CN113728543A - 功率变换器的控制方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种功率变换器的控制方法、装置及存储介质，该方法包括：当电压输入单元的输入电压大于电压输出单元的输出电压时，确定第二上桥臂开关管的目标占空比，并根据目标占空比控制第一上桥臂开关管的导通时长以调节第一上桥臂开关管的占空比，其中第一下桥臂开关管的占空比与第一上桥臂开关管的占空比互补，第二下桥臂开关管的占空比与第二上桥臂开关管的占空比互补；当电压输入单元的输入电压等于电压输出单元的输出电压时，固定第一上桥臂开关管的占空比，并控制第二下桥臂开关管的导通时长，直至输入电压小于输出电压且输出电压不再增加。采用本申请，可以方便、高效的实现四开关DC/DC功率变换器的无缝切换，减少开关损耗。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子控制领域，尤其涉及一种功率变换器的控制方法、装置及存储介质。
背景技术
四开关DC/DC功率变换器由于其开关器件少，可实现能量双向流动，在无需隔离的应用场合得到了广泛应用。四开关DC/DC功率变换器虽然只有四个开关器件但是控制策略却异常复杂，例如可以根据输入电压和输出电压的关系将整个控制区域划分为BUCK、BUCK-BOOST、BOOST三种模式，并随着模式的切换完成输出电压的调节，但这种控制策略中三种模式在切换时会存在交叉部分，导致功率变换器的控制性能降低。又例如可以将四开关DC/DC功率变换器看成一个BUCK桥臂和一个BOOST桥臂串联，并按照BUCK-BOOST(降压-升压)模式来进行控制，通过调节占空比实现输出电压的调节，但是在这种控制策略中由于四个开关管在进行大范围的开关动作，开关损耗大且效率低下。
发明内容
基于上述问题，本申请实施例提供一种功率变换器的控制方法、装置及存储介质，可以方便、高效的实现四开关DC/DC功率变换器的无缝切换，减少开关损耗。
本申请实施例第一方面提供一种功率变换器的控制方法，上述功率变换器中包括：降压单元、升压单元、电压输入单元和电压输出单元，上述降压单元的一端连接上述电压输入单元，上述降压单元的另一端通过电感连接上述升压单元，上述升压单元的另一端连接上述电压输出单元，上述降压单元包括串联的第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管，上述升压单元包括串联的第二上桥臂开关管以及第二下桥臂开关管，上述方法包括：
当上述电压输入单元的输入电压大于上述电压输出单元的输出电压时，确定上述第二上桥臂开关管的目标占空比，并根据上述目标占空比控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比，其中上述第一下桥臂开关管的占空比与上述第一上桥臂开关管的占空比互补，上述第二下桥臂开关管的占空比与上述第二上桥臂开关管的占空比互补；
当上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，固定上述第一上桥臂开关管的占空比，并控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，上述根据所述目标占空比控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比，包括：
根据上述目标占空比确定所述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围，其中，上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围为大于0且小于或者等于上述第二上桥臂开关管的占空比；
根据上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，上述固定所述第一上桥臂开关管的占空比包括：
根据上述目标占空比固定上述第一上桥臂开关管的占空比，其中上述第一上桥臂开关管的占空比与上述目标占空比相同。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，上述控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，包括：
根据上述功率变换器的环路输出占空比和占空比系数确定上述第二下桥臂开关管的占空比，其中上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述占空比系数为上述第一上桥臂开关管的占空比与上述第一下桥臂开关管的占空比的差值，上述环路输出占空比等于上述第一上桥臂开关管的占空比；
根据上述第二下桥臂开关管的占空比控制上述第二下桥臂开关管的导通时长。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，上述第二下桥臂开关管的占空比小于上述目标占空比与上述占空比系数之和，且大于或等于上述目标占空比。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，上述方法还包括：
根据上述第一上桥臂开关管的占空比以及上述第二上桥臂开关管的占空比确定上述输出电压的电压增益。
