CN115765389A - 功率变换器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种功率变换器及其控制方法，该功率变换器包括输出电感、输出电容、第一电流采样电路、第一相桥臂、第二相桥臂、第三相桥臂和控制器。第一相桥臂的中点连接功率变换器的第一输入端，第二相桥臂的中点连接输出电容的一端和功率变换器的第二输入端，第三相桥臂的中点通过输出电感连接输出电容的另一端；输出电容的另一端和一端分别连接功率变换器的第一输出端和第二输出端；功率变换器的第二输入端和第二输出端均连接零线；第一电流采样电路设置在第二相桥臂的中点和输出电容的一端之间的连接线上，用于采集输出电感的电感电流；控制器用于基于输出电感的电感电流获得功率变换器的输出电流。采用本申请，可降低功率变换器的电路成本。

Description

功率变换器及其控制方法
技术领域
本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种功率变换器及其控制方法。
背景技术
目前，逆变器主要采用图1所示的电路结构。如图1所示，逆变器包括输入滤波电感L1、输入滤波电容C1、输出滤波电感L2、输出滤波电容C2、母线电容C3以及由开关管Q11、Q12、Q21、Q22、Q31和Q32构成的三相桥臂。此外，逆变器中还设置了电感电流采样电路(即霍尔Cs1)和输出电流采样电路(即霍尔Cs2)。在逆变器工作时，逆变器分别通过霍尔Cs1和霍尔Cs2采样得到输出滤波电感L2的电感电流和逆变器的输出电流，并根据上述采集到的电感电流和输出电流，控制上述三相桥臂中的6个开关管以实现对交流负载的供电。在上述逆变器中，是通过两个电流采样电路分别采集的方式得到输出滤波电感L2的电感电流和逆变器的输出电流，该方式会导致逆变器的电路成本高、印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)面积大。
发明内容
本申请提供了一种功率变换器及其控制方法，可降低功率变换器的电路成本和减小功率变换器的PCB面积。
第一方面，本申请提供了一种功率变换器，该功率变换器包括输出电感、输出电容、第一电流采样电路、第一相桥臂、第二相桥臂、第三相桥臂和控制器。其中：第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂相互并联；第一相桥臂的中点连接功率变换器的第一输入端，第二相桥臂的中点连接输出电容的一端和功率变换器的第二输入端，第三相桥臂的中点通过输出电感连接输出电容的另一端；输出电容的另一端和一端分别连接功率变换器的第一输出端和第二输出端；功率变换器的第二输入端和第二输出端均连接零线；第一电流采样电路设置在第二相桥臂的中点和输出电容的一端之间的连接线上，用于采集输出电感的电感电流；控制器用于获得输出电感的电感电流，并基于电感电流获得功率变换器的输出电流。从而，该功率变换器可以通过第一电流采样电路得到输出电感的电感电流和功率变换器的输出电流，进而可节省一个输出电流的电流采样电路，以降低功率变换器的电路成本和减小功率变换器的PCB面积。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，第一电流采样电路包括原边绕组、副边绕组和铁芯，原边绕组的一端和另一端分别连接第二相桥臂的中点和输出电容的一端，并且原边绕组与副边绕组均耦合于铁芯上。可以理解的，由于第一电流采样电路采用一个原边绕组和一个副边绕组的电路结构，因此可有效降低功率变换器的电路成本，以及有效减小功率变换器的电路体积。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，控制器用于在第二相桥臂和第三相桥臂均处于工作状态的情况下，获得输出电感的电感电流；基于输出电容的电容电流和电感电流获得功率变换器的输出电流。可以理解的，功率变换器可以基于输出电感的电感电流和输出电容的电容电路计算得到功率变换器的输出电流，从而节约一个输出电流的电流采样电路，进而降低功率变换器的电路成本和减小功率变换器的PCB面积。
