CN111313679B - 供电系统及充电设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种供电系统及充电设备，所述系统包括：电流源功率因数变换器PFC，电连接于外部电源，用于接收外部电源的电能，并根据所需功率输出变换电流及变换电压；可调增益转换器，包括增益调整开关，可调增益转换器用于根据负载的目标电压与预设电压的大小关系确定增益调整开关的导通状态，从而调整增益，并利用变换电压及增益输出供电电压，以及利用变换电流及增益输出供电电流；反馈控制器，用于接收流过负载的负载电流及目标电流，并根据负载电流及目标电流调整变换电流。通过以上系统，本公开可以对变换电流进行控制，可以使变换电压被钳制在设定的范围内，使得供电系统可以以恒定功率在宽的输出电压范围内高效率地工作。

Description

供电系统及充电设备

技术领域

本公开涉及电源技术领域，尤其涉及一种供电系统及充电设备。

背景技术

众所周知，随着新能源的发展和应用，电池充电技术成为制约新能源发展的关键要素，电动汽车(EV)是最重要的新能源应用之一，不同的EV配备不同的容量和电压的电池。EV的电池组具有不同的电压水平，例如，小型乘用车通常使用低压电池组，而公共汽车通常使用高压电池组。电池电压可以在深度放电状态到完全充电状态的宽范围之间摆动(例如，电压范围可以从330V到750V)。为了减少充电设备的电池充电时间，充电站的充电设备需要在全电压范围内以恒定功率模式工作，如果必须满足要求，充电设备可能变得非常昂贵和笨重。

在相关技术中，大多数使用的PFC拓扑是维也纳三相升压转换器，DC/DC级是LLC和相移转换器。且PFC和DC/DC级是独立控制，这种控制需要大型直流电容器，并且不能在系统级别上获得所有优势。此外，在低电压输出时DC/DC级必须在非常低的占空比下工作，或者大幅度提高LLC转换器的开关频率。这些方法使低压输出时的功耗增加。

因此，急需提出一种新的技术方案，能在拓扑和系统的层面，实现宽电压范围的恒定功率高效率的功率转换。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种供电系统，所述系统包括：

电流源功率因数变换器PFC，电连接于外部电源，用于接收所述外部电源的电能，并根据所需功率输出变换电流及变换电压；

可调增益转换器，电连接于所述电流源PFC及负载，包括增益调整开关，所述可调增益转换器用于根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，并利用所述变换电压及所述增益输出供电电压，以及利用所述变换电流及所述增益输出供电电流；

反馈控制器，电连接于所述负载及所述电流源PFC，用于接收流过负载的负载电流及目标电流，并根据所述负载电流及所述目标电流调整所述电流源PFC输出变换电流。

在一种可能的实施方式中，所述增益调整开关包括第一开关，所述可调增益转换器包括第一转换模块，所述第一转换模块包括第一全桥电路、第一谐振电路、第一变压器、第一整流电路及第一储能电路，其中，

所述第一全桥电路电连接于所述电流源PFC，用于接收所述变换电流和变换电压，所述第一谐振电路的两端分别电连接于所述第一全桥电路的第一半桥和所述第一变压器的初级绕组的第一端，

所述第一全桥电路及第一谐振电路均电连接于所述第一变压器的初级绕组，

所述第一变压器的初级绕组的第二端电连接于所述第一全桥电路的第二半桥，所述第一变压器的次级绕组电连接于所述第一整流电路及所述第一开关的第一端，

所述第一开关的第二端电连接于所述第一储能电路，所述第一储能电路用于输出所述供电电压和供电电流。

在一种可能的实施方式中，所述第一全桥电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管，所述第一晶体管的第一端电连接于所述电流源PFC的一输出端及所述第三晶体管的第一端，所述第一晶体管的第二端电连接于所述第二晶体管的第一端及所述第一谐振电路的第一端，所述第三晶体管的第二端电连接于所述第四晶体管的第一端及所述第一变压器的初级绕组的第二端，所述第二晶体管的第二端电连接于所述第四晶体管的第二端及所述电流源PFC的另一输出端，

其中，所述第一半桥包括第一晶体管和所述第二晶体管，所述第二半桥包括所述第三晶体管和所述第四晶体管，

其中，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管的开关频率与所述第一谐振电路的谐振频率相同。

在一种可能的实施方式中，所述第一谐振电路包括第一谐振电感和第一谐振电容，所述第一谐振电感的第一端电连接于所述第一半桥，所述第一谐振电感的第二端电连接于所述第一谐振电容的第一端，所述第一谐振电容的第二端电连接于所述第一变压器的初级绕组的第一端。

