[发明专利]一种高位取能电源电路拓扑结构及其控制方法

说明书

本发明公开了一种高位取能电源电路拓扑结构及其控制方法，通过输出电压采样模块，与参考电压比较形成误差信号，通过PI调节器输出电压环信号，通过CT采样每个支路的电流信号，把多个支路电流采样信号叠加作为载波，将电压环输出信号与限流采样信号比较，形成PWM驱动信号，当输出电压高于设定目标输出电压，电压环信号减小，PWM驱动占空比减小；当输出电压低于设定目标输出电压，电压环信号增大，PWM驱动占空比增大；最终实现输出电压稳定在设定目标电压，采用一个变压器，原边多绕组方案，利用变压器的电磁感应原理，实现输入电压的动态自动均压。减少了元件的使用，无需人为的对输入电容均压，可提高可靠性及降低成本。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种高位取能电源电路拓扑结构及其控制方法。

背景技术

高位取能电源广泛应用于高压柔性直流输/配电线路，是一种应用于VSC-HVDC换流阀的特种电源，现有的取能电源技术存在着各自的问题：

专利CN201810767207所述的一种高耐压反激变换器，由于高压侧回路串联有电阻，电阻损耗大，效率偏低。专利CN201911368819所述的一种高压电源电路，由于高压侧回路串联有电阻，且在公共点串联均压变压器，方案较为复杂，成本偏高。

专利CN110518806所述的一种用于高压输入反激开关电源的MOSFET串联电路，一路驱动信号控制下管的开关，通过输入电阻分压以及稳压管电路作用，使得上管被动开关，解决开关管的耐压问题。由于开关管的开关一致性不完全相同，下管的Vds之间需要并联稳压管确保电压应力满足器件要求。该方案的成功实时依赖于电阻分压以及稳压管电路，对器件一致性要求高，可靠性差。

专利CN111969858所述的一种高位取能电源电路及其控制方法，由于在输入电容前端采集所有n条输入支路的总电流，在启动动态过程中，系统内部支路电流无法精准控制，会造成开关管过流炸管。主功率支路中都需要串联二极管实现均压，电路负载，成本高。该方案基于单管反激电路拓扑，RCD吸收电路的损耗过大，造成效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高位取能电源电路拓扑结构及其控制方法，解决现有技术的电路复杂、体积大、效率低、可靠性低及成本偏高的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高位取能电源电路拓扑结构，包括主功率电路和控制电路，主功率电路包括副边支路和多个并联的原边支路，多个并联的原边支路的原边绕组组成反激变压器T1，原边支路连接直流母线，副边支路的副边绕组设置于原边绕组一侧；控制电路包括输出电压分压采样单元、PI调节器单元、电流采样处理单元和PWM发波控制单元，输出电压分压采样单元连接于副边支路的输出电压，用于采集输出电压，将输出电压与参考电压对比形成电压误差信号，电压误差信号经过PI调节器单元输出电压环控制信号至PWM发波控制单元，电流采样处理单元用于采集原边各支路的输入电流信号并传输至PWM发波控制单元，PWM发波控制单元根据输入电流信号和电压误差信号产生占空比动态调节的PWM驱动信号输出至连接于原边支路的隔离驱动单元。

进一步的，原边支路包括二极管Dn1、二极管Dn2、开关管Qn1、开关管Qn2、原边绕组Npn、电容Cn、电阻Rn、采样电容CTn和原边绕组NPj，开关管Qn1的漏极连接电容Cn一端、电阻Rn一端和二极管Dn1的阴极，开关管Qn1的源极连接二极管Dn2的阴极和原边绕组NPj的同名端；开关管Qn2的漏极连接原边绕组NPj的异名端和二极管Dn1的阳极，开关管Qn2的源极连接二极管Dn1的阳极和采样电容Cs1的一端，采样电容Cs1的另一端连接电容Cn另一端和电阻Rn另一端。

进一步的，开关管Qn1和开关管Qn2均采用全控型半导体器件。