CN109861603B - 一种变压器绕组切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器绕组切换方法，包括高频变压器、选通开关以及控制器，高频变压器副边为双绕组且至少具备3个抽头输出，其中一路的输出电路中有选通开关，控制器通过驱动电路控制高频逆变电路和选通开关；当变换器输出电压上升或下降到达设定的电压切换点时，控制器根据变压器绕组切换比例调整原边高频逆变电路的控制量和选通开关的通或断完成变压器绕组切换控制。本发明的控制器根据变压器绕组切换比例调整控制量，根据变换器输出电压控制变压器绕组切换开关的通断，使功率变换器在变压器绕组切换过程中不中断输出，从而实现功率变换器在不同输出段之间的连续高功率输出。

Description

一种变压器绕组切换方法
技术领域
本发明涉及电力电子产品领域，具体涉及一种变压器绕组切换方法。
背景技术
在工业应用领域中，DC-DC功率变换器有大量的宽电压范围，连续最大功率输出的需求，例如电动汽车充电电源，为了满足大型电动乘用车、家庭电动乘用车以及小型电动物流车的充电需求，充电电源输出电压范围必须覆盖各种不同车型的电池电压等级，可调范围从50到800V。同时，需要在不同输出电压下都能最大功率输出，满足快充的要求，而且在充电过程中不能由于变换器切换输出范围造成系统输出电压或电流中断。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种变压器绕组切换方法，解决现有技术中难以实现功率变换器输出电压全范围连续满功率的问题，控制器根据输出电压自动调节变压器变比实现了超宽电压范围连续满功率输出。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种变压器绕组切换方法，包括高频变压器、选通开关以及控制器，高频变压器副边为双绕组且至少具备3个抽头输出，其中一路的输出电路中有选通开关，控制器通过驱动电路控制高频逆变电路和选通开关；当变换器输出电压上升或下降到达设定的电压切换点时，控制器根据变压器绕组切换比例调整原边高频逆变电路的控制量和选通开关的通或断完成变压器绕组切换控制，不中断输出电压电流实现功率变换器在不同输出段之间的连续高功率输出。
作为优选的技术方案，控制器检测到变换器输出到达电压切换点时，根据变压器绕组切换比例(NS1+NS2)：NS2或(NS1+NS2)：NS1或NS1：NS2调整原边高频逆变电路的控制量，根据变换器输出上下行方向控制K1、K2闭合或断开。
作为优选的技术方案，所述电压切换点为根据变压器绕组切换前后较小绕组满功率输出能力确定的低压段最高输出电压。
作为优选的技术方案，当输出电压为高压段时，闭合开关K1、K2，当输出电压为低压段时，断开开关K1、K2。
作为优选的技术方案，NS1、NS2为变压器副边绕组的匝数。
作为优选的技术方案，K1、K2为MOS管或IGBT。
本发明的有益效果是：本发明可以不中断功率变换器的输出电压电流自动切换变压器变比，实现从低压到高压充电过程中始终保持最大功率输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明的切换控制方法状态图一；
图3为本发明的切换控制方法状态图二；
图4为本发明的实施原理图一；
图5为本发明的实施原理图二。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，在其中一桥臂上串联开关器件，控制本桥臂是否参与工作。当控制器采样到输出电压升高到切换点时，控制器把当前的控制量1根据变压器绕组切换比例调整为控制量1*NS2/(NS1+NS2)，并控制选通开关K1、K2闭合，之后控制器自行调整控制量到控制量2，使变换器不中断输出电压电流稳定切换到高压工作模式；当控制器采样到输出电压下降到切换点时，控制器把当前的控制量1根据变压器绕组切换比例调整为控制量1*(NS1+NS2)/NS2，并控制选通开关K1、K2断开，之后控制器自行调整控制量到控制量2，使变换器不中断输出电压电流稳定切换到低压工作模式。
如图2所示，实际电动车充电过程中，刚开始电池电压较低时，控制器断开K1、K2,变换器工作于低压模式(功率流如图5所示)，输出低压大电流。这种工作状态下参与工作的器件为D3、D4、D5、D6、变压器T1的Ns2，由于此时Ns1被K1和K2开路，不参与工作。
随着电池电压升高，变换器维持恒功率输出，电流随之降低，当控制器检测到输出电压升高到切换点时，控制器把当前的控制量1根据变压器绕组切换比例调整为控制量1*NS2/(NS1+NS2)，并控制选通开关K1、K2闭合，之后控制器自行调整控制量到控制量2，使变换器不中断输出电压电流稳定切换到高压工作模式(功率流如图4所示)，继续维持恒功率输出。这种工作状态下参与工作的器件为D1、K1、D5、D6、K2、D2、变压器T1的Ns1和Ns2，此时D3、D4二极管由于PN结被自然截止，不参与工作。
如图3所示，当需要从高压往低压测试变换器的恒功率输出范围时，控制器首先闭合K1、K2，使变换器工作于高压模式，输出高压(功率流如图4所示)。随着测试不断加大负载，输出电流增大，输出电压被往下拉，变换器维持恒功率输出。当控制器检测到变换器输出电压降低到切换点时，控制器把当前的控制量1根据变压器绕组切换比例调整为控制量1*(NS1+NS2)/NS2，并控制选通开关K1、K2断开，之后控制器自行调整控制量到控制量2，使变换器不中断输出电压电流稳定切换到低压工作模式(功率流如图5所示)，继续维持恒功率输出。整个测试过程变换器不中断输出电压电流，不需要额外操作去控制变换器切换工作模式。这样可以实现从高压不断加负载往下拉，不中断输出电压电流就可测试出变换器的恒功率输出范围。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种变压器绕组切换方法，包括高频变压器、选通开关以及控制器，其特征在于：高频变压器副边为双绕组且具备3个抽头输出，每个抽头连接一路整流输出，其中一路的整流输出电路中有选通开关K1、K2，抽头A分别连接二极管D1的 阳极与二极管D2的阴极，D1的阴极连接开关K1，D2的阳极连接开关K2，控制器通过驱动电路控制高频逆变电路和选通开关K1、K2；当变换器输出电压上升或下降到达设定的电压切换点时，控制器根据变压器绕组切换比例调整原边高频逆变电路的控制量和选通开关K1、K2的通或断完成变压器绕组切换控制，不中断输出电压电流实现功率变换器在不同输出段之间的连续高功率输出；
当输出电压为高压段时，闭合开关K1、K2，当输出电压为低压段时，断开开关K1、K2，NS1、NS2为变压器副边绕组的匝数，K1、K2为MOS管或IGBT。
2.权利要求1所述的变压器绕组切换方法，其特征在于：控制器检测到变换器输出到达电压切换点时，根据变压器绕组切换比例(NS1+NS2)：NS2或(NS1+NS2)：NS1或NS1：NS2调整原边高频逆变电路的控制量，根据变换器输出上下行方向控制K1、K2闭合或断开。
3.权利要求2所述的变压器绕组切换方法，其特征在于：所述电压切换点为根据变压器绕组切换前后较小绕组满功率输出能力确定的低压段最高输出电压。
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