在一种可能的实施方式中，所述第一变压器的次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组的第一端及所述第二次级绕组的第二端电连接于所述第一整流电路，所述第一次级绕组的第二端电连接于所述第二次级绕组的第一端及所述第一开关的第一端，所述第一次级绕组的线圈匝数大于所述第二次级绕组的线圈匝数，其中，

当所述第一开关导通时，所述增益为2*Ns1/Np，其中，Ns1表示所述第一次级绕组的线圈匝数，Np表示所述变压器的初级绕组的线圈匝数；

当所述第一开关断开时，所述增益为(NS1+Ns2)/Np，其中，Ns2表示所述第二次级绕组的线圈匝数。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态包括：

当所述负载电压大于所述预设电压时，导通所述第一开关；或

当所述负载电压小于或等于所述预设电压时，断开所述第一开关。

在一种可能的实施方式中，所述第一储能电路包括第一储能电容、第二储能电容，所述第一储能电容的第一端电连接于所述第一整流电路，用于输出所述供电电压和供电电流，所述第一储能电容的第二端电连接于所述第一开关的第二端及所述第二储能电容的第一端，所述第二储能电容的第二端电连接于所述第一整流电路。

在一种可能的实施方式中，所述可调增益转换器还包括至少一个第二转换模块，所述至少一个第二转换模块的输入端与所述第一转换模块的输入端并联连接，所述至少一个第二转换模块的输出端与所述第一转换模块的输出端并联连接，所述第二转换模块包括第二全桥电路，其中，

所述可调增益转换器还用于：

当所述第一转换模块输出的供电电流大于所述第二转换模块的供电电流时，降低所述第一全桥电路的第一半桥与第二半桥之间的相移；或

当所述第一转换模块输出的供电电流小于所述第二转换模块的供电电流时，降低所述第二全桥电路的第三半桥与第四半桥之间的相移。

在一种可能的实施方式中，所述反馈控制器包括运算放大器及电流环路补偿器，

所述运算放大器的第一端用于接收所述负载电流，所述运算放大器的第二端用于接收所述目标电流；

所述电流环路补偿器电连接于所述运算放大器的第一端和输出端，用于根据所述运算放大器输出的所述负载电流及所述目标电流的比较结果对所述电流源PFC输出的所述变换电流进行调整以调节所述供电电流。

根据本公开的另一方面，提出了一种充电设备，所述充电设备包括所述的供电系统。

通过以上系统，本公开可以根据负载所需的目标电流对电流源PFC输出的变换电流进行控制，可以根据目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，从而使电流源PFC输出的变换电压被钳制在设定的范围内，使得供电系统可以以恒定功率在宽的输出电压范围内高效率地工作。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开一实施方式的供电系统的示意图。

图2a示出了根据本公开一实施方式的电流源PFC的示意图。

图2b示出了根据本公开一实施方式的外部电源50的三相电压输入、三相电流及电流源PFC输出的变换电流的波形示意图。

图3示出了根据本公开一实施方式的可调增益转换器的示意图。

图4示出了根据本公开一实施方式的电压控制示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施方式的供电系统的示意图。

如图1所示，所述系统包括：

电流源功率因数变换器PFC 10，电连接于外部电源50，用于接收所述外部电源50的电能，并根据所需功率输出变换电流及变换电压；

可调增益转换器20，电连接于所述电流源PFC 10及负载40，包括增益调整开关(图1未示出)，所述可调增益转换器40用于根据所述负载40的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，并利用所述变换电压及所述增益输出供电电压，以及利用所述变换电流及所述增益输出供电电流；

反馈控制器30，电连接于所述负载40及所述电流源PFC 10，用于接收流过负载40的负载电流及目标电流，并根据所述负载电流及所述目标电流调整所述电流源PFC输出的交换电流。

通过以上系统，本公开可以根据负载所需的目标电流对电流源PFC输出的变换电流进行控制，可以根据目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，从而使电流源PFC输出的变换电压被钳制在设定的范围内，使得供电系统可以以恒定功率在宽的输出电压范围内高效率地工作。

本公开实施例提出的供电系统中，可调增益转换器20为DC理想变压器，效率高、体积小，适合恒功率宽输出电压范围应用。在本公开的一种实施方式中，可调增益转换器20是一工作在振荡频率的LLC电路。

在一种可能的实施方式中，所述外部电源50可以是交流电源，所述交流电源可以是三相输入。在其他的实施方式中，外部电源50也可以是直流电源，或其他合适的电源，本公开对此不做限制。