第二方面，本申请提供了一种功率变换器的控制装置，所述功率变换器中包括：降压单元、升压单元、电压输入单元和电压输出单元，上述降压单元的一端连接上述电压输入单元，上述降压单元的另一端通过电感连接上述升压单元，上述升压单元的另一端连接上述电压输出单元，上述降压单元包括串联的第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管，上述升压单元包括串联的第二上桥臂开关管以及第二下桥臂开关管，所述装置包括：
第一确定模块，用于当上述电压输入单元的输入电压大于上述电压输出单元的输出电压时，确定上述第二上桥臂开关管的目标占空比；
第一控制模块，用于根据上述目标占空比控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比，其中上述第一下桥臂开关管的占空比与上述第一上桥臂开关管的占空比互补，上述第二下桥臂开关管的占空比与上述第二上桥臂开关管的占空比互补；
固定模块，用于当上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，固定上述第一上桥臂开关管的占空比；
第二控制模块，用于控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加。
结合第二方面，在一种可能的实施方式中，上述第一控制模块，还用于：
根据上述目标占空比确定上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围，其中，上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围为大于0且小于或者等于上述第二上桥臂开关管的占空比；
根据上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比。
结合第二方面，在一种可能的实施方式中，上述固定模块用于：
根据上述目标占空比固定上述第一上桥臂开关管的占空比，其中上述第一上桥臂开关管的占空比与上述目标占空比相同。
结合第二方面，在一种可能的实施方式中，上述第二控制模块，还用于：
根据上述功率变换器的环路输出占空比和占空比系数确定上述第二下桥臂开关管的占空比，其中上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述占空比系数为上述第一上桥臂开关管的占空比与上述第一下桥臂开关管的占空比的差值，上述环路输出占空比等于上述第一上桥臂开关管的占空比；
根据上述第二下桥臂开关管的占空比控制上述第二下桥臂开关管的导通时长。
结合第二方面，在一种可能的实施方式中，上述第二下桥臂开关管的占空比小于上述目标占空比与上述占空比系数之和，且大于或等于上述目标占空比。
结合第二方面，在一种可能的实施方式中，上述装置还包括：
第二确定模块，用于根据上述第一上桥臂开关管的占空比以及上述第二上桥臂开关管的占空比确定上述输出电压的电压增益。
第三方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：处理器、存储器以及网络接口；
所述处理器与存储器以及网络接口相连，其中，网络接口用于提供数据通信功能，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述程序代码，以执行本申请中上述第一方面以及第一方面中任一种可能的实施方式所执行的方法。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序包括程序指令，该程序指令当被处理器执行时，执行本申请中上述第一方面以及第一方面中任一种可能的实施方式所执行的方法。
在本申请中，通过在电压输入单元的输入电压大于电压输出单元的输出单元时，确定第二上桥臂开关管的目标占空比，并根据上述目标占空比控制第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比。在电压输入单元的输入电压等于电压输出单元的输出电压时，固定第一上桥臂开关管的占空比，根据功率变换器的环路输出占空比系数确定第二下桥臂开关管的占空比，其中上述占空比系数为系数为第一上桥臂开关管的占空比与第一下桥臂开关管的占空比的差值，上述环路输出占空比等于第一上桥臂开关管的占空比，并根据所述第二下桥臂开关管的占空比控制所述第二下桥臂的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加，实现了升压的功能。这种控制策略只有BUCK(降压)模式和BOOST(升压)模式，没有BUCK-BOOST(降压-升压)模式，降低了开关损耗、提高了能量传输的效率、更简单方便的实现了四开关DC/DC功率变换器工作模式的无缝切换。
附图说明
图1是本申请提供的一种四开关DC/DC功率变换器的结构示意图；
图2是本申请提供的波形仿真示意图；
图3是本申提供的一种功率变换器的控制方法的一流程示意图；
图4是本申请提供的一种功率变换器的控制方法的另一流程示意图；
图5是本申请提供的一种功率变换器的控制装置的一结构示意图；
图6是本申请提供的一种功率变换器的控制装置的另一结构示意图；
