CN111865085A - 一种组合型隔离变换器的控制方法及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组合型隔离变换器的控制方法及控制装置，以及一种计算机可读存储介质。本发明提供的上述组合型隔离变换器的控制方法包括：判断所述组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构；判断各所述子模块的谐振类型；根据所述串并联架构对各所述子模块进行均功率控制；以及根据所述谐振类型选择对应的控制方式。本发明能够检测高频变换器的实际串并联架构及谐振腔形式，并选择合适的控制方式来进行高频变换器的高效控制。

Description

一种组合型隔离变换器的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及多模块串并联组合的高频变换器的控制技术，尤其涉及一种组合型隔离变换器的控制方法，以及一种组合型隔离变换器的控制装置。
背景技术
近年来，新能源技术不断发展，电动汽车、智能微网、新能源并网技术得到了广泛研究和关注。在电网领域，交直流混合输配电网、直流输配电网、直流微电网、固态变压器、能量路由器、直流变压器等概念被相继提出。在轨道牵引供电领域，新一代高效能牵引变流器-电力电子牵引变压器的研制也逐渐被提上日程。然而，在上述中高电压大电流应用场景中，尚无法通过单个变换模块来实现功率变换的功能。
这一方面是受制于目前半导体功率器件的耐压水平、通流能力及制造水平。现有技术通常需要对变流器功率模块进行串并联组合，才能实现中高电压大电流应用场景的功率变换。另一方面，受制于高压大电流开关器件的成本高且开关频率有限。现有技术通常需要对低压小电流进行模块化设计，在简化设计难度的同时降低变流器成本，同时提高系统的开关频率，并进一步降低整体变流器的损耗。
目前高频隔离型变换器的拓扑结构多样，可以按照不同的谐振腔连接方式分为L、LC、LLC及CLLC等多种形式。对应地，这些高频隔离型变换器可以分别构成双有源全桥(DualActive Bridge,DAB)、串联谐振SRDAB、串并联谐振LLC谐振变换器，以及原副边对称的CLLC谐振变换器。各种不同的电路拓扑需要对应不同的控制方法及不同控制策略的组合。
此外，高频隔离型变换器的拓扑结构还可以按照不同的串并联组合分为并联输入并联输出(IPOP)、并联输入串联输出(IPOS)、串联输入并联输出(ISOP)及串联输入串联输出(ISOS)四种架构。不同的串并联组合所需的均功率措施也不相同。
为了满足任意组合形式、任意谐振腔形式的高频变换器的控制需求，本领域亟需一种高频变换器的控制技术，用于检测高频变换器的实际串并联架构及谐振腔形式，并选择合适的控制方式来进行高频变换器的高效控制。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
为了适应任意组合形式、任意谐振腔形式的高频变换器的控制需求，本发明提供了一种组合型隔离变换器的控制方法、一种组合型隔离变换器的控制装置，以及一种计算机可读存储介质，用于检测高频变换器的实际串并联架构及谐振腔形式，并选择合适的控制方式来进行高频变换器的高效控制。
本发明提供的上述组合型隔离变换器的控制方法，包括：判断所述组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构；判断各所述子模块的谐振类型；根据所述串并联架构对各所述子模块进行均功率控制；以及根据所述谐振类型选择对应的控制方式。
优选地，在本发明的一些实施例中，判断各所述子模块的串并联架构的步骤可以包括：根据所述组合型隔离变换器的初始能量流方向确定其输入端及输出端；分别对所述输入端及所述输出端施加短时高频脉冲，以在所述输入端及所述输出端的各所述子模块所在的支路产生高频电流；以及根据各所述支路的高频电流的一致度，分别判断所述输入端的各所述子模块的串并联架构，以及所述输出端的各所述子模块的串并联架构。
优选地，在本发明的一些实施例中，根据所述高频电流的一致度判断所述串并联架构的步骤可以进一步包括：比对所述输入端或所述输出端的各所述支路的高频电流；响应于各所述支路的高频电流的一致度高于预设的第一门槛值，判断对应端的各所述子模块为并联连接；以及响应于各所述支路的高频电流的一致度低于预设的第二门槛值，判断对应端的各所述子模块为串联连接。