在一种可能的实施方式中，所述负载40可以是电动汽车EV的电池组，也可以是其他设备、装置的电池组。

在一种可能的实施方式中，所述增益可以等效为变压器的变比(turn ratio)。

在一种可能的实施方式中，所述反馈控制器30可以包括运算放大器32及电流环路补偿器31，

所述运算放大器32的第一端可以用于接收所述负载电流，所述运算放大器的第二端用于接收目标电流；

所述电流环路补偿器31电连接于所述运算放大器32的第一端和输出端，用于根据所述运算放大器32对所述负载电流及所述目标电流的比较结果经电流环路补偿器31补偿后，对所述电流源功率因数变换器PFC 10进行控制，以调整所述变换电流。

在一种可能的实施方式中，所述反馈控制器30所包括的运算放大器32及电流环路补偿器31，可以用数字电路或数字运算来实现。

在一种可能的实施方式中，所述目标电流可以是负载40需要进行充电的参考电流或电流指令。

举例而言，当负载电流小于目标电流时，电流环路补偿器可以增加转换电流的值，从而使得输出的供应电流逐渐靠近所述目标电流。当负载电流大于目标电流时，电流环路补偿器也可以对转换电流做降低处理，从而使得输出的供应电路逐渐减小，以靠近所述目标电流。

电流环路补偿器31可以根据实际情况设计，本公开对电流环路补偿器31的具体结构不走限制。

应该明白的，以上描述是示例性的，不应认为是对本公开的限制。

请参阅图2a，图2a示出了根据本公开一实施方式的电流源PFC的示意图。

如图2a所示，输入的电能为三相交流电时，所述电流源PFC 10可以包括电感LA，LB和LC，晶体管Q1-Q6，电感LA的一端接收A相交流电，电感LA的另一端电连接于晶体管Q1的源极及晶体管Q2的漏极。电感LB的一端接收B相交流电，电感LB的另一端电连接于晶体管Q3的源极及晶体管Q4的漏极。电感LC的一端接收C相交流电，电感LC的另一端电连接于晶体管Q5的源极及晶体管Q6的漏极。晶体管Q1、晶体管Q3及晶体管Q5的漏极电连接，晶体管Q2、晶体管Q4及晶体管Q6的源极接地，晶体管Q1-晶体管Q6的栅极用于接收控制信号，并根据控制信号导通或断开，以进行电能调整。

在一种可能的实施方式中，所述电流源PFC 10可以用于将输入的交流电进行升压(boost)，例如，在输入的交流电为三相380V时，电流源PFC 10可以将交流电从380V升高到直流660V(Vbus电压)或其他电压值。

请一并参阅图2b，图2b示出了根据本公开一实施方式的外部电源50的三相电压输入、三相电流及电流源PFC输出的变换电流的波形示意图。

如图2b所示，图2b的横轴可以表示时间间隔，三个垂直轴从上到下分别表示三相电压输入、三相电流、输出的变换电流。

如图2b所示，相a的电压Va与电流ia是同相变化的、相b的电压Vb与电流ib是同相变化的、相c的电压Vc与电流ic是同相变化的。电流源PFC10输出的变换电流具有极小的纹波，变换电流的纹波小于平均电流的10％，且纹波频率为输入的交流电的频率的6倍。

例如，外部电源输入的交流电频率可以在50Hz至60Hz之间，相应的，纹波的频率可以在300Hz至360Hz之间。由于负载的电池组具有大电容的特性，因此电池组可以在具有几百Hz频率小幅值(如小于10％)纹波的电流下进行充电。并且，在一些可能的实施方式中，可以利用较小的电容进行滤波，相较于相关技术中利用大电容(电解电容)进行滤波，本公开可以极大的节约空间，从而优化电路结构及降低成本，这一点，将在下文中介绍。

应该明白的是，以上对电流源PFC 10的描述是示例性的，电流源PFC也可以是其他的电路结构，，本公开对此不做限定。

请参阅图3，图3示出了根据本公开一实施方式的可调增益转换器的示意图。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，所述增益调整开关可以包括第一开关K1，所述可调增益转换器20可以包括第一转换模块210，所述第一转换模块210可以包括第一全桥电路、第一谐振电路、第一变压器TA、第一整流电路及第一储能电路，其中，

所述第一全桥电路电连接于所述电流源PFC，用于接收所述变换电流和变换电压，所述第一谐振电路的两端分别电连接于所述第一全桥电路的第一半桥和所述第一变压器TA的初级绕组的第一端，

