CN113098289A - 高压直流输电装置、充电桩、谐振变换器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种谐振变换器，包括控制器，第一直流源，第一、第二桥臂，由第一谐振电感，第一变压器的原边绕组以及第一谐振电容串联构成的第一谐振支路，由第二谐振电感，第二变压器的原边绕组以及第二谐振电容串联构成的第二谐振支路，第一变压器的副边绕组，第二变压器的副边绕组，第一、第二整流电路，第一、第二二极管，第一电容和/或第二电容。控制器用于，接收模式指令，并根据模式指令控制第一和第二桥臂各自的工作状态。应用本申请的方案，有效地实现了宽范围的电压输出，也可以在保证输出电压恒定时进行输出功率的切换。本申请还提供了一种谐振变换器的控制方法，一种高压直流输电装置以及一种充电桩，具有相应技术效果。

Description

高压直流输电装置、充电桩、谐振变换器及其控制方法

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种高压直流输电装置、充电桩、谐振变换器及其控制方法。

背景技术

目前，高效的DC/DC变换器，通常采用的都是LLC拓扑。在某些应用场景中，需要DC/DC变换器输出一个较宽的电压范围。但是，传统的LLC拓扑，无法实现宽范围的电压输出。此外，某些应用场景中，需要DC/DC变换器能够灵活地进行输出功率的切换，且能够保证输出电压恒定。

综上所述，如何有效地实现DC/DC变换器的宽范围的电压输出，以及如何灵活地进行输出功率的切换，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压直流输电装置、充电桩、谐振变换器及其控制方法，以有效地实现DC/DC变换器的宽范围的电压输出，以及灵活地进行输出功率的切换。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种谐振变换器，包括：控制器，第一直流源，由第一上开关管和第一下开关管串联构成的第一桥臂，由第二上开关管和第二下开关管串联构成的第二桥臂，由第一谐振电感，第一变压器的原边绕组以及第一谐振电容串联构成的第一谐振支路，由第二谐振电感，第二变压器的原边绕组以及第二谐振电容串联构成的第二谐振支路，所述第一变压器的副边绕组，所述第二变压器的副边绕组，第一整流电路，第二整流电路，第一电容和/或第二电容；

所述第一桥臂和所述第二桥臂的第一端均与所述第一直流源的正极连接，所述第一桥臂和所述第二桥臂的第二端均与所述第一直流源的负极连接；所述第一上开关管和所述第一下开关管的连接端与所述第一谐振支路的第一端连接，所述第二上开关管和所述第二下开关管的连接端与所述第二谐振支路的第一端连接，所述第一谐振支路的第二端与所述第二谐振支路的第二端连接；

所述第一电容的第一端所述第一直流源的正极连接，所述第一电容的第二端与所述第一谐振支路和所述第二谐振支路的连接端连接；所述第二电容的第二端与所述第一直流源的负极连接，所述第二电容的第一端与所述第一谐振支路和所述第二谐振支路的连接端连接；

所述第一变压器的副边绕组的第一端和第二端分别与所述第一整流电路的第一输入端和第二输入端连接；所述第二变压器的副边绕组的第一端和第二端分别与所述第二整流电路的第一输入端和第二输入端连接；

所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接，或者，所述第一整流电路的第二输出端与所述第二整流电路的第一输出端连接；

并且，当所述第一整流电路的第二输出端与所述第二整流电路的第一输出端连接时，所述谐振变换器中还包括第一二极管和第二二极管，所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第一二极管的阴极和阳极连接，所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二二极管的阴极和阳极连接；

所述控制器用于：接收模式指令，并且根据所述模式指令，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂各自的工作状态。

优选的，还包括：第三至第N桥臂，第三至第N谐振支路，第三至第N变压器的副边绕组，第三至第N整流电路；N为不小于3的正整数；

第i桥臂由第i上开关管和第i下开关管串联构成，且第i桥臂的第一端和第二端分别与所述第一直流源的正极和负极连接；

第i谐振支路由第i谐振电感，第i变压器的原边绕组以及第i谐振电容串联构成，且所述第i上开关管和所述第i下开关管的连接端与所述第i谐振支路的第一端连接，所述第一谐振支路和所述第二谐振支路的连接端与所述第i谐振支路的第二端连接；

