【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电源变换器，尤其是涉及一种单级ac-dc变换器电路、控制方法和终端。
技术介绍
1、目前，电源变换器结构很多，用于将交流转换为直流，或直流与直流之间进行转换，现有的充电变换器多采用两级式拓扑结构，前级pfc进行交直流转换，控制方法为ac-dc控制器，将交流电压转换为高电压直流电压，后级进行直流与直流转换，控制方法为dc-dc控制器，将高电压直流电转换为需要的低电压直流电。
2、现有车载充电变换器，多采用这种两级式拓扑结构，在前级需要大容量电解电容进行功率解耦，功率密度低，采用的有源开关器件以及磁性元件数量多，导致变换器效率无法提升。
3、前后两级不同的控制方法，导致控制逻辑复杂，需要包括多个嵌套控制环路，不利于数字化集成。
4、因此，如何设计简单的变换器电路结构，简化控制方法，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种单级ac-dc变换器电路、控制方法和终端，只设置一级将直流转换为交流再整流为直流的过程，简化了变换器结构，通过采样变换器的实时输出电路，结合交流电输入参数和电路参数，计算逆变电路的第一控制信号频率、副边整流电路的第三控制信号开启时间和占空比，将实时输入与实时输出结合起来进行逆变过程的控制和副边整流电路的控制，大大简化了控制策略。
2、第一方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：
3、一种单级ac-dc变换器电路，包括：原边整流电路、逆变电路、变压器组
4、本专利技术进一步设置为：逆变电路包括桥式连接的两个功率管和两个电容，两个电容串联连接，两个功率管串联连接，各功率管的控制端连接到控制电路，两个电容的串联点连接变压器组合输入侧的一端，两个功率管的串联点连接到变压器组合输入侧的另一端，两个串联电容组合的一端、两个串联功率管的输入端连接到原边整流电路的正输出端，两个串联电容组合的另一端、两个串联功率管的输出端连接到原边整流电路的负输出端，两个电容容量相同。
5、本专利技术进一步设置为：变压器组合包括漏感和变压器，漏感与变压器原边绕组串联，作为变压器组合的输入端，变压器副边绕组作为变压器组合的输出端。
6、本专利技术进一步设置为：副边整流电路包括桥式连接的两个功率管和两个整流二极管，第一功率管的输入端连接第一整流二极管的正极、副边绕组的第一引出端，其控制极连接到控制电路，第二功率管的输入端连接第二整流二极管的正极、副边绕组的第二引出端，其输出端作为变换器的负输出端，其控制极连接到控制电路，第一整流二极管的负极、第二整流二极管的负极连接在一起，作为变换器的正输出端，第一功率管的输出端、第二功率管的输出端连接在一起，作为变换器的负输出端。
7、本专利技术进一步设置为：控制电路包括依次连接的电压控制子电路、输入电流控制子电路和驱动模块，电压控制子电路用于检测变换器的实时输出电压，并将实时输出电压与输出电压设定值进行比较，根据比较结果，计算得到输入电流幅值参考值；输入电流控制子电路根据输入电流幅值参考值，结合电路参数，计算得到第一信号，并根据第一信号计算得到逆变电路中各功率管的控制信号频率、副边整流电路中各功率管的控制信号占空比，驱动模块用于根据各功率管的控制信号输出驱动信号给各功率管。
8、本专利技术进一步设置为：电压控制子电路包括pll锁相环和pi运算器，pll锁相环用于根据变换器的输入交流电压，计算交流电电压相位值和电压相位值的正弦函数值，pi运算器用于将变换器的实时输出电压与输出电压设定值进行比较，得到第一差值，对第一差值进行pi运算，得到交流输入电流幅值参考值。
9、第二方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：
10、一种单级ac-dc变换器电路控制方法，根据变换器输入交流电压，计算交流电电压相位值和电压相位值的正弦函数值，根据变换器的实时输出电压与输出电压设定值，计算交流输入电流幅值参考值；根据设定最大开关频率、变压器组合漏感、变压器匝比和实时输出电压，计算变换器的传输功率基准，根据所述正弦函数值、交流输入电流幅值参考值、传输功率基准，计算第一信号；根据第一信号，计算第一信号计算逆变电路中功率管的控制信号频率、副边整流电路中功率管的控制信号占空比，在输出电流过零点启动副边整流电路中的功率管，以副边整流电路中功率管的控制信号占空比控制副边整流电路中各功率管的截止。