结合第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，功率变换器还包括第一开关和第二开关，功率变换器的第一输入端通过第一开关连接第一相桥臂的中点，输出电容的另一端通过第二开关连接功率变换器的第一输出端。控制器还用于在第二相桥臂和第三相桥臂均处于工作状态之前，控制第一开关断开，第二开关闭合。可以理解的，在第二相桥臂和第三相桥臂均处于工作状态时，通过控制第二开关闭合，可以保证第一电流采样电路采集到的输出电感的电感电流中包含有功率变换器的输出电流，从而可以提高后续计算得到的功率变换器的输出电流的准确度。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，功率变换器还包括旁路支路，旁路支路的两端分别连接功率变换器的第一输入端和第一输出端。控制器用于在旁路支路处于工作状态的情况下，获得输出电感的电感电流，并将电感电流确定为功率变换器的输出电流。可以理解的，在旁路支路工作时，功率变换器仍可通过第一电流采样电路采集到的输出电感的电感电流获得功率变换器的输出电流，适用性强。
结合第一方面第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，功率变换器还包括第一开关和第二开关，功率变换器的第一输入端通过第一开关连接第一相桥臂的中点，输出电容的另一端通过第二开关连接功率变换器的第一输出端。控制器还用于在旁路支路处于工作状态之前，控制第一开关和第二开关断开。可以理解的，在旁路支路工作时，通过控制第一开关和第二开关均断开，可以保证第一电流采样电路采集到的输出电感的电感电流即为功率变换器的输出电流，从而提高功率变换器的输出电流的准确度。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，功率变换器还包括输入电感和第二电流采样电路，功率变换器的第一输入端通过输入电感连接第一相桥臂的中点，第二电流采样电路设置于功率变换器的第二输入端和第二相桥臂的中点之间的连接线上，用于采集输入电感的电感电流。控制器还用于在第一相桥臂处于工作状态的情况下，获得输入电感的电感电流。可以理解的，功率变换器不仅可以通过第一电流采样电路获取输出电感的电感电流和功率变换器的输出电流，还可以通过第二电流采样电路获取输入电感的电感电流，功率变换器的功能多样。
结合第一方面第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，功率变换器还包括第一开关和第二开关，功率变换器的第一输入端依次通过第一开关和输入电感连接第一相桥臂的中点，输出电容的另一端通过第二开关连接功率变换器的第一输出端。控制器还用于在第一相桥臂处于工作状态之前，控制第一开关闭合，第二开关断开。可以理解的，在第一相桥臂处于工作状态时，通过控制第一开关和第二开关分别闭合和断开，可以保证第二电流采样电路采集到的电流值即为输入电感的电感电流，从而提高输入电感的电感电流的准确度。
第二方面，本申请提供了一种功率变换器的控制方法，该功率变换器包括输出电感、输出电容、第一电流采样电路、第一相桥臂、第二相桥臂、第三相桥臂和控制器。其中，第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂相互并联；第一相桥臂的中点连接功率变换器的第一输入端，第二相桥臂的中点连接输出电容的一端和功率变换器的第二输入端，第三相桥臂的中点通过输出电感连接输出电容的另一端；输出电容的另一端和一端分别连接功率变换器的第一输出端和第二输出端；功率变换器的第二输入端和第二输出端均连接零线；第一电流采样电路设置在第二相桥臂的中点和输出电容的一端之间的连接线上，用于采集输出电感的电感电流。该方法包括：获得输出电感的电感电流，并基于电感电流获得功率变换器的输出电流。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，第一电流采样电路包括原边绕组、副边绕组和铁芯，原边绕组的一端和另一端分别连接第二相桥臂的中点和输出电容的一端，并且原边绕组与副边绕组均耦合于铁芯上。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，功率变换器在第二相桥臂和第三相桥臂均处于工作状态的情况下，获得输出电感的电感电流；基于输出电容的电容电流和电感电流获得功率变换器的输出电流。
