CN116488472A - 一种转换电路的控制装置、方法、芯片和电源变换器 - Google Patents

Abstract

一种转换电路的控制装置、方法、芯片和电源变换器，用于提升转换电路的供电稳定性。该控制装置与设置有逆变电路、变压器和整流电路的转换电路连接，该控制装置包括：补偿电路，与逆变电路和整流电路连接；控制电路，与补偿电路连接，与逆变电路和整流电路连接；补偿电路用于获取本次和相邻一次输入到逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第二电压；根据转换电路中多个器件的参数，对第二电压进行补偿得到第三电压；控制电路用于获取整流电路输出的第四电压，根据本次获取的第四电压、第三电压和第二电压确定目标占空比，并利用目标占空比控制整流电路和逆变电路中开关的导通。

Description

一种转换电路的控制装置、方法、芯片和电源变换器

技术领域

本申请实施例涉及电源技术领域，具体涉及一种转换电路的控制装置、方法、芯片和电源变换器。

背景技术

在工业用电或者消费类电子产品等应用场景，均会存在用电负载与供电电源之间电压不匹配的情况，均会设置转换电路实现电压的转换，来满足用电设备的用电需求。

转换电路中一般配置有变压器，用于实现供电电源与用电负载之间的电气隔离，来保证供电安全。为了保证转换电路的供电稳定性，需要为转换电路配置控制器，该控制器可以根据转换电路的输入电压变化迅速调整转换电路的占空比，来保证转换电路的输出电压稳定。实际应用时，由于转换电路输入侧的转换模块和输出侧的转换模块通过变压器连接，为了降低信号隔离所需的器件数量，一般会在控制器的控制环路中引入前馈控制环，即将控制器设置在隔离变压器的原边，将控制器设置在变压器的原边则无需配置隔离辅助源，并可减少需要隔离传输的信号，降低了转换电路的控制复杂度和控制成本，但采样的输入电压与变压器副边的转换模块的实际电压之间存在偏差，导致转换电路的控制结果不理想，其输出电压会偏离为理想输出电压值。

发明内容

本申请提供一种转换电路的控制装置、方法、芯片和电源变换器，用于提升转换电路的供电稳定。

第一方面，本申请提供了一种转换电路的控制装置，与转换电路连接，并用于控制转换电路的运行。该转换电路包括逆变电路、整流电路以及连接在逆变电路和整流电路之间的变压器。具体地，该转换电路的控制装置包括：补偿电路和控制电路。

其中，补偿电路用于与逆变电路和整流电路连接；控制电路与补偿电路连接，用于与逆变电路和整流电路连接；补偿电路用于获取本次和相邻一次输入到逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第二电压；根据转换电路中多个器件的参数，对第二电压进行补偿得到第三电压；控制电路用于获取整流电路输出的第四电压，根据本次获取的第四电压、第三电压和第二电压确定目标占空比，并利用目标占空比控制整流电路和逆变电路中开关的导通。

采用上述控制装置，补偿电路相邻两次获取的第一电压之间的差值，为一个采样周期内逆变电路接收的电压的幅值变化值，由于逆变电路和整流电路中开关的导通均设置有固定的周期，本次获取的第一电压只能用于控制开关下个周期的导通，因此，可以利用该差值对本次获取的第一电压进行采样时延补偿得到第二电压。在转换电路中，逆变电路主要用于将接收的直流电压转换为交流电压，因此，逆变电路的输出电压与输入电压的幅值相同，利用上述补偿得到的第二电压即可确定出逆变电路工作所需的占空比。由于已经确定出逆变电路的输出电压幅值为补偿后的第二电压，可以根据逆变电路与整流电路之间器件的参数，可以确定出第二电压经过上述器件后达到整流电路后的第三电压，获取整流电路输出的第四电压，在已知整流电路输入电压和输出电压的情况下，可以确定出整流电路维持输出电压不变所需的占空比，从而使整流电路输出给负载的电压稳定不变，提升转换电路的供电稳定性。

在一种可能的实现方式中，补偿电路包括：第一补偿单元和第二补偿单元。其中，转换电路中多个器件的参数包括变压器的变比和变压器的漏感。

其中，第一补偿单元用于获取本次和相邻一次输入至逆变电路的第一电压；根据第一差值，对本次获取的第一电压进行加法运算得到第二电压。第二补偿单元用于根据变压器的变比，对第二电压进行乘法运算得到第五电压；根据变压器的漏感，确定漏感电压，漏感电压为变压器漏感两端的电压；根据漏感电压，对第五电压进行减法运算得到第三电压。

采用上述控制装置，由于逆变电路主要用于将接收的直流电压转换为交流电压，并不进行电压幅值的变换，因此，经补偿后的第二电压达到整流电路所产生的电压幅值变化主要是因为变压器产生的，因此可以根据变压器的变比和变压器的漏感进行补偿，来保证数值的准确性。

在一种可能的实现方式中，转换电路的控制装置还包括数字比例-积分-微分PID控制器，数字PID控制器的一端与整流电路连接，数字PID控制器的另一端与控制电路连接，用于获取第四电压，并将第四电压输出给控制电路。