所述第i变压器的副边绕组的第一端和第二端分别与所述第i整流电路的第一输入端和第二输入端连接；

当所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接时，所述第i整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端连接；

当所述第一整流电路的第二输出端与所述第二整流电路的第一输出端连接时，所述谐振变换器中还包括第三至第N二极管，所述第i整流电路的第一输出端和第二输出端分别与第i二极管的阴极和阳极连接，且第N二极管至第一二极管依次串联；i为正整数且3≤i≤N；

相应的，所述控制器具体用于：

接收模式指令，并且根据所述模式指令，控制所述第一桥臂至第N桥臂各自的工作状态。

优选的，所述控制器具体用于：

接收模式指令，并且根据所述模式指令中携带的数据K，控制所述第一桥臂至第N桥臂中的K个桥臂为工作状态，且剩余的各个桥臂均为非工作状态，K为正整数且1≤K≤N。

优选的，所述第一整流电路的第二输出端与所述第二整流电路的第一输出端连接，且所述控制器具体用于：

接收模式指令，当所述模式指令为高电压模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂均为工作状态，当所述模式指令为低电压模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

优选的，所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接，且所述控制器具体用于：

接收模式指令，当所述模式指令为高功率模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂均为工作状态，当所述模式指令为低功率模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

一种谐振变换器的控制方法，应用于上述任一项所述的谐振变换器中，所述谐振变换器的控制方法包括：

接收模式指令；

根据所述模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态。

优选的，当所述谐振变换器中包括：第三至第N桥臂，第三至第N谐振支路，第三至第N变压器的副边绕组，第三至第N整流电路时，所述根据所述模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态，包括：

根据所述模式指令，控制所述第一桥臂至第N桥臂各自的工作状态。

优选的，所述谐振变换器中的第一整流电路的第二输出端与第二整流电路的第一输出端连接，并且，所述根据所述模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态，包括：

当所述模式指令为高电压模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂均为工作状态，当所述模式指令为低电压模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

一种高压直流输电装置，包括上述任一项所述的谐振变换器。

一种充电桩，包括上述任一项所述的谐振变换器。

应用本发明实施例所提供的技术方案，由谐振变换器的电路结构可知，通过第一电容和/或第二电容，将第一桥臂和第一谐振支路所构成的半桥与第二桥臂和第二谐振支路所构成的半桥并联在一起，控制器则可以接收模式指令，并且根据模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态。第一变压器的副边绕组与第一整流电路连接，第二变压器的副边绕组与第二整流电路连接。当需要宽范围的电压输出时，第一二极管并联在第一整流电路的输出端，第二二极管并联在第二整流电路的输出端，且第一二极管和第二二极管为串联关系，由于控制器可以根据模式指令控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态，因此，如果控制器仅控制第一桥臂和第二桥臂中的一个为工作状态，此时便只有单个变压器工作，谐振变换器输出的电压就较低。相应的，如果控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，此时第一变压器和第二变压器均工作，谐振变换器便可以输出较高的电压，可以看出，本申请的谐振变换器可以通过模式指令进行模式的切换，从而有效地实现了宽范围的电压输出。而当需要灵活地进行输出功率的切换，且保证输出电压恒定时，选择将所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接，如果控制器仅控制第一桥臂和第二桥臂中的一个为工作状态，此时谐振变换器输出的功率较低，相应的，如果控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，由于第一二极管与第二二极管是并联的，因此输出电压不变，但功率翻倍。可以看出，本申请的谐振变换器可以通过模式指令进行模式的切换，从而在保证输出电压恒定的同时灵活地进行输出功率的切换。综上所述，本申请的方案可以有效地实现宽范围的电压输出，也可以在保证输出电压恒定时灵活地进行输出功率的切换。

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为本发明中一种谐振变换器的第一结构示意图；

图2为本发明中一种谐振变换器的第二结构示意图；

图3a为本发明中一种谐振变换器的第三结构示意图；

图3b为本发明中一种谐振变换器的第四结构示意图；

图4为本发明中一种谐振变换器的第五结构示意图；

图5为本发明中一种谐振变换器的控制方法的实施流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种谐振变换器，可以通过模式指令进行模式的切换，有效地实现宽范围的电压输出，也可以在保证输出电压恒定时灵活地进行输出功率的切换。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