可选地，在本发明的一些实施例中，判断各所述子模块的串并联架构的步骤还可以包括：对所述输入端施加第一总电压，并检测所述输入端的各所述子模块的输入电压；响应于所述输入端的各所述子模块的输入电压都等于所述第一总电压，判断所述输入端的各所述子模块为并联连接；响应于所述输入端的各所述子模块的输入电压之和等于所述第一总电压，判断所述输入端的各所述子模块为串联连接；以及对所述输出端施加第二总电压，并检测所述输出端的各所述子模块的输出电压；响应于所述输出端的各所述子模块的输出电压都等于所述第二总电压，判断所述输出端的各所述子模块为并联连接；响应于所述输出端的各所述子模块的输出电压之和等于所述第二总电压，判断所述输出端的各所述子模块为串联连接。
可选地，在本发明的一些实施例中，判断各所述子模块的谐振类型的步骤可以包括：对所述输入端及所述输出端分别分批次施加多个频段的短时高频脉冲，以检测所述输入端及所述输出端的电流谐振点；以及根据所述输入端及所述输出端的电流谐振点的数量，判断所述输入端及所述输出端的各所述子模块的谐振类型。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制方法还可以包括：监测所述组合型隔离变换器的输出电流，以判断所述组合型隔离变换器的能量流方向；响应于所述能量流方向发生改变，根据改变后的能量流方向重新确定所述组合型隔离变换器的输入端及输出端；以及响应于所述组合型隔离变换器的输入端及输出端发生改变，重新判断所述组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构。
可选地，在本发明的一些实施例中，根据所述串并联架构对各所述子模块进行均功率控制的步骤可以包括：监测各所述支路的电流以修正均流控制的微调量；以及响应于判断所述组合型隔离变换器为串联输入串联输出架构，将各子模块的电压与剔除本模块的其余电压的平均值做闭环微调控制。
优选地，在本发明的一些实施例中，监测各所述支路的电流的步骤可以进一步包括：采用快速移动窗计算短时间内变流器电流的平均值；以及根据所述变流器电流的平均值计算各所述支路的直流电流。修正所述均流控制的微调量的步骤进一步可以包括：根据各所述支路的直流电流对所述均流控制的微调量进行补充和校准。
可选地，在本发明的一些实施例中，根据所述串并联架构对各所述子模块进行均功率控制的步骤还可以包括：响应于判断所述组合型隔离变换器为并联输入串联输出架构或串联输入并联输出架构，将各子模块的电压与所有子模块电压的平均值作比较，并引入闭环微调量以实现所述闭环微调控制。
可选地，在本发明的一些实施例中，根据所述谐振类型选择对应的控制方式的步骤可以包括：响应于判断所述组合型隔离变换器为小功率隔离型变换器，采用变频闭环控制法或固定开关频率开环控制法进行控制，所述小功率隔离型变换器的谐振类型包括LC型、LLC型及CLLC型；响应于判断所述组合型隔离变换器为中大功率隔离型变换器，采用定频开环控制法或移相控制法进行控制；以及响应于判断所述组合型隔离变换器为L型双有源全桥变换器，采用移相控制法进行控制。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制方法还可以包括：测量所述组合型隔离变换器的高频电流的谐振过程时长，以监测所述组合型隔离变换器的谐振频率；以及根据所述谐振频率对控制参数及开关频率进行局部微调，以优化控制性能。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种组合型隔离变换器的控制装置。
本发明提供的上述组合型隔离变换器的控制装置包括存储器及处理器。所述处理器连接所述存储器，并配置用于实施上述任意一个实施例所提供的控制方法，用于检测高频变换器的实际串并联架构及谐振腔形式，并选择合适的控制方式来进行高频变换器的高效控制。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。
本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的控制方法，用于检测高频变换器的实际串并联架构及谐振腔形式，并选择合适的控制方式来进行高频变换器的高效控制。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了根据本发明的一方面提供的组合型隔离变换器的控制方法的流程示意图。
图2A～2D示出了根据本发明的一些实施例提供的高频隔离型变换器的串并联架构的示意图。
图3A～3D示出了根据本发明的一些实施例提供的各谐振类型的变换器的架构示意图。
图4A示出了根据本发明的一些实施例提供的两模块ISOS系统的控制框图。
图4B示出了根据本发明的一些实施例提供的多模块ISOS系统的控制框图。
图5A示出了传统控制方法的均压特性的仿真波形示意图。
图5B示出了根据本发明的一些实施例提供的交叉均压控制的均压特性的仿真波形示意图。