图7是本申请提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请提供的功率变换器的控制方法可以适用于四开关DC/DC功率变换器，上述四开关DC/DC功率变换器应用在电动汽车中时，主要用于将频繁波动的蓄电池组电压变换成一个稳定的电压为电动汽车驱动系统提供电能，从而增强了电动汽车驱动系统的稳定性。这是因为，电动汽车驱动系统中的电动机是典型的有源负载，它既可以吸收蓄电池组电能将其转化为机械能输出，也可以将机械能转换为电能反馈回蓄电池组。但是由于电动汽车中的电动机的转速范围很宽，所以电动汽车运行的过程中蓄电池电压的变化范围也很大，在这样的条件下如果用蓄电池组直接驱动电动机运转，会造成电动机驱动性能的恶化。而使用上述四开关DC/DC功率变换器可以将蓄电池组的电压在一定的负载范围内稳定在一个相对较高的电压值，从而可以明显增强上述电动汽车驱动系统的稳定性。电动汽车采用上述四开关DC/DC功率变换器可以优化电动机控制、提高电动汽车整体的驱动性能。本申请实施例在此基础上提出了一种功率变换器的控制方法，适用于上述四开关DC/DC功率变换器，其可以在保持四开关DC/DC功率变换器两端的直流电压极性不变的情况下，根据实际需要完成能量双向传输的，降低了开关损耗、提高了能量传输的效率、更简单方便的实现了四开关DC/DC功率变换器工作模式的无缝切换。
请参见图1，图1为一种四开关DC/DC功率变换器的结构示意图，如图1所示，上述四开关DC/DC功率变换器包括：降压单元1、升压单元2、电压输入单元3和电压输出单元4，上述降压单元的一端连接上述电压输入单元，上述降压单元的另一端通过电感04连接上述升压单元，上述升压单元的另一端连接上述电压输出单元。其中，上述降压单元包括串联的第一上桥臂开关管031和第一下桥臂开关管032，上述升压单元包括串联的第二上桥臂开关管034以及第二下桥臂开关管033。在本申请可选的实施例中，上述四开关DC/DC功率变换器可实现能量的双向流动，存在两种工作模式，包括电池放电模式(即BUCK(降压)模式)和电池充电模式(即BOOST(升压)模式)。其中，当上述四开关DC/DC功率变换器工作在BOOST(升压)模式时，上述电压输入单元可以包括第一直流电源011、第一滤波电容021，上述电压输出单元可以包括第二直流电源012、第二滤波电容022；当上述四开关DC/DC功率变换器工作在BUCK(降压)模式时，上述电压输入单元可以包括第二直流电源012、第二滤波电容022，上述电压输出单元可以包括第一直流电源011、第一滤波电容021。上述第一滤波电容021、第二滤波电容022分别并联在第一直流电源011输出端以及第二直流电源012输出端，用以降低交流脉动波纹系数、平滑直流输出，在使用将交流转换为直流供电的电路中，滤波电容不仅使电源直流输出平稳，降低了交变脉动波纹对电路的影响，同时还可吸收电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电路的工作性能更加稳定。
请继续参见图1，如图1所示，当上述四开关DC/DC功率变换器工作在BUCK(降压)模式时，上述第二直流电源012作为电压输入单元对上述降压单元以及上述升压单元施加的电压，大于上述电压输出单元中第一直流电源011的稳态电压，此时上述电感04的电流从电感04的右端流向电感04的左端，上述电感04处于储能状态。当上述四开关DC/DC功率变换器工作在BOOST(升压)模式时，上述第一直流电源011作为电压输入单元对上述降压单元以及上述升压单元施加的电压，小于上述电压输出单元中第二直流电源012的稳态电压，此时上述电感04的电流从电感04的左端流向电感04的右端，上述电感04处于放能状态。
在本申请可选的实施例中，上述降压单元中的第一上桥臂开关管031、第一下桥臂开关管032以及上述升压单元中的第二上桥臂开关管034、第二下桥臂开关管033可以是绝缘栅双极晶体管或者电力场效应管。绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)工作频率高、所需驱动功率小、开关损耗小以及开关速度快，可以使得直流升降压电路快速地实现降压与升压之间的转换。电力场效应管开关速度快、驱动电路简单、工作频率高。其中，上述降压单元中的第一上桥臂开关管031、以及上述升压单元中的第二下桥臂开关管033均可以在控制器施加的脉冲宽度调制信号的作用下分别实现导通和关断。可选的，上述控制器可以是脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制器(或称脉宽调制器)，它是根据相应载荷的变化来调制上述半导体功率开关器件(如绝缘双极晶体管)的基极或者栅极的偏置，来实现导通时间的改变，从而实现占空比的改变。上述脉宽调制器也是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的控制器，例如可以通过对半导体功率开关器件(如绝缘双极晶体管)的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来替代正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出波形平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
可以理解，在本申请可选的实施例中，控制器通过向上述降压单元中的第一上桥臂开关管、以及上述升压单元中的第二下桥臂开关管施加的脉冲宽度调制信号分别实现上述开关管导通和关断以控制上述第一上桥臂开关管以及上述第二下桥臂开关管的占空比，以此实现上述四开关DC/DC功率变换器从BUCK(降压)模式到BOOST(升压)模式的无缝切换，从而改变了电感电流的流向，使电感在储能状态以及放能状态中反复切换，完成了能量的双向传输，且输出电压保持在稳态，可以实现将上述蓄电池组的电压稳定在一定范围内以及对上述电动汽车中蓄电池组的反复充电功能。