可参阅图1，为本发明中一种谐振变换器的结构示意图，该谐振变换器可以包括：

控制器，第一直流源VCC1，由第一上开关管Q1和第一下开关管Q2串联构成的第一桥臂，由第二上开关管Q3和第二下开关管Q4串联构成的第二桥臂，由第一谐振电感Lr1，第一变压器的原边绕组T1以及第一谐振电容Cr1串联构成的第一谐振支路，由第二谐振电感Lr2，第二变压器的原边绕组T2以及第二谐振电容Cr2串联构成的第二谐振支路，第一变压器的副边绕组T11，第二变压器的副边绕组T22，第一整流电路10，第二整流电路20，第一电容C1和/或第二电容C2；

第一桥臂和第二桥臂的第一端均与第一直流源VCC1的正极连接，第一桥臂和第二桥臂的第二端均与第一直流源VCC1的负极连接；第一上开关管Q1和第一下开关管Q2的连接端与第一谐振支路的第一端连接，第二上开关管Q3和第二下开关管Q4的连接端与第二谐振支路的第一端连接，第一谐振支路的第二端与第二谐振支路的第二端连接；

第一电容C1的第一端第一直流源VCC1的正极连接，第一电容C1的第二端与第一谐振支路和第二谐振支路的连接端连接；第二电容C2的第二端与第一直流源VCC1的负极连接，第二电容C2的第一端与第一谐振支路和第二谐振支路的连接端连接；

第一变压器的副边绕组T11的第一端和第二端分别与第一整流电路10的第一输入端和第二输入端连接；第二变压器的副边绕组T22的第一端和第二端分别与第二整流电路20的第一输入端和第二输入端连接；

第一整流电路10的第一输出端和第二输出端分别与第二整流电路20的第一输出端和第二输出端连接，或者，第一整流电路10的第二输出端与第二整流电路20的第一输出端连接；

并且，当第一整流电路10的第二输出端与第二整流电路20的第一输出端连接时，谐振变换器中还包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一整流电路10的第一输出端和第二输出端分别与第一二极管D1的阴极和阳极连接，第二整流电路20的第一输出端和第二输出端分别与第二二极管D2的阴极和阳极连接；

控制器用于：接收模式指令，并且根据模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态。

具体的，本申请的谐振变换器中，将第一桥臂和第二桥臂并联，且二者与第一直流源VCC1进行并联连接。并且，将第一谐振支路和第二谐振支路进行串联，第一谐振支路中具有第一变压器的原边绕组T1，第二谐振支路中具有第二变压器的原边绕组T2，因此，控制器通过控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态，便可以控制第一变压器的原边绕组T1和第二变压器的原边绕组T2的工作状态。

而第一变压器的副边绕组T11与第一整流电路10连接，第二变压器的副边绕组T22与第二整流电路20连接。当需要宽范围的电压输出时，将第一二极管D1并联在第一整流电路10的输出端，并且将第二二极管D2并联在第二整流电路20的输出端，且第一二极管D1与第二二极管D2串联，由电路结构可以看出，无论是第一变压器的副边绕组T11和第二变压器的副边绕组T22同时工作，还是第一变压器的副边绕组T11和第二变压器的副边绕组T22中仅有一个工作，都能够通过第一二极管D1和第二二极管D2为负载提供供电回路。而如果是将第一整流电路10的第一输出端和第二输出端分别与第二整流电路20的第一输出端和第二输出端连接，也即直接将第一整流电路10和第二整流电路20进行并联，此时，第一变压器的副边绕组T11和第二变压器的副边绕组T22各自能够与负载构成供电回路。

首先以第一二极管D1与第二二极管D2之间是串联为例进行说明。当第一整流电路10的第二输出端与第二整流电路20的第一输出端连接时，谐振变换器中需要设置第一二极管D1和第二二极管D2，且第一二极管D1与第二二极管D2之间是串联的，即第一整流电路10的第一输出端和第二输出端分别与第一二极管D1的阴极和阳极连接，第二整流电路20的第一输出端和第二输出端分别与第二二极管D2的阴极和阳极连接，此时，第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极连接，图1中便是示出的该种具体实施方式。此时，本申请的谐振变换器可以实现宽范围的电压输出。