11、本专利技术进一步设置为：采用pll锁相环，计算交流电电压相位值，采用pi运算，根据变换器的实时输出电压与输出电压设定值，计算交流输入电流幅值参考值。
12、本专利技术进一步设置为：传输功率基准pn由下式计算：
13、pn＝4×fsmax×llk/(n×v0)(1)；
14、式中，fsmax表示变换器设定最大开关频率，lik表示变压器组合中漏感量，n表示变压器匝比，v0表示变换器实时输出电压；
15、第一信号d1计算公式如下：
16、
17、式中，θ表示交流输入电压相位值；
18、所有功率管的控制信号频率fs，由下式计算：
19、fs＝(1-1.25×d1)×fsmax(3)；
20、第一控制信号用于控制逆变电路中的第一功率管，第一控制信号的占空比为50％，对第一控制信号反相，得到第二控制信号，用于控制逆变电路中的第二功率管；
21、计算第二信号d2：
22、d2＝1-d1(4)；
23、第二信号用于控制第三控制信号的占空比；
24、第三控制信号用于控制副边整流电路中第三功率管，将第三控制信号延时半周期，得到第四控制信号，用于控制副边整流电路中第四功率管。
25、第三方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：
26、一种单级ac-dc变换器电路控制终端，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请所述方法。
27、与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：
28、1.本申请通过设置单级ac-dc电路，无高压母线电解电容，有效延长寿命，最少数量的功率开关管与整流二极简化的电路和控制方法，降低了成本，实现高功率密度；
29、2.进一步地，本申请通过计算副边功率管的控制信号，在副边电流过零点进行触发，避免了高次谐波的产生，提高了变换器的效率；
30、3.进一步地，本申请根据变换器的实时输出电压，基于变换器的参数进行计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单级AC-DC变换器电路，其特征在于，包括：原边整流电路、逆变电路、变压器组合、副边整流电路、副边滤波电路和控制电路，原边整流电路、逆变电路、变压器组合、副边整流电路和副边滤波电路依次连接，控制电路分别与逆变电路和副边整流电路连接，采样副边实时输出电压，结合交流输入电压和电路参数，计算第一信号，根据第一信号计算逆变电路中各功率管的控制信号频率、副边整流电路中各功率管的控制信号占空比，控制变换器中各功率管的导通或截止。
2.根据权利要求1所述的一种单级AC-DC变换器电路，其特征在于，逆变电路包括桥式连接的两个功率管和两个电容，两个电容串联连接，两个功率管串联连接，各功率管的控制端连接到控制电路，两个电容的串联点连接变压器组合输入侧的一端，两个功率管的串联点连接到变压器组合输入侧的另一端，两个串联电容组合的一端、两个串联功率管的输入端连接到原边整流电路的正输出端，两个串联电容组合的另一端、两个串联功率管的输出端连接到原边整流电路的负输出端，两个电容容量相同。
3.根据权利要求1所述的一种单级AC-DC变换器电路，其特征在于：变压器组合包括漏感和变压器
4.根据权利要求1所述的一种单级AC-DC变换器电路，其特征在于：副边整流电路包括桥式连接的两个功率管和两个整流二极管，第一功率管的输入端连接第一整流二极管的正极、副边绕组的第一引出端，其控制极连接到控制电路，第二功率管的输入端连接第二整流二极管的正极、副边绕组的第二引出端，其输出端作为变换器的负输出端，其控制极连接到控制电路，第一整流二极管的负极、第二整流二极管的负极连接在一起，作为变换器的正输出端，第一功率管的输出端、第二功率管的输出端连接在一起，作为变换器的负输出端。