下面将结合图2对本申请提供的功率变换器的控制方法进行说明，图2为波形仿真示意图，如图2所示，从上到下依次为输出电压波形、电感电流波形。其中，上述输出电压波形为一固定值，在实际应用中可以根据不同情况设置上述输出电压参考值，并将输入电压通过控制上述图1中的降压单元1以及上述图1中的升压单元2中各桥臂开关管的导通或关断达到输出电压参考值，并使直流电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。通过上述电感电流波形可以看出上述脉宽调制器通过向上述图1中的降压单元1以及上述图1中的升压单元2中各桥臂开关管发送脉冲宽度调制信号以控制上述各桥臂开关管导通或关断，实现了对电感反复充放电的功能。
下面将结合图3-图7对本申请的一种功率变换器的控制方法、一种功率变换器的控制装置以及计算机设备进行说明。
请参见图3，图3是本申请提供的一种功率变换器的控制方法的一流程示意图。本申请实施例提供的一种功率变换器的控制方法适用于四开关DC/DC功率变换器，其中，上述四开关DC/DC功率变换器的结构请参见图1所述的结构示意图，在此则不再赘述。本申请实施例提供的一种功率变换器的控制方法可包括步骤：
S101，确定上述第二上桥臂开关管的目标占空比。
在一些可行的实施方式中，当上述电压输入单元的输入电压大于上述电压输出单元的输出电压时，此时上述四开关DC/DC功率变换器工作在BUCK(降压)模式；当上述四开关DC/DC功率变换器工作在BUCK(降压)模式时，确定上述第二上桥臂的目标占空比。上述目标占空比为后续脉宽调制器调节上述第一上桥臂开关管的占空比的上限。
具体的，在本申请可选的实施例中，当上述四开关DC/DC功率变换器工作在BUCK(降压)模式时，可以将上述升压单元中的第二上桥臂开关管的目标占空比设置为某一个阈值(比如0.99)，并将0.99设为后续脉宽调制器控制上述降压单元中的第一上桥臂开关管的导通时长，以调节上述第一上桥臂开关管的占空比的上限。
S102，根据上述目标占空比控制上述第一上桥臂的导通时长以调节上述第一上桥臂的占空比。
在一些可行的实施方式中，当上述电压输入单元的输入电压大于上述电压输出单元的输出电压时，此时上述四开关功率变换器工作在BUCK(降压)模式，控制器根据上述目标占空比确定上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围。其中，上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围为大于0且小于或者等于上述第二上桥臂开关管的目标占空比。在上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围内，控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比。
具体的，在本申请可选的实施例中，当上述四开关DC/DC功率变换器工作在BUCK(降压)模式时，脉宽调制器根据上述目标占空比将上述第一上桥臂开关管的占空比范围确定为大于0且小于或者等于0.99。可选的，由脉宽调制器向上述第一上桥臂开关管发送脉冲宽度调制信号以控制上述第一上桥臂开关管的导通时长从而调节上述第一上桥臂开关管的占空比从0增加到0.99。当脉宽调制器控制上述第一上桥臂开关管的占空比达到0.99后上述四开关DC/DC功率变换器中的电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压，此时脉宽调制器停止对上述第一上桥臂开关管的控制，BUCK(降压)模式结束，上述四开关DC/DC功率变换器也实现了的工作模式的转换，转换成BOOST(升压)模式。
S103，固定上述第一上桥臂开关管的占空比。
在一些可行的实施方式中，当上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，由控制器将上述第一上桥臂开关管的占空比固定在根据上述第二上桥臂开关管的占空比调节的占空比。此时BUCK(降压)模式结束，上述四开关DC/DC功率变换器进入BOOST(升压)模式。
具体的，在本申请可选的实施例中，当上述四开关DC/DC功率变换器工作在BUCK(降压)模式时，上述脉宽调制器控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比达到0.99。且当上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，将上述第一上桥臂开关管的占空比固定在0.99，并停止对上述第一上桥臂开关管的控制，此时BUCK(降压)模式结束。
S104，控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加。