本申请的控制器可以接收模式指令，模式指令可以由工作人员进行输入，例如通过按键、按钮等输入装置输入，从而根据实际需要进行模式的选择。控制器会根据模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态。

如果控制器仅控制第一桥臂和第二桥臂中的一个为工作状态，此时便只有单个变压器工作，谐振变换器输出的电压就较低。例如，控制器仅控制第一桥臂为工作状态时，第二桥臂中的第二上开关管Q3和第二下开关管Q4均关断，此时便只有第一变压器为工作状态，也就说，只有第一变压器的副边绕组T11能够进行电能输出，第二变压器的副边绕组T22不工作，此时，第一整流电路10的输出通过第二二极管D2便可以与负载构成回路，第一二极管D1则截止。反之，仅有第二变压器的副边绕组T22能够进行电能输出时，第一变压器的副边绕组T11不工作，此时，第二整流电路20的输出可以通过第一二极管D1与负载构成回路，第二二极管D2则截止。

而如果控制器控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，那么第一变压器和第二变压器便均会工作，因此，第一变压器的副边绕组T11和第二变压器的副边绕组T22通过第一整流电路10和第二整流电路20实现串联工作，提供给负载。因此，当控制器控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态时，相较于仅控制单一的一个桥臂为工作状态，输出功率和输出电压都会翻倍，也即本申请的谐振变换器实现了宽范围的电压输出。

如果是将第一整流电路10的第二输出端与第二整流电路20的第一输出端连接时，即将第一整流电路10和第二整流电路20的输出并联，那么本申请的谐振变换器可以在保证输出电压恒定时灵活地进行输出功率的切换。图2的具体实施方式便是将将第一整流电路10和第二整流电路20的输出并联。此外需要说明的是，当第一整流电路10和第二整流电路20的输出并联时，此时本申请的谐振变换器可以不需要设置第一二极管D1和第二二极管D2，但如果设置了第一二极管D1和第二二极管D2，且将该种场合中的第一二极管D1和第二二极管D2并联，则不会影响方案的实施。例如图2的实施方式中，第一整流电路10的第二输出端与第二整流电路20的第一输出端连接，且设置了并联的第一二极管D1与第二二极管D2，即第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阳极连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极连接。

具体的，该种情况下，如果控制器仅控制第一桥臂和第二桥臂中的一个为工作状态，此时便只有单个变压器工作，功率较低。例如，控制器仅控制第一桥臂为工作状态时，第二桥臂中的第二上开关管Q3和第二下开关管Q4均关断，此时便只有第一变压器为工作状态，也就说，只有第一变压器的副边绕组T11能够进行电能输出，第二变压器的副边绕组T22不工作，此时，仅有第一整流电路10的输出提供至负载。

而如果控制器控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，那么第一变压器和第二变压器便均会工作，第一整流电路10的输出和第二整流电路20的输出并联提供至负载，因此，相较于控制器仅控制单一的一个桥臂为工作状态，当控制器控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态时，输出电压不变，输出功率会翻倍，也即本申请的谐振变换器实现了保证输出电压恒定时灵活地进行输出功率的切换的目的。

并且需要说明的是，该种场合中，控制器仅控制第一桥臂和第二桥臂中的一个为工作状态时，虽然功率较低，即带载能力较低，但是好处是可以在更低负载率下实现更高的效率指标。例如原本在整机50％负载时的效率为96％，25％负载时效率为95.5％。那么通过单路工作的方式，可以实现25％负载时效率为96％，使得整机在更宽的范围内实现高效率工作，降低损耗。

此外，谐振变换器中需要设置有第一电容C1和/或第二电容C2，在实际应用中，可以根据需要进行设定和选取。例如图3b的实施方式中仅设置了第二电容C2。

本申请的附图中并未示出控制器，此外，第一谐振支路由第一谐振电感Lr1，第一变压器的原边绕组T1以及第一谐振电容Cr1串联构成，这三者在第一谐振支路中的具体位置可以根据需要进行任意设定和调整。第二谐振支路与此同理。本申请的图1和图2中，均是将第一谐振电感Lr1设置在靠近第一谐振支路的第一端位置处，将第一谐振电容Cr1设置在靠近第一谐振支路的第二端位置处。

