【技术实现步骤摘要】
本专利技术是电流叠加型混合式直流变换器及其控制方法，属于电力电子变换器领域。
技术介绍
1、随着全球数据需求的不断激增，数据中心的电力需求呈现出指数级的增长，尤其是人工智能、深度学习和高性能计算等领域的飞速发展，超大功耗芯片的广泛应用对供电系统提出了前所未有的挑战。作为新型基础设施建设中的重要组成部分之一，数据中心所承担的数据传输量和计算任务量正在经历爆发式增长。据预测，到2030年，全球数据中心的电力消耗将达到全球总耗电量的14％。这引发了对更为高效的电源解决方案的迫切需求。数据中心的电力消耗水平主要受其供电结构的影响。传统的供电结构采用交流母线，电网侧在经过不间断电源、整流和逆变等多级功率转换后，形成交流母线电压，在此基础上由电源分配单位传输至各个供电单元，最后经整流降压两级变换得到12v直流母线电压。为了提高系统效率和可靠性，提出了一种新型的48v配电母线结构，以减少功率转换级数、提高能效并降低成本。此外，通过将交流不间断电源转换为直流不间断电源，并置于48v直流母线上。最终，将直流母线电压提高4倍，从而降低电流至原来的四分之一并减少传输损耗。
2、在当今数字化时代，gpu(图形处理单元)和人工智能(ai)等超大功耗芯片的迅速发展推动了计算能力的飞速增长。然而，这些高性能芯片所需的供电能力也随之增加，特别是在大规模数据中心和gpu服务器领域。以某gpu为例，其核心电压范围在0.8v到1.2v之间。在额定工况下，核心的额定电压为1v，额定电流达到600a。然而，在gpu加速模式下，gpu所需的电流高达1200a，
3、当前对48v直流母线变换器的研究主要聚焦于两级和单级解决方案，其中两级结构采用了第一级固定比例变换器，如llc谐振变换器或开关电容变换器，和第二级多相降压变换器。尽管两级式结构相对直观，但是多级变换将带来更大的电路损耗以及更大的变换器体积，限制了功率密度和效率。而单极式结构可以直接将48v母线电压变换至负载端所需的电压等级，变换级数更少，变换器所带来的损耗更少，体积更小。因此，在48v供电场景中，针对单级解决方案有着许多研究。
4、在单级解决方案中，有着多种创新的拓扑结构，其中较为典型的便是变压器型sigma变换器。传统的变压器型sigma变换器为变压器型直流变换器与pwm直流变换器串联分压，能够实现输出电压的调节，同时变换器原边部分功率传输至副边，能量传输效率上有一定优势。但是传统的变压器型sigma变换器在启动过程中存在问题，当输入端瞬间加入48v电压时，由于变压器型直流变换器还未完全建压，此时pwm直流变换器两端电压较高，为避免pwm直流变换器损坏，选取pwm直流变换器功率开关管时需要考虑更高的电压应力。
技术实现思路
1、专利技术目的
2、本专利技术目的在于解决使用在48v母线架构的直流母线变换器所面临的高变比、大电流的问题，提供了一种电流叠加型混合式直流变换器及其控制方法。
3、技术方案
4、本文提供了一种电流叠加型混合式直流变换器及其控制方法，用于对输入电压进行降压处理。所述电流叠加型混合式直流变换器由第一输入端(vin+)、第二输入端(vin-)、第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、第五开关管(s5)、第六开关管(s6)、第七开关管(s7)、第八开关管(s8)、第一电容(c1)、第二电容(c2)、第三电容(c3)、第四电容(c4)、第五电容(c5)、第六电容(c6)、第一电感(l1)、第二电感(l2)、变压器(t)、自耦变压器(at)、第一输出端(vo+)、第二输出端(vo-)、第一节点(p1)、第二节点(p2)、第三节点(p3)、第四节点(p4)、第五节点(p5)组成，所述变压器(t)由变压器第一绕组(t1)、变压器第二绕组(t2)、变压器第三绕组(t3)组成，所述自耦变压器(at)由自耦变压器第一绕组(w1)、自耦变压器第二绕组(w2)组成。
5、所述第一电容(c1)的一端连接于所述第一输入端(vin+)，所述第一电容(c1)的另一端连接于所述第二输入端(vin-)，所述第一开关管(s1)的一端连接于所述第一输入端(vin+)，所述第一开关管(s1)的另一端连接于所述第一节点(p1)，所述第二开关管(s2)的一端连接于所述第一节点(p1)，所述第二开关管(s2)的另一端连接于所述第二节点(p2)，所述第三开关管(s3)的一端连接于所述第二节点(p2)，所述第三开关管(s3)的另一端连接于所述第二输入端(vin-)，所述第一电感(l1)的一端连接于所述第一节点(p1)，所述第一电感(l1)的另一端连接于所述第二电容(c2)的一端，所述第二电容(c2)的另一端连接于所述变压器第一绕组(t1)的一端，所述变压器第一绕组(t1)的另一端连接于所述第三节点(p3)，所述第四开关管(s4)的一端连接于所述第三节点(p3)，所述第四开关管(s4)的另一端连接于所述第二输入端(vin-)，所述自耦变压器第一绕组(w1)的一端连接于所述第二节点(p2)，所述自耦变压器第一绕组(w1)的另一端连接于所述第四节点(p4)，所述自耦变压器第二绕组(w2)的一端连接于所述第四节点(p4)，所述自耦变压器第二绕组(w2)的另一端连接于所述第三节点(p3)，所述第三电容(c3)的一端连接于所述第四节点(p4)，所述第三电容(c3)的另一端连接于所述第二输入端(vin-)，所述第五开关管(s5)的一端连接于所述变压器第二绕组(t2)的一端，所述第五开关管(s5)的另一端连接于所述第二输出端(vo-)，所述变压器第二绕组(t2)的另一端连接于所述第一输出端(vo+)，所述第六开关管(s6)的一端连接于所述变压器第三绕组(t3)的一端，所述第六开关管(s6)的另一端连接于所述第二输出端(vo-)，所述变压器第三绕组(t3)的另一端连接于所述第一输出端(vo+)，所述第四电容(c4)的一端连接于所述第一输出端(vo+)，所述第四电容(c4)的另一端连接于所述第二输出端(vo-)，所述第七开关管(s7)的一端连接于所述第四节点(p4)，所述第七开关管(s7)的另一端连接于所述第五节点(p5)，所述第八开关管(s8)的一端连接于所述第五节点(p5)，所述第八开关管(s8)的另一端连接于所述第二输出端(vo-)，所述第二电感(l2)的一端连接于所述第五节点(p5)，所述第二电感(l2)的另一端连接于所述第一输出端(vo+)，所述第五电容(c5)的一端连接于所述第一输出端(vo+)，所述第五电容(c5)的另一端连接于所述第二输出端(vo-)，所述第六电容(c6)的一端连接于所述第一输出端(vo+)，所述第六电容(c6)的另一端连接于所述第二输出端(vo-)，所述第二输出端(vo-)连接于所述第二输入端(vin-)。
6、对于上述的电流叠加型混合式直流变换器中的第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.电流叠加型混合式直流变换器，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的电流叠加型混合式直流变换器的控制方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.电流叠加型混合式直流变换器，其特征在于：
2.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：李泽伟，许一鸣，吴红飞，邢岩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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