在一些可行的实施方式中，当上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述四开关DC/DC功率变换器进入BOOST(升压)模式，此时根据上述四开关DC/DC功率变换器的环路输出占空比和占空比系数确定上述第二下桥臂开关管的占空比。其中，上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述占空比系数为上述第一上桥臂开关管的占空比与上述第一下桥臂开关管的占空比的差值，上述环路输出占空比等于上述第一上桥臂开关管的占空比，根据上述第二下桥臂开关管的占空比控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且所述输出电压不再增加。当上述四开关功率DC/DC变换器工作在BOOST(升压)模式时，控制器控制上述第二下桥臂开关管的占空比调节范围为小于上述目标占空比与上述占空比系数之和，且大于或等于上述目标占空比。
具体的，在本申请可选的实施例中，当上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述四开关DC/DC功率变换器进入BOOST(升压)模式，此时脉宽调制器开始调节上述第二下桥臂开关管的占空比。上述第二下桥臂开关管的占空比由环路输出占空比和占空比系数确定。这里的环路输出占空比为，上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时上述第一上桥臂开关管固定的占空比0.99。上述占空比系数为电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述第一上桥臂开关管的占空比与上述第一下桥臂开关管的占空比的差值。其中，上述第一上桥臂开关管的占空比与上述第一下桥臂开关管的占空比为互补关系，因此当上述第一上桥臂开关管的占空比为0.99时，上述第一下桥臂开关管的占空比为0.01，可以理解，这里的占空比系数为0.98。在本申请可选的实施例中，当述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述第二下桥臂开关管的占空比为上述四开关DC/DC功率变换器的环路输出0.99与上述占空比系数0.98的差值0.01。上述脉宽调制器根据上述第二下桥臂开关管的占空比，向上述第二下桥臂开关管发送脉冲宽度调制信号以控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加。当上述脉宽调制器控制上述第二下桥臂开关管的占空比从0.01逐渐增加，且上述第二下桥臂开关管的导通时长逐渐增加时，上述电压输出单元的输出电压也逐渐增加。四开关DC/DC功率变换器进入BOOST(升压)模式，直至脉宽调制器达到工作在BOOST(升压)模式时的调节范围上限时，上述脉宽调制器停止对上述第二下桥臂开关管的控制，此时上述电压输出单元的输出电压达到最大值且不再增加。在本申请可选的实施例中，上述脉宽调制器工作在BOOST(升压)模式时对上述第二下桥臂开关管的占空比调节范围为大于等于0.99且小于1.97。
在本申请中，通过在电压输入单元的输入电压大于电压输出单元的输出单元时，确定第二上桥臂开关管的目标占空比，并根据上述目标占空比控制第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比。在电压输入单元的输入电压等于电压输出单元的输出电压时，固定第一上桥臂开关管的占空比，根据功率变换器的环路输出占空比系数确定第二下桥臂开关管的占空比，其中上述占空比系数为第一上桥臂开关管的占空比与第一下桥臂开关管的占空比的差值，上述环路输出占空比等于第一上桥臂开关管的占空比，并根据所述第二下桥臂开关管的占空比控制所述第二下桥臂的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加，实现了升压的功能。这种控制策略只有BUCK(降压)模式和BOOST(升压)模式，没有BUCK-BOOST(降压-升压)模式，通过控制器向第一上桥臂开关管与第二下桥臂开关管发送脉冲宽度调制信号快速地实现了四开关DC/DC变换器的工作模式的无缝切换，实现简单，降低了开关损耗、提高了能量传输的效率。
请参见图4，图4是本申请提供的一种功率变换器的控制方法的另一流程示意图。该方法可以由计算机设备执行。如图4所示的方法可以包括以下步骤：
S201，确定上述第二上桥臂开关管的目标占空比。
其中，该步骤S201的具体实施方式可参见上述图3所对应实施例中对步骤S101的描述，这里将不再赘述。
S202，根据上述目标占空比控制上述第一上桥臂的导通时长以调节上述第一上桥臂的占空比。
其中，该步骤S202的具体实施方式可参见上述图3所对应实施例中对步骤S102的描述，这里将不再赘述。
S203，固定上述第一上桥臂开关管的占空比。
其中，该步骤S203的具体实施方式可参见上述图3所对应实施例中对步骤S103的描述，这里将不再赘述。
S204，控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加。
其中，该步骤S204的具体实施方式可参见上述图3所对应实施例中对步骤S104的描述，这里将不再赘述。
S205，根据上述第一上桥臂开关管的占空比以及上述第二上桥臂开关管的占空比确定上述输出电压的电压增益。