结合第二方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，功率变换器还包括第一开关和第二开关，功率变换器的第一输入端通过第一开关连接第一相桥臂的中点，输出电容的另一端通过第二开关连接功率变换器的第一输出端。功率变换器还在第二相桥臂和第三相桥臂均处于工作状态之前，控制第一开关断开，第二开关闭合。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，功率变换器还包括旁路支路，旁路支路的两端分别连接功率变换器的第一输入端和第一输出端。功率变换器在旁路支路处于工作状态的情况下，获得输出电感的电感电流，并将电感电流确定为功率变换器的输出电流。
结合第二方面第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，功率变换器还包括第一开关和第二开关，功率变换器的第一输入端通过第一开关连接第一相桥臂的中点，输出电容的另一端通过第二开关连接功率变换器的第一输出端。功率变换器还在旁路支路处于工作状态之前，控制第一开关和第二开关断开。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，功率变换器还包括输入电感和第二电流采样电路，功率变换器的第一输入端通过输入电感连接第一相桥臂的中点，第二电流采样电路设置于功率变换器的第二输入端和第二相桥臂的中点之间的连接线上，用于采集输入电感的电感电流。功率变换器还在第一相桥臂处于工作状态的情况下，获得输入电感的电感电流。
结合第二方面第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，功率变换器还包括第一开关和第二开关，功率变换器的第一输入端依次通过第一开关和输入电感连接第一相桥臂的中点，输出电容的另一端通过第二开关连接功率变换器的第一输出端。功率变换器还在第一相桥臂处于工作状态之前，控制第一开关闭合，第二开关断开。
应理解的是，本申请上述多个方面的实现和有益效果可互相参考。
附图说明
图1是现有技术提供的逆变器的结构示意图；
图2是本申请提供的功率变换器的应用场景示意图；
图3是本申请提供的功率变换器的一结构示意图；
图4a是本申请提供的功率变换器的另一结构示意图；
图4b是本申请提供的功率变换器的另一结构示意图；
图5a是本申请提供的功率变换器的一工作原理图；
图5b是本申请提供的功率变换器的另一工作原理图；
图6是本申请提供的功率变换器的另一结构示意图；
图7是本申请提供的功率变换器的又一结构示意图；
图8a是本申请提供的功率变换器的一工作原理图；
图8b是本申请提供的功率变换器的另一工作原理图；
图9是本申请提供的功率变换器的控制方法的一流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的功率变换器适用于逆变器、不间断电源(Uninterrupted PowerSupply，UPS)等具有三相桥臂拓扑的设备，可适用于不同的应用场景，比如，光伏供电场景、储能供电场景、UPS供电场景等。下面以UPS供电场景为例进行说明。
参见图2，图2是本申请提供的功率变换器的应用场景示意图。在UPS供电场景下，本申请提供的功率变换器可以为图2所示的UPS，该UPS的输入端和输出端分别连接交流电网和交流家用设备。该UPS包括输出电感和输出电感电流采样电路。在UPS开始运行后，UPS可通过输出电感电流采样电路采集得到输出电感的电感电流，并基于输出电感的电感电流计算得到UPS的当前输出电流。之后，UPS基于输出电感的电感电流和UPS的当前输出电流控制UPS中的三相桥臂，从而将其输入端输入的交流电网电压变换为符合交流家用设备用电要求的交流电，进而实现对交流负载(如家用设备)等多种类型的用电设备进行供电。可以理解的，UPS可通过输出电感电流采样电路得到输出电感电流和逆变器的输出电流，从而可节省一个输出电流的电流采样电路，以降低UPS的电路成本和减小UPS的PCB面积。上述只是对本申请提供的功率变换器的应用场景进行示例，而非穷举，本申请不对应用场景进行限制。
