CN114301297A - 一种功率变换器、增大逆向增益范围的方法、装置、介质 - Google Patents

一种功率变换器、增大逆向增益范围的方法、装置、介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种功率变换器、增大逆向增益范围的方法、装置、介质，可以增大功率变换器逆向工作的增益变换范围，不增加额外成本以及占用空间。功率变换器包括：原边电路、副边电路、变压器和控制器，其中，所述变压器的原边与所述原边电路连接，所述变压器的副边与所述副边电路连接；所述原边电路包括谐振电路；所述副边电路，用于为所述变压器提供电能；所述变压器，用于将所述电能提供给所述原边电路；所述原边电路，用于对所述电能进行转换；所述控制器与所述副边电路连接，用于在控制周期中控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能，其中，所述控制周期的时长大于或等于所述谐振电路的谐振周期的时长。

Description

一种功率变换器、增大逆向增益范围的方法、装置、介质
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种功率变换器、增大逆向增益范围的方法、装置、介质。
背景技术
目前，功率变换器中通常使用电感电容(LLC)谐振电路，LLC谐振电路可以减少功率变换器中元件损耗。如图1所示，功率变换器可包括原边电路、副边电路、变压器等组件。功率变换器正向工作时，可以对输入电能进行电压变换，并提供给负载侧。通常，功率变换器中的原边电路(如图2所示)可以包括第一开关网络、LLC谐振电路(通常包括谐振电感、谐振电容和励磁电感)。原边电路与变压器的原边绕组Pr连接。副边电路可以包括第二开关网络。副边电路与变压器的副边绕组Sr连接。
随着功率变换场景的增加，双向功率变换需求被提出，即功率变换器还用于逆向工作。如图3所示，功率变换器连接的负载可以为电源或者储能装置。功率变换器逆向工作时，可以对第二电源进行电压变换，并提供给第一电源。
由于功率变换器普遍小型化、高频化，LLC谐振电路中的谐振电感的感量较小，使得功率变换器逆向工作时的增益变换范围较窄。并且功率变换器逆向工作时，LLC谐振电路中的励磁电感不参与谐振，使开关频率范围变小，进一步导致增益变化范围窄，电压调节范围变窄。在一种功率变换器中，采用电容电感电容(CLLC)谐振电路，即副边电路中增设谐振电感和谐振电容，以增大逆向工作时增益变换范围。在另一种功率变换器中，原边电路中的LLC谐振电路中的增加谐振电容数量，在逆向工作时切换谐振电容，以增大增益变换范围。但是这两种功率变换器的成本更高，占用空间更大。因此，目前增大功率变换器逆向工作的增益变换范围方案还有待进一步研究。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种功率变换器、增大功率变换器逆向增益范围的方法、装置、介质及芯片，以增大功率变换器逆向工作的增益变换范围，不增加额外成本以及占用空间。
第一方面，本申请提供一种功率变换器，包括：原边电路、副边电路、变压器和控制器，其中，所述变压器的原边与所述原边电路连接，所述变压器的副边与所述副边电路连接；所述原边电路包括谐振电路；所述副边电路，用于为所述变压器提供电能；所述变压器，用于将所述电能提供给所述原边电路；所述原边电路，用于对所述电能进行转换；所述控制器与所述副边电路连接，用于在控制周期中控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能，其中，所述控制周期的时长大于或等于所述谐振电路的谐振周期的时长。
本申请实施例所提供的功率变换器逆向工作时，即电能由副边电路传输到原边电路时，可具有较大的增益变换范围。具体来说，功率变换器中原边电路和副边电路中不需要增加额外的元件，功率变换器中的控制器可以在控制周期中控制副边电路为变压器提供电能，可使副边电路在所述控制周期中工作，则副边电路的工作周期与所述控制周期相同。并且使副边电路工作周期的时长大于或等于谐振电路的谐振周期的时长，副边电路的工作频率小于或等于谐振电路的谐振频率，可以实现降低增益，从而增大增益变换范围。此时，副边电路中电流较低，也是副边电路中的开关关断电流较低，可防止开关损坏。
一种可能的设计中，副边电路可以包括开关网络，所述开关网络包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂和所述第二桥臂并联，所述第一桥臂包括串联的第一上桥臂开关和第一下桥臂开关，所述第二桥臂包括串联的第二上桥臂开关和第二下桥臂开关，所述第一上桥臂开关与所述第一下桥臂开关的连接点与所述变压器的副边的第一端连接，所述第二上桥臂开关与所述第二下桥臂开关的连接点与所述变压器的副边的第二端连接；所述控制器与所述第一上桥臂开关、所述第一下桥臂开关、所述第二上桥臂开关和所述第二下桥臂开关的控制端连接，具体用于：在所述控制周期中，采用第一控制信号驱动所述第一上桥臂开关，采用第二控制信号驱动所述第一下桥臂开关，采用第三控制信号驱动所述第二上桥臂开关以及采用第四控制信号驱动所述第二下桥臂开关；其中，所述控制周期中所述第一控制信号的电平为第一电平时，所述第二控制信号的电平为第二电平，所述第一控制信号的电平为所述第二电平时，所述第二控制信号的电平为所述第一电平；每个所述控制周期中，所述第三控制信号的电平为所述第一电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平，所述第三控制信号的电平为所述第二电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平；所述第一电平用于驱动开关处于导通状态，所述第二电平用于驱动开关处于断路状态；
所述控制周期中，所述第一控制信号的电平与所述第四控制信号的电平均为所述第一电平的第一时长小于或等于所述谐振周期的一半，所述第二控制信号的电平与所述第三控制信号的电平均为所述第一电平的第二时长小于或等于所述谐振周期的一半。
本申请实施例中，副边电路可以为所述变压器提供交流电能，控制器可以控制副边电路中的开关网络中各桥臂的开关。其中，各控制周期内用于驱动所述第一上桥臂开关的第一控制信号和用于驱动所述第一下桥臂开关的第二控制信号具有互补关系。用于驱动所述第二上桥臂开关的第三控制信号和所述第二下桥臂开关的第四控制信号具有互补关系。在第一控制信号和第四控制信号电平相同的时段内，副边电路可以向变换器传输电能。如在第一控制信号和第四控制信号电平均为第一电平的第一时长内，副边电路可以为变换器提供电能，在第二控制信号和第四控制信号电平均为第一电平的第二时长内，副边电路可以为变换器提供电能。第一时长内和第二时长内副边电路中的电流方向可以不同。控制器可以通过控制第一时段的时长、第二时段的时长均小于谐振周期一半的时长，使副边电路为变换器提供电能的总时长小于谐振周期的时长，可以实现降低增益，从而增大增益变换范围。并且副边电路的工作频率小于或等于谐振电路的谐振频率，可降低电路中电流，使副边电路中各开关导通或关断时的电流较低，防止各开关损坏。