采用上述控制装置，为了防止输出电压波动导致的第四电压的幅值与理想的输出电压幅值产生差值，可以通过PID控制器稳定输出电压幅值，来保证转换电路的供电稳定性。

在一种可能的实现方式中，控制电路包括：第一控制单元和第二控制单元。

其中，第一控制单元与补偿电路连接，用于与逆变电路连接，根据第二电压，确定第一占空比，并根据第一占空比控制逆变电路中开关的导通；第二控制单元与补偿电路连接，用于与整流电路连接，控制第四电压对第三电压进行除法运算，得到第二占空比，并根据第二占空比控制整流电路中开关的导通。第一占空比和第二占空比构成目标占空比。

采用上述控制装置，逆变电路和整流电路功能不同，且逆变电路和整流电路分别位于变压器的原边绕组和副边绕组，为了实现变压器原边与副边之间的电气隔离，可以在控制装置中分别配置用于控制逆变电路的第一控制单元，以及用于控制整流电路的第二控制单元。

在一种可能的实现方式中，为了实现转换电路输入侧和输出侧之间的信号隔离，转换电路的控制还包括隔离器，该隔离器可以连接在数字PID控制器和整流电路之间，以及连接在控制电路和整流电路之间。

采用上述控制装置，控制装置从变压器原边侧获取第一电压，从变压器的副边侧获取第四电压，为了实现变压器原边侧和副边侧之间的电气隔离，可以通过隔离器对整流电路输出的第四电压进行信号隔离，以及通过隔离器对控制电路输出的用于控制整流电路的信号进行信号隔离，从而实现变压器两侧的信号隔离。

第二方面，本申请提供了一种芯片，与转换电路连接，转换电路包括逆变电路、变压器和整流电路，该芯片包括：补偿电路，用于与逆变电路和整流电路连接；控制电路，与补偿电路连接，用于与逆变电路和整流电路连接；补偿电路用于获取本次和相邻一次输入到逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第二电压；根据转换电路中多个器件的参数，对第二电压进行补偿得到第三电压；控制电路用于获取整流电路输出的第四电压，根据本次获取的第四电压、第三电压和第二电压确定目标占空比，并利用目标占空比控制整流电路和逆变电路中开关的导通。

第三方面，本申请提供了一种电源变换器，该电源变换器包括转换电路和控制装置。

其中，转换电路包括逆变电路、变压器和整流电路；逆变电路用于通过转换电路的输入端与供电电源连接，将供电电源输出的第一电压转换为第二电压；整流电路用于通过转换电路的输出端与负载连接，将第二电压转换为负载供电所需的第三电压。控制装置包括补偿电路和控制电路；补偿电路与整流电路和逆变电路连接，控制电路与整流电路和逆变电路连接。

其中，补偿电路用于获取本次和相邻一次输入到逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第四电压；根据转换电路中多个器件的参数，对第四电压进行补偿得到第五电压；控制电路用于获取整流电路输出的第三电压，根据本次获取的第三电压、第四电压和第五电压确定目标占空比，并利用目标占空比控制整流电路和逆变电路中开关的导通。

在一种可能的实现方式中，逆变电路和整流电路为半桥转换电路或者全桥转换电路。

第四方面，本申请提供一种转换电路的控制方法，应用于转换电路，转换电路包括逆变电路、变压器和整流电路。具体地，控制方法包括以下步骤：

获取本次和相邻一次输入到逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第二电压；根据转换电路中多个器件的参数，对第二电压进行补偿得到第三电压；获取整流电路输出的第四电压，根据本次获取的第四电压、第三电压和第二电压确定目标占空比，并利用目标占空比控制整流电路和逆变电路中开关的导通。

上述第二方面至第四方面中任一方面中的任一可能设计可以达到的技术效果，请参照上述第一方面中的任一可能设计可以达到的技术效果描述，这里不再重复赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种转换电路的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的一种转换电路的结构示意图二；

图3为本申请实施例提供的一种转换电路的结构示意图三；

图4为本申请实施例提供的一种转换电路的控制装置的结构示意图一；

图5为本申请实施例提供的一种转换电路的控制装置的结构示意图二；

图6为本申请实施例提供的一种补偿电路获取的第一电压的波形示意图；

图7为本申请实施例提供的一种伏秒积波形示意图；

图8为本申请实施例提供的一种整流电路中开关的导通示意图；

图9为本申请实施例提供的一种转换电路的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例进行详细描述。

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，并不是全部的实施例。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。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

以下，对本申请实施例中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。

(1)本申请实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。

(2)本申请实施例中的开关管可以是继电器、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(bipolarjunction transistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)、碳化硅(SiC)晶体管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。各个开关管的封装形式可以是单管封装，也可以是多管封装，本申请实施例对此并不多作限制。每个开关管皆可以包括第一端、第二端和控制端，其中，控制端用于控制开关管的导通或关闭。当开关管导通时，开关管的第一端和第二端之间可以传输电流，当开关管关闭时，开关管的第一端和第二端之间无法传输电流。以为MOSFET例，开关管的控制端为栅极，开关管的第一端可以是源极，第二端可以是漏极，或者，第一端可以是漏极，第二端可以是源极。