下面结合图3至图8b对本申请提供的功率变换器的工作原理进行示例说明。
参见图3，图3是本申请提供的功率变换器的一结构示意图。如图3所示，功率变换器1包括输出电感L1、输出电容C1、第一电流采样电路Cs1、第一相桥臂11、第二相桥臂12、第三相桥臂13和控制器14。其中，开关管Q11与开关管Q12串联构成第一相桥臂11，开关管Q21与开关管Q22串联构成第二相桥臂12，开关管Q31与开关管Q32串联构成第三相桥臂13。第一相桥臂11、第二相桥臂12和第三相桥臂13相互并联。第一相桥臂11的中点a1，即开关管Q11与开关管Q12的串联连接处，连接功率变换器1的第一输入端in11。第二相桥臂12的中点a2，即开关管Q21与开关管Q22的串联连接处，连接输出电容C1的一端和功率变换器1的第二输入端in12。第三相桥臂13的中点a3，即开关管Q31与开关管Q32的串联连接处，通过输出电感L1连接输出电容C1的另一端。输出电容C1的另一端和一端分别连接功率变换器1的第一输出端out11和第二输出端out12。功率变换器1的第二输入端in12和第二输出端out12均连接零线。第一电流采样电路Cs1设置在第二相桥臂12的中点a2和输出电容C1的一端之间的连接线上，用于采集输出电感L1的电感电流。
需要说明的是，上述三相桥臂中的开关管的类型可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxide semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或者氮化镓(Gallium Nitride，GaN)晶体管等，本申请对此不做限制。
在一可选实施方式中，在功率变换器1开始工作后，控制器14通过第一电流采样电路Cs1获得输出电感L1的电感电流，并基于输出电感L1的电感电流获得功率变换器1的输出电流。
在本申请实施例中，功率变换器1可通过第一电流采样电路Cs1得到输出电感L1的电感电流和功率变换器1的输出电流，从而可节省一个输出电流的电流采样电路，以降低功率变换器1的电路成本和减小功率变换器1的PCB面积。
参见图4a，图4a是本申请提供的功率变换器的另一结构示意图。如图4a所示，功率变换器1包括输出电感L1、输出电容C1、第一电流采样电路Cs1、第一相桥臂11、第二相桥臂12、第三相桥臂13、控制器14、母线电容C2、第一开关S1和第二开关S2。其中，母线电容C2并联在第一相桥臂11的两端，功率变换器1的第一输入端in11通过第一开关S1连接第一相桥臂11的中点a1，输出电容C1的另一端通过第二开关S2连接功率变换器1的第一输出端out11。这里，功率变换器1中除了母线电容C2、第一开关S1和第二开关S2之外的其他电路元件的具体连接关系，请参见图3所示的功率变换器1中对应部分的描述，此处不再赘述。需要说明的是，功率变换器1的第一输入端in11和第一输出端out11均连接火线，第二输入端in12和第二输出端out12均连接同一零线。基于此，可以得到第一电流采样电路Cs1位于零线上。
其中，第一电流采样电路Cs1可以采用一个原边绕组和一个副边绕组的电路结构，具体请参见图4b所示的功率变换器1，如图4b所示，第一电流采样电路Cs1包括原边绕组Np、副边绕组Ns和铁芯T。其中，原边绕组Np的一端和另一端分别连接第二相桥臂12的中点a2和输出电容C1的一端，并且原边绕组Np与副边绕组Ns均耦合于铁芯T上。
在一可选实施方式中，在功率变换器1的第一输入端in11和第二输入端in12接入交流电压后，控制器14控制第一开关S1和第二开关S2分别处于闭合状态和断开状态。并在第一开关S1和第二开关S2分别处于闭合状态和断开状态之后，控制器14控制第一相桥臂11处于工作状态，以使母线电容C2处于充电状态。之后，在母线电容C2的电压达到第一电压后，控制器14控制第一相桥臂11停止工作，并控制第一开关S1处于断开状态。这里，第一相桥臂11处于工作状态的具体实现方式请参见后续实施例的描述，此处不再展开描述。