一种可能的设计中，所述控制器还用于：增大所述控制周期的时长，以减小所述上桥臂开关和所述下桥臂开关的开关频率，且所述工作频率小于或等于所述谐振电路的谐振频率。
本申请实施例中，控制器可以通过增大各开关的控制周期时长，也是降低副边电路中开关的频率，可以进一步降低增益，从而增大增益变化范围。
一种可能的设计中，所述控制周期中，所述第一控制信号为所述第一电平的第一起始时刻与所述第一控制信号为所述第一电平的第二起始时刻之间的时间差值大于零。所述控制器还用于：增大所述时间差值，以缩短所述第一时长以及所述第二时长。
本申请实施例中，所述时间差值也可以称为第一控制信号与第四控制信号之间的相位差。因第二控制信号与第一控制信号互补，第三控制信号与第四控制信号互补，所以第三控制信号和第四控制信号之间的相位差也为所述时间差值。此时，也可以称开关网络中的两个桥臂的开关的控制信号之间存在相位差。控制器可以控制第四控制信号滞后于第一控制信号，或者称对第四控制信号移相，实现调整副边电路为所述变换器提供电能的所述第一时段的时长以及所述第二时段的时长。控制器可以通过增大第四控制信号与第一控制信号之间的相位差值，可以减少各控制周期内副边电路为所述变换器提供电能的时长，可以实现增大增益变换范围。
一种可能的设计中，所述副边电路还包括励磁电感，所述励磁电感与所述开关网络并联，所述励磁电感用于使所述第一上桥臂开关、所述第一下桥臂开关、所述第二上桥臂开关和所述第二下桥臂开关在零电压时处于导通状态或处于断路状态。
本申请实施例中，副边电路中可以包括励磁电感，在副边电路为变压器提供电能是产生滞后的电流，该电流可以使开关网络中的各开关工作在软开通状态，如各开关在零电压时处于导通状态，或者在零电压时处于断路状态，可减少副边电路中的开关损耗。
第二方面，本申请提供一种电子设备，包括如第一方面及其任一设计中的功率变换器，其中，所述功率变换器的原边电路的输入端用于连接第一电源或者第一储能装置，所述功率变换器的副边电路的输入端用于连接第二电源或者第二储能装置。
本申请实施例中，第二电源或第二储能装置可以为功率变换器提供第一电能，功率变换器逆向工作时，也是对第一电能进行变换处理时具有较大的增益范围。功率变换器可以将变换处理后的电能提供给第一电源或者第一储能装置。
第三方面，本申请提供一种增大功率变换器逆向增益范围的方法，应用于如第一方面及其设计的功率变换器；所述方法包括：控制器生成控制信号；
所述控制器在控制周期中基于所述控制信号控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能，其中，所述控制周期的时长大于或等于所述谐振电路的谐振周期的时长。
一种可能的设计中，所述控制器在控制周期中基于所述控制信号控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能，包括：所述控制器在所述控制周期中采用第一控制信号驱动所述第一上桥臂开关，采用第二控制信号驱动所述第一下桥臂开关，采用第三控制信号驱动所述第二上桥臂开关以及采用第四控制信号驱动所述第二下桥臂开关；其中，所述控制周期中所述第一控制信号的电平为第一电平时，所述第二控制信号的电平为第二电平，所述第一控制信号的电平为所述第二电平时，所述第二控制信号的电平为所述第一电平；所述控制周期中，所述第三控制信号的电平为所述第一电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平，所述第三控制信号的电平为所述第二电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平；所述第一电平用于驱动开关处于导通状态，所述第二电平用于驱动开关处于断路状态；所述控制周期中，所述第一控制信号的电平与所述第四控制信号的电平均为所述第一电平的第一时长小于或等于所述谐振周期的一半，所述第二控制信号的电平与所述第三控制信号的电平均为所述第一电平的第二时长小于或等于所述谐振周期的一半。
一种可能的设计中所述方法还包括：所述控制器增大所述控制周期的时长，以减小所述上桥臂开关和所述下桥臂开关的开关频率，且所述工作频率小于或等于所述谐振电路的谐振频率。
一种可能的设计中，所述控制周期中，所述第一控制信号为所述第一电平的第一起始时刻与所述第四控制信号为所述第一电平的第二起始时刻之间的时间差值大于零；所述方法还包括：所述控制器增大所述时间差值，以缩短所述第一时长以及所述第二时长。
第四方面，本申请提供一种控制装置，所述装置包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序、指令或代码，所述处理器用于执行所述存储器中的程序、指令或代码，完成如第二方面及其任一设计所述的方法。
第五方面，本申请提供一种非易失性计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序通过处理器进行加载来执行如第二方面及其任一设计所述的方法。
第六方面，本申请提供一种芯片，所述芯片可以与存储器耦合，用于调用执行所述存储器中存储的计算机程序指令，以使如第二方面及其任一设计所述的方法被执行。
本申请的这些方面或其它方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
图1为一种功率变换器的结构示意图；
图2为一种具体的功率变换器的电路结构示意图；
图3为一种具体的功率变换器的电路结构示意图；
图4为一种可调谐振电容的功率变换器的结构示意图；
图5为一种具体的功率变换器的电路结构示意图；
图6为原边电路和副边电路中开关的控制信号示意图；
图7(a)为一种副边电路的开关状态示意图；
图7(b)为一种副边电路的开关状态示意图；
图8为一种功率变换器逆向工作的等效电路结构示意图；
图9为本申请实施例提供的副边电路中开关的控制信号示意图；
图10为本申请实施例提供的副边电路中开关的控制信号示意图；
图11为本申请实施例提供的增大功率变换器逆向增益范围的方法示意流程图；