所述第一全桥电路及第一谐振电路均电连接于所述第一变压器TA初级绕组，

所述第一变压器TA的初级绕组的第二端电连接于所述第一全桥电路的第二半桥，所述第一变压器TA的次级绕组电连接于所述第一整流电路及所述第一开关K1的第一端，

所述第一开关K1的第二端电连接于所述第一储能电路，所述第一储能电路用于输出所述供电电压和供电电流。

在一种可能的实施方式中，增益调整开关可以为继电器、背靠背晶体管等多种开关，本公开实施例对增益调整开关的具体类型不作限定，本领域技术人员可以根据需要选择。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第一全桥电路可以包括第一晶体管QA1、第二晶体管QA2、第三晶体管QA3、第四晶体管QA4，所述第一晶体管QA1的第一端电连接于所述电流源PFC的一输出端及所述第三晶体管QA3的第一端，所述第一晶体管QA1的第二端电连接于所述第二晶体管QA2的第一端及所述第一谐振电路的第一端，所述第三晶体管QA3的第二端电连接于所述第四晶体管QA4的第一端及所述第一变压器TA的初级绕组的第二端，所述第二晶体管QA2的第二端电连接于所述第四晶体管QA4的第二端及所述电流源PFC的另一输出端，

其中，所述第一半桥可以包括第一晶体管QA1和所述第二晶体管QA2，所述第二半桥可以包括所述第三晶体管QA3和所述第四晶体管QA4，

其中，所述第一晶体管QA1、第二晶体管QA2、第三晶体管QA3、第四晶体管QA4的开关频率与所述第一谐振电路的谐振频率可以相同。

本公开实施例通过设置所述第一晶体管QA1、第二晶体管QA2、第三晶体管QA3、第四晶体管QA4的开关频率与所述第一谐振电路的谐振频率可以相同，可以实现可调增益转换器的转换效率的最大化，当所述第一晶体管QA1、第二晶体管QA2、第三晶体管QA3、第四晶体管QA4的开关频率与所述第一谐振电路的谐振频率相同时，可调增益转换器的工作效率最高。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第一谐振电路可以包括第一谐振电感Lr1和第一谐振电容Cr1，所述第一谐振电感Lr1的第一端电连接于所述第一半桥，所述第一谐振电感Lr1的第二端电连接于所述第一谐振电容Cr1的第一端，所述第一谐振电容Cr1的第二端电连接于所述第一变压器TA的初级绕组的第一端。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第一变压器TA的次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组的第一端及所述第二次级绕组的第二端电连接于所述第一整流电路，所述第一次级绕组的第二端电连接于所述第二次级绕组的第一端及所述第一开关K1的第一端，所述第一次级绕组的线圈匝数大于所述第二次级绕组的线圈匝数，其中，

当所述第一开关K1导通时，所述增益为2*Ns1/Np，其中，Ns1表示所述第一次级绕组的线圈匝数，Np表示所述变压器的初级绕组的线圈匝数；

当所述第一开关K1断开时，所述增益为(NS1+Ns2)/Np，其中，Ns2表示所述第二次级绕组的线圈匝数。

当第一开关K1导通时，正半周电流通过第一次级绕组与第一开关K1流向第一储能电路，以对第一储能电路进行充电，负半周电流通过第一次级绕组与第一开关K1流向第一储能电路，以对第一储能电路进行充电，在这种情况下倍压充电情况下，第一变压器TA的次级线圈的线圈匝数相当等于第一次级绕组的线圈匝数的2倍。当第一开关K1断开时，电流通过第一次级绕组、第二次级绕组流向第一储能电路，以对第一储能电路进行充电，在这种情况下，第一变压器TA的次级线圈的线圈匝数等于第一次级绕组和第二次级绕组的线圈匝数之和。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第一整流电路可以包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4，其中：所述第一整流二极管D1的阴极电连接于所述第二整流二极管D2的阴极及所述第一储能电路的第一端，所述第一整流二极管D1的阳极电连接于所述第三整流二极管D3的阴极，所述第二整流二极管D2的阳极电连接于所述第四整流二极管D4的阴极，所述第三整流二极管D3的阳极电连接于所述第四整流二极管D4的阳极及所述储能第一储能电路的第二端。

当然，以上二极管组成的第一整流电路为例进行了说明，但是，在其他的实施方式中，整流电路也可以为其他，例如也可以为晶体管组成，对此，本公开不做限定。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第一储能电路可以包括第一储能电容CA1、第二储能电容CA2，所述第一储能电容CA1的第一端电连接于所述第一整流电路，用于输出所述供电电压Vo和供电电流IoA，所述第一储能电容CA1的第二端电连接于所述第一开关K1的第二端及所述第二储能电容CA2的第一端，所述第二储能电容CA2的第二端电连接于所述第一整流电路。其中，第一储能电容CA1的第一端为第一储能电路的第一端，第二储能电容CA2的第二端为第一储能电路的第二端。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，可以包括：

