CN107276190A - 一种轻载纹波的发波方法及装置、设备 - Google Patents
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Abstract
一种轻载纹波的发波方法及装置、设备，该方法包括电源模块检测电源模块的输出电压值和输出电流值，并在确定输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。由于采用第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波，可以减小正负母线谐振变换器在低压轻载时的电压纹波峰峰值和电流纹波峰峰值。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种轻载纹波的发波方法及装置、设备。
背景技术
近年来，随着能源危机、环境污染等问题日益严重，越来越多的学者已开始关注新能源技术，尤其是如何高效利用电能已成为当今的研究热点之一，但新能源发电单元受气候条件和天气的影响很大，输出电能不稳定、不连续，输出电压变化范围较宽。因此为适应宽范围输入，充电桩成为了行业研究热点。
目前的新能源发电单元中充电桩模块输出功率大，功率密度高，对效率和散热有较高要求，因此大部分高功率密度的充电桩模块均采用正负母线功率因数校正器(PowerFactor Correction，PFC)和双路并联电感-电感-电容(LLC)谐振变换器或正负母线PFC和双路串联LLC谐振变换器的拓扑结构。如图1所示为正负母线PFC和双路串联LLC谐振变换器的电路示意图，图2为正负母线PFC和双路串联LLC谐振变换器的电路示意图。
但是，双路LLC谐振变换器的拓扑结构有一个问题，即在输出低压轻载时不可避免会进入到打嗝(burst)模式，而目前主流的轻载纹波的发波机制为双路LLC谐振变换器同步发出驱动纹波，当LLC谐振变换器1发出驱动纹波时，LLC谐振变换器2同步发出驱动纹波，并在检测到停止发出驱动纹波的信号时同步结束，具体可见如图3所示波形图。由于两路LLC谐振变换器在同一时间内同时输出功率，导致输出低压轻载时输出功率较大，电压、电流上升较多，在同时关闭驱动后，电压、电流又下降很大，以此难以满足标准中对纹波峰峰值的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种轻载纹波的发波方法及装置、设备，用以改善LLC谐振变换器在输出低压轻载时输出功率过大的问题。
第一方面，提供一种轻载纹波的发波方法，包括：
电源模块检测所述电源模块的输出电压值和输出电流值；
所述电源模块在确定所述输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。
该方案中，电源模块通过检测电源模块的输出电压值和输出电流值，并在确定输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。由于采用第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波，可以减小正负母线谐振变换器在低压轻载时的电压纹波峰峰值和电流纹波峰峰值，从而可以改善谐振变换器在输出低压轻载时输出功率过大的问题。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述电源模块在确定所述输出电压值小于电压阈值且所述输出电流值小于电流阈值时，确定所述输出电压值和输出电流值满足所述交替发波条件。
电源模块在确定输出电压值小于电压阈值且输出电流值小于电流阈值时，才控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波，可以更好减小正负母线谐振变换器在低压轻载时的电压纹波峰峰值和电流纹波峰峰值。
结合第一方面或结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述电源模块控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波，包括：所述电源模块控制所述第一谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波，并在所述第一谐振变换器结束发出驱动纹波之后，控制所述第二谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波；其中，所述第一谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数与所述第二谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数相同。
由于电源模块控制第一谐振变换器工作时，第二谐振变换器不工作，或控制第一谐振变换器不工作时，第二谐振变换器工作，两个谐振变换器交替工作，其工作频率比两路同时工作时要低，能够改善电压应力及热应力，并且由于低压轻载时同一时间仅有一路谐振变换器工作，此时突切重载时，能够抑制电流过冲。
第二方面，提供一种轻载纹波的发波装置，包括：
检测单元，用于检测电源模块的输出电压值和输出电流值；
处理单元，用于在确定所述输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波；所述交替发波条件由所述输出电压值和所述输出电流值确定。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述处理单元在确定所述输出电压值小于电压阈值且所述输出电流值小于电流阈值时，确定所述输出电压值和输出电流值满足所述交替发波条件。