图12为本申请实施例提供的一种控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为拓宽功率变换器逆向工作的增益，第一种方案为改变功率变换器原边电路中的LLC谐振电路结构。如图4的虚线框中示出的电路结构，现有功率变换器中将原边电路中的LLC谐振电路中的谐振电容Cr替换为谐振电容单元。谐振电容单元中包括谐振电容Cr1、谐振电容Cr2、开关SL1和开关SL2。谐振电容Cr2、开关SL1和开关SL2依次串联形成支路，谐振电容Cr1与该支路并联，其中，开关SL1和开关SL2的方向相反。控制器可以控制开关SL1和开关SL2。
在现有功率变换器正向工作时，控制器控制开关SL1和开关SL2处于断路状态，使谐振电容Cr2不参与谐振，此时谐振电容值为谐振电容Cr1的电容值，谐振频率最大，工作频率可在谐振点左右变化。在现有功率变换器逆向工作时，控制器控制开关SL1和开关SL2处于导通状态，使谐振电容Cr2参与谐振，此时谐振电容值为振电容Cr1的电容值和谐振电容Cr2的电容值之和，谐振频率最低。
现有功率变换器通过增大逆向工作时的谐振电容值，使逆向工作时谐振点的频率低于正向工作时的谐振点，从而增大功率变换器逆向工作时增益变换范围。但是，现有功率变换器在原边电路中的LLC谐振电路中增设谐振电容单元，增加了开关和谐振电容数量，提升了硬件电路成本，并且也增大了所占用的空间。
第二种方案中，在图1示出的传统功率变换器的结构，不增加额外的硬件。而是在功率变换器逆向工作时，控制器同时驱动原边电路和副边电路中的开关。其中，原边电路和副边电路中的开关频率相同，开关驱动信号的占空比不同，并且开关频率低于谐振频率。通常，控制器驱动原边电路的开关网络中的开关的驱动信号占空比为50％，驱动副边电路的开关网络中的开关的驱动信号占空比为谐振半周期。该方案需要控制器同时驱动原边电路和副边电路的开关，驱动损耗较高。通常驱动信号通过数字信号处理(digital signalprocessing，DSP)控制器的脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)输出口提供给各个开关。因此，需要占用DSP控制器的多个PWM口进行控制，占用芯片资源较多。此外，如果还需要兼顾功率变换器中硬开关或非零电压开关(ZVS)软开通的需求，原边电路和副边电路的开关驱动时序控制较为繁杂。
有鉴于此，本申请实施例提供一种功率变换器、电子设备、增大逆向增益范围的方法、装置及介质，用于基于传统功率变换器结构，不增加额外硬件成本和占用空间，增加功率变换器逆向工作的增益变换范围。
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
需要指出的是，本申请实施例中“连接”可以理解为电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接，例如A与B连接，也可以是A与C直接连接，C与B直接连接，A与B之间通过C实现了连接。在一些场景下，“连接”也可以理解为耦合，如两个电感之间的电磁耦合。总之，A与B之间连接，可以使A与B之间能够传输电能。
需要指出的是，本申请实施例中的开关管和开关可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)，双极结型管(bipolar junction transistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gatebipolar transistor，IGBT)等多种类型的开关管中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。每个开关管皆可以包括第一电极、第二电极和控制电极，其中，控制电极用于控制开关管的导通或断开。当开关管导通时，开关管的第一电极和第二电极之间可以传输电流，当开关管断开时，开关管的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以MOSFET为例，开关管的控制电极为栅极，开关管的第一电极可以是开关管的源极，第二电极可以是开关管的漏极，或者，第一电极可以是开关管的漏极，第二电极可以是开关管的源极。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1所示，功率变换器可以包括原边电路1001、副边电路1002、变压器1003以及控制器1000。其中，原边电路1001与变压器1003的原边连接，副边电路1002与变压器1003的副边连接。
通常，功率变换器在正向工作时，输入电能(可由第一电源提供)可以经由原边电路1001、变压器1003、以及副边电路1002传输至负载侧(可为储能组件或电源组件，如第二电源)。功率变换器在逆向工作时，负载侧提供的电能可以经由副边电路1002、变压器1003以及原边电路1001传输至第一电源侧。
本申请实施例提供的功率变换器中，控制器1000可以与副边电路1002连接，可以生成多种控制信号，以控制副边电路1002工作，以使电能经由副边电路1002、变压器1003传输至原边电路1001连接的第一电源侧，实现功率变换器逆向工作。示例性的，控制器1000可以是微处理器(microcontroller unit，MCU)、通用中央处理器(central processingunit，CPU)、通用处理器、DSP、专用集成电路(application specific integratedcircuits，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)等其中的任意一种，也可以是其它可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件中的任意一种或多种的组合。
接下来，分别对原边电路1001、副边电路1002、变压器1003作示例性说明。
在本申请实施例中，变压器1003的原边与原边电路1001连接，变压器1003的副边分别与副边电路1002连接。功率变换器正向工作时，变压器1003可以向副边电路1002输出电能。功率变换器逆向工作时，变压器1003可以向原边电路1001输出电能。
示例性的，如图3所示，变压器1003的原边包括原边绕组Pr，变压器1003的副边包括副边绕组Sr。其中，原边绕组Pr的两端(a1和a2)与原边电路1001连接。副边绕组Sr的两端(b1和b2)与副边电路1002连接。功率变换器正向工作时，原边绕组Pr的两端可以接收原边电路1001输出的电能，副边绕组Sr的两端可以向副边电路1002输出电能。功率变换器逆向工作时，副边绕组Sr的两端可以接收副边电路1002输出的电能，原边绕组的两端可以向原边电路1001输出电能。