还需要说明的是，当第一谐振电容Cr1、第二谐振电容Cr2、第一电容C1、第二电容C2的电容值接近时，均可作为谐振电容使用，这种情况下电容上通常都会有偏置电压，同时设置第一电容C1和第二电容C2的方案，相较于仅设置单个第一电容C1或者第二电容C2，对于电容的耐压要求较低。

而在实际应用中，第一电容C1和第二电容C2也可以选取为电解电容，即第一电容C1和第二电容C2不作为谐振电容使用，此时，如果是第一谐振电容Cr1和第二谐振电容Cr2的中点连接在第一电容C1和第二电容C2的中点，称为对称半桥，如果是第一谐振电容Cr1和第二谐振电容Cr2的中点连接在正母线或负母线，称为不对称半桥，此时，对称半桥时电容上为交流电压，不对称半桥时电容上会叠加的直流偏置电压。本申请的图1，图2，图3a以及图3b中，第一电容C1和第二电容C2均是设置为电解电容。

进一步的，在实际应用中，参阅图3a，可以设置有第一端与第一整流电路10的第一输出端连接，第二端与第一整流电路10的第二输出端连接的第三电容C3，以及第一端与第二整流电路20的第一输出端连接，第二端与第二整流电路20的第二输出端连接的第四电容C4，以提高输出电压的稳定性。第三电容C3和第四电容C4通常可以选取为电解电容。本申请的图3a和图3b中便是该种设置方式。

更进一步的，还可以设置有第一端与第一二极管D1的阴极连接，第二端与第二二极管D2的阳极连接的第五电容，从而进一步地提高输出电压的稳定性。

在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：第三至第N桥臂，第三至第N谐振支路，第三至第N变压器的副边绕组，第三至第N整流电路；N为不小于3的正整数；

第i桥臂由第i上开关管和第i下开关管串联构成，且第i桥臂的第一端和第二端分别与第一直流源VCC1的正极和负极连接；

第i谐振支路由第i谐振电感，第i变压器的原边绕组以及第i谐振电容串联构成，且第i上开关管和第i下开关管的连接端与第i谐振支路的第一端连接，第一谐振支路和第二谐振支路的连接端与第i谐振支路的第二端连接；

第i变压器的副边绕组的第一端和第二端分别与第i整流电路的第一输入端和第二输入端连接；

当第一整流电路10的第一输出端和第二输出端分别与第二整流电路20的第一输出端和第二输出端连接时，第i整流电路的第一输出端和第二输出端分别与第一整流电路10的第一输出端和第二输出端连接；

当第一整流电路10的第二输出端与第二整流电路20的第一输出端连接时，谐振变换器中还包括第三至第N二极管，第i整流电路的第一输出端和第二输出端分别与第i二极管的阴极和阳极连接，且第N二极管至第一二极管依次串联；i为正整数且3≤i≤N；

相应的，控制器具体用于：

接收模式指令，并且根据模式指令，控制第一桥臂至第N桥臂各自的工作状态。

该种实施方式中，还进一步地并联了多个桥臂，并设置了相应的谐振支路以及相应的变压器的副边部分的电路结构，例如图4的具体场合中，设置了与第一桥臂和第二桥臂并联的第三桥臂，由第3上开关管Q5和第3下开关管Q6串联构成。第三谐振支路则由第三谐振电感Lr3，第三变压器的原边绕组T3以及第三谐振电容Cr3串联构成，第三变压器的副边绕组T33与第三整流电路30并联，第三整流电路30与第六电容C6以及第三二极管D3均并联。

并且需要强调的是，当第一整流电路10的第二输出端与第二整流电路20的第一输出端连接时，即当第一二极管D1与第二二极管D2为串联结构时，该种实施方式中的谐振变换器中还包括第三至第N二极管，且第三至第N二极管也是依次串联，以实现不同范围的电压输出，例如N＝4时，第一二极管，第二二极管，第三二极管以及第四二极管依次串联。相应的，如果设置了第一二极管和第二二极管，且第一二极管和第二二极管并联，则第一二极管，第二二极管，第三二极管以及第四二极管也均是并联结构，以在保证输出电压恒定时灵活地进行输出功率的切换。当然，如前文的描述，在保证输出电压恒定且能够灵活地进行输出功率的切换的场合中，在各个整流电路的输出端可以无需并联二极管，直接将各个整流电路并联至负载即可。