图6示出了根据本发明的另一方面提供的组合型隔离变换器的控制装置的架构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
为了适应任意组合形式、任意谐振腔形式的高频变换器的控制需求，本发明提供了一种组合型隔离变换器的控制方法、一种组合型隔离变换器的控制装置，以及一种计算机可读存储介质，用于检测高频变换器的实际串并联架构及谐振腔形式，并选择合适的控制方式来进行高频变换器的高效控制。
在本发明的一些实施例中，上述组合型隔离变换器的控制方法可以由上述组合型隔离变换器的控制装置的处理器来实施。该组合型隔离变换器包括但不限于含有高频链的DC/DC变压器、DC/AC变流器、AC/DC整流器及AC-AC变压器。具体来说，该处理器可以执行组合型隔离变换器的控制装置的存储器存储的计算指令，以实施上述组合型隔离变换器的控制方法。该存储器可以作为一种计算机可读存储介质，用于存储实施上述组合型隔离变换器的控制方法的计算机指令。
请参考图1，图1示出了根据本发明的一方面提供的组合型隔离变换器的控制方法的流程示意图。
如图1所示，本发明提供的上述组合型隔离变换器的控制方法，可以包括步骤101：判断组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构。
如上所述，高频隔离型变换器的拓扑结构还可以按照不同的串并联组合，分为并联输入并联输出(IPOP)、并联输入串联输出(IPOS)、串联输入并联输出(ISOP)及串联输入串联输出(ISOS)四种架构。
请参考图2A～2D，图2A示出了根据本发明的一些实施例提供的并联输入并联输出的架构示意图。图2B示出了根据本发明的一些实施例提供的并联输入串联输出的架构示意图。图2C示出了根据本发明的一些实施例提供的串联输入并联输出的架构示意图。图2D示出了根据本发明的一些实施例提供的串联输入串联输出的架构示意图。
本领域的技术人员可以理解，图2A～2D所示的高频隔离型变换器的四种串并联架构只是本发明提供的一些非限制性的实施例，旨在清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。尽管图2A～2D将高频变换器采用的变流器的拓扑绘示为H桥形式，但是在其他实施例中，本领域的技术人员也可以选择采用两电平、三电平、H桥级联、链式、MMC、全桥、半桥电路、全波及半波整流等多种的拓扑架构，以实现对应的技术效果。其二，本发明的保护范围还不限于高频变换器的电压等级和功率等级。本领域的技术人员可以根据实际的应用需求来设定适应的电压等级和功率等级。其三，本发明的高频变换器中的变流器模块可以采用滤波器，也可以不采用滤波器。
在本发明的一些实施例中，控制装置的处理器可以首先根据组合型隔离变换器的初始能量流方向，确定组合型隔离变换器的输入端及输出端。该初始能量流方向可以根据组合型隔离变换器的输出电压及负载电流方向来确定。
之后，处理器可以向组合型隔离变换器的输入端施加短时高频脉冲，以判断输入端各子模块的串并联架构。响应于该短时高频脉冲，输入端的各子模块所在的支路将分别产生高频电流。在一些实施例中，处理器可以利用安装于桥臂的交流电流传感器来获取流经各支路的高频电流。
若输入端的各子模块为并联架构，则并联的各个子模块上的电压应当相等。在相同高频脉冲的激励下，流经输入端各子模块的电流相差不大。反之，若输入端的各子模块为串联架构，受各子模块自身及线路寄生参数差异的影响，实际分配到每个子模块的电压不可能严格一致，将导致相同高频脉冲下流经各子模块的电流差异较大。
在一些实施例中，处理器可以比对输入端的各支路的高频电流的一致度。响应于各支路的高频电流的一致度高于预设的第一门槛值(例如：90％)，则处理可以判断输入端的各子模块为并联连接。反之，响应于各支路的高频电流的一致度低于预设的第二门槛值(例如：70％)，则处理可以判断输入端的各子模块为串联连接。
相应地，处理器还可以向组合型隔离变换器的输出端施加短时高频脉冲，并通过比对输出端的各支路的高频电流的一致度来判断输出端各子模块的串并联架构。
之后，处理器可以根据判断获得输入端各子模块的串并联架构，以及输出端各子模块的串并联架构，综合确定组合型隔离变换器中各子模块整体的串并联架构。
通过采用上述注入高频脉冲并检测电流相似度以判断多模块串并联组合类型的辨识方法，本发明可以利用交流传感器来实现对各子模块串并联架构的判断，避免了现有技术既安装大量交流电压传感器又安装大量直流电压传感器的需求，从而提升系统的集成度并降低整体成本。
本领域的技术人员可以理解，上述90％和70％的门槛值只是本发明提供的一种非限制性的实施例，旨在清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。可选地，在其他实施例中，本领域的技术人员也可以根据实际情况，对上述第一门槛值及上述第二门槛值的具体取值进行适当的调整和改变。