在本申请实施例中，原边电路1001可以包括LLC谐振电路和第一开关网络。LLC谐振电路可以至少包括谐振电容Cr和谐振电感Lr。可选的，LLC谐振电路还可以包括励磁电感Lp。第一开关网络中可以包括至少一个桥臂，每个桥臂可包括两个串联开关。
一个示例中，第一开关网络可以包括一个桥臂，所述桥臂包括串联连接的开关S1和开关S2。如图3所示，开关S1的第一电极与第一电源的第一极1连接，开关S1的第二电极分别连接LLC谐振电路第一端和开关S2的第一电极，开关S2的第二电极分别与第一电源的第二极2和LLC谐振电路的第二端连接。此外，开关S2的第二电极还与原边绕组Pr的a2端连接，LLC谐振电路的第三端与原边绕组Pr的a1连接，使得原边电路1001可以向原边绕组Pr输出电能，或者原边绕组Pr可以向原边电路1001输出电能。本示例中的原边电路1001也可称为半桥式谐振电路。
另一个示例中，第一开关网络可以包括多个桥臂。如图5所示，第一开关网络中包括两个桥臂，分别记为桥臂1和桥臂2，每个桥臂包括串联的两个开关。桥臂1可以包括串联的开关Q1(桥臂1的上桥臂开关)和开关Q2(桥臂1的下桥臂开关)，桥臂2可以包括串联的开关Q3(桥臂2的上桥臂开关)和开关Q4(桥臂2的下桥臂开关)。开关Q1的第一电极与第一电源的第一极1，开关Q1的第二电极分别与LLC谐振电路的第一端和开关Q2的第一电极连接。开关Q2的第二电极连接第一电源的第二极2。开关Q3的第一电极与第一电源的第一极1，开关Q3的第二电极分别与LLC谐振电路的第二端和开关Q4的第一电极连接。开关Q4的第二电极连接第一电源的第二极2。此外，开关Q4的第一电极还与原边绕组Pr的a2端连接，LLC谐振电路的第三端与原边绕组Pr的a1端连接，使得原边电路1001可以向原边绕组Pr输出电能，或者原边绕组Pr可以向原边电路1001输出电能。本示例中的原边电路1001可称为全桥式谐振电路。
在本申请实施例中，副边电路1002可以包括第二开关网络。第二开关网络中可以包括多个桥臂，每个桥臂可包括两个串联开关。如图3所示，第二开关网络可以包括两个桥臂，记为桥臂3和桥臂4。桥臂3可以包括串联的开关T1和开关T2，桥臂4可以包括串联的开关T3和开关T4。开关T1的第一电极与第二电源的第一极3，开关T1的第二电极与开关T2的第一电极连接。开关T2的第二电极连接第二电源的第二极4。开关T3的第一电极与第二电源的第一极3，开关T3的第二电极与开关T4的第一电极连接。开关T4的第二电极连接第二电源的第二极4。此外，开关Q1的第二电极还与副边绕组Sr的b1端连接，开关Q4的第一电极还与副边绕组Sr的b2端连接，使得副边电路1002可以向副边绕组Sr输出电能，或者副边绕组Sr可以向副边电路1002输出电能。
一种可能的设计中，副边电路1002可以包括第一电容C1。第一电容C1的一端可以与副边绕组Sr的b1端连接，另一端可以与开关Q1的第二电极连接。在副边电路1002输出交流电时，通过第一电容C1充放电，使交流电流入副边绕组Sr。通常，第一电容C1可以防止变压器饱和。可选地，副边电路1002可以包括谐振器件，如谐振电容和/或谐振电感。
控制器1000可以与副边电路1002中的各开关的控制电极连接，用于控制各开关的导通状态或者断路状态。
功率变换器正向工作时，副边电路1002可以接收原边电路1001提供的电能。副边电路1002可以用于整流。开关T1、开关T2、开关T3以及开关T4中的寄生二极管可以用于整流。或者，控制器1000可以控制副边电路1002中的各开关进行整流。
功率变换器逆向工作时，副边电路1002可以接收第二电源提供的第一电能。副边电路1002在控制器1000的控制下，将通常第二电源提供的电能转换为交流电能，通过变压器输入原边电路1001。通常，第二电源提供的电能为直流电能。
控制器1000可以通过在控制周期内发送副边控制信号以控制副边电路1002将接收到的直流电能转换为交流电能。图6示例性示出了各控制信号时序图。其中，控制信号C1用于控制开关T1的导通及断开，控制信号C2用于控制开关T2的导通和断开。并且控制信号C1和控制信号C2是互补的。控制信号C3用于控制开关T3的导通和断开，控制信号C4是用于控制开关T4的导通和断开。并且控制信号C3和控制信号C4是互补的。本申请实施例中，第一信号和第二信号是互补的，也可指第一信号和第二信号之间具有互补关系。具体来说，第一信号为高电平时，第二信号为低电平，第一信号为低电平时，第二信号为高电平。或者说，第一信号的电平和第二信号的电平不同时为高电平，以及不同时为低电平。
本申请实施例中，第一电平可以驱动开关处于导通状态，第二电平可以驱动开关处于断路状态。第一电平可以为高电平，第二电平为低电平。或者第一电平为低电平，第二电平为高电平。便于介绍，下面以第一电平为高电平，第二电平为低电平作为举例进行介绍。如图6所示，控制信号C1和控制信号C4的控制周期时长为T0，且在每个控制周期的时间段t1(也可称为一个周期中的前半周期)内为高电平，在其余时间段为低电平。可见桥臂4中的开关T4对应的控制信号C4与桥臂3中的开关T1对应的控制信号C1的波形相同。控制信号C2和控制信号C3的周期时长为T0，且在每个控制周期的时间段t2(也可称为一个周期中的后半周期)内为高电平，在其余时间段为低电平。可见桥臂4中的开关T3对应的控制信号C3与桥臂3中的开关T2的控制信号C2的波形相同。
一般来说，时间段t1的时长和时间段t2的时长相同。在实际应用场景中，时间段t1和时间段t2中可分别包括开关的死区时长。
以第二电源的第一端3为正极，第二端4为负极为例。在时间段t1内，副边电路1002的开关状态可以如图7(a)所示，开关T1和开关T4导通，开关T2和开关T3断开。如图7(a)中的箭头所示，在时间段t1内，电流由副边电路1002的高电势端(即与第二电源的正极连接的一端)输入，依次流经开关T1、副边绕组Sr和开关T4，并从副边电路1002的低电势端输出。此时，副边绕组Sr的b1端电势大于b2端电势。如图6中时间段t1处的阴影部分所示，副边绕组Sr接收到的电能的电压处于正半周期，即b1端的电势减去b2端的电势后的电势差为正。
在时间段t2内，副边电路1002的开关状态可以如图7(b)所示，开关T1和开关T4断开，开关T2和开关T3导通。如图7(b)的箭头所示，在时间段t2内，电流由副边电路1002的高电势端(即与第二电源的正极连接的一端)输入，依次流经开关T3、副边绕组Sr和开关T3，并从副边电路1002的低电势端输出。此时，副边绕组Sr的b2端电势大于b1端电势。如图6中时间段t2处的阴影部分所示，副边绕组Sr接收到的电能的电压处于负半周期，即b2端的电势减去b1端的电势后的电势差为正。