结合第二方面或结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述处理单元在控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波时，具体用于：
控制所述第一谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波，并在所述第一谐振变换器结束发出驱动纹波之后，控制所述第二谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波；其中，所述第一谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数与所述第二谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数相同。
第三方面，提供一种轻载纹波的发波设备，包括：
检测电路，用于检测电源模块的输出电压值和输出电流值；
处理器，用于在确定所述输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。
结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述处理器在确定所述输出电压值小于电压阈值且所述输出电流值小于电流阈值时，确定所述输出电压值和输出电流值满足所述交替发波条件。
结合第三方面或结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述处理器在控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波时，具体用于：
控制所述第一谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波，并在所述第一谐振变换器结束发出驱动纹波之后，控制所述第二谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波；其中，所述第一谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数与所述第二谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数相同。
第四方面，提供一种计算机存储介质，用于存储用于第三方面提供的处理器执行的计算机软件指令，以用于执行第一方面以及第一方面可能的实现方式提供的方法。
附图说明
图1为一种充电桩模块的电路结构示意图；
图2为一种充电桩模块的电路结构示意图；
图3为一种双路谐振变换器驱动纹波的波形示意图；
图4为本发明实施例提供的一种系统架构的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电源模块的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种轻载纹波的发波方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种双路谐振变换器驱动纹波的波形示意图；
图8为本发明实施例提供的一种轻载纹波的发波方法的流程示意图；
图9为本发明实施例提供的一种轻载纹波的发波装置的结构示意图。
具体实施方式
图4示例性的示出了本发明实施例所适用的一种系统架构，基于该系统架构可以实现基于轻载纹波的发波方法的控制，本发明实施例提供的轻载纹波的发波方法的系统架构可以为电源模块400，包括检测电路401、处理器402、第一谐振变换器403和第二谐振变换器404。
其中，本发明实施例提供的轻载纹波的发波方法的流程的各步骤可以通过处理器402中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成，并控制电源模块400的各电路的运行。该处理器402可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。
图4中的检测电路401用于检测电源模块400中的输出电流值和输出电压值。为了更清楚的描述检测电路的结构，图5示例性的示出了一种电源模块400的结构，在图5中，检测电路401包括输出电压采样电路和输出电流采样电路，处理器402使用的可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing)DSP，而第一谐振变换器403可以为第一电感-电容-电容(LLC)谐振变换器，第二谐振变换器404为第二LLC谐振变换器。在本发明实施例中谐振变换器不限于LLC谐振变换器，还可以是电感-电容(LC)谐振变换器、电感-电容-电容(LCC)谐振变换器，谐振变换器用于直流-直流的转换。
需要说明的是，图4或图5中所示的结构仅是一种示例，本发明实施例对此不做限定。
以下，为了便于理解和记忆，结合图4和图5中电源模块400的具体结构，本发明实施例以轻载纹波的发波为例，通过电源模块400来实现轻载纹波的发波的流程的控制。
图6示例性的示出了本发明实施例提供的一种轻载纹波的发波方法的流程，该流程可以有电源模块执行。
结合图4和图6所示，该流程具体可以包括：
步骤601，电源模块检测所述电源模块的输出电压值和输出电流值。
在确定两路谐振变换器发出驱动纹波之前，电源模块400的处理器402需要先控制检测电路401采样电源模块400的输出电压值和输出电流值，处理器402需要对该输出电压值和输出电流值进行判断，看是否满足预设的交替发波条件。