可以理解，输出电压的电压增益为输出电压单元的电压除以输入电压单元的电压，而第一桥臂电压为上述第一上桥臂开关管的占空比乘以输入电压单元的电压；第二桥臂电压为上述第二上桥臂开关管的占空比乘以输出电压单元的电压。综上可得，上述输出电压的电压增益为上述第一上桥臂开关管的占空比除以上述第二上桥臂开关管的占空比。因此当上述输入电压单元的电压大于上述输出电压单元的电压时，调节上述第一上桥臂开关管的占空比以及所述第二上桥臂开关管的占空比以使上述输出电压的电压增益小于1大于0；当上述输入电压单元的电压等于上述输出电压单元的电压时，调节上述第一上桥臂开关管的占空比以及所述第二上桥臂开关管的占空比以使上述输出电压的电压增益等于1；当上述输入电压单元的电压小于上述输出电压单元的电压时，调节上述第一上桥臂开关管的占空比以及上述第二上桥臂开关管的占空比以使所述输出电压的电压增益大于1。
进一步地，请参见图5，图5是本申请提供的一种功率变换器的控制装置的一结构示意图。该功率变换器的控制装置可以是运行于计算机设备中的一个计算机程序(包括程序代码)，例如，该功率变换器的控制装置为一个应用软件；该功率变换器的控制装置可以用于执行本申请提供的方法中的相应步骤。如图5所示，功率变换器中包括：降压单元、升压单元、电压输入单元和电压输出单元，上述降压单元的一端连接上述电压输入单元，上述降压单元的另一端通过电感连接上述升压单元，上述升压单元的另一端连接上述电压输出单元，上述降压单元包括串联的第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管，上述升压单元包括串联的第二上桥臂开关管以及第二下桥臂开关管，上述控制装置包括：第一确定模块10、第一控制模块20、固定模块30、第二控制模块40。
第一确定模块10，用于当上述电压输入单元的输入电压大于上述电压输出单元的输出电压时，确定上述第二上桥臂开关管的目标占空比；
第一控制模块20，用于根据上述第一确定模块10确定的目标占空比控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比，其中上述第一下桥臂开关管的占空比与上述第一上桥臂开关管的占空比互补，上述第二下桥臂开关管的占空比与上述第二上桥臂开关管的占空比互补；
固定模块30，用于当上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，固定上述第一上桥臂开关管的占空比；
第二控制模块40，用于控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加。
在一种可能的实施方式中，上述第一控制模块10，还用于：
根据上述目标占空比确定上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围，其中，上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围为大于0且小于或者等于上述第二上桥臂开关管的占空比；
根据上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比。
在一种可能的实施方式中，上述固定模块30用于：
根据上述目标占空比固定上述第一上桥臂开关管的占空比，其中上述第一上桥臂开关管的占空比与上述目标占空比相同。
在一种可能的实施方式中，上述第二控制模块40，还用于：
根据上述功率变换器的环路输出占空比和占空比系数确定上述第二下桥臂开关管的占空比，其中上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述占空比系数为上述第一上桥臂开关管的占空比与上述第一下桥臂开关管的占空比的差值，上述环路输出占空比等于上述第一上桥臂开关管的占空比；
根据上述第二下桥臂开关管的占空比控制上述第二下桥臂开关管的导通时长。
在一种可能的实施方式中，上述第二下桥臂开关管的占空比小于上述目标占空比与上述占空比系数之和，且大于或等于上述目标占空比。
在一种可能的实施方式中，请一并参见图6，上述装置还包括：
第二确定模块50，用于根据上述第一上桥臂开关管的占空比以及上述第二上桥臂开关管的占空比确定上述输出电压的电压增益。
其中，该第一确定模块10、第一控制模块20、固定模块30、第二控制模块40、第二确定模块50的具体实现方式可以参见上述图3所对应实施例中对步骤S101-步骤S104的描述，和/或上述图4所对应实施例中对步骤S201-步骤S205的描述，这里将不再继续进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。
进一步地，请参见图7，图7是本申请提供的计算机设备的一结构示意图。如图7所示，该计算机设备1000可以包括：至少一个处理器1001，例如CPU，至少一个网络接口1003，存储器1004，至少一个通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。其中网络接口1003可选地可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1004可以是高速随机存储记忆体(random access memory，RAM)存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器1004可选地还可以是至少一个位于远离前述处理器1001的存储装置。如图6所示，作为一种计算机存储介质的存储器1004中可以包括操作系统、网络通信模块以及设备控制应用程序。
在图7所示的计算机设备1000中，而处理器1001可以用于调用存储器1004中存储的设备控制应用程序，以实现：