由此可见，控制器1000可以通过控制开关管T1和T4，与开关管T2和T3之间交替导通及断开，使得副边绕组Sr处的电流方向交替变换，b1端和b2端之间的电压方向也交替变换，从而能够为副边绕组Sr提供交流电能。
功率变换器逆向工作时的等效电路如图8所示，副边电路1002为变压器1003传输电能，由变压器1003为原边电路1001提供电能。此时，原边电路1001中的励磁电感Lp不参与谐振，原边电路1001可以等效为串联的负载电阻Rac、谐振电容Cr和谐振电感Lr。功率变换器逆向工作时的电压增益G(f)，与副边电路1002的开关频率f相关。电压增益G(f)可通过公式
Figure BDA0003129309110000081
计算。如图6所示，副边电路1002向变压器1003传输的电压为方波电压，假设方波信号的能量主要由基波分量传输，利用基波近似原理，功率变换器逆向工作时的电压增益
Figure BDA0003129309110000082
电压增益G0(f)可近似为
Figure BDA0003129309110000083
其中，Np为原边绕组Pr的匝数，Ns为副边绕组Sr的匝数。
根据前述功率变换器逆向工作时的电压增益G0(f)与副边电路1002的开关频率f的关系，可见增加开关频率f可以降低电压增益G0(f)，增大逆向增益范围。为增加逆向增益范围，控制器1000可以在控制周期中控制副边电路1002为变换器1003传输电能，使副边电路1002在控制周期中工作，控制周期也是副边电路1002的工作周期。其中，控制周期的时长大于或等于LLC谐振电路的谐振周期，副边电路1002的工作周期(即各开关的开关周期)的时长大于或等于LLC谐振电路的谐振周期。这样的设计中，副边电路1002的工作频率可以小于或等于LLC谐振电路的谐振频率。并且降低副边电路1002中的电流，可以使副边电路1002中的各开关在较低的电流情形下关断，也是降低副边电路1002中的关断电流，可避免开关损坏。可选地，控制器1000可以按照预先配置的开关周期时长生成副边控制信号，使得副边电路1002的工作频率小于或等于LLC谐振电路的谐振频率。其中，预先配置的开关周期时长对应的开关频率为副边电路1002的工作频率。
一种可能的实施方式中，控制器1000可以增大副边电路1002的各开关的开关周期，即增大开关周期时长T0，可以进一步降低开关频率，从而降低电压增益，增大逆向增益范围。例如，控制器1000可以接收控制指令，控制指令可以指示控制器1000增大副边电路1002的中开关周期时长，即减小副边电路1002的工作频率，可以进一步减小功率变换器逆向工作时的电压增益，从而实现逆向电压增益范围。
另一种可能的实施方式中，控制器1000在生成副边控制信号过程中，可以对第二开关网络中的一个桥臂所包括的开关的控制信号进行移相处理(也可称为滞后处理)，减少各控制周期内副边电路1002向原边电路1002传输电能时长，从而增大增益范围。例如，控制器1000对桥臂3所包括的开关T1和开关T2的控制信号进行移相处理。或者，控制器1000对桥臂4所包括的开关T3和开关T4的控制信号进行移相处理。
一个示例中，控制器1000对桥臂4所包括的开关T3和开关T4的控制信号进行移相处理后，各控制信号如图9所示。其中，控制信号C1用于控制开关T1导通及断开。控制信号C2用于控制开关T2的导通及断开。控制信号C5用于控制开关T3导通及断开。控制信号C6用于控制开关T4的导通及断开。控制信号C5和控制信号C6是互补的。
相比于控制信号C2，控制信号C5的起始相位滞后时长tr，或者称移相tr，或者称将各控制周期中的高电平和低电平的起始时刻均延迟tr时长。相比于控制信号C1，控制信号C6的起始相位也滞后tr，或者将各控制周期中的高电平和低电平的起始时刻延迟tr时长。
在每个控制周期的时间段t1内(也是每个控制周期的前半周期)，控制信号C1的电平为高电平，可使开关T1导通；控制信号C2的电平为低电平，可使开关T2断路；控制信号C5在时间段t1中的时间段tr内的电平为高电平，在时间段ton1内的电平为低电平，可使开关T3在时间段tr内导通，在时间段ton1内断路。控制信号C6在时间段t1中的时间段tr内的电平为低电平，在时间段ton1内的电平为高电平，可使开关T4在时间段t1中的时间段tr内的断路，在时间段ton1内导通。这样的设计可以使副边电路1002在每个控制周期的时间段t1内的时间段ton1向副边绕组Sr输出电能(如图9中示出的副边绕组接收电能电压的情况)。
在一个周期T0的时间段t1中的ton1时段内，电流由副边电路1002的高电势端(即与第二电源的正极连接的一端)输入，依次流经开关T1、副边绕组Sr和开关T4，并从副边电路1002的低电势端输出。如图9所示，副边绕组Sr接收的电能电压处于正半周期，接收电能时长为时间段ton1的时长，即正半周期的传能时长小于时间段t1的时长，时间段tr内不传能。相比于图6中的副边绕组Sr接收电能电压的情况，本申请实施例中控制器1000采用的副边控制信号对副边电路1002中各开关进行驱动，可以将各控制周期前半周期中的传能时长由时间段t1(如图9中示出的)的时长减少为时间段ton1的时长。
在每个控制周期的时间段t2内(也是每个控制周期的后半周期)，控制信号C1的电平为低电平，可使开关T1断路；控制信号C2的电平为高电平，可使开关T2导通；控制信号C5在时间段t2中的时间段tr内的电平为低电平，在时间段ton2内的电平为高电平，可使开关T3在时间段tr内断路，在时间段ton2内导通。控制信号C6在时间段t2中的时间段tr内的电平为高电平，在时间段ton2内的电平为低电平，可使开关T4在时间段t2中的时间段tr内的导通，在时间段ton2内断路。这样的设计可以使副边电路1002在每个控制周期的时间段t2内的时间段ton2向副边绕组Sr输出电能(如图9中示出的副边绕组接收电能电压的情况)。
在一个控制周期T0的时间段t2中的ton2时段内，电流由副边电路1002的高电势端(即与第二电源的正极连接的一端)输入，依次流经开关T3、副边绕组Sr和开关T3，并从副边电路1002的低电势端输出。如图9所示，副边绕组Sr接收到的电能的电压处于负半周期，接收电能时长为时间段ton2的时长，即负半周期的传能时长小于时间段t2的时长，时间段tr内不传能。相比于图6中的副边绕组Sr接收电能电压的情况，本申请实施例中控制器1000采用的副边控制信号对副边电路1002中各开关进行驱动，可以将各控制周期后半周期中的传能时长由时间段t2(如图9中示出的)的时长减少为时间段ton2的时长。