在一些安装有大量直流电压传感器的实施例中，处理器还可以进一步对组合型隔离变换器的输入端施加第一总电压Vin，并利用安装于各支路的直流传感器检测输入端的各子模块的输入电压Vin_1、Vin_2、…Vin_n。响应于输入端的各所述子模块的输入电压Vin_1、Vin_2、…Vin_n都等于施加的该第一总电压Vin，处理器可以判断输入端的各子模块为并联连接。反之，响应于输入端的各子模块的输入电压之和等于施加的该第一总电压，即Vin_1+Vin_2+…+Vin_n＝Vin，则处理器可以判断输入端的各子模块为串联连接。
相应地，处理器还可以对组合型隔离变换器的输出端施加第二总电压Vo，并检测输出端的各子模块的输出电压Vo_1，Vo_2，…，Vo_n。响应于输出端的各子模块的输出电压Vo_1，Vo_2，…，Vo_n都等于施加的该第二总电压Vo，处理器可以判断输出端的各子模块为并联连接。反之，响应于输出端的各子模块的输出电压之和等于施加的该第二总电压，即Vo_1+Vo_2+…+Vo_n＝Vo，则处理器可以判断输出端的各子模块为串联连接。
通过采用以上双重判断的方法，可以进一步提升本发明对组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构的判定准确度。
本领域的技术人员可以理解，上述串联连接及上述并联连接的架构只是一种非限制性的实施例，旨在清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。可选地，在其他实施例中，本领域的技术人员也可以对上述两种架构的判据进行叠加组合，以确定输入端及输出端的其他更复杂的串并联架构。
如图1所示，本发明提供的上述组合型隔离变换器的控制方法，还可以包括步骤102：判断各子模块的谐振类型。
如上所述，高频隔离型变换器的拓扑结构可以按照不同的谐振腔连接方式，分为L、LC、LLC及CLLC等多种形式。对应地，这些高频隔离型变换器可以分别构成双有源全桥(Dual Active Bridge,DAB)、串联谐振SRDAB、串并联谐振LLC谐振变换器，以及原副边对称的CLLC谐振变换器。各种不同的电路拓扑需要对应不同的控制方法及不同控制策略的组合。
请参考图3A～3D，图3A示出了根据本发明的一些实施例提供的双有源全桥变换器的架构示意图。图3B示出了根据本发明的一些实施例提供的LC谐振变换器的架构示意图。图3C示出了根据本发明的一些实施例提供的LLC谐振变换器的架构示意图。图3D示出了根据本发明的一些实施例提供的CLLC谐振变换器的架构示意图。
本领域的技术人员可以理解，图3A～3D所示的四种谐振类型的变换器的架构只是本发明提供的一些非限制性的实施例，旨在清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。尽管图3A～3D将高频变换器采用的器件绘示为IGBT，但是在其他实施例中，本领域的技术人员也可以选择IGCT、IPM或碳化硅等不同半导体器件来实现相同的效果。
在本发明的一些实施例中，控制装置的处理器可以首先对组合型隔离变换器的输入端分批次施加多个属于不同频段的短时高频脉冲，以检测输入端的电流谐振点。之后，处理器可以判断在设定的频率范围内有几个谐振点，并根据输入端的电流谐振点的数量判断输入端的各子模块的谐振类型。
相应地，控制装置的处理器也可以对组合型隔离变换器的输出端分批次施加多个属于不同频段的短时高频脉冲，以检测输出端的电流谐振点。之后，处理器可以判断在设定的频率范围内有几个谐振点，并根据输出端的电流谐振点的数量判断输出端的各子模块的谐振类型。
请参考表1，表1列出了根据本发明的一些实施例提供的几种典型的谐振类型。
如表1所示，在一些实施例中，处理器可以响应于检测到组合型隔离变换器的输入端和输出端都没有电流谐振点，而判断该组合型隔离变换器的谐振类型为L型。在另一些实施例中，处理器也可以响应于检测到组合型隔离变换器的输入端有一个电流谐振点，而其输出端没有电流谐振点，而判断该组合型隔离变换器的谐振类型为输入LC型。依此类推，在此不再赘述。
表1典型谐振类型列表
Figure BDA0002610125150000091
Figure BDA0002610125150000101
通过注入不同频段的高频脉冲来辨识组合型隔离变换器的谐振点，本发明能够快速地判断输入和输出端的谐振类型，便于对应不同谐振类型选择不同的适配控制方法，以避免采用同一种控制方法引起的变流器损耗的增加和系统的不稳定。