当所述负载电压大于所述预设电压时，导通所述第一开关；或

当所述负载电压小于或等于所述预设电压时，断开所述第一开关。

在一种可能的实施方式中，预设电压的大小可以为预设内部总线电压Vbus的范围，所述根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，可以为根据所述负载的目标电压与预设内部总线电压Vbus的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态。

所述第一开关K1相当于倍压开关，当负载电压大于预设电压时，供电系统需要输出较大电压，在这种情况下，可以导通第一开关K1，变压器TA次级侧为正电流时，电流流过第一整流二极管D1以对第一储能电容CA1充电，当变压器TA为负电流时，电流流过第四整流二极管D4以对第二储能电容CA2充电。

在一种可能的实施方式中，本公开实施例可以根据所述变换电压及所述供电电压确定所述预设电压的大小、所述第一次级绕组的线圈匝数、所述第二次级绕组的线圈匝数及所述第一变压器的初级绕组的线圈匝数。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述变换电压及所述负载电压确定所述预设电压的大小、所述第一次级绕组的线圈匝数、所述第二次级绕组的线圈匝数及所述第一变压器的初级绕组的线圈匝数，可以包括：

根据如下公式确定所述预设电压的大小、所述第一次级绕组的线圈匝数、所述第二次级绕组的线圈匝数及所述第一变压器的初级绕组的线圈匝数：

Vin_max*(Ns1+Ns2)/Np≥Vin_min*2*Ns1/Np；

Vo_min＝Vin_min*(Ns1+Ns2)/Np；

Vo_max≤Vin_max*2*Ns1/Np，

Vs＝Vin_max*(Ns1+Ns2)/Np，

其中，Vin_max表示所述变换电压的最大输入值，Vin_min所述变换电压的最小输入值，Vo_min表示所述负载电压的最小值，Vin_max表示所述负载电压的最大值Vs表示所述预设电压。

在一个示例中，假设Vin_min＝600V，Vin_max＝900V,Vo_min＝330V,Vo_max＝750V，则：

750V≤900V x 2x Ns1/Np＝>Np/Ns1≤1800/750＝2.4，

900*(Ns1+Ns2)≥600*2*Ns1＝>3(Ns1+Ns2)≥4Ns1，

可以得到，Ns1/Ns2≤3，Np≤7.2，

可以选Ns1＝3,Ns2＝1，Np＝7，则可以确定预设电压为：

Vo＝Vin_max×(NS1+Ns2)/Np＝900×4/7＝514V。

请参阅图4，图4示出了根据本公开一实施方式的电压控制示意图。

如图4所示，在一个示例中，变换电压的范围可以是600V～900V，负载电压Vx的范围为330V～750V，在增益调整开关(第一开关K1)断开时，变压器TA的初级线圈与次级线圈的线圈匝数之比为7:4，供电系统在600～900V的变换电压时，可以输出的供电电压在342V～514V之间。当增益调整开关(第一开关K1)闭合导通时，变压器TA的初级线圈与次级线圈的线圈匝数之比为7:6，供电系统在600～900V的变换电压时，可以输出的供电电压在514V～770V之间。

可见，通过增益调整开关，本公开实施例可以增宽供电电压的宽度，从而提高供电系统的适用性，当需要输出的供电电压(即需要的负载电压)小于514V时，可以断开增益调整开关，并通过电流源PFC输出合适的变换电压，以是的可调增益转换器输出需要的供电电压；当需要输出的供电电压大于514V时，可以导通增益调整开关，并通过电流源PFC输出合适的变换电压，以是的可调增益转换器输出需要的供电电压。

当然，以上描述是示例性的，电流源PFC可以输出其他范围的变换电压，不限于600V～900V之间，负载电压Vx也可以为330V～750V之外的其他范围的电压，本公开不做限定，在其他的电压下，只要通过以上公式，即可确定变压器的线圈匝数比，和预设电压。

为了实现大功率输出，本公开实施例可以将两个或多个可调增益转换器并联，从而使得供电电流增加，以输出更大功率。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述可调增益转换器还可以包括至少一个第二转换模块220，所述至少一个第二转换模块220的输入端与所述第一转换模块的输入端并联连接，所述至少一个第二转换模块的输出端与所述第一转换模块的输出端并联连接，并联连接的至少一个第二转换模块与第一转换模块工作在同一频率，这一频率可以等于或接近于转换模块的LC电路(谐振模块)的振荡频率。所述第二转换模块包括第二全桥电路，其中，