本申请实施例中，在各控制周期内的时间段ton1和时间段ton2中，电能可以从副边电路1002以谐振形式传递到原边电路1001。因此传能电流可以近似为正弦电流(如图9中的副边绕组传能电流)，可以使副边电路1002中具有比较小的关断电流，以降低开关的关断损耗。时间段t1的时长和时间段t2的时长相同，因此时间段t1内的时间段ton1的时长与时间段t2内的时间段ton2的时长相同，即一个周期内的前半周期中的传能时长和后半周期中的传能时长相等，便于描述，将前半周期中的传能时长和后半周期中的传能时长记为时间段ton。在各控制周期内，副边电路1002向副边绕组Sr传输电能的时长减小，可以降低逆向增益，从而增大逆向增益范围。
示例性的，时间段ton的时长可以等于原边电路1001中的LLC谐振电路的谐振周期的一半周期的时长。通常，LLC谐振电路的谐振周期为功率变换器逆向工作时参与谐振的元件构成的电路，如谐振周期可以根据谐振电容Cr和谐振电感Lr的参数确定。
一种可能的设计中，控制器1000可以根据副边电路1002开关周期的周期时长T0和传能时长ton，确定滞后时长tr，即确定移相时长。例如，tr＝Ts-ton，其中
Figure BDA0003129309110000101
例如，传能时长ton可以被预先存储或配置在控制器1000中，或者控制器1000可以接收第一控制指令，所述第一控制指令可以携带传能时长ton的参数。控制器1000可以根据副边电路1002的开关周期的周期时长T0和传能时长ton，确定副边电路1002中一个桥臂(如桥臂4)的控制信号的之后时长tr，使副边电路1002中第二开关网络两个桥臂的开关的控制信号之间的相位差为tr。
一个示例中，副边电路1002开关周期的周期时长T0可以被预先存储或配置在控制器1000中，或者控制器1000可以接收第二控制指令，所述第二控制指令可以携带所述控制周期时长T0的参数。控制器1000可以根据周期时长T0调整副边电路1002中各开关的控制信号。
控制器1000可以增大副边电路1002开关周期的周期时长T0，以降副边电路1002中开关频率。这样的设计中，控制器1000通过降低副边电路1002的开关频率的方式，降低副边电路1002中传能时长ton与开关半周期Ts的比值(ton/TS)，可以实现减少传能，降低增益，从而增大增益范围。可端的，半个开关周期Ts可以大于原边电路1001的LLC谐振电路的谐振半周期。
另一种可能的设计中，控制器1000可以根据副边电路1002开关周期的周期时长T0和滞后时长tr调整副边电路1002中各开关的控制信号。例如，滞后时长可以tr可以被预先存储或配置在控制器1000中，或者控制器1000可以接收第三控制指令，所述第三控制指令可以携带滞后时长tr的参数。控制器1000可以调整副边电路1002的第二开关网络中的一个桥臂的控制信号(如桥臂4)，使两个桥臂的控制信号的相位差为滞后时长tr。
例如，控制器1000可以调整滞后时长tr的大小。控制器1000调大滞后时长tr，可传能时长ton的时长减少。这样的设计可以减少各控制周期T0内传能时长，可以实现降低增益，增大增益范围。
一种可能的设计中，副边电路1002包括励磁电感Ls，励磁电感Ls与第二开关网络并联。控制器1000驱动第二开关网络中的开关时，副边电路1002中的励磁电感Ls可以产生一个滞后的电流(如图8所示)。此时，副边电路1002的输出电流是副边绕组Sr处传能电流和励磁电感Ls处产生的电流的总和。这样的设计中，副边电路1002中的励磁电感Ls所产生的滞后电流有利于副边电路1002中第二开关网络中各开关(如桥臂1上的开关T1和开关T2以及桥臂2上的开关T3和开关T4)的ZVS软开通。
通常，副边电路1002的第二开关网络中的各桥臂上的两个开关的开关速度等因素，可能引起一个桥臂上的两个开关同时导通。为避免该情形发生。控制器1000可以在生成副边控制信号时，在各开关的控制信号为高电平(用于驱动开关处于导通状态)的起始时刻之前以及结束时刻之后，增加死区时段tdead，或者说在各开关的控制信号为低电平的起始时刻之前以及结束时刻之后，增加死区时段tdead。
如图10所示，控制信号C1m用于控制开关T1导通及断开。控制信号C2m用于控制开关T2的导通及断开。控制信号C5m用于控制开关T3导通及断开。控制信号C6m用于控制开关T4的导通及断开。在时间段t1和时间段t2中的死区时段tdead中，各控制信号无电平，即在死区时段内不对开关驱动。在时间段t1和时间段t2中的非死区时段中，控制信号C1m和控制信号C2m是互补的，控制信号C5m和控制信号C6m是互补的。
在各控制周期中，副边控制信号C6m为高电平时段内、且副边控制信号C1m为高电平时段或者为死区时段tdead的情形下，以及副边控制信号C5m为高电平时段内、且副边控制信号C2m为高电平时段或者死区时段tdead的情形下，副边绕组接收电能的电压不为零，即此时副边电路1002向变压器提供电能，副边电路1002向副边绕组Sr输出的电流不为零，也使副边绕组Sr中电流不为零。可见，在各控制周期中包括死区时段的场景中，在死区时段内也可以传能。
一种可能的实施方式中，功率变换器逆向工作时，控制器1000对副边电路1002的第二开关网络中的各开关进行控制时，控制器1000也可以对原边电路1001的第一开关网络中的各开关进行控制，实现同步整流。例如，控制器1000按照预设PWM发波模式(同步整流发波逻辑)，生成第一开关网络中的各开关的驱动信号。其中，各开关的导通时长可以小于或等于LLC电路的谐振半周期。
此外，本申请还提供一种电子设备，可以包括本申请实施例提供的功率变换器，该电子设备可以用于具有正反向功率变换需求的场景中，例如储能系统、不间断电源(uninterruptible power supply，UPS)系统、智能汽车等场景。
一个示例中，本申请提供的电子设备可以为车载充电器(on board charger，OBC)，OBC可以包括第一接口、第二接口和前述实施例提供的功率变换器，其中功率变换器中的原边电路1001的输入端可以为所述第一接口，用于连接第一电源或者第一储能装置。功率变换器中的副边电路1002的输入端可以为所述第二接口，用于连接第二电源或者第二储能装置。可选地，第二电源或者第二储能装置可以为动力电池。
OBC的第一接口可以连接外部电源或者连接外部充电装置，如充电桩等装置。功率变换器可处于正向工作工况，由原边电路1001将外部电源或者外部充电装置输入的电能传输至副边电路1002。
OBC的第一接口也可以连接第一电源或者第一储能装置。功率变换器可处于逆向工作工况，由副边电路1002将第二电源或第二储能装置处的电能传输至原边电路1001，并提供给第一电源或者第一储能装置。
基于上述实施例，本申请还提供一种增大功率变换器逆向增益范围的方法，可以应用于功率变换器。功率变换器可以包括原边电路、副边电路和变压器。所述变压器的原边与所述原边电路连接，所述变压器的副边与所述副边电路连接。所述原边电路包括谐振电路。功率变换器逆向工作时，所述副边电路用于为所述变压器提供电能。所述变压器用于将所述电能提供给所述原边电路。所述原边电路用于对所述电能进行转换。原边电路、副边电路、变压器等结构可以参见前述实施例，此处不再赘述。
