[发明专利]一种多相交错并联的直流-直流变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率直流输出技术领域，尤其涉及一种适用于大功率直流输出的多相交错 并联的直流-直流变换器及其控制方法。

背景技术

在许多应用场合中用电负载往往都需要大容量的直流电源进行供电，且对供电电压的输 出精度、纹波通常有很高的要求。由于单个电源功率模块的容量和开关管的应力有限，因而 采用单个电源功率模块无法满足大容量直流供电的需求，而用电系统通常还要求供电设备具 备冗余，以保证支路故障时仍能继续供电，而不至于整个系统瘫痪，因而单个电源功率模块 实现大功率直流输出的设计和应用都比较困难。目前获得大功率直流输出的方法通常即是利 用晶闸管单相半控整流模式，其主电路采用晶闸管单相半控桥将单相交流电变换成直流电， 但存在①网侧功率因数低；②输出电压波动大，输出电压不稳定，易导致后续负载故障或停 机；③对输入扰动没能有效控制，且输出电压有波动等问题。

为满足大功率直流输出的纹波要求，有从业者提出采用交错并联工作的直流变换电路， 但通常是基于两相交错并联工作的变换电路，如专利申请CN103501115A公开一种交错并联 工作的直流降压电路，该电路包括两路并联BUCK电路，每一路均由两个MOS管、一只同 步脉宽调制BUCK控制器芯片、一只电感及一只电容连接而成，由于基于两相并联的Buck 电路，仅能够实现小功率的直流降压功能，无法解决大功率直流输出的问题，且输出占空比 50％是固定的，其在电压和负载扰动时是不可调节的，同样存在输出电压波动大、输出电压 不稳定的问题。因此，如何在满足大功率直流输出精度、纹波的高要求基础上，同时能够使 得输出电压波动稳定、消除输入直流电压扰动是亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构 简单、所需成本低、能够满足大功率直流输出的需求，且电压输出精度高、输出纹波少，同 时输出电压稳定、能够消除输入直流电压抗扰动的多相交错并联的直流-直流变换器及其控制 方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种多相交错并联的直流-直流变换器，包括依次连接的变换模块、单周期控制模块以及 用于输出多路相互错相的控制时钟的交错控制模块，所述变换模块包括多路并联连接的 BUCK变换电路，所述单周期控制模块接收所述交错控制模块输出的多路控制时钟，产生多 路单周期控制信号输出给各路BUCK变换电路，以在各路所述控制时钟的控制下按照单周期 控制各路所述BUCK变换电路中开关管的开断。

作为本发明变换器的进一步改进：还包括分别与所述变换模块、单周期控制模块连接的 PID调节模块，所述PID调节模块接收所述变换模块中各BUCK变换电路的输出电压值，分 别对参考电压值进行PI调节后作为对应各所述BUCK变换电路的控制目标量输出至所述单 周期控制模块。。

作为本发明变换器的进一步改进：所述PID调节模块包括多个与各BUCK变换电路对应 连接的PID调节电路，所述PID调节电路包括减法器以及PID调节器，所述减法器的一个输 入端连接对应的BUCK变换电路的输出端，另一个输入端接入参考电压值，输出端连接所述 PID调节器的输入端，所述PID调节器的输出端连接所述单周期控制模块的控制目标量输入 端。

作为本发明变换器的进一步改进：所述单周期控制模块包括多个分别与各路BUCK变换 电路对应连接的单周期控制电路，所述单周期控制电路包括依次连接的复位开关单元、积分 器单元、比较器单元以及RS触发器单元，所述比较器单元的另一个输入端与PID调节电路 与连接，所述积分器单元的输入端与所述BUCK变换电路中二极管连接，所述RS触发器单 元的一个输出端连接至所述BUCK变换电路中开关管的控制端，另一个输出端连接至所述复 位开关单元的控制端。

作为本发明变换器的进一步改进：所述单周期控制模块、PID调节模块为具有单周期控 制以及PID调节单周期控制的控制目标量功能的数字化控制器，所述数字化控制器采集各路 所述BUCK变换电路的输出电压以及接所述BUCK变换电路中二极管的输出电压并进行AD 转换，由所述单周期控制、PID调节单周期控制的控制目标量功能转换为对应各所述BUCK 变换电路的单周期控制信号输出。