5.根据权利要求1所述的一种单级AC-DC变换器电路，其特征在于：控制电路包括依次连接的电压控制子电路、输入电流控制子电路和驱动模块，电压控制子电路用于检测变换器的实时输出电压，并将实时输出电压与输出电压设定值进行比较，根据比较结果，计算得到输入电流幅值参考值；输入电流控制子电路根据输入电流幅值参考值，结合电路参数，计算得到第一信号，并根据第一信号计算得到逆变电路中各功率管的控制信号频率、副边整流电路中各功率管的控制信号占空比，驱动模块用于根据各功率管的控制信号输出驱动信号给各功率管。
6.根据权利要求5所述的一种单级AC-DC变换器电路，其特征在于：电压控制子电路包括PLL锁相环和PI运算器，PLL锁相环用于根据变换器的输入交流电压，计算交流电电压相位值和电压相位值的正弦函数值，PI运算器用于将变换器的实时输出电压与输出电压设定值进行比较，得到第一差值，对第一差值进行PI运算，得到交流输入电流幅值参考值。
7.一种单级AC-DC变换器电路控制方法，其特征在于：根据变换器输入交流电压，计算交流电电压相位值和电压相位值的正弦函数值，根据变换器的实时输出电压与输出电压设定值，计算交流输入电流幅值参考值；根据设定最大开关频率、变压器组合漏感、变压器匝比和实时输出电压，计算变换器的传输功率基准，根据所述正弦函数值、交流输入电流幅值参考值、传输功率基准，计算第一信号；根据第一信号，计算第一信号计算逆变电路中功率管的控制信号频率、副边整流电路中功率管的控制信号占空比，在输出电流过零点启动副边整流电路中的功率管，以副边整流电路中功率管的控制信号占空比控制副边整流电路中各功率管的截止。
8.根据权利要求7所述的一种单级AC-DC变换器电路控制方法，其特征在于：采用PLL锁相环，计算交流电电压相位值，采用PI运算，根据变换器的实时输出电压与输出电压设定值，计算交流输入电流幅值参考值。
9.根据权利要求7所述的一种单级AC-DC变换器电路控制方法，其特征在于：传输功率基准Pn由下式计算：
10.一种单级AC-DC变换器电路控制终端，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7-9任一所述方法。
...【技术特征摘要】
1.一种单级ac-dc变换器电路，其特征在于，包括：原边整流电路、逆变电路、变压器组合、副边整流电路、副边滤波电路和控制电路，原边整流电路、逆变电路、变压器组合、副边整流电路和副边滤波电路依次连接，控制电路分别与逆变电路和副边整流电路连接，采样副边实时输出电压，结合交流输入电压和电路参数，计算第一信号，根据第一信号计算逆变电路中各功率管的控制信号频率、副边整流电路中各功率管的控制信号占空比，控制变换器中各功率管的导通或截止。
2.根据权利要求1所述的一种单级ac-dc变换器电路，其特征在于，逆变电路包括桥式连接的两个功率管和两个电容，两个电容串联连接，两个功率管串联连接，各功率管的控制端连接到控制电路，两个电容的串联点连接变压器组合输入侧的一端，两个功率管的串联点连接到变压器组合输入侧的另一端，两个串联电容组合的一端、两个串联功率管的输入端连接到原边整流电路的正输出端，两个串联电容组合的另一端、两个串联功率管的输出端连接到原边整流电路的负输出端，两个电容容量相同。
3.根据权利要求1所述的一种单级ac-dc变换器电路，其特征在于：变压器组合包括漏感和变压器，漏感与变压器原边绕组串联，作为变压器组合的输入端，变压器副边绕组作为变压器组合的输出端。
4.根据权利要求1所述的一种单级ac-dc变换器电路，其特征在于：副边整流电路包括桥式连接的两个功率管和两个整流二极管，第一功率管的输入端连接第一整流二极管的正极、副边绕组的第一引出端，其控制极连接到控制电路，第二功率管的输入端连接第二整流二极管的正极、副边绕组的第二引出端，其输出端作为变换器的负输出端，其控制极连接到控制电路，第一整流二极管的负极、第二整流二极管的负极连接在一起，作为变换器的正输出端，第一功率管的输出端、第二功率管的输出端连接在一起，作为变换器的负输出端。
5.根据权利要求1所述的一种单级ac-dc变换器电路，其特征在于：控制电路包括依次连接的电压控制子电路、输入电流控制子电路和驱动模块，电压控制子电路用于检测变换器的实时输出电压，并将实...
【专利技术属性】
技术研发人员：解金军，
申请(专利权)人：屹晶微电子台州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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