在本发明的一些实施例中，上述组合型隔离变换器可以具备双向运行的功能，而同一个组合型隔离变换器从输入侧和输出侧呈现的串并联架构则可能不同。对于IPOP系统和ISOS系统，从输入侧和输出侧呈现的串并联架构保持对称，不存在上述问题。然而，对于IPOS系统和ISOP系统，从输入侧和输出侧呈现的串并联架构正好相反，需要提供不同的策略来进行功率均衡控制及输出电压和功率的控制。
具体来说，处理器可以监测组合型隔离变换器输出到负载的电流，并结合变流器内部电流传感器的读数来判断组合型隔离变换器的能量流方向。响应于判断能量流方向发生改变，处理器可以根据改变后的能量流方向重新确定组合型隔离变换器的输入端及输出端。响应于组合型隔离变换器的输入端及输出端发生改变，处理器可以重新判断组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构，以便提供正确的功率均衡控制策略及输出电压和功率的控制策略。
通过观测组合型隔离变换器的总负载侧电流和总直流电压进行综合判断，本发明能够根据工况实时修正系统均功率和整体控制方案，从而覆盖所有工况以提升检测方法的适用性，并和整体的控制算法和均功率方案进行实时联动。
如图1所示，本发明提供的上述组合型隔离变换器的控制方法，还可以包括步骤103：根据串并联架构对各子模块进行均功率控制。
在本发明的一些实施例中，对各子模块的均功率控制可以包括对各子模块的均流控制及均压控制。针对系统的均流控制，处理器可以监测各支路的负载电流，并根据观测到的负载电流来修正均流控制的微调量。具体来说，处理器一方面可以通过快速移动窗计算短时间内变流器的各个支路的交流电流的动态平均值，以解决传统计算方法中平方和均方根定义法和二阶低通滤波器无法保证高频化电流的快速应对的问题。另一方面，处理器还可以根据计算获得的电流平均值计算各支路的直流电流，用以对上述均流控制的控制变量进行补充和校准，从而优化均流控制的效果并提升均流控制的精度。通过对各个支路的负载电流进行观测，进而将观测结果加权叠加至各个支路均流控制策略中，本发明可以提升均流控制的快速性和精度。
针对系统的均压控制，处理器可以响应于判断组合型隔离变换器为并联输入串联输出(IPOS)架构或串联输入并联输出(ISOP)架构，而将各子模块的电压与所有子模块电压的平均值作比较，并引入闭环微调量以配合上述均流控制来实现对系统的均功率控制。然而，对于串联输入串联输出(ISOS)架构的系统，若采用上述均压控制的策略将导致系统失稳，严重时甚至会引发变流器故障。因此，响应于判断组合型隔离变换器为串联输入串联输出(ISOS)架构，处理器可以采用交叉均压控制，将各子模块的电压与剔除本模块的其余电压的平均值做闭环微调控制，以配合上述均流控制来实现对系统的均功率控制。
请参考图4A及图4B，图4A示出了根据本发明的一些实施例提供的两模块ISOS系统的控制框图。图4B示出了根据本发明的一些实施例提供的多模块ISOS系统的控制框图。
如图4A所示，在两模块ISOS系统的控制方案中，直流电压外环控制整体总电压的稳定并跟随目标值，输出基准占空比D0。对于双支路系统，两个的均压环进行交叉控制。第一支路采用第二支路的输入电压与平均值做差，并经过控制器实时均压调节分量ΔM1。第二支路则采用第一支路的电压输出均压微调量ΔM2。最后，处理器可以将两者的输出基准占空比D0加上均压微调量来生成各自的调节量d01和d02。
如图4B所示，在多模块ISOS系统的控制方案中，基准调节量可以与图4A所示的两模块串联一致。针对多个模块均压控制，处理器可以将电压平均值与除了本模块之外的n-1个模块电压平均值作为该支路的均压调节控制输入，经控制器后分别输出ΔM1,ΔM2,…,ΔMn。最终，处理器可以汇总基础调节分量形成各自的总调节量d01,d02,…,d0n。
请进一步参考图5A及图5B，图5A示出了传统控制方法的均压特性的仿真波形示意图。图5B示出了根据本发明的一些实施例提供的交叉均压控制的均压特性的仿真波形示意图。
图5A从上到下依次示出了传统控制方法的变流器电流、中间电压、变流器输出电压及各自的调节量。如图5A所示，传统的均压控制方法无法实现对ISOS系统的均压控制，且电流呈现发散时空模式。
图5B从上到下依次示出了交叉均压控制方法的变流器电流、中间电压、变流器输出电压及各自的调节量。如图5B所示，经本发明提供的上述交叉均压控制后，ISOS系统的两个中间电压均衡，可以达到均压的效果。此外，变流器电流在稳态下输出稳定，可以保证ISOS系统的稳定运行。因此，通过采用上述根据串并联架构对各子模块进行均功率控制的策略，本发明能够解决传统方法引发的ISOS系统均功率控制不稳定的问题。
如图1所示，本发明提供的上述组合型隔离变换器的控制方法，还可以包括步骤104：根据谐振类型选择对应的控制方式。