(3)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。本申请实施例中的“连接”也可以理解为无线连接，即两个电学元件连接可以是两个电学元件电磁连接。

(4)直流电和交流电。本申请实施例中的直流电是指电能在电路中沿着不变的方向进行传导的一种电学形态。电能的传导方向也称为相位，直流电的相位可以包括正向或负向两种。大多数直流电的电能强度是固定的，在某些特殊的直流电(如脉冲直流电)中，电能强度也会随着时间的变化而变化。电能强度也称为电流幅值。常见的直流电源包括干电池、蓄电池或直流发电机等。本申请实施例中的交流电是指电能在电路中沿着周期性变化的方向进行传导的一种电学形态。大多数交流电的电能强度也会随着时间而发生周期性的变化。交流电在传导方向上的周期性变化由交流电的频率来限定。当交流电的频率越大时，交流电能越快地更改传导方向，当交流电的频率越小时，交流电能缓慢地更改传导方向。常见的交流电源包括市电、工农业用电源、居民用电源等。

(5)变比，本申请实施例中变压器的“变比”指的是变压器原边绕组的线圈匝数与副边绕组的线圈匝数之间的比值。若变压器执行升压转换，则原边绕组的线圈匝数小于副边绕组的线圈匝数。若变压器执行降压转换，则原边绕组的线圈匝数大于副边绕组的线圈匝数。本申请实施例中逆变电路和整流电路的“变比”指的是逆变电路和整流电路输出电压的电压幅值与输入电压的电压幅值之间的比值。

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。本申请实施例提供的方案应用于需要对供电电源的输出电压需要转换的设备，其中，该设备包括但不限于：交通工具、机器人、照明设备、工业设备、智能工厂设备等。本申请实施例提供的交通工具可以包括一种或多种不同类型的在陆地(例如，公路，道路，铁路等)，水面(例如：水路，江河，海洋等)或者空间上操作或移动的运输工具或者可移动物体。例如，交通工具可以包括车辆，自行车，摩托车，火车，地铁，飞机，船，飞行器，或其它类型的运输工具或可移动物体等。

如图1所示，为本申请实施例所提供的转换电路的一种结构示意图，转换电路主要包括逆变电路、整流电路和连接在逆变电路和整流电路之间用于实现电气隔离的变压器。其中，逆变电路的输入端与转换电路的输入端连接，逆变电路的输出端与变压器的原边绕组连接，变压器的副边绕组与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与转换电路的输出端连接，即逆变电路、变压器和整流电路依次串联。

其中，转换电路的输入端与电源连接，转换电路的输出端与负载连接，即逆变电路接收电源的输出电压Vi，整流电路输出负载所需的供电电压Vo。转换电路可以将电源输出的电压转换为负载供电所需的电压，并为负载供电。

本申请实施例中，逆变电路和整流电路均可以具备转换功能。其中，逆变电路可以将直流输入电压Vi转换为交流电压，并通过变压器将转换后的交流电压输出给整流电路。整流电路可以接收变压器输出的交流电压，将接收的交流电压的幅值进行转换，并通过转换电路的输出端输出给负载，从而为负载供电。

其中，整流电路可以是具备降压功能的Buck电路，即整流电路输入电压的电压幅值高于整流电路输出电压的电压幅值。整流电路也可以是具备升压功能的Boost电路，即整流电路输入电压的电压幅值小于整流电路输出电压的电压幅值。整流电路还可以是具备升压功能和降压功能的Buck-Boost电路。

实际应用时，逆变电路和整流电路可以是半桥转换电路，也可以是全桥转换电路。其中，半桥转换电路和全桥转换电路的电路结构可以是现有的半桥转换电路和全桥转换电路的电路结构。例如，参见图2所示，为逆变电路和整流电路均为半桥转换电路时，转换电路的一种结构示意图。参见图3所示，为逆变电路为全桥转换电路，整流电路为半桥转换电路时，转换电路的一种结构示意图。其中，Rpri为转换电路输入端连接的电源的内阻，Rsec为变压器的漏感。

图2和图3所示的转换电路仅为示意，实际应用中，逆变电路和整流电路还可以采用其它电路结构，例如，为了提升转换电路的转换效率，转换电路还可以包括储能电感或电容。

采用上述转换电路对电源输出的电能进行转换时，若转换电路的输入电压发生变化，与转换电路连接的用于控制转换电路运行的控制装置，需要根据输入电压的变化调整转换电路的占空比，实现输出给负载的电压稳定不变，保证供电稳定性。

参见图4所示，为本申请实施例提供的一种转换电路的控制装置，转换电路的控制装置可以与前述所示的转换电路连接，并用于控制整流电路和逆变电路的运行。转换电路的控制装置包括补偿电路和控制电路。

