[發(fā)明專利]高效轉(zhuǎn)換器及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980093338.7
• 申請(qǐng)日: 2019-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113498576A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諶海濤;胡志祥;張興中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M1/00
• 代理公司: 北京龍雙利達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11329
• 代理人: 王君;肖鸝

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N功率轉(zhuǎn)換器，包括：輸入電源、包括至少一個(gè)初級(jí)繞組和多個(gè)次級(jí)繞組的變壓器隔離式開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)換器，以及多個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器。每個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接到各自的次級(jí)繞組的輸出端。每個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器在直通操作狀態(tài)與閉環(huán)操作狀態(tài)之間是可切換的。兩個(gè)或兩個(gè)以上DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓串聯(lián)連接，以確定功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓基于多個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器處于直通操作狀態(tài)或閉環(huán)操作狀態(tài)是可控制的。

背景技術(shù)

在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換器，并且更具體地但非排他地，涉及一種用于電動(dòng)車輛的車載充電器的功率轉(zhuǎn)換器。

響應(yīng)于減少交通運(yùn)輸行業(yè)的化石燃料消耗以及二氧化碳、其他溫室氣體及有害微粒排放的迫切需求，許多地方和國(guó)家政府正促進(jìn)車輛電氣化。為幫助加快電動(dòng)車輛的接受度，非常需要低成本的車載充電器。此外，具有雙向功率流能力的充電器可以通過(guò)提供額外的能力來(lái)提高車輛的功能性及價(jià)值。

理想的車載充電器應(yīng)具有高功率密度和高效率，以具有最高的能量利用率且便于包裝。車載充電器最重要的要求之一就是效率。當(dāng)前，已知的車載充電器可達(dá)到不超過(guò)96.5％的效率。

市場(chǎng)中常用的解決方案為單級(jí)功率轉(zhuǎn)換。單級(jí)功率轉(zhuǎn)換意味著一個(gè)轉(zhuǎn)換器既可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能，又可以實(shí)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換。單級(jí)功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的控制和驅(qū)動(dòng)器很復(fù)雜。另一種解決方案是兩級(jí)功率轉(zhuǎn)換，其中，功率因數(shù)校正和DC/DC轉(zhuǎn)換分開(kāi)進(jìn)行。這種方法的主要問(wèn)題在于需要將功率轉(zhuǎn)換兩次，這需要縮小輸出電壓范圍且降低系統(tǒng)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于提供一種高效的1.5級(jí)可變?cè)鲆娌糠挚刂乒β兽D(zhuǎn)換器的新拓?fù)浼捌淇刂品椒āｎA(yù)期的峰值效率為98％。部分地控制輸出電壓，且經(jīng)由部分控制的輸出電壓的部分可被配置為不同的輸出電壓。此功能允許很大范圍的輸出功率。本申請(qǐng)的另一目的在于提供一種用于功率轉(zhuǎn)換的方法，該方法以高效率提供大范圍的輸出功率。

上述目的及其它目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)和附圖中可以明顯看出進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)形式。

除非另外限定，否則本文所使用的所有技術(shù)術(shù)語(yǔ)和/或科學(xué)術(shù)語(yǔ)與本申請(qǐng)所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員普遍理解的含義相同。盡管在實(shí)踐或測(cè)試本申請(qǐng)的實(shí)施例時(shí)，可以使用與本文所描述的方法和材料相似或等同的方法和材料，但下文描述了示例性的方法和/或材料。在沖突的情況下，將以本專利說(shuō)明書(shū)(包括定義)為準(zhǔn)。此外，該材料、方法和示例僅僅是說(shuō)明性的，而不一定是限制性的。

根據(jù)第一方面，一種功率轉(zhuǎn)換器包括：輸入電源、包括至少一個(gè)初級(jí)繞組和多個(gè)次級(jí)繞組的變壓器隔離式開(kāi)環(huán)變換器，以及多個(gè)DC/DC閉環(huán)變換器，其中，每個(gè)所述DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接到各自的次級(jí)繞組的輸出端。所述多個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器在直通操作狀態(tài)與閉環(huán)操作狀態(tài)之間是可切換的。兩個(gè)或兩個(gè)以上DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓串聯(lián)連接，以確定所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。所述功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓基于所述多個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器處于所述直通操作狀態(tài)或所述閉環(huán)操作狀態(tài)是可控制的。這種拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)在于負(fù)載效率的整個(gè)范圍都很高，并且大部分功率由開(kāi)環(huán)拓?fù)浜吞幱谥蓖顟B(tài)的閉環(huán)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。閉環(huán)控制拓?fù)鋬H轉(zhuǎn)換一小部分功率，而具有直通狀態(tài)的閉環(huán)拓?fù)渚哂懈吖β拭芏取Ｍㄟ^(guò)在增加在直通狀態(tài)下的輸出功率的比例，功率轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)高效率和大范圍的輸出功率。

在根據(jù)第一方面所述的功率轉(zhuǎn)換器的另一可能的實(shí)現(xiàn)中，所述多個(gè)DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器包括至少一個(gè)電壓遞降轉(zhuǎn)換器。有益的是，電壓遞降轉(zhuǎn)換器可用于將高電壓輸入端的電壓遞降至電動(dòng)車輛電池所需的較低電壓。

在根據(jù)第一方面所述的功率轉(zhuǎn)換器的另一可能的實(shí)現(xiàn)中，所述輸出電壓的至少90％來(lái)自處于直通操作狀態(tài)的DC/DC閉環(huán)轉(zhuǎn)換器。有益的是，利用處于直通操作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換器獲得大百分比的輸出可提升轉(zhuǎn)換效率。