步骤602，所述电源模块在确定所述输出电压值和所述输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。
在本发明实施例中交替发波条件可以由步骤601中检测电路401检测到的电源模块400的输出电压值和输出电流值来确定。例如，处理器402在确定该输出电压值小于预设的电压阈值且该输出电流值小于预设的电流阈值时，确定该输出电压值和该输出电流值可以满足交替发波条件，其中，该电压阈值和电流阈值可以依据经验进行设置，实际应用中可以根据实验来得到。比如额定的输出电压值为100V，额定的输出电流值为20A，此时电压阈值设为30V，电流阈值设为8A，也就是说，在输出电压值小于30V且输出电流值小于8A时，可以确定该输出电压值和该输出电流值满足交替发波条件。该输出电压值和输出电流值满足交替发波条件也表明进入了打嗝(burst)模式，即谐振变换器工作N个周期后停止工作N个周期，主要为了输出更低的电压和电流，N为正整数。可选的，该交替发波条件也可以称之为交错发波条件。
可选的，该交替发波条件也可以由输出功率确定。例如，输出电压值与输出电流值的乘积小于功率阈值时，也可以确定为满足交替发波条件。
在满足交替发波条件之后，处理器402可以控制第一谐振变换器403在连续多个周期内发出驱动纹波，并在该第一谐振变换器403结束发出驱动纹波之后，控制第二谐振变换器404在连续多个周期内发出驱动纹波。其中，该第一谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数和该第二谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数相同。
例如，如图7所示的波形示意图，处理器402控制第一谐振变换器403在连续6个周期内发出驱动纹波，然后在第一谐振变换器403停止工作的6个周期内，控制第二谐振变换器404发出驱动纹波，之后两个谐振变换器交替进行发波。
这种情况下，两路谐振变换器交替工作，其工作频率比两路同时工作时要低，能够改善电压应力及热应力。并且由于低压轻载时同一时间仅有一路谐振变换器工作，此时突切重载时，能够抑制电流过冲。
本发明实施例表明，电源模块检测电源模块的输出电压值和输出电流值，并在确定输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。由于采用第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波，可以减小正负母线谐振变换器在低压轻载时的电压纹波峰峰值和电流纹波峰峰值。
为了可以清楚的描述本发明实施例的技术方案，下面将在具体的应用场景中描述轻载纹波的发波的流程，该流程应用与数字电源中，可以有DSP执行。
对于数字电源，在DSP的中断程序中可以判断交错发波策略，若满足交错发波条件，则使能LLC谐振变换器1，按照环路计算结果正常发出驱动纹波，屏蔽LLC谐振变换器2的驱动；N个中断周期后，屏蔽LLC谐振变换器1驱动，使能LLC谐振变换器2驱动，按照环路计算结果正常发出驱动纹波，如此循环交错发波。N为正整数。具体的流程可以如图8所示的一种轻载纹波的发波的流程。
如图8所示，该流程具体步骤可以包括：
步骤801，流程开始。
步骤802，DSP确定是否满足交错发波条件，若是，则转入步骤803，若否，则转入步骤812。
步骤803，DSP确定周期计数的标识(Flag)是否等于1，若是，则转入步骤804，若否，则转入步骤808。
步骤804，DSP使能LLC谐振变换器1的驱动，屏蔽LLC谐振变换器2的驱动，并对发波进行周期计数。DSP在确定周期计数的Flag等于1时，可以控制LLC谐振变换器1发出驱动纹波，控制LLC谐振变换器2不工作，并进行LLC谐振变换器1的发波周期计数。
步骤805，DSP在LLC谐振变换器1停止发出驱动纹波时，中断周期计数。
步骤806，DSP确定计数是否等于N，若是，则转入步骤807，若否，则转入步骤813。
步骤807，DSP将周期计数的Flag置为0。
步骤808，DSP使能LLC谐振变换器2的驱动，屏蔽LLC谐振变换器1的驱动，并对发波进行周期计数。DSP在确定周期计数的Flag等于0时，可以控制LLC谐振变换器2发出驱动纹波，控制LLC谐振变换器1不工作，并进行LLC谐振变换器2的发波周期计数。
步骤809，DSP在LLC谐振变换器2停止发出驱动纹波时，中断周期计数。
步骤810，DSP确定计数是否等于N，若是，则转入步骤811，若否，则转入步骤813。
步骤811，DSP将周期计数的Flag置为1。
步骤812，DSP使能LLC谐振变换器2的驱动，使能LLC谐振变换器1的驱动。DSP在确定不满足交错发波条件，可以控制LLC谐振变换器1和LLC谐振变换器2同时发出驱动纹波。
步骤813，流程结束。
在本发明实施例的具体实现可以为：根据实测结果，确定两路LLC谐振变换器同时发波时，输出电压的纹波峰峰值或输出电流的纹波峰峰值不能满足标准要求时的输出电压及输出电流值。可以设置进入交错发波机制的阈值，若输出电压及输出电流落在交错发波机制的阈值内，则触发交错发波机制，也就是控制两路LLC谐振变换器周期性交错发波。还可以设置退出交错发波机制阈值，退出交错发波机制的阈值应该不同于进入交错发波的阈值，两者之间应留有回差，防止在判断条件临界点频繁切换发波机制。
以上是结合图4至图8详细描述了本发明实施例提供的轻载纹波的发波方法的流程，下面结合图9描述本发明实施例提供的一种轻载纹波的发波装置，上述方法实施例所描述的技术同样适用于以下装置实施例。
图9示出了本发明实施例提供的一种轻载纹波的发波装置900，该装置900可以执行上述方法实施例中电源模块400所执行的步骤。