之后，控制器14控制第二开关S2导通，并在第一开关S1和第二开关S2分别处于断开状态和闭合状态后，控制器14控制第二相桥臂12和第三相桥臂13中位于对角位置的两个开关管同时导通，同一桥臂中的两个开关管互补导通，以使第二相桥臂12和第三相桥臂13均处于工作状态。具体来讲，控制器14分别控制开关管Q21、Q22、Q31和Q32关断、导通、导通和关断第一预设时长，在第一预设时长内，输出电感L1处于充电状态，如图5a所示，电流从母线电容C2流出依次经过开关管Q31和输出电感L1，在经过输出电感L1后，一部分电流流经输出电容C1，另一部分电流流经与功率变换器1输出端相连的交流负载，之后上述两部分电流均依次流经第一电流采样电路Cs1和开关管Q22后流入母线电容C2。并在开关管Q31和Q22导通，且开关管Q21和Q32关断第一预设时长后，控制器14分别控制开关管Q21、Q22、Q31和Q32导通、关断、关断和导通第二预设时长，在第二预设时长内，输出电感L1处于放电状态，如图5b所示，由于电感电流的方向不能突变，因此，电流从输出电感L1流出后，一部分电流流经输出电容C1，另一部分电流流经与功率变换器1输出端相连的交流负载，之后上述两部分电流均依次流经第一电流采样电路Cs1、开关管Q21的寄生二极管、母线电容C2和开关管Q32的寄生二极管后流入输出电感L1。其中，第一预设时长和第二预设时长构成第二相桥臂12和第三相桥臂13的一个工作周期，在该工作周期内第二相桥臂12和第三相桥臂13均处于工作状态。
在第二相桥臂12和第三相桥臂13均处于工作状态的同时，控制器14向第一电流采样电路Cs1发送电流获取指令，第一电流采样电路Cs1根据接收到的电流获取指令，将副边绕组Ns两端的电流，即输出电感L1的电感电流，发送至控制器14。由于第二相桥臂12和第三相桥臂13均处于工作状态，且第一开关S1和第二开关S2分别断开和闭合时，从输出电感L1流出的电流一部分流经输出电容C1，另一部分流经与功率变换器1的输出端相连的交流负载，因此，第一电流采样电路Cs1采集到的输出电感L1的电感电流由输出电容C1的电容电流和功率变换器1的输出电流两部分构成。控制器14获取输出电容C1的电压，并基于输出电容C1的电压计算得到输出电容C1的电容电流，从而计算得到功率变换器1的输出电流为第一电流采样电路Cs1采集到的输出电感L1的电感电流与输出电容C1的电容电流之差。
在本申请实施例中，功率变换器1可通过第一电流采样电路Cs1得到输出电感L1的电感电流，并基于输出电感L1的电感电流和输出电容C1的电容电流计算得到功率变换器1的输出电流，从而可节省一个输出电流的电流采样电路，以降低功率变换器1的电路成本和减小功率变换器1的PCB面积。
参见图6，图6是本申请提供的逆变器的另一结构示意图。如图6所示，与图4a所示的功率变换器1相比，图6所示的功率变换器1中多了旁路支路15。旁路支路15包括反向阻断三极晶闸管VT1和VT2，其中，反向阻断三极晶闸管VT1的阴极连接反向阻断三极晶闸管VT2的阳极构成旁路支路15的一端，反向阻断三极晶闸管VT1的阳极连接反向阻断三极晶闸管VT2的阴极构成旁路支路15的另一端，旁路支路15的一端和另一端分别连接功率变换器1的第一输入端in11和第一输出端out11。这里，除旁路支路15之外的其他电路元件以及其他电路元件之间的连接关系请参见图4a和图4b所示的功率变换器1中的描述，此处不再赘述。
功率变换器1除了工作在逆变模式之外，还可以工作在旁路模式。在本实施例中，不再描述功率变换器1工作在逆变模式时确定功率变换器1的输出电流的具体实现方式，详情请参见图4a所示的功率变换器1对应部分的描述，其中，功率变换器1工作在逆变模式也即第二相桥臂12和第三相桥臂13均处于工作状态，且第一开关S1和第二开关S2分别处于断开和闭合状态。
在一可选实施方式中，控制器控制第一开关S1和第二开关S2均断开，并控制反向阻断三极晶闸管VT2导通，以使功率变换器1处于旁路模式。在功率变换器1处于旁路模式时，电流从功率变换器1的第一输入端in11流入，依次流经反向阻断三极晶闸管VT2、功率变换器1的第一输出端out11、与功率变换器1相连的交流负载、第一电流采样电路Cs1和功率变换器1的第二输出端out12后，流入功率变换器1的第二输入端in12。