可以理解的是，N的取值越大，可以实现的电压输出范围越宽，在保证输出电压恒定时可以选择的输出功率也越多，当然，电路结构也就越复杂。

在图4的实施方式中，N＝3，当第一二极管D1至第三二极管D3依次串联时，由于N＝3，因此一共有3种模式，以实现宽范围的电压输出。具体的，最高输出电压模式是3个桥臂均工作，则3个变压器的副边绕组均能提供电能输出，并提供至负载。第二高的电压模式则是3个桥臂中的任意2个工作，剩余1个不工作，则3个变压器的副边绕组中仅有2个工作。相应的，最低电压的模式下，3个桥臂中仅有1个工作，剩余2个不工作。

可以理解的是，当N个桥臂中部分桥臂工作，部分桥臂不工作时，控制器具体选择哪部分不工作而哪部分工作，可以预先进行设定，也可以根据需要进行调整，并不影响本发明的实施。

当各个整流电路的输出端均并联时，由于N＝3，因此也是一共有3种模式，以实现保证输出电压恒定时灵活地进行输出功率的切换。具体的，最高的功率模式是3个桥臂均工作，则3个变压器的副边绕组均能提供电能输出，并联提供给负载。第二高的功率模式则是3个桥臂中的任意2个工作，剩余1个不工作，则3个变压器的副边绕组中仅有2个工作。相应的，最低功率的模式下，3个桥臂中仅有1个工作，剩余2个不工作。这3种模式下，输出电压都是一样的，但是输出功率不同。

在本发明的一种具体实施方式中，控制器具体用于：

接收模式指令，并且根据模式指令中携带的数据K，控制第一桥臂至第N桥臂中的K个桥臂为工作状态，且剩余的各个桥臂均为非工作状态，K为正整数且1≤K≤N。

该种实施方式中，通过模式指令中携带的数据K，便可以方便地设置第一桥臂至第N桥臂中的K个桥臂为工作状态，剩下的则为非工作状态。并且如前文的描述，具体是哪K个桥臂为工作状态，可以预先进行设定。

在本发明的一种具体实施方式中，第一整流电路10的第二输出端与第二整流电路10的第一输出端连接，即该种实施方式中需要将第一二极管D1与第二二极管D2串联，且控制器具体用于：

接收模式指令，当模式指令为高电压模式指令时，控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，当模式指令为低电压模式指令时，控制第一桥臂和第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

在实际应用中，当需要宽范围的电压时，通常设置有第一桥臂和第二桥臂便可以满足使用需求。此时，模式指令可以具体为高电压模式指令或者为低电压模式指令，以决定是第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，还是第一桥臂和第二桥臂中仅有一个为工作状态。

当控制器接收的模式指令为高电压模式指令时，两个桥臂均工作，使得负载能够接收较高的电压。而当接收的模式指令为低电压模式指令时，仅单个桥臂工作，负载接收的是较低的电压。当然，高电压模式指令和低电压模式指令的具体内容可以根据实际需要进行设定和调整。

在本发明的一种具体实施方式中，第一整流电路10的第一输出端和第二输出端分别与第二整流电路20的第一输出端和第二输出端连接，且控制器具体用于：

接收模式指令，当模式指令为高功率模式指令时，控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，当模式指令为低功率模式指令时，控制第一桥臂和第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

同样的，在实际应用中，当需要灵活地进行功率切换时，通常设置有第一桥臂和第二桥臂便可以满足使用需求。此时，模式指令可以具体为为高功率模式指令或者为低功率模式指令，以决定是第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，还是第一桥臂和第二桥臂中仅有一个为工作状态。

当控制器接收的模式指令为高功率模式指令时，两个桥臂均工作，使得负载能够接收较高的功率。而当接收的模式指令为低功率模式指令时，仅单个桥臂工作，负载接收的是较低的功率，但电压不变。