本申请提供的增大功率变换器逆向增益范围的方法可以由控制装置或者控制器执行。
如图11所示，方法可以包括如下步骤：
步骤S1001，生成控制信号；
本申请实施例中控制装置可以获取副边电路的控制周期时长等信息，并生成周期为所述控制周期的控制信号。副边电路的控制周期时长可以大于原边电路的LLC谐振电路的谐振周期时长。或者说，副边电路开关频率可以小于原边电路的LLC谐振电路的谐振频率。其中谐振频率是基于LLC谐振电路结构确定的。
步骤S1002，在控制周期中基于所述控制信号控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能，其中，所述控制周期的时长大于或等于所述谐振电路的谐振周期的时长。
一种可能的实施方式中，控制装置执行所述在控制周期中基于所述控制信号控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能的操作中，可以采用第一控制信号驱动所述第一上桥臂开关T1，采用第二控制信号驱动所述第一下桥臂开关T2，采用第三控制信号驱动所述第二上桥臂开关T3以及采用第四控制信号驱动所述第二下桥臂开关T4；
其中，每个控制周期中所述第一控制信号的电平为第一电平时，所述第二控制信号的电平为第二电平，所述第一控制信号的电平为所述第二电平时，所述第二控制信号的电平为所述第一电平；每个所述控制周期中，所述第三控制信号的电平为所述第一电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平，所述第三控制信号的电平为所述第二电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平；所述第一电平用于驱动开关处于导通状态，所述第二电平用于驱动开关处于断路状态；
每个所述控制周期中，所述第一控制信号的电平与所述第四控制信号的电平均为所述第一电平的第一时长小于或等于所述谐振周期的一半，所述第二控制信号的电平与所述第三控制信号的电平均为所述第一电平的第二时长小于或等于所述谐振周期的一半。
一种可能的设计中，控制装置可以增大所述控制周期的时长，以减小所述上桥臂开关和所述下桥臂开关的开关频率，且所述工作频率小于或等于所述谐振电路的谐振频率。
一个示例中，控制装置可以在接收第一指令后，增大开关周期时长，也即降低开关频率。这样的设计中，降低开关频率增大开关周期，可以降低传能时长和开关周期时长的比值，可以实现降低功率变换器逆向工作时的增益，增大功率变换器逆向工作时的增益范围。
一种可能的实施方式中，每个所述控制周期中，所述第一控制信号为所述第一电平的第一起始时刻与所述第四控制信号为所述第一电平的第二起始时刻之间的时间差值大于零；所述控制装置可以增大所述时间差值，增大所述时间差值，以缩短所述第一时长以及所述第二时长。本申请实施例中，所述时间差值可以为第一控制信号和第四控制信号之间的相位差，或者说控制装置可以对副边电路中的一个桥臂的开关的驱动信号进行滞后处理，或者移相处理。所述相位差(也是滞后时长)可以基于所述开关周期时长和传能时长确定。示例性的，相位差tr可以为开关周期时长与传能时长之间的时间差值的一半。
一个示例中，控制装置可以在接收第二指令后，可以增大所述时间差值，以为缩短所述第一时长ton1和所述第二时长ton2。这样的设计中，减少传能时长，可以降低增益，从而增大功率变换器逆向工作时的增益范围。
一种可能的实施方式中，控制装置可以包括存储器101和处理器102。处理器102可以与功率变换器连接，可以驱动功率变换器中副边电路中的开关。如图12所示，存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)、闪存、只读存储器(read only memory，ROM)、EPROM存储器、非易失性只读存储器(Electronic Programmable ROM，EPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘等。
存储器101可以存储计算机指令，当存储器101中存储的计算机指令被处理器102执行时，处理器102可以用于执行增大功率变换器逆向增益范围的方法。存储器101还可以存储数据，例如，上述实施例中涉及的副边电路开关周期时长和传能时长等信息。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digitalsubscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid statedisk，SSD))等。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，用于存储上述实施例提供的方法或算法。例如，随机存取存储器(random access memory，RAM)、闪存、只读存储器(read onlymemory，ROM)、EPROM存储器、非易失性只读存储器(Electronic Programmable ROM，EPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域中其它任意形式的存储媒介。
本申请实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入控制装置或者功率变换器中的控制器。控制装置可以包括RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域中其它任意形式的存储媒介，用于存储本申请实施例提供的方法或算法的步骤。示例性地，存储媒介可以与控制模块或者处理器(或控制器)连接，以使得控制模块、处理器(或控制器)可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到控制模块、处理器(或控制器)中。
此外，本申请还提供一种芯片，所述芯片与存储器耦合，用于调用执行所述存储器中存储的计算机程序指令，以使增大功率变换器逆向增益范围的方法被执行。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种功率变换器，其特征在于，包括：原边电路、副边电路、变压器和控制器，其中，所述变压器的原边与所述原边电路连接，所述变压器的副边与所述副边电路连接；所述原边电路包括谐振电路；
所述副边电路，用于为所述变压器提供电能；