在功率变换器1处于旁路模式后，控制器14向第一电流采样电路Cs1发送电流获取指令。第一电流采样电路Cs1根据接收到的电流获取指令，将副边绕组Ns两端的电流，即采集到的输出电感L1的电感电流，发送至控制器14。由于在功率变换器1处于旁路模式时从输出电感L1流出的电流只经过与功率变换器1的输出端相连的交流负载，因此，控制器14将获取到的第一电流采样电路Cs1采集到的输出电感L1的电感电流确定为功率变换器1的输出电流。
在本申请实施例中，功率变换器1可通过第一电流采样电路Cs1得到输出电感L1的电感电流，并基于输出电感L1的电感电流和输出电容C1的电容电流计算得到功率变换器1的输出电流，从而可节省一个输出电流的电流采样电路，以降低功率变换器1的电路成本和减小功率变换器1的PCB面积。
参见图7，图7是本申请提供的逆变器的又一结构示意图。如图7所示，与图6所示的功率变换器1相比，图7所示的功率变换器1中多了输入电感L2、输入电容C3和第二电流采样电路Cs2，其中，功率变换器1的第一输入端in11依次通过第一开关S1和输入电感L2连接第一相桥臂11的中点a1。输入电容C3的两端分别连接功率变换器1的第一输入端in11和第二输入端in12。第二电流采样电路Cs2设置于功率变换器1的第二输入端in12和第二相桥臂12的中点a2之间的连接线上，用于采集输入电感L2的电感电流。这里，除输入电感L2、输入电容C3和第二电流采样电路Cs2之外的其他电路元件以及其他电路元件之间的连接关系请参见图6所示的功率变换器1中的描述，此处不再赘述。
其中，第二电流采样电路Cs2可以采用与第一电流采样电路Cs1相同电路结构的电流传感器，即具有一个原边绕组和一个副边绕组的电流传感器，也可以采用与第一电流采样电路Cs1的电路结构不同的电流传感器，本申请对此不做限制。
在一可选实施方式中，在功率变换器1的第一输入端in11和第二输入端in12接入交流电压后，控制器14控制第一开关S1和第二开关S2分别处于闭合状态和关断状态，并在第一开关S1和第二开关S2分别处于闭合状态和关断状态后，控制器14控制第一相桥臂11互补导通，以使第一相桥臂11处于工作状态。具体来讲，控制器14控制开关管Q12导通第三预设时长，在第三预设时长内，输入电感L2处于充电状态，如图8a所示，电流从功率变换器1的第一输入端in11流入后，一部分电流流经输入电感L2，另一部分电流流经输入电容C3。流经输入电感L2的一部分电流从输入电感L2流出后，依次流经开关管Q12、开关管Q22的寄生电容和第二电流采样电路Cs2后，流入功率变换器1的第二输入端in12。并在开关管Q22导通第三预设时长后，控制器14控制开关管Q11导通第四预设时长，在第四预设时长内，输入电感L2处于放电状态，具体来讲，输入电感L2向母线电容C2放电，如图8b所示，由于电感电流的方向不能突变，因此，电流从输入电感L2流出后，依次流经开关管Q11的寄生二极管、母线电容C2、开关管Q22的寄生二极管和第二电流采样电路后流入功率变换器1的第二输入端in12。其中，第三预设时长和第四预设时长构成第一相桥臂11的一个工作周期，在该工作周期内第一相桥臂11处于工作状态。
在第一相桥臂11处于工作状态的同时，控制器14向第二电流采样电路Cs2发送电流获取指令，第二电流采样电路Cs2根据接收到的电流获取指令开始采集输入电感L2的电感电流，并将采集到的输入电感L2的电感电流发送至控制器14。由于第一相桥臂11处于工作状态，且第一开关S1和第二开关S2分别闭合和断开时，流经第二电流采样电路Cs2的电流即为输入电感L2的电流，因此，第二电流采样电路Cs2采集到的电流值即为输入电感L2的电感电流。
之后，在母线电容C2的电压达到第一电压后，控制器14控制第一相桥臂11停止工作，并控制第一开关S1断开。在第一相桥臂11停止工作且第一开关S1处于断开状态后，控制器14控制第二开关S2导通，并在第一开关S1和第二开关S2分别处于断开状态和闭合状态后，控制器14控制第二相桥臂12和第三相桥臂13均处于工作状态。在第二相桥臂12和第三相桥臂13均处于工作状态的同时，控制器14向第一电流采样电路Cs1发送电流获取指令，第一电流采样电路Cs1根据接收到的电流获取指令开始采集输出电感L1的电感电流，并将采集到的输出电感L1的电感电流发送至控制器14。控制器14获取输出电容C1的电压，并基于输出电容C1的电压计算得到输出电容C1的电容电流，从而计算得到功率变换器1的输出电流为第一电流采样电路Cs1采集到的输出电感L1的电感电流与输出电容C1的电容电流之差。