应用本发明实施例所提供的技术方案，由谐振变换器的电路结构可知，通过第一电容和/或第二电容，将第一桥臂和第一谐振支路所构成的半桥与第二桥臂和第二谐振支路所构成的半桥并联在一起，控制器则可以接收模式指令，并且根据模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态。第一变压器的副边绕组与第一整流电路连接，第二变压器的副边绕组与第二整流电路连接。当需要宽范围的电压输出时，第一二极管并联在第一整流电路的输出端，第二二极管并联在第二整流电路的输出端，且第一二极管和第二二极管为串联关系，由于控制器可以根据模式指令控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态，因此，如果控制器仅控制第一桥臂和第二桥臂中的一个为工作状态，此时便只有单个变压器工作，谐振变换器输出的电压就较低。相应的，如果控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，此时第一变压器和第二变压器均工作，谐振变换器便可以输出较高的电压，可以看出，本申请的谐振变换器可以通过模式指令进行模式的切换，从而有效地实现了宽范围的电压输出。而当需要灵活地进行输出功率的切换，且保证输出电压恒定时，选择将所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接，如果控制器仅控制第一桥臂和第二桥臂中的一个为工作状态，此时谐振变换器输出的功率较低，相应的，如果控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，由于第一二极管与第二二极管是并联的，因此输出电压不变，但功率翻倍。可以看出，本申请的谐振变换器可以通过模式指令进行模式的切换，从而在保证输出电压恒定的同时灵活地进行输出功率的切换。综上所述，本申请的方案可以有效地实现宽范围的电压输出，也可以在保证输出电压恒定时灵活地进行输出功率的切换。

相应于上面的谐振变换器的实施例，本发明实施例还提供了一种谐振变换器的控制方法，可以应用于上述任一实施例中的谐振变换器中，可参阅图5，谐振变换器的控制方法包括：

步骤S501：接收模式指令；

步骤S502：根据模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态。

在本发明的一种具体实施方式中，当谐振变换器中包括：第三至第N桥臂，第三至第N谐振支路，第三至第N变压器的副边绕组，第三至第N整流电路时，步骤S502包括：

根据模式指令，控制第一桥臂至第N桥臂各自的工作状态。

在本发明的一种具体实施方式中，步骤S502具体包括：

根据模式指令中携带的数据K，控制第一桥臂至第N桥臂中的K个桥臂为工作状态，且剩余的各个桥臂均为非工作状态，K为正整数且1≤K≤N。

在本发明的一种具体实施方式中，谐振变换器中的第一整流电路的第二输出端与第二整流电路的第一输出端连接，并且，步骤S502具体包括：

当模式指令为高电压模式指令时，控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，当模式指令为低电压模式指令时，控制第一桥臂和第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

在本发明的一种具体实施方式中，谐振变换器中的第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与谐振变换器中的第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接，并且，步骤S502具体包括：

接收模式指令，当模式指令为高功率模式指令时，控制第一桥臂和第二桥臂均为工作状态，当模式指令为低功率模式指令时，控制第一桥臂和第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

相应于上面的谐振变换器以及谐振变换器的控制方法的实施例，本发明实施例还提供了一种高压直流输电装置以及一种充电桩，该高压直流输电装置中可以包括上述任一实施例中的谐振变换器。该充电桩中可以包括上述任一实施例中的谐振变换器。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种谐振变换器，其特征在于，包括：控制器，第一直流源，由第一上开关管和第一下开关管串联构成的第一桥臂，由第二上开关管和第二下开关管串联构成的第二桥臂，由第一谐振电感，第一变压器的原边绕组以及第一谐振电容串联构成的第一谐振支路，由第二谐振电感，第二变压器的原边绕组以及第二谐振电容串联构成的第二谐振支路，所述第一变压器的副边绕组，所述第二变压器的副边绕组，第一整流电路，第二整流电路，第一电容和/或第二电容；

所述第一桥臂和所述第二桥臂的第一端均与所述第一直流源的正极连接，所述第一桥臂和所述第二桥臂的第二端均与所述第一直流源的负极连接；所述第一上开关管和所述第一下开关管的连接端与所述第一谐振支路的第一端连接，所述第二上开关管和所述第二下开关管的连接端与所述第二谐振支路的第一端连接，所述第一谐振支路的第二端与所述第二谐振支路的第二端连接；