如图9所示，该装置900具体可以包括：检测单元901和处理单元902，其中：
检测单元901，用于检测输出电压值和输出电流值；
处理单元902，用于在确定满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波；所述交替发波条件由所述输出电压值和所述输出电流值确定。
可选的，所述交替发波条件为所述输出电压值小于电压阈值且所述输出电流值小于电流阈值。
可选的，所述处理单元902在控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波时，具体用于：
控制所述第一谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波，并在所述第一谐振变换器结束发出驱动纹波之后，控制所述第二谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波；其中，所述第一谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数与所述第二谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数相同。
上述实施例可以全部或部分地通过软件、硬件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、双绞线或光纤)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如光盘)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种轻载纹波的发波方法，其特征在于，该方法包括：
电源模块检测所述电源模块的输出电压值和输出电流值；
所述电源模块在确定所述输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电源模块在确定所述输出电压值小于电压阈值且所述输出电流值小于电流阈值时，确定所述输出电压值和输出电流值满足所述交替发波条件。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电源模块控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波，包括：
所述电源模块控制所述第一谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波，并在所述第一谐振变换器结束发出驱动纹波之后，控制所述第二谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波；其中，所述第一谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数与所述第二谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数相同。
4.一种轻载纹波的发波装置，其特征在于，包括：
检测单元，用于检测电源模块的输出电压值和输出电流值；
处理单元，用于在确定所述输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理单元在确定所述输出电压值小于电压阈值且所述输出电流值小于电流阈值时，确定所述输出电压值和输出电流值满足所述交替发波条件。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述处理单元在控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波时，具体用于：
控制所述第一谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波，并在所述第一谐振变换器结束发出驱动纹波之后，控制所述第二谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波；其中，所述第一谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数与所述第二谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数相同。
7.一种轻载纹波的发波设备，其特征在于，包括：
检测电路，用于检测电源模块的输出电压值和输出电流值；
处理器，用于在确定所述输出电压值和输出电流值满足交替发波条件时，控制第一电谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述处理器在确定所述输出电压值小于电压阈值且所述输出电流值小于电流阈值时，确定所述输出电压值和输出电流值满足所述交替发波条件。
9.如权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述处理器在控制第一谐振变换器和第二谐振变换器周期性交替发出驱动纹波时，具体用于：
控制所述第一谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波，并在所述第一谐振变换器结束发出驱动纹波之后，控制所述第二谐振变换器在连续多个周期内发出驱动纹波；其中，所述第一谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数与所述第二谐振变换器连续发出驱动纹波的周期数相同。
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