如上所述，控制装置的处理器可以判断组合型隔离变换器的串并联架构判断和各子模块的谐振类型。在一些实施例中，响应于判断组合型隔离变换器为小功率隔离型变换器，处理器可以采用变频闭环控制法或固定开关频率开环控制法来进行控制。该小功率隔离型变换器的谐振类型通常可以包括LC型、LLC型及CLLC型。在一些实施例中，受制于中高频变压器的制造工艺和水平限制，响应于判断组合型隔离变换器为中大功率隔离型变换器，处理器可以采用定频开环控制法或移相控制法来进行控制。在一些实施例中，响应于判断组合型隔离变换器为L型双有源全桥DAB变换器，处理器可以采用SPS/DPS/EPS等多种移相控制法进行控制。在一些优选的实施例中，处理器可以将上述控制策略叠加适配于变换器的串并联架构的均功率控制，以进一步确保整体变流器可靠、稳定地运行。通过采用上述根据谐振类型选择对应控制方式的方案，本发明能够保证各子模块都运行于最佳适配的控制方法。
在组合型隔离变换器的运行过程中，其谐振腔参数可能会随着温度变化产生一定的偏移。在一些优选的实施例中，在上述控制方法的基础上，控制装置的处理器还可以通过测量组合型隔离变换器的高频电流的谐振过程时长，以监测组合型隔离变换器谐振腔参数的实时变化。这种变化反馈在谐振频率的改变。在一些实施例中，处理器可以通过对多个高频电流分量的谐振时长统计做平均值，以准确地测量组合型隔离变换器的谐振周期。之后，处理器可以根据谐振周期确定对应的谐振频率，并根据谐振频率的变化对变换器系统的控制参数及开关频率进行局部微调，从而优化系统控制性能并完善系统的统一控制方法。
通过在系统运行的过程中实时检测谐振腔网络的谐振频率，用于对已有的控制参数和开关频率进行实时动态修正，本发明能使系统的运行效率达到最优，并形成各种串并联架构组合的高频变换器的统一控制方法。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种组合型隔离变换器的控制装置。
请参考图6，图6示出了根据本发明的另一方面提供的组合型隔离变换器的控制装置的架构示意图。
如图6所示，本发明提供的上述组合型隔离变换器的控制装置60包括存储器61及处理器62。处理器62连接存储器61，并配置用于实施上述任意一个实施例所提供的控制方法，用于检测高频变换器的实际串并联架构及谐振腔形式，并选择合适的控制方式来进行高频变换器的高效控制。
尽管上述的实施例所述的处理器62可以通过软件与硬件的组合来实现。但是可以理解，该处理器62也可以单独在软件或硬件中加以实施。对于硬件实施而言，处理器62可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。对软件实施而言，处理器62可以通过在通用芯片上运行的诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块可以执行一个或多个本文中描述的功能和操作。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。
本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该计算机指令被处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的控制方法，用于检测高频变换器的实际串并联架构及谐振腔形式，并选择合适的控制方式来进行高频变换器的高效控制。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (23)

1.一种组合型隔离变换器的控制方法，其特征在于，包括：
判断所述组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构；
判断各所述子模块的谐振类型；
根据所述串并联架构对各所述子模块进行均功率控制；以及
根据所述谐振类型选择对应的控制方式。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，判断各所述子模块的串并联架构的步骤包括：
根据所述组合型隔离变换器的初始能量流方向确定其输入端及输出端；
分别对所述输入端及所述输出端施加短时高频脉冲，以在所述输入端及所述输出端的各所述子模块所在的支路产生高频电流；以及
根据各所述支路的高频电流的一致度，分别判断所述输入端的各所述子模块的串并联架构，以及所述输出端的各所述子模块的串并联架构。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据所述高频电流的一致度判断所述串并联架构的步骤进一步包括：
比对所述输入端或所述输出端的各所述支路的高频电流；