所述可调增益转换器还用于：

当所述第一转换模块210输出的供电电流IoA大于所述第二转换模块的供电电流IoB时，降低所述第一全桥电路的第一半桥与第二半桥之间的相移；或

当所述第一转换模块输出的供电电流IoA小于所述第二转换模块的供电电流IoB时，降低所述第二全桥电路的第三半桥与第四半桥之间的相移，以达到均流控制。

由于器件生产时存在差异，因此会存在电流不相同的情况，例如，第一谐振电感Lr1与第二谐振电感Lr2、第一谐振电容Cr1与第二谐振电容Cr2在制造上存在差异，会造成并联的两个电路输出的电流不同，这种不一致会造成器件发热不均而损坏，影响设备的使用寿命，因此，本公开实施例根据第一转换模块210、第二转换模块220输出的电流的大小关系调整全桥电路的相移，以实现均流控制，从而避免因电流不平衡导致的器件发热、损坏，以延长设备的使用寿命。

在一个示例中，Phase-A(第一转换电路)中，第一晶体管QA1、第二晶体管QA2组成半桥A1,第三晶体管QA3、第四晶体管QA4组成半桥A2，phase-B(第二转换电路)中，第五晶体管QB1、第六晶体管QB2组成半桥B1，第七晶体管QB3、第八晶体管QB4组成半桥B2，如果第一转换电路最终输出的电流大于第二转换电路最终输出的电流，就将半桥A2与半桥A1的相移从180°减少，降低第一转换电路输入的有效电压，从而减小电流，以实现两个电路输出电流的一致性；同样的，如果第一转换电路输出的电流小于第二转换电路输出的电流，减少半桥B1与半桥B2的相移，降低第二转换电路输入的有效电压，从而减小电流，以实现两个电路输出电流的一致性。

下面对第二转换电路各个的连接关系进行示例性介绍。

在一种可能的实施方式中，所述增益调整开关包括第二开关K2，所述第二转换模块220可以包括第二全桥电路、第二谐振电路、第二变压器TB、第二整流电路及第一储能电路，其中，

所述第二全桥电路电连接于所述电流源PFC，用于接收所述变换电流和变换电压，所述第二谐振电路的两端分别电连接于所述第二全桥电路的第一半桥和所述第二变压器的初级绕组的第一端，所述第二全桥电路及第二谐振电路均电连接于所述第二变压器的初级绕组，所述第二变压器的初级绕组的第二端电连接于所述第二全桥电路的第二半桥，所述第二变压器的次级绕组电连接于所述第二整流电路及所述第二开关K2的第一端，所述第二开关K2的第二端电连接于所述第二储能电路，所述第一储能电路用于输出所述供电电压和供电电流。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第二全桥电路可以包括第五晶体管QB1、第六晶体管QB2、第七晶体管QB3、第八晶体管QB4，所述第五晶体管QB1的第一端电连接于所述电流源PFC的一输出端及所述第七晶体管QB3的第一端，所述第五晶体管QB1的第二端电连接于所述第六晶体管QB2的第一端及所述第二谐振电路的第一端，所述第七晶体管QB3的第二端电连接于所述第八晶体管QB4的第一端及所述第二变压器TB的初级绕组的第二端，所述第六晶体管QB2的第二端电连接于所述第八晶体管QB4的第二端，

其中，所述第二全桥电路的第一半桥可以包括第五晶体管QB1和所述第六晶体管QB2，所述第二全桥电路的第二半桥可以包括所述第七晶体管QB3和所述第八晶体管QB4，

其中，所述第五晶体管QB1、第六晶体管QB2、第七晶体管QB3、第八晶体管QB4的开关频率与所述第二谐振电路的谐振频率可以相同。

本公开实施例通过设置所述第五晶体管QB1、第六晶体管QB2、第七晶体管QB3、第八晶体管QB4的开关频率与所述第二谐振电路的谐振频率可以相同，可以实现可调增益转换器的转换效率的最大化，当所述第五晶体管QB1、第六晶体管QB2、第七晶体管QB3、第八晶体管QB4的开关频率与所述第二谐振电路的谐振频率相同时，可调增益转换器的工作效率最高。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第二谐振电路可以包括第二谐振电感Lr2和第二谐振电容Cr2，所述第二谐振电感Lr2的第一端电连接于所述第二全桥电路的第一半桥，所述第二谐振电感Lr2的第二端电连接于所述第二谐振电容Cr2的第一端，所述第二谐振电容Cr2的第二端电连接于所述第二变压器TB的初级绕组的第一端。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第二变压器TB的次级绕组包括第三次级绕组和第四次级绕组，所述第三次级绕组的第一端及所述第四次级绕组的第二端电连接于所述第二整流电路，所述第三次级绕组的第二端电连接于所述第四次级绕组的第一端及所述第二开关K2的第一端，所述第三次级绕组的线圈匝数大于所述第四次级绕组的线圈匝数，其中，