其中，补偿电路用于与逆变电路和整流电路连接；控制电路与补偿电路连接，用于与逆变电路和整流电路连接；补偿电路可以获取本次和相邻一次输入至逆变电路的第一电压V1，即转换电路的输入电压Vi，根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压V1进行第一次补偿得到第二电压V2。根据转换电路中多个器件的参数，对第二电压V2进行第二次补偿得到第三电压V3。其中，第二电压V2是对本次获取的第一电压V1进行采样时延补偿后得到的电压值，第三电压V3为第二电压V2经过逆变电路和变压器后到达整流电路的电压值。

具体地，由于逆变电路和整流电路中的开关均设置有固定周期，本次获取的第一电压V1只能用于下个周期开关导通的调整，导致获取的第一电压V1与逆变电路实际获取的电压幅值存在采样延迟误差，控制电路可以根据采样延迟补偿后得到的第二电压V2确定下个周期逆变电路所需转换的电压，并利用该电压确定逆变电路所需的第一占空比。控制电路可以周期性获取整流电路输出的第四电压V4，即转换电路的输出电压Vo，通过输入至整流电路的电压V3和整流电路输出的电压V4即可确定整流电路当前所需的第二占空比数值。其中，第一电压和第四电压的采样周期可以与转换电路中开关的导通周期相同，第一占空比和第二占空比构成目标占空比。

在一示例中，补偿电路和控制电路中可以配置检测器件，补偿电路可以利用检测器件定期获取输入至逆变电路的第一电压V1，控制电路可以利用检测器件定期获取转换电路输出的第四电压V4。

在另一示例中，补偿电路和控制电路也可以与检测器件连接，补偿电路可以利用连接的检测器件定期获取输入至逆变电路的第一电压V1，控制电路可以利用连接检测器件定期获取转换电路输出的第四电压V4。其中，检测器件可以设置在转换电路的控制装置内，也可以设置在转换电路的控制装置外。

在一种可能的实现方式中，由于整流电路和逆变电路分别设置于变压器的两侧绕组，为了实现转换电路的电气隔离功能，控制电路可以包括第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元可以与逆变电路连接，用于控制逆变电路中开关的导通。第二控制单元可以与整流电路连接，用于控制整流电路中开关的导通。

下面结合实施例，对控制电路的工作过程进行详细说明。

结合前述描述，整流电路的输入电压Vi’和输出电压Vo之间的关系可以满足以下公式一：

Vo＝Vi’*D(公式一)

其中，Vi’为转换电路的输入电压Vi经过补偿电路补偿后得到的第三电压V3，Vo为整流电路的输出电压V4，D为整流电路的第二占空比，也可以称为整流电路的变比。

实际应用时，整流电路的输出电压Vo可能会存在波动，为了提升转换电路的供电稳定性，参见图4所示，转换电路的控制装置中还可以包括数字比例-积分-微分PID控制器，数字PID控制器的一端与整流电路连接，数字PID控制器的另一端与控制电路连接，用于周期性检测转换电路输出的第四电压V4，并将第四电压V4输出给控制电路。其中，数字PID控制器中的参数可以根据转换电路的结构以及操作人员的选择进行配置，本申请这里不做详细介绍。

参见图1所示，由于数字PID控制器一端连接的整流电路位于变压器的副边绕组侧，另一端连接的控制电路位于变压器的原边绕组侧，为了实现变压器两侧的信号隔离，参见图5所示，数字PID控制器与整流电路之间需要配置隔离器，该隔离器可以实现整流电路与控制装置之间的信号隔离。其中，隔离器可以是隔离变压器，也可以是其它具备隔离功能的器件。

其中，数字PID控制器的输出信号与整流电路的占空比之间满足以下公式二：

D＝Km*PID_OUT*25/Vi(公式二)

其中，PID_OUT为数字PID控制器的输出信号，即转换电路的输出电压，Km为PID_OUT与占空比D之间的线性系数。

实际应用时，由于控制装置直接获取输入至逆变电路的第一电压，采用前馈方式对采集的输入电压进行补偿，即转换电路的控制装置设置于变压器的原边绕组侧，为了实现变压器原边绕组与副边绕组之间的电气隔离，参见图5所示，隔离器还需要连接在控制电路与整流电路之间，用于对控制电路输出的用于控制整流电路中开关导通的信号进行信号隔离。其中，上述控制信号是控制电路根据前述公式一和公式二计算得到的占空比生成的。

前述整流电路接收的第三电压是逆变电路输出的第二电压V2通过变压器后得到的，逆变电路连接在电源与变压器之间，用于将电源输出的交流电压转换为直流电压，并不用于电压幅值的转换。因此，控制电路在接收到采样延迟补偿后的第二电压V2后，输出的是交流电形式的第二电压V2。

具体地，通过补偿电路接收经过采样延迟补偿的第二电压，从而确定下个周期逆变电路实际接收的电压幅值，由于逆变电路并不进行电压幅值变换，因此，逆变电路的输出电压和输入电压的幅值一致，从而确定出逆变电路对上述输入电压进行转换所需的占空比D1，利用上述占空比D1生成相应的驱动信号输出给逆变电路中对应的开关。