此外，在功率变换器1处于旁路模式时，也即第一开关S1和第二开关S2均断开，并且反向阻断三极晶闸管VT1或者VT2导通时，功率变换器1可以通过第一电流采样电路Cs1获取功率变换器1的输出电流。这里，功率变换器1处于旁路模式下获取功率变换器1的输出电流的具体实现方式请参见图6所示的功率变换器1中对应部分的描述，此处不再赘述。
在本申请实施例中，功率变换器1可通过第一电流采样电路Cs1得到输出电感L1的电感电流，并基于输出电感L1的电感电流和输出电容C1的电容电流计算得到功率变换器1的输出电流，从而可节省一个输出电流的电流采样电路，以降低功率变换器1的电路成本和减小功率变换器1的PCB面积。
参见图9，图9是本申请提供的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功率变换器的控制方法适用于图3至图8b所示的功率变换器1中的控制器14。功率变换器的控制方法可包括步骤：
S101，获得输出电感的电感电流。
在一可选实施方式中，在第二相桥臂和第三相桥臂均处于工作状态的情况下，功率变换器中的控制器获得输出电感的电感电流。
在另一可选实施方式中，在旁路支路处于工作状态的情况下，功率变换器中的控制器获得输出电感的电感电流。
S102，基于电感电流获得功率变换器的输出电流。
在一可选实施方式中，功率变换器中的控制器基于输出电容的电容电路和在第二相桥臂和第三相桥臂均处于工作状态的情况下获得的输出电感的电感电流，得到功率变换器的输出电流。
在另一可选实施方式中，功率变换器中的控制器将在旁路支路处于工作状态的情况下获得的输出电感的电感电流确定为功率变换器的输出电流。
具体实现中，本申请提供的功率变换器的控制方法中控制器所执行的更多操作可参见图3至图8b所示的功率变换器1中控制器14所执行的实现方式，在此不再赘述。
本申请实施例中，功率变换器可通过第一电流采样电路得到输出电感的电感电流，并基于输出电感的电感电流和输出电容的电容电流计算得到功率变换器的输出电流，从而可节省一个输出电流的电流采样电路，以降低功率变换器的电路成本和减小功率变换器的PCB面积。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种功率变换器，其特征在于，所述功率变换器包括输出电感、输出电容、第一电流采样电路、第一相桥臂、第二相桥臂、第三相桥臂和控制器，其中：
所述第一相桥臂、所述第二相桥臂和所述第三相桥臂相互并联；
所述第一相桥臂的中点连接所述功率变换器的第一输入端，所述第二相桥臂的中点连接所述输出电容的一端和所述功率变换器的第二输入端，所述第三相桥臂的中点通过所述输出电感连接所述输出电容的另一端；
所述输出电容的另一端和一端分别连接所述功率变换器的第一输出端和第二输出端；
所述功率变换器的第二输入端和第二输出端均连接零线；
所述第一电流采样电路设置在所述第二相桥臂的中点和所述输出电容的一端之间的连接线上，用于采集所述输出电感的电感电流；
所述控制器用于获得所述输出电感的电感电流，并基于所述电感电流获得所述功率变换器的输出电流。
2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述第一电流采样电路包括原边绕组、副边绕组和铁芯，所述原边绕组的一端和另一端分别连接所述第二相桥臂的中点和所述输出电容的一端，并且所述原边绕组与所述副边绕组均耦合于所述铁芯上。
3.根据权利要求1或2所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器用于在所述第二相桥臂和所述第三相桥臂均处于工作状态的情况下，获得所述输出电感的电感电流；基于所述输出电容的电容电流和所述电感电流获得所述功率变换器的输出电流。