所述第一电容的第一端所述第一直流源的正极连接，所述第一电容的第二端与所述第一谐振支路和所述第二谐振支路的连接端连接；所述第二电容的第二端与所述第一直流源的负极连接，所述第二电容的第一端与所述第一谐振支路和所述第二谐振支路的连接端连接；

所述第一变压器的副边绕组的第一端和第二端分别与所述第一整流电路的第一输入端和第二输入端连接；所述第二变压器的副边绕组的第一端和第二端分别与所述第二整流电路的第一输入端和第二输入端连接；

所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接，或者，所述第一整流电路的第二输出端与所述第二整流电路的第一输出端连接；

并且，当所述第一整流电路的第二输出端与所述第二整流电路的第一输出端连接时，所述谐振变换器中还包括第一二极管和第二二极管，所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第一二极管的阴极和阳极连接，所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二二极管的阴极和阳极连接；

所述控制器用于：接收模式指令，并且根据所述模式指令，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂各自的工作状态。

2.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，还包括：第三至第N桥臂，第三至第N谐振支路，第三至第N变压器的副边绕组，第三至第N整流电路；N为不小于3的正整数；

第i桥臂由第i上开关管和第i下开关管串联构成，且第i桥臂的第一端和第二端分别与所述第一直流源的正极和负极连接；

第i谐振支路由第i谐振电感，第i变压器的原边绕组以及第i谐振电容串联构成，且所述第i上开关管和所述第i下开关管的连接端与所述第i谐振支路的第一端连接，所述第一谐振支路和所述第二谐振支路的连接端与所述第i谐振支路的第二端连接；

所述第i变压器的副边绕组的第一端和第二端分别与所述第i整流电路的第一输入端和第二输入端连接；

当所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接时，所述第i整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端连接；

当所述第一整流电路的第二输出端与所述第二整流电路的第一输出端连接时，所述谐振变换器中还包括第三至第N二极管，所述第i整流电路的第一输出端和第二输出端分别与第i二极管的阴极和阳极连接，且第N二极管至第一二极管依次串联；i为正整数且3≤i≤N；

相应的，所述控制器具体用于：

接收模式指令，并且根据所述模式指令，控制所述第一桥臂至第N桥臂各自的工作状态。

3.根据权利要求2所述的谐振变换器，其特征在于，所述控制器具体用于：

接收模式指令，并且根据所述模式指令中携带的数据K，控制所述第一桥臂至第N桥臂中的K个桥臂为工作状态，且剩余的各个桥臂均为非工作状态，K为正整数且1≤K≤N。

4.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述第一整流电路的第二输出端与所述第二整流电路的第一输出端连接，且所述控制器具体用于：

接收模式指令，当所述模式指令为高电压模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂均为工作状态，当所述模式指令为低电压模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

5.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述第一整流电路的第一输出端和第二输出端分别与所述第二整流电路的第一输出端和第二输出端连接，且所述控制器具体用于：

接收模式指令，当所述模式指令为高功率模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂均为工作状态，当所述模式指令为低功率模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

6.一种谐振变换器的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的谐振变换器中，所述谐振变换器的控制方法包括：

接收模式指令；

根据所述模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态。

7.根据权利要求6所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，当所述谐振变换器中包括：第三至第N桥臂，第三至第N谐振支路，第三至第N变压器的副边绕组，第三至第N整流电路时，所述根据所述模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态，包括：

根据所述模式指令，控制所述第一桥臂至第N桥臂各自的工作状态。

8.根据权利要求6所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，所述谐振变换器中的第一整流电路的第二输出端与第二整流电路的第一输出端连接，并且，所述根据所述模式指令，控制第一桥臂和第二桥臂各自的工作状态，包括：

当所述模式指令为高电压模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂均为工作状态，当所述模式指令为低电压模式指令时，控制所述第一桥臂和所述第二桥臂当中的一个为工作状态，另一个为非工作状态。

9.一种高压直流输电装置，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的谐振变换器。

10.一种充电桩，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的谐振变换器。

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