当上述电压输入单元的输入电压大于上述电压输出单元的输出电压时，确定上述第二上桥臂开关管的目标占空比，并根据上述目标占空比控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比，其中上述第一下桥臂开关管的占空比与上述第一上桥臂开关管的占空比互补，上述第二下桥臂开关管的占空比与上述第二上桥臂开关管的占空比互补；
当上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，固定上述第一上桥臂开关管的占空比，并控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，直至上述输入电压小于上述输出电压且上述输出电压不再增加。
在一种可能的实施方式中，上述根据所述目标占空比控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比，包括：
根据上述目标占空比确定所述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围，其中，上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围为大于0且小于或者等于上述第二上桥臂开关管的占空比；
根据上述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围控制上述第一上桥臂开关管的导通时长以调节上述第一上桥臂开关管的占空比。
在一种可能的实施方式中，上述固定所述第一上桥臂开关管的占空比包括：
根据上述目标占空比固定上述第一上桥臂开关管的占空比，其中上述第一上桥臂开关管的占空比与上述目标占空比相同。
在一种可能的实施方式中，上述控制上述第二下桥臂开关管的导通时长，包括：
根据上述功率变换器的环路输出占空比和占空比系数确定上述第二下桥臂开关管的占空比，其中上述电压输入单元的输入电压等于上述电压输出单元的输出电压时，上述占空比系数为上述第一上桥臂开关管的占空比与上述第一下桥臂开关管的占空比的差值，上述环路输出占空比等于上述第一上桥臂开关管的占空比；
根据上述第二下桥臂开关管的占空比控制上述第二下桥臂开关管的导通时长。
在一种可能的实施方式中，上述第二下桥臂开关管的占空比小于上述目标占空比与上述占空比系数之和，且大于或等于上述目标占空比。
在一种可能的实施方式中，上述方法还包括：
根据上述第一上桥臂开关管的占空比以及上述第二上桥臂开关管的占空比确定上述输出电压的电压增益。
此外，这里需要指出的是：本申请还提供了一种计算机可读存储介质，且该计算机可读存储介质中存储有前文提及的一种功率变换器的控制装置所执行的计算机程序，且该计算机程序包括程序指令，当该处理器执行该程序指令时，能够执行前文图3和/或图4所对应实施例中对该一种功率变换器的控制方法的描述，因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本申请所涉及的计算机可读存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述。作为示例，程序指令可被部署为在一个计算设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算设备上执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例提供的一种功率变换器的控制装置或者上述设备的内部存储单元，例如电子设备的硬盘或内存。该计算机可读存储介质也可以是该电子设备的外部存储设备，例如该电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,SMC)，安全数字(secure digital,SD)卡，闪存卡(flash card)等。上述计算机可读存储介质还可以包括磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，ROM)或随机存储记忆体等。进一步地，该计算机可读存储介质还可以既包括该电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。该计算机可读存储介质用于存储该计算机程序以及该电子设备所需的其它程序和数据。该计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本发明的权利要求书和说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本领域普通技术人员可以意识到，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。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。
在本申请所提供的实施例中，所揭露的电路和方法，还可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例是示意性的，例如，电路模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种功率变换器的控制方法，所述功率变换器中包括：降压单元、升压单元、电压输入单元和电压输出单元，所述降压单元的一端连接所述电压输入单元，所述降压单元的另一端通过电感连接所述升压单元，所述升压单元的另一端连接所述电压输出单元，所述降压单元包括串联的第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管，所述升压单元包括串联的第二上桥臂开关管以及第二下桥臂开关管，其特征在于，所述方法包括：