当所述第二开关K2导通时，所述增益为2*Ns1/Np，其中，Ns1表示所述第三次级绕组的线圈匝数，Np表示变压器的初级绕组的线圈匝数；

当所述第二开关K2断开时，所述增益为(NS1+Ns2)/Np，其中，Ns2表示所述第四次级绕组的线圈匝数。

当第二开关K2导通时，电流通过第三次级绕组与第二开关K2流向第二储能电路，以对第二储能电路进行充电，在这种情况下，第二变压器TB的次级线圈的线圈匝数等于第三次级绕组的线圈匝数的2倍。当第二开关K2断开时，电流通过第三次级绕组、第四次级绕组流向第二储能电路，以对第二储能电路进行充电，在这种情况下，第二变压器TB的次级线圈的线圈匝数等于第三次级绕组、第四次级绕组的线圈匝数之和。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第二整流电路可以包括第五整流二极管D5、第六整流二极管D6、第七整流二极管D7、第八整流二极管D8，其中：所述第五整流二极管D5的阴极电连接于所述第六整流二极管D6的阴极及所述第二储能电路的第一端，所述第五整流二极管D5的阳极电连接于所述第七整流二极管D7的阴极，所述第六整流二极管D6的阳极电连接于所述第八整流二极管D8的阴极，所述第七整流二极管D7的阳极电连接于所述第八整流二极管D8的阳极及所述储能第二储能电路的第二端。

当然，以上二极管组成的第二整流电路为例进行了说明，但是，在其他的实施方式中，整流电路也可以为其他，例如也可以为晶体管组成，对此，本公开不做限定。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述第二储能电路可以包括第三储能电容CB1、第四储能电容CB2，所述第三储能电容CB1的第一端电连接于所述第二整流电路，用于输出所述供电电压Vo和供电电流IoB，所述第三储能电容CB1的第二端电连接于所述第二开关K2的第二端及所述第四储能电容CB2的第一端，所述第四储能电容CB2的第二端电连接于所述第二整流电路。其中，第三储能电容CB1的第一端为第二储能电路的第一端，第四储能电容CB2的第二端为第二储能电路的第二端。

在一个实例中，第一开关K1、第二开关K2的控制信号可以相同，即第一开关K1和第二开关K2可同时导通、或同时断开。

应该说明的是，第二转换模块与第一转换模块可以相同，关于第二转换模块的具体介绍，请参考前文对第一转换模块的描述，在此不再赘述。

请继续参阅图3，在一种可能的实施方式中，所述可调增益转换器20还可以包括：第一输入电容Ci1及第二输入电容Ci2，所述第一输入电容Ci1的第一端电连接于所述电流源PFC 10的一端，所述第一输入电容Ci1的第二端电连接于第二晶体管QA2的第二端及电流源PFC 10的另一端，所述第二输入电容Ci2的第二端电连接于所述电流源PFC 10的一端，所述第二输入电容Ci2的第二端电连接于第五晶体管QB2的第二端及电流源PFC 10的另一端。

在一种可能的实施方式中，所述第一输入电容Ci1及第二输入电容Ci2的电容可以是小电容，可用于吸收电压总线Vbus的开关频率电流纹波，相对于相关技术中采用大电解电容来消除线频率电流纹波，本公开可以极大的减小元器件占用的面积，从而优化电路结构，并显著降低成本。并且，在这种情况下，电流源PFC与可调增益转换器并非独立控制，而是进行系统级控制，电流源PFC和可调增益转换器将更加高效的工作。

应该明白的是，以上对可调增益转换器的描述是示例性的，不应将以上描述理解为是对本公开的限制，本领域技术认为可以在本公开的基础上增加、减少元器件或改变各个元器件的连接关系，只要是通过多个变压器结构，并通过不同变压器的相位控制从而实现供应电压的变化，这样的改变应该视作是基于本公开的变形，其变形应该视作是在本公开保护的范围内。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种供电系统，其特征在于，所述系统包括：