以上为控制电路对转换电路的控制过程，下面结合实施例对补偿电路补偿过程进行详细介绍。

补偿电路的补偿过程主要分为动态补偿和静态补偿，动态补偿为对采样的第一电压V1进行采样时延补偿，得到第二电压V2，使第二电压V2的幅值其与下个周期逆变电路所接收的第一电压V1数值一致。静态补偿为动态补偿的第二电压V2经过逆变电路和变压器到达整流电路产生的第二电压V3。动态补偿主要补偿的是采样时延，可以根据相邻两次获取的第一电压V1之间的第一差值，确定一个采样周期内第一电压V1所产生的幅值的变化量，并利用该幅值变化量对本次采样得到的第一电压V1进行补偿，得到第二电压V2，该第二电压V2的电压幅值与下个周期逆变电路接收的电压幅值相同。静态补偿主要补偿的是经动态补偿后的第二电压V2到达整流电路所产生的电压固定差值，该固定差值可以根据第二电压V2传输路径上的器件参数进行确定，并利用上述固定差值对动态补偿后的第二电压V2进行补偿，得到第二电压V3。

下面分别对补偿电路的动态补偿过程和静态补偿过程进行详细介绍。

动态补偿：

补偿电路按照固定周期采集转换电路的输入电压Vi，即输入至逆变电路的第一电压V1，其采样周期可以为转换电路中开关占空比的更新周期，采集的输入电压Vi只能用于转换电路开关占空比的下个周期的更新，但是在本次采样与下个周期期间输入电压在连续变化，采用上述采集方式采集的输入电压Vi的电压幅值保持在采样时刻不变，无法更新电路中实际输入电压Vi的变化。参见图6所示，为输入电压Vi快速变化时，多次采样的输入电压的幅值波形图，由图6可知，输入电压Vi的采样值呈现阶梯状变化，即采样的输入电压Vi滞后于输入电压的实际变化值，因此，可以根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，确定一个采样周期内输入电压Vi的变化规律，从而根据其变化规律对本次采样的第一电压V1进行动态补偿得到第二电压V2，使其幅值与下个周期输入电压的实际变化值相同。

在一示例中，动态补偿后的第二电压可以满足以下公式三：

V2＝V1(T2)+{V1(T2)-V1(T1)}(公式三)

其中，V1(T2)为本次获取的第一电压V1的电压幅值，V1(T1)为前一次获取的第一电压V1的电压幅值。由于本次采样的第一V1用于对转换电路下一个周期的占空比进行调整，采用上述公式三对本次采样的第一电压V1进行动态补偿可以抵消本次采样的第一电压V1采样与下个周期之间的时延产生的电压幅值变化，使输入电压V1变化前后可以实现伏秒平衡。在实际应用时，若补偿的数值与实际变化值存在误差时，多次使用后可能会造成误差增大，为了保证精准补偿，还可以配置电压补偿系数Kcomp，用于对误差进行补偿，其动态补偿后的第二电压可以满足以下公式四：

V2＝V1(T2)+Kcomp*{V1(T2)-V1(T1)}(公式四)

采用上述公式四，其动态补偿后伏秒平衡可以满足公式五：

其中，Ton本次转换电路中开关的导通时长，T可以为转换电路中开关导通周期。

由于本申请上述补偿方式均是获取的数字参数，利用上述公式五，其Ton的数字计算过程可以满足以下公式六：

Ton＝PID_OUT*256/V2(公式六)

采用上述公式，在理想情况下，可以将电压补偿系数Kcomp设置为1，其伏秒积为与X轴重合的直线，表征在理想情况采用上述方式进行动态补偿，动态补偿值与实际采样时延产生的误差值相等，即伏秒平衡。由于电路输入电压发生波动或者器件为非理想器件等原因，随着电路的使用，电压补偿系数Kcomp为1时其伏秒积会逐渐偏离为X轴，为了保证准确补偿，需要定期调整电压补偿系数Kcomp。参见图7所示，为电压补偿系数Kcomp设置为不同值时的伏秒积的波动区间，当电压补偿系数Kcomp设置为0时，其伏秒积曲线可参见图7中逐渐偏离X轴的曲线，其采样误差逐渐增大。靠近X轴的几条曲线分别为电压补偿系数Kcomp设置为不同数值下的伏秒积曲线，从图7中可以看出，即使不能完全实现伏秒积平衡，但是动态补偿后的数值已经非常接近实际采样时延误差，从而可以保证精准补偿。

具体地，由于从输入电压采样到前馈使用再到更新占空比经历了2*t_SW，参见图8所示，其中，图8中HPWM可以是转换电路的高频开关对应的驱动信号波形，LPWM可以是转换电路中低频开关对应的驱动信号波形，由图8可以看出，2*t_SW正好为开关所需驱动信号的一个完整的周期。因此，可以利用当前周期的信号预测下一个周期所需的驱动信号。例如，在周期N3的占空比前馈计算在N2周期采样计算完成，即该占空比计算只能使用到周期N2和周期N1采样的输入电压Vin2和Vin1，而实际其需要使用的补偿后的前馈电压值应为Vin3，因此动态补偿的计算关系应该满足以下公式七：