响应于各所述支路的高频电流的一致度高于预设的第一门槛值，判断对应端的各所述子模块为并联连接；以及
响应于各所述支路的高频电流的一致度低于预设的第二门槛值，判断对应端的各所述子模块为串联连接。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，判断各所述子模块的串并联架构的步骤还包括：
对所述输入端施加第一总电压，并检测所述输入端的各所述子模块的输入电压；响应于所述输入端的各所述子模块的输入电压都等于所述第一总电压，判断所述输入端的各所述子模块为并联连接；响应于所述输入端的各所述子模块的输入电压之和等于所述第一总电压，判断所述输入端的各所述子模块为串联连接；以及
对所述输出端施加第二总电压，并检测所述输出端的各所述子模块的输出电压；响应于所述输出端的各所述子模块的输出电压都等于所述第二总电压，判断所述输出端的各所述子模块为并联连接；响应于所述输出端的各所述子模块的输出电压之和等于所述第二总电压，判断所述输出端的各所述子模块为串联连接。
5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，判断各所述子模块的谐振类型的步骤包括：
对所述输入端及所述输出端分别分批次施加多个频段的短时高频脉冲，以检测所述输入端及所述输出端的电流谐振点；以及
根据所述输入端及所述输出端的电流谐振点的数量，判断所述输入端及所述输出端的各所述子模块的谐振类型。
6.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，还包括：
监测所述组合型隔离变换器的输出电流，以判断所述组合型隔离变换器的能量流方向；
响应于所述能量流方向发生改变，根据改变后的能量流方向重新确定所述组合型隔离变换器的输入端及输出端；以及
响应于所述组合型隔离变换器的输入端及输出端发生改变，重新判断所述组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构。
7.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据所述串并联架构对各所述子模块进行均功率控制的步骤包括：
监测各所述支路的电流以修正均流控制的微调量；以及
响应于判断所述组合型隔离变换器为串联输入串联输出架构，将各子模块的电压与剔除本模块的其余电压的平均值做闭环微调控制。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，监测各所述支路的电流的步骤进一步包括：采用快速移动窗计算短时间内变流器电流的平均值；以及根据所述变流器电流的平均值计算各所述支路的直流电流，
修正所述均流控制的微调量的步骤进一步包括：根据各所述支路的直流电流对所述均流控制的微调量进行补充和校准。
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，根据所述串并联架构对各所述子模块进行均功率控制的步骤还包括：
响应于判断所述组合型隔离变换器为并联输入串联输出架构或串联输入并联输出架构，将各子模块的电压与所有子模块电压的平均值作比较，并引入闭环微调量以实现所述闭环微调控制。
10.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述谐振类型选择对应的控制方式的步骤包括：
响应于判断所述组合型隔离变换器为小功率隔离型变换器，采用变频闭环控制法或固定开关频率开环控制法进行控制，所述小功率隔离型变换器的谐振类型包括LC型、LLC型及CLLC型；
响应于判断所述组合型隔离变换器为中大功率隔离型变换器，采用定频开环控制法或移相控制法进行控制；以及
响应于判断所述组合型隔离变换器为L型双有源全桥变换器，采用移相控制法进行控制。
11.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：
测量所述组合型隔离变换器的高频电流的谐振过程时长，以监测所述组合型隔离变换器的谐振频率；以及
根据所述谐振频率对控制参数及开关频率进行局部微调，以优化控制性能。
12.一种组合型隔离变换器的控制装置，其特征在于，包括存储器及处理器，所述处理器连接所述存储器，并配置为：
判断所述组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构；
判断各所述子模块的谐振类型；
根据所述串并联架构对各所述子模块进行均功率控制；以及
根据所述谐振类型选择对应的控制方式。
13.如权利要求12所述的控制装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