所述变压器，用于将所述电能提供给所述原边电路；
所述原边电路，用于对所述电能进行转换；
所述控制器与所述副边电路连接，用于在控制周期中控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能，其中，所述控制周期的时长大于或等于所述谐振电路的谐振周期的时长。
2.如权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述副边电路包括开关网络，所述开关网络包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂和所述第二桥臂并联，所述第一桥臂包括串联的第一上桥臂开关和第一下桥臂开关，所述第二桥臂包括串联的第二上桥臂开关和第二下桥臂开关，所述第一上桥臂开关与所述第一下桥臂开关的连接点与所述变压器的副边的第一端连接，所述第二上桥臂开关与所述第二下桥臂开关的连接点与所述变压器的副边的第二端连接；
所述控制器与所述第一上桥臂开关、所述第一下桥臂开关、所述第二上桥臂开关和所述第二下桥臂开关的控制端连接，具体用于：
在所述控制周期中，采用第一控制信号驱动所述第一上桥臂开关，采用第二控制信号驱动所述第一下桥臂开关，采用第三控制信号驱动所述第二上桥臂开关以及采用第四控制信号驱动所述第二下桥臂开关；
其中，所述控制周期中，所述第一控制信号的电平为第一电平时，所述第二控制信号的电平为第二电平，所述第一控制信号的电平为所述第二电平时，所述第二控制信号的电平为所述第一电平；所述控制周期中，所述第三控制信号的电平为所述第一电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平，所述第三控制信号的电平为所述第二电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平；所述第一电平用于驱动开关处于导通状态，所述第二电平用于驱动开关处于断路状态；
所述控制周期中，所述第一控制信号的电平与所述第四控制信号的电平均为所述第一电平的第一时长小于或等于所述谐振周期的一半，所述第二控制信号的电平与所述第三控制信号的电平均为所述第一电平的第二时长小于或等于所述谐振周期的一半。
3.如权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器还用于：
增大所述控制周期的时长，以减小所述上桥臂开关和所述下桥臂开关的开关频率，且所述工作频率小于或等于所述谐振电路的谐振频率。
4.如权利要求2或3所述的功率变换器，其特征在于，所述控制周期中，所述第一控制信号为所述第一电平的第一起始时刻与所述第四控制信号为所述第一电平的第二起始时刻之间的时间差值大于零；
所述控制器还用于：
增大所述时间差值，以缩短所述第一时长以及所述第二时长。
5.如权利要求2-4中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述副边电路还包括励磁电感，所述励磁电感与所述开关网络并联，所述励磁电感用于使所述第一上桥臂开关、所述第一下桥臂开关、所述第二上桥臂开关和所述第二下桥臂开关在零电压时处于导通状态或处于断路状态。
6.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的功率变换器，其中，所述功率变换器的原边电路的输入端用于连接第一电源或者第一储能装置，所述功率变换器的副边电路的输入端用于连接第二电源或者第二储能装置。
7.一种增大功率变换器逆向增益范围的方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任一项所述的功率变换器；所述方法包括：
控制器生成控制信号；
所述控制器在控制周期中基于所述控制信号控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能，其中，所述控制周期的时长大于或等于所述谐振电路的谐振控制周期的时长。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制器在控制周期中基于所述控制信号控制所述副边电路为所述变压器提供所述电能，包括：
所述控制器在所述控制周期中采用第一控制信号驱动所述第一上桥臂开关，采用第二控制信号驱动所述第一下桥臂开关，采用第三控制信号驱动所述第二上桥臂开关以及采用第四控制信号驱动所述第二下桥臂开关；
其中，所述控制周期中，所述第一控制信号的电平为第一电平时，所述第二控制信号的电平为第二电平，所述第一控制信号的电平为所述第二电平时，所述第二控制信号的电平为所述第一电平；所述控制周期中，所述第三控制信号的电平为所述第一电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平，所述第三控制信号的电平为所述第二电平时，所述第四控制信号的电平为所述第二电平；所述第一电平用于驱动开关处于导通状态，所述第二电平用于驱动开关处于断路状态；
所述控制周期中，所述第一控制信号的电平与所述第四控制信号的电平均为所述第一电平的第一时长小于或等于所述谐振周期的一半，所述第二控制信号的电平与所述第三控制信号的电平均为所述第一电平的第二时长小于或等于所述谐振周期的一半。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述控制器增大所述控制周期的时长，以减小所述上桥臂开关和所述下桥臂开关的开关频率，且所述工作频率小于或等于所述谐振电路的谐振频率。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述控制周期中，所述第一控制信号为所述第一电平的第一起始时刻与所述第四控制信号为所述第一电平的第二起始时刻之间的时间差值大于零；所述方法还包括：
所述控制器增大所述时间差值，以缩短所述第一时长以及所述第二时长。
11.一种控制装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序、指令或代码，所述处理器用于执行所述存储器中的程序、指令或代码，以完成如权利要求7-10中任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序通过处理器进行加载来执行如权利要求7-10任一项所述的方法。
13.一种芯片，其特征在于，所述芯片与存储器耦合，用于调用执行所述存储器中存储的计算机程序指令，以使如权利要求7-10任一项所述的方法被执行。
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