Vin3＝Vin2+(Vin2-Vin1)/2t_SW+(2t_SW+2t_D) (公式七)

具体地，采用上述方式可以提前获取下一个采样周期逆变电路实际所需转换的第二电压V2，第一控制单元可以采用上述动态补偿方式获取到第二电压V2后，由于逆变电路并不用于进行电压幅值变换，因此，可以利用第二电压V2确定逆变电路对所需的第一占空比，并利用第一占空比生成逆变电路中多个开关的驱动信号。另外，由于逆变电路和第一控制单元均位于变压器的原边绕组，可以将上述驱动信号直接输出给逆变电路中对应的开关，从而实现控制逆变电路的运行。

静态补偿：

实际应用时，由于配置变压器的转换电路中，逆变电路的主要功能为将输入至转换电路的直流电压Vi转换为交流电压，并不具备电压幅值转换功能，即转换电路的输入电压Vi的电压幅值与第一转换模块输出的电压幅值相同，因此，输入电压传输至整流电路产生的压降主要考虑输入电压Vi从逆变电路输出之后达到整流电路的路径上经过的器件即可，并根据器件参数进行相应电压补偿。

以逆变电路与整流电路之间只经过变压器为例，则转换电路中多个器件的参数为变压器的变比和漏感，转换电路的输入电压Vi与逆变电路的输入电压Vi’可以满足以下公式八：

Vi’＝Vi*Nps-Vsec (公式八)

其中，Vi为经过动态补偿后得到的第二电压V2，Nps为变压器原边绕组和副边绕组之间的线圈匝数比，Vsec为变压器漏感Rsec产生的漏感电压，Vi’为经过静态补偿后得到的第三电压V3，也即下个开关周期整流电路实际接收的电压。

结合前述可见，则输入电压Vi幅值变化前的输出电压为Vo1满足公式九，输入电压Vi的幅值变化后的输出电压Vo2满足公式十：

Vo1＝(Vi*Nps-Vsec)Km*PID_OUT*25/Vi (公式九)

Vo2＝{(Vi+K)*Nps-Vsec}Km*PID_OUT*25/Vi (公式十)

其中，K为输入电压Vi的变化值，Vsec为变压器的漏感电压，即漏感两端产生的压降。

由公式九和公式十可见，当变化值K大于零时，则(Vi*Nps-Vsec)Km*PID_OUT*25/Vi<{(Vi+K)*Nps-Vsec}Km*PID_OUT*25/Vi，即Vo1<Vo2，即当输入电压Vi的幅值增大时，在静态补偿的作用下，输出电压也会增加。当变化值K小于零时，则(Vi*Nps-Vsec)Km*PID_OUT*25/Vi>{(Vi+K)*Nps-Vsec}Km*PID_OUT*25/Vi，即Vo1>Vo2，即当输入电压Vi的幅值降低时，在静态补偿的作用下，输出电压也会降低。即采样的输入电压Vi与输入到整流电路的电压存在幅值差值，幅值差值数值可以根据上述公式进行静态补偿，使静态补偿和动态补偿后的电压幅值与整流电路实际接收的电压相同。

采用上述动态补偿方式和静态补偿方式，得到下个周期整流电路实际接收的第三电压V3，并利用上述数字PID控制器得到整流电路输出的第四电压V4，在确定整流电路的输入电压V3和输出电压V4的情况下，利用上述公式一将输出的第四电压V4对输入的第三电压进行V3进行除法运算，即可确定出整流电路所需的变比，即整流电路所需的第二占空比。控制电路中的第二控制单元利用第二占空比确定整流电路中各个开关的驱动信号，并将驱动信号发送给对应的开关，从而实现控制整流电路的输出电压稳定不变，提升转换电路的供电稳定性。另外，由于第二控制单元位于变压器的原边绕组侧，整流电路位于变压器的副边绕组侧，为了实现信号隔离，第二控制单元与整流电路之间可以通过上述隔离器连接。

实际应用时，逆变电路和整流电路之间除了上述用于电气隔离的变压器之外，还可以包括其他器件，且上述变压器的变比可以是固定值还可以通过外接器件进行调整，因此，在进行动态补偿时，可以当前电路中器件的配置进行补偿。其中，器件的参数可以是预先存储的，也可以是通过检测得到的。基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种芯片，该芯片可以与转换电路连接，转换电路可以包括逆变电路、变压器和整流电路。其中，转换电路的电路结构可参见图1至图3所示，本申请不做重复介绍。

具体地，该芯片可以包括补偿电路和控制电路。补偿电路用于与逆变电路和整流电路连接；控制电路与补偿电路连接，用于与逆变电路和整流电路连接。

其中，补偿电路用于周期性获取本次和相邻一次输入到逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第二电压；根据转换电路中多个器件的参数，对第二电压进行补偿得到第三电压；控制电路用于获取整流电路输出的第四电压，根据本次获取的第四电压、第三电压和第二电压确定目标占空比，并利用目标占空比控制整流电路和逆变电路中开关的导通。