根据所述组合型隔离变换器的初始能量流方向确定其输入端及输出端；
分别对所述输入端及所述输出端施加短时高频脉冲，以在所述输入端及所述输出端的各所述子模块所在的支路产生高频电流；以及
根据各所述支路的高频电流的一致度，分别判断所述输入端的各所述子模块的串并联架构，以及所述输出端的各所述子模块的串并联架构。
14.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
比对所述输入端或所述输出端的各所述支路的高频电流；
响应于各所述支路的高频电流的一致度高于预设的第一门槛值，判断对应端的各所述子模块为并联连接；以及
响应于各所述支路的高频电流的一致度低于预设的第二门槛值，判断对应端的各所述子模块为串联连接。
15.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
对所述输入端施加第一总电压，并检测所述输入端的各所述子模块的输入电压；响应于所述输入端的各所述子模块的输入电压都等于所述第一总电压，判断所述输入端的各所述子模块为并联连接；响应于所述输入端的各所述子模块的输入电压之和等于所述第一总电压，判断所述输入端的各所述子模块为串联连接；以及
对所述输出端施加第二总电压，并检测所述输出端的各所述子模块的输出电压；响应于所述输出端的各所述子模块的输出电压都等于所述第二总电压，判断所述输出端的各所述子模块为并联连接；响应于所述输出端的各所述子模块的输出电压之和等于所述第二总电压，判断所述输出端的各所述子模块为串联连接。
16.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
对所述输入端及所述输出端分别分批次施加多个频段的短时高频脉冲，以检测所述输入端及所述输出端的电流谐振点；以及
根据所述输入端及所述输出端的电流谐振点的数量，判断所述输入端及所述输出端的各所述子模块的谐振类型。
17.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
监测所述组合型隔离变换器的输出电流，以判断所述组合型隔离变换器的能量流方向；
响应于所述能量流方向发生改变，根据改变后的能量流方向重新确定所述组合型隔离变换器的输入端及输出端；以及
响应于所述组合型隔离变换器的输入端及输出端发生改变，重新判断所述组合型隔离变换器中各子模块的串并联架构。
18.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
监测各所述支路的电流以修正均流控制的微调量；以及
响应于判断所述组合型隔离变换器为串联输入串联输出架构，将各子模块的电压与剔除本模块的其余电压的平均值做闭环微调控制。
19.如权利要求18所述的控制装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
采用快速移动窗计算短时间内变流器电流的平均值；
根据所述变流器电流的平均值计算各所述支路的直流电流；以及
根据各所述支路的直流电流对所述均流控制的微调量进行补充和校准。
20.如权利要求18所述的控制装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
响应于判断所述组合型隔离变换器为并联输入串联输出架构或串联输入并联输出架构，将各子模块的电压与所有子模块电压的平均值作比较，并引入闭环微调量以实现所述闭环微调控制。
21.如权利要求12所述的控制装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
响应于判断所述组合型隔离变换器为小功率隔离型变换器，采用变频闭环控制法或固定开关频率开环控制法进行控制，所述小功率隔离型变换器的谐振类型包括LC型、LLC型及CLLC型；
响应于判断所述组合型隔离变换器为中大功率隔离型变换器，采用定频开环控制法或移相控制法进行控制；以及
响应于判断所述组合型隔离变换器为L型双有源全桥变换器，采用移相控制法进行控制。
22.如权利要求12所述的控制装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
测量所述组合型隔离变换器的高频电流的谐振过程时长，以监测所述组合型隔离变换器的谐振频率；以及
根据所述谐振频率对控制参数及开关频率进行局部微调，以优化控制性能。
23.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求1～11中任一项所述的控制方法。
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