4.根据权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括第一开关和第二开关，所述功率变换器的第一输入端通过所述第一开关连接所述第一相桥臂的中点，所述输出电容的另一端通过所述第二开关连接所述功率变换器的第一输出端；
所述控制器还用于在所述第二相桥臂和所述第三相桥臂均处于工作状态之前，控制所述第一开关断开，所述第二开关闭合。
5.根据权利要求1或2所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括旁路支路，所述旁路支路的两端分别连接所述功率变换器的第一输入端和第一输出端；
所述控制器用于在所述旁路支路处于工作状态的情况下，获得所述输出电感的电感电流；将所述电感电流确定为所述功率变换器的输出电流。
6.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括第一开关和所述第二开关，所述功率变换器的第一输入端通过所述第一开关连接所述第一相桥臂的中点，所述输出电容的另一端通过所述第二开关连接所述功率变换器的第一输出端；
所述控制器还用于在所述旁路支路处于工作状态之前，控制所述第一开关和所述第二开关断开。
7.一种功率变换器的控制方法，其特征在于，所述功率变换器包括输出电感、输出电容、第一电流采样电路、第一相桥臂、第二相桥臂、第三相桥臂和控制器，其中：所述第一相桥臂、所述第二相桥臂和所述第三相桥臂相互并联；所述第一相桥臂的中点连接所述功率变换器的第一输入端，所述第二相桥臂的中点连接所述输出电容的一端和所述功率变换器的第二输入端，所述第三相桥臂的中点通过所述输出电感连接所述输出电容的另一端；所述输出电容的另一端和一端分别连接所述功率变换器的第一输出端和第二输出端；所述功率变换器的第二输入端和第二输出端均连接零线；所述第一电流采样电路设置在所述第二相桥臂的中点和所述输出电容的一端之间的连接线上，用于采集所述输出电感的电感电流；
所述方法包括：
获得所述输出电感的电感电流，并基于所述电感电流获得所述功率变换器的输出电流。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一电流采样电路包括原边绕组、副边绕组和铁芯，所述原边绕组的一端和另一端分别连接所述第二相桥臂的中点和所述输出电容的一端，并且所述原边绕组与所述副边绕组均耦合于所述铁芯上。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述获得所述输出电感的电感电流，并基于所述电感电流获得所述功率变换器的输出电流，包括：
在所述第二相桥臂和所述第三相桥臂均处于工作状态的情况下，获得所述输出电感的电感电流；
基于所述输出电容的电容电流和所述电感电流获得所述功率变换器的输出电流。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述功率变换器还包括第一开关和第二开关，所述功率变换器的第一输入端通过所述第一开关连接所述第一相桥臂的中点，所述输出电容的另一端通过所述第二开关连接所述功率变换器的第一输出端；
所述方法还包括：
在所述第二相桥臂和所述第三相桥臂均处于工作状态之前，控制所述第一开关断开，所述第二开关闭合。
11.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述功率变换器还包括旁路支路，所述旁路支路的两端分别连接所述功率变换器的第一输入端和第一输出端；
所述获得所述输出电感的电感电流，并基于所述电感电流获得所述功率变换器的输出电流，包括：
在所述旁路支路处于工作状态的情况下，获得所述输出电感的电感电流；将所述电感电流确定为所述功率变换器的输出电流。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述功率变换器还包括第一开关和所述第二开关，所述功率变换器的第一输入端通过所述第一开关连接所述第一相桥臂的中点，所述输出电容的另一端通过所述第二开关连接所述功率变换器的第一输出端；
所述方法还包括：
在所述旁路支路处于工作状态之前，控制所述第一开关和所述第二开关断开。
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