实际应用时，芯片上设置有多个对外引脚，补偿电路和控制电路与芯片的多个引脚连接，同时，整流电路和逆变电路也与芯片的多个引脚连接，从而构成转换电路和芯片的之间的信号传输路径。

在一示例中，为了实现转换电路的输出电压稳定，芯片内还可以包括数字PID控制器，数字PID控制器的一端与整流电路连接，数字PID控制器的另一端与控制电路连接。

在一示例中，为了实现芯片与转换电路之间的信号隔离，芯片内还可以包括隔离器，该隔离器连接在控制电路与整流电路之间，以及连接在数字PID控制器与整流电路之间。

芯片内部的具体结构以及芯片内部各个器件的工作过程可参见前述图4至图8的相关介绍，本申请这里不做重复介绍。

结合上述装置实施例，本申请实施例还提供了一种电源变换器，该电源变换器分别与电源和负载连接，用于将直电源输出的电压转换为负载的供电电压。电源变换器可以包括转换电路和控制装置。

其中，转换电路包括逆变电路、变压器和整流电路；逆变电路用于通过转换电路的输入端与供电电源连接，将供电电源输出的第一电压转换为第二电压；整流电路用于通过转换电路的输出端与负载连接，将第二电压转换为负载供电所需的第三电压；控制装置包括补偿电路和控制电路；补偿电路与整流电路和逆变电路连接，控制电路与整流电路和逆变电路连接；补偿电路用于周期性获取本次和相邻一次输入到逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第四电压；根据转换电路中多个器件的参数，对第四电压进行补偿得到第五电压；控制电路用于获取整流电路输出的第三电压，根据本次获取的第三电压、第四电压和第五电压确定目标占空比，并利用目标占空比控制整流电路和逆变电路中开关的导通。

其中，控制装置和转换电路的结构和工作方式可前述图1至图8的相关介绍，本申请这里不做重复介绍。

在一示例中，转换电路内的整流电路或逆变电路可以是全桥转换电路，例如现有的H桥整流电路，整流电路和逆变电路还可以是半桥转换电路。半桥转换电路或者全桥转换电路中电路结构可以根据实际转换需求进行配置，本申请这里不做限定。

结合上述装置实施例，本申请实施例还提供了一种转换电路的控制方法，该控制方法可以应用于图1至图3所示的转换电路中，并由转换电路的控制装置执行。具体的，参见图9所示，该转换电路的控制方法主要包括以下步骤：

步骤901：获取本次和相邻一次输入到逆变电路的第一电压。其中，第一电压可以是电压传感器定期检测得到的。

步骤902：根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第二电压。

步骤903：根据转换电路中多个器件的参数，对第二电压进行补偿得到第三电压。

步骤904：获取整流电路输出的第四电压，根据本次获取的第四电压、第二电压和第三电压确定目标占空比，并利用目标占空比控制逆变电路和整流电路中开关的导通。其中，第四电压可以是电压传感器定期检测得到的。

在一种可能的实现方式中，根据转换电路中多个器件的参数，若逆变电路与整流电路之间只连接有用于实现电气隔离的变压器，则转换电路中多个器件的参数包括变压器的变比和变压器的漏感，对第二电压进行补偿得到第三电压，包括：根据隔离变压器的变比，对第二电压进行乘法运算得到第五电压；根据隔离变压器的漏感，确定漏感电压，漏感电压为隔离变压器漏感两端的电压；根据漏感电压，对第五电压进行减法运算得到第三电压。

在一种可能的实现方式中，根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的第一电压进行补偿得到第二电压，包括：根据第一差值，对本次获取的第一电压进行加法运算得到第二电压。

具体地，第一差值为相邻两个获取的第一电压之间的差值，即一个采样周期内第一电压的幅值变化量，由于本次获取的第一电压只能用于对转换电路下个周期的占空比进行调整，通过上述运算可以对本次获取的第一电压补偿，使补偿后得到的第二电压的电压幅值与下个周期逆变电路接收的电压幅值相同。

在一种可能的实现方式中，为了实现转换电路的输出电压稳定，防止输出电压偏离理想值，在获取第二转换模块输出的第四电压时，可以利用数字比例-积分-微分PID控制器，周期性获取整流电路输出的第四电压。

在一种可能的实现方式中，所述根据本次获取的所述第四电压、所述第二电压和所述第三电压确定目标占空比，包括：根据所述第二电压确定第一占空比，并根据所述第一占空比控制所述第一转换模块中开关的导通；控制所述第四电压对所述第三电压进行除法运算，得到第二占空比，并根据所述第二占空比控制所述第二转换模块中开关的导通。其中，所述第一占空比和所述第二占空比构成所述目标占空比。

基于以上实施例，本申请实施例还提供了一种计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，使得计算机实现图9所示的实施例中所提供的方法。

基于以上实施例，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被计算机执行时，使得计算机实现图9所示的实施例中所提供的方法。其中，存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。以此为例但不限于：计算机可读介质可以包括RAM、只读存储器(read-only memory，ROM)、电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM1)、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

