可能的实施方式中的任一种，在第四种可能的实施方式中，上述功率变换器还包括第一阻抗元件。其中，第一功率变换电路的输出端和第一阻抗元件串联或者并联后连接原边绕组以构成谐振电路，从而降低了功率变换器的开关损耗，并且提高了功率变换器的变换效率和增益。
[0009]结合第一方面至第一方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，上述功率变换器还包括第二阻抗元件。其中，第一副边绕组和第二阻抗元件串联或者并联后连接第二功率变换电路的输入端以构成谐振电路，从而降低了功率变换器的开关损耗，并且提高了功率变换器的变换效率和增益。
[0010]结合第一方面至第一方面第五种可能的实施方式中的任一种，在第六种可能的实施方式中，在功率变换器为直流(direct current，DC)/交流(alternating current，AC)变换器的情况下，第一功率变换电路为DC/AC变换电路，第二功率变换电路为AC/AC变换电路。
[0011]结合第一方面至第一方面第五种可能的实施方式中的任一种，在第七种可能的实施方式中，在功率变换器为AC/DC变换器的情况下，第一功率变换电路为AC/AC变换电路，第二功率变换电路为AC/DC变换电路。
[0012]结合第一方面第三种可能的实施方式，在第八种可能的实施方式中，上述第一开关和第二开关可以反向串联组成双向开关，从而提升了功率变换器的效率和功率密度。具
体地，第二副边绕组的同名端可连接储能元件的一端，第二副边绕组的异名端可连接第一开关的漏(drain，D)极，第一开关的源(source，S)极可连接第二开关的源极，第二开关的漏极可连接储能元件的另一端。由于第一开关的源极连接第二开关的源极，因此第一开关和第二开关可以是共S极结构的两个开关，此时第一开关对应的驱动电路和第二开关对应的驱动电路可由同一个驱动电源供电，可节省一个驱动电源，从而降低了功率变换器的电路成本。
[0013]或者，第二副边绕组的同名端可连接储能元件的一端，第二副边绕组的异名端可连接第一开关的源极，第一开关的漏极可连接第二开关的漏极，第二开关的源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率变换器，其特征在于，所述功率变换器包括第一功率变换电路、变压器、第二功率变换电路、储能缓冲电路和控制器；所述变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组；所述第一功率变换电路的输入端用于连接电源，所述第一功率变换电路的输出端连接所述原边绕组；所述第二功率变换电路的输入端连接所述第一副边绕组，所述第二功率变换电路的输出端用于连接负载；所述储能缓冲电路连接所述第二副边绕组；所述控制器用于：控制所述储能缓冲电路在第一时段进行充电，以通过所述变压器吸收来自所述第一功率变换电路的能量进行能量缓存；控制所述储能缓冲电路在第二时段进行放电，以通过所述变压器向所述第二功率变换电路转移能量，所述第二时段在第一时段之后。2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，在所述第一时段内，所述功率变换器的输入功率大于输出功率，所述控制器用于控制所述储能缓冲电路进行充电，以使所述储能缓冲电路通过所述变压器吸收来自所述第一功率变换电路的能量进行能量缓存；在所述第二时段内，所述功率变换器的所述输入功率小于所述输出功率，所述控制器用于控制所述储能缓冲电路进行放电，以使所述储能缓冲电路通过所述变压器向所述第二功率变换电路转移能量。3.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述储能缓冲电路包括开关单元和储能元件，所述第二副边绕组通过所述开关单元连接所述储能元件；所述控制器用于：控制所述开关单元正向导通，以使得所述储能元件通过所述变压器吸收来自所述第一功率变换电路的能量进行能量缓存；控制所述开关单元负向导通，以使得所述储能元件通过所述变压器向所述第二功率变换电路转移能量。4.根据权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述开关单元包括第一开关和第二开关；所述控制器用于：控制所述第一开关保持导通状态或者关断状态，控制所述第二开关导通或者关断，以使所述储能元件通过所述变压器吸收来自所述第一功率变换电路的能量进行能量缓存；控制所述第二开关保持导通状态或者关断状态，控制所述第一开关导通或者关断，以使所述储能元件通过所述变压器向所述第二功率变换电路转移能量。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括第一阻抗元件，其中，所述第一功率变换电路的输出端和所述第一阻抗元件串联或者并联后连接所述原边绕组。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括第二阻抗元件，其中，所述第一副边绕组和所述第二阻抗元件串联或者并联后连接所述第二功率变换电路的输入端。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器为直流
DC/交流AC变换器，所述第一功率变换电路为DC/AC变换电路，所述第二功率变换电路为AC/AC变换电路。8.根据权利要求1
‑
6任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器为AC/DC变换器，所述第一功率变换电路为AC/AC变换电路，所述第二功率变换电路为AC/DC变换电路。9.根据权利要求4所述的功率变换器，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关反向串联组成双向开关；所述第二副边绕组的同名端连接所述储能元件的一端，所述第二副边绕组的异名端连接所述第一开关的漏极，所述第一开关的源极连接所述第二开关的源极，所述第二开关的漏极连接所述储能元件的另一端；或者所述第二副边绕组的同名端连接所述储能元件的一端，所述第二副边绕组的异名端连接所述第一开关的源极，所述第一开关的漏极连接所述第二开关的漏极，所述第二开关的源极连接所述储能元件的另一端。10.根据权利要求4所述的功率变换器，其特征在于，所述第二副边绕组的同名端通过所述第一开关连接所述储能元件的一端，所述第二副边绕组的异名端通过所述第二开关连接所述储能元件的另一端。11.一种功率变换器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：控制所述储能缓冲电路在第一时段进行充电，以通过变压器吸收来自第一功率变换电路的能量进行能量缓存，所述变压器包括原边绕组、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵钧，张成良，毛竹，胡耀威，胡志祥，
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：