当所述电压输入单元的输入电压大于所述电压输出单元的输出电压时，确定所述第二上桥臂开关管的目标占空比，并根据所述目标占空比控制所述第一上桥臂开关管的导通时长以调节所述第一上桥臂开关管的占空比，其中所述第一下桥臂开关管的占空比与所述第一上桥臂开关管的占空比互补，所述第二下桥臂开关管的占空比与所述第二上桥臂开关管的占空比互补；
当所述电压输入单元的输入电压等于所述电压输出单元的输出电压时，固定所述第一上桥臂开关管的占空比，并控制所述第二下桥臂开关管的导通时长，直至所述输入电压小于所述输出电压且所述输出电压不再增加。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标占空比控制所述第一上桥臂开关管的导通时长以调节所述第一上桥臂开关管的占空比，包括：
根据所述目标占空比确定所述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围，其中，所述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围为大于0且小于或者等于所述第二上桥臂开关管的占空比；
根据所述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围控制所述第一上桥臂开关管的导通时长以调节所述第一上桥臂开关管的占空比。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定所述第一上桥臂开关管的占空比包括：
根据所述目标占空比固定所述第一上桥臂开关管的占空比，其中所述第一上桥臂开关管的占空比与所述目标占空比相同。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述控制所述第二下桥臂开关管的导通时长，包括：
根据所述功率变换器的环路输出占空比和占空比系数确定所述第二下桥臂开关管的占空比，其中所述电压输入单元的输入电压等于所述电压输出单元的输出电压时，所述占空比系数为所述第一上桥臂开关管的占空比与所述第一下桥臂开关管的占空比的差值，所述环路输出占空比等于所述第一上桥臂开关管的占空比；
根据所述第二下桥臂开关管的占空比控制所述第二下桥臂开关管的导通时长。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二下桥臂开关管的占空比小于所述目标占空比与所述占空比系数之和，且大于或等于所述目标占空比。
6.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述第一上桥臂开关管的占空比以及所述第二上桥臂开关管的占空比确定所述输出电压的电压增益。
7.一种功率变换器的控制装置，其特征在于，所述功率变换器中包括：降压单元、升压单元、电压输入单元和电压输出单元，所述降压单元的一端连接所述电压输入单元，所述降压单元的另一端通过电感连接所述升压单元，所述升压单元的另一端连接所述电压输出单元，所述降压单元包括串联的第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管，所述升压单元包括串联的第二上桥臂开关管以及第二下桥臂开关管，所述装置包括：
第一确定模块，用于当所述电压输入单元的输入电压大于所述电压输出单元的输出电压时，确定所述第二上桥臂开关管的目标占空比；
第一控制模块，用于根据所述目标占空比控制所述第一上桥臂开关管的导通时长以调节所述第一上桥臂开关管的占空比，其中所述第一下桥臂开关管的占空比与所述第一上桥臂开关管的占空比互补，所述第二下桥臂开关管的占空比与所述第二上桥臂开关管的占空比互补；
固定模块，用于当所述电压输入单元的输入电压等于所述电压输出单元的输出电压时，固定所述第一上桥臂开关管的占空比；
第二控制模块，用于控制所述第二下桥臂开关管的导通时长，直至所述输入电压小于所述输出电压且所述输出电压不再增加。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一控制模块用于：
根据所述目标占空比确定所述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围，其中，所述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围为大于0且小于或者等于所述第二上桥臂开关管的占空比；
根据所述第一上桥臂开关管的占空比的调节范围控制所述第一上桥臂开关管的导通时长以调节所述第一上桥臂开关管的占空比。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及网络接口；
所述处理器与存储器以及网络接口相连，其中，网络接口用于提供数据通信功能，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述程序代码，执行权利要求1-6任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时，执行权利要求1-6任一项所述的方法。
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