本申请实施例提供的技术方案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、接入网设备、终端设备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(digital subscriber 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可以存取的任何可用介质或者是包含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)、光介质(例如，数字视频光盘(digital video disc，DVD))、或者半导体介质等。

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 (9)

1.一种转换电路的控制装置，与转换电路连接，所述转换电路包括逆变电路、变压器和整流电路，其特征在于，所述转换电路的控制装置包括：

补偿电路，用于与所述逆变电路和所述整流电路连接；

控制电路，与所述补偿电路连接，用于与所述逆变电路和所述整流电路连接；

所述补偿电路用于获取本次和相邻一次输入到所述逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的所述第一电压进行补偿得到第二电压；根据所述转换电路中多个器件的参数，对所述第二电压进行补偿得到第三电压；

所述控制电路用于获取所述整流电路输出的第四电压，根据本次获取的所述第四电压、所述第三电压和所述第二电压确定目标占空比，并利用所述目标占空比控制所述整流电路和所述逆变电路中开关的导通。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述补偿电路包括：第一补偿单元和第二补偿单元；其中，所述转换电路中多个器件的参数包括所述变压器的变比和所述变压器的漏感：

所述第一补偿单元用于获取本次和相邻一次输入至所述逆变电路的第一电压；根据所述第一差值，对本次获取的所述第一电压进行加法运算得到所述第二电压；

所述第二补偿单元用于根据所述变压器的变比，对所述第二电压进行乘法运算得到第五电压；根据所述变压器的漏感，确定漏感电压，所述漏感电压为所述变压器漏感两端的电压；根据所述漏感电压，对所述第五电压进行减法运算得到所述第三电压。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述转换电路的控制装置还包括数字比例-积分-微分PID控制器，所述数字PID控制器的一端与所述整流电路的输出端连接，所述数字PID控制器的另一端与所述控制电路连接，用于获取所述第四电压，并将所述第四电压输出给所述控制电路。

4.如权利要求1～3任一项所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括：第一控制单元和第二控制单元；其中，所述第一占空比和所述第二占空比构成所述目标占空比：

所述第一控制单元与所述补偿电路连接，用于与所述逆变电路连接，根据所述第二电压，确定第一占空比，并根据所述第一占空比控制所述逆变电路中开关的导通；

所述第二控制单元与所述补偿电路连接，用于与所述整流电路连接，控制所述第四电压对所述第三电压进行除法运算，得到第二占空比，并根据所述第二占空比控制所述整流电路中开关的导通。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转换电路的控制装置还包括隔离器，所述隔离器连接在所述数字PID控制器和所述整流电路之间，以及连接在所述控制电路和所述整流电路之间。

6.一种芯片，与转换电路连接，所述转换电路包括逆变电路、变压器和整流电路，其特征在于，包括：

补偿电路，用于与所述逆变电路和所述整流电路连接；

控制电路，与所述补偿电路连接，用于与所述逆变电路和所述整流电路连接；

所述补偿电路用于获取本次和相邻一次输入到所述逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的所述第一电压进行补偿得到第二电压；根据所述转换电路中多个器件的参数，对所述第二电压进行补偿得到第三电压；

所述控制电路用于获取所述整流电路输出的第四电压，根据本次获取的所述第四电压、所述第三电压和所述第二电压确定目标占空比，并利用所述目标占空比控制所述整流电路和所述逆变电路中开关的导通。

7.一种电源变换器，其特征在于，包括转换电路和控制装置；

所述转换电路包括逆变电路、变压器和整流电路；所述逆变电路用于通过所述转换电路的输入端与供电电源连接，将所述供电电源输出的第一电压转换为第二电压；所述整流电路用于通过所述转换电路的输出端与负载连接，将所述第二电压转换为所述负载供电所需的第三电压；

所述控制装置包括补偿电路和控制电路；所述补偿电路与所述整流电路和所述逆变电路连接，所述控制电路与所述整流电路和所述逆变电路连接；

所述补偿电路用于获取本次和相邻一次输入到所述逆变电路的第一电压；根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的所述第一电压进行补偿得到第四电压；根据所述转换电路中多个器件的参数，对所述第四电压进行补偿得到第五电压；

所述控制电路用于获取所述整流电路输出的所述第三电压，根据本次获取的所述第三电压、所述第四电压和所述第五电压确定目标占空比，并利用所述目标占空比控制所述整流电路和所述逆变电路中开关的导通。

8.如权利要求7所述的电源变换器，其特征在于，所述逆变电路和所述整流电路为半桥转换电路或者全桥转换电路。

9.一种转换电路的控制方法，应用于转换电路连接，所述转换电路包括逆变电路、变压器和整流电路，其特征在于，包括：

获取本次和相邻一次输入到所述逆变电路的第一电压；

根据相邻两次获取的第一电压之间的第一差值，对本次获取的所述第一电压进行补偿得到第二电压；根据所述转换电路中多个器件的参数，对所述第二电压进行补偿得到第三电压；

获取所述整流电路输出的第四电压，根据本次获取的所述第四电压、所述第三电压和所述第二电压确定目标占空比，并利用所述目标占空比控制所述整流电路和所述逆变电路中开关的导通。