电流源功率因数变换器PFC，电连接于外部电源，用于接收所述外部电源的电能，并根据所需功率输出变换电流及变换电压；

可调增益转换器，电连接于所述电流源PFC及负载，包括增益调整开关，所述可调增益转换器用于根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，并利用所述变换电压及所述增益输出供电电压，以及利用所述变换电流及所述增益输出供电电流；

反馈控制器，电连接于所述负载及所述电流源PFC，用于接收流过负载的负载电流及目标电流，并根据所述负载电流及所述目标电流调整所述电流源PFC输出的变换电流；

其中，所述增益调整开关包括第一开关，所述可调增益转换器包括第一转换模块，所述第一转换模块包括第一全桥电路、第一谐振电路、第一变压器、第一整流电路及第一储能电路，其中，

所述第一全桥电路电连接于所述电流源PFC，用于接收所述变换电流和变换电压，所述第一谐振电路的两端分别电连接于所述第一全桥电路的第一半桥和所述第一变压器的初级绕组的第一端，

所述第一全桥电路及第一谐振电路均电连接于所述第一变压器的初级绕组，

所述第一变压器的初级绕组的第二端电连接于所述第一全桥电路的第二半桥，所述第一变压器的次级绕组电连接于所述第一整流电路及所述第一开关的第一端，

所述第一开关的第二端电连接于所述第一储能电路，所述第一储能电路用于输出所述供电电压和供电电流；

其中，所述第一变压器的次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组的第一端及所述第二次级绕组的第二端电连接于所述第一整流电路，所述第一次级绕组的第二端电连接于所述第二次级绕组的第一端及所述第一开关的第一端，所述第一次级绕组的线圈匝数大于所述第二次级绕组的线圈匝数，其中，

当所述第一开关导通时，所述增益为2*Ns1/Np，其中，Ns1表示所述第一次级绕组的线圈匝数，Np表示所述变压器的初级绕组的线圈匝数；

当所述第一开关断开时，所述增益为(NS1+Ns2)/Np，其中，Ns2表示所述第二次级绕组的线圈匝数。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一全桥电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管，所述第一晶体管的第一端电连接于所述电流源PFC的一输出端及所述第三晶体管的第一端，所述第一晶体管的第二端电连接于所述第二晶体管的第一端及所述第一谐振电路的第一端，所述第三晶体管的第二端电连接于所述第四晶体管的第一端及所述第一变压器的初级绕组的第二端，所述第二晶体管的第二端电连接于所述第四晶体管的第二端及所述电流源PFC的另一输出端，

其中，所述第一半桥包括第一晶体管和所述第二晶体管，所述第二半桥包括所述第三晶体管和所述第四晶体管，

其中，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管的开关频率与所述第一谐振电路的谐振频率相同。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一谐振电路包括第一谐振电感和第一谐振电容，所述第一谐振电感的第一端电连接于所述第一半桥，所述第一谐振电感的第二端电连接于所述第一谐振电容的第一端，所述第一谐振电容的第二端电连接于所述第一变压器的初级绕组的第一端。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态包括：

当所述负载电压大于所述预设电压时，导通所述第一开关；或

当所述负载电压小于或等于所述预设电压时，断开所述第一开关。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一储能电路包括第一储能电容、第二储能电容，所述第一储能电容的第一端电连接于所述第一整流电路，用于输出所述供电电压和供电电流，所述第一储能电容的第二端电连接于所述第一开关的第二端及所述第二储能电容的第一端，所述第二储能电容的第二端电连接于所述第一整流电路。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调增益转换器还包括至少一个第二转换模块，所述至少一个第二转换模块的输入端与所述第一转换模块的输入端并联连接，所述至少一个第二转换模块的输出端与所述第一转换模块的输出端并联连接，所述第二转换模块包括第二全桥电路，其中，

所述可调增益转换器还用于：

当所述第一转换模块输出的供电电流大于所述第二转换模块的供电电流时，降低所述第一全桥电路的第一半桥与第二半桥之间的相移；或

当所述第一转换模块输出的供电电流小于所述第二转换模块的供电电流时，降低所述第二全桥电路的第三半桥与第四半桥之间的相移。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反馈控制器包括运算放大器及电流环路补偿器，

所述运算放大器的第一端用于接收所述负载电流，所述运算放大器的第二端用于接收所述目标电流；

所述电流环路补偿器电连接于所述运算放大器的第一端和输出端，用于根据所述运算放大器输出的所述负载电流及所述目标电流的比较结果对所述电流源PFC输出的所述变换电流进行调整以调节所述供电电流。

8.一种充电设备，其特征在于，所述充电设备包括如权利要求1-7任一项所述的供电系统。

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