一种多相交错变换器的相移优化方法、电路、设备及介质

本发明涉及交换器领域，尤其涉及一种多相交错变换器的相移优化方法、电路、设备及介质。

背景技术：

1、多相交错并联变换器广泛应用于低压大电流、高功率密度和低纹波电源场合，例如服务器电源、通信电源、车载电源、电池充放电系统以及大电流直流母线供电系统等。与单相变换器相比，多相交错变换器通过多个功率相单元并联工作，可以分担输出电流、降低单相器件电流应力、减小输入和输出电流纹波，并有利于减小滤波电感和滤波电容的体积。

2、在理想情况下，n相交错变换器通常采用均匀相移控制方式，即相邻两相pwm载波或驱动信号之间相差360°/n。对于各相参数完全一致的多相变换器，各相电感电流纹波的幅值、相位和波形形状基本相同，均匀交错后，各相电流纹波在频域或时域上能够相互抵消，从而显著降低总输入电流纹波、总输出电流纹波以及输出电压纹波。

3、然而在实际应用中，各相功率单元难以保持完全一致。由于电感感量误差、电感等效串联电阻差异、开关器件导通电阻差异、驱动延时差异、寄生参数差异、电流采样误差以及pcb布局不一致等因素，各相电感电流纹波的幅值和相位会发生偏差。此时，若仍采用理想的均匀相移角，各相纹波分量不能完全抵消，低次谐波残余可能明显增大，导致总电流纹波和输出电压纹波上升，进而增加输出滤波器压力，降低电源系统的动态性能和电磁兼容性能。

4、现有的多相交错变换器在各相参数不一致时通常采用固定均匀相移但会导致低次纹波抵消效果下降，以及现有非对称相移优化方法存在缺少统一自由度分配机制、直接多变量求解存在计算量较大、在线实现复杂等问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多相交错变换器的相移优化方法，在保证低次纹波抵消效果的前提下，实现了能够降低计算量的统一自由度分配机制。

2、本发明还提出了执行上述多相交错变换器的相移优化方法的电路、设备和介质。

3、根据本发明的第一方面实施例的一种多相交错变换器的相移优化方法，包括：

4、对分别流经交换器n相的电流进行采样，得到每相谐波的复系数；其中，n为正整数；

5、根据相数n的奇偶性，以理想交错相邻相序为原则将交换器n相进行分组；

6、根据每相谐波的复系数，通过夹角参数化将组内各相移角变量合成，得到各组的谐波合向量；其中，相移角变量对应于交换器的某一相；

7、根据各组的谐波合向量的幅值和相位，确定能否抵消谐波；若否，则根据剩余的相移自由度优化下一阶主导谐波；若能，则根据各组的谐波合向量得到各交换器的相移角，以此实现优化。

8、根据本发明实施例的一种多相交错变换器的相移优化方法，至少具有如下有益效果：本发明先是通过相数的奇偶性对交换器的相位分组，按照奇数相和偶数相分别进行自由度分配，利用全部自由度抵消尽可能多的低次谐波；通过谐波合向量分组和内部夹角参数化降低求解维度，利用低次谐波合向量闭合判据获得低次谐波抵消解集，以此实现了降低计算量的统一自由度分配机制，并保证了低次谐波的纹波抵消效果。

9、根据本发明的一些实施例，还包括：根据相数，分别确定各理想交错相移角；根据工程可行域，对各理想交错相移角进行放缩，得到以各理想交错相移角为中心的偏离范围，以此得到各相移角的工程约束。

10、根据本发明的一些实施例，所述根据相数n的奇偶性，以理想交错相邻相序为原则将交换器n相进行分组，包括：

11、固定交换器其中某一相的相移角作为参考相；

12、若n为奇数，则相移自由度为n-1；将除参考相以外的其他相移角变量进行相邻分组，分组组数为（n-1）/2；

13、若n为偶数，则相移自由度为n-1；将除参考相以外的其他相移角变量进行相邻分组并且将剩余的一个相移自由度，分组组数为n/2。

14、根据本发明的一些实施例，根据每相谐波的复系数，通过夹角参数化将组内各相移角变量进行合成，得到各组的谐波合向量，包括：

15、对于各分组中的各相移角变量，分别确定相移角变量的复系数，并且分别定义中心角、内部半夹角；其中，根据中心角、内部半夹角确定各相移角变量；

16、根据中心角、内部半夹角，得到分组的谐波合向量。

17、根据本发明的一些实施例，根据各组的谐波合向量的幅值和相位，确定是否抵消谐波，包括：

18、确定各谐波合向量能否构成闭合多边形，若否，则在工程约束下调整各谐波合向量，直至各谐波合向量构成闭合多边形，则实现谐波的抵消，根据调整后的谐波合向量分别确定各分组组内的相移角，以此根据得到的相移角优化下一阶谐波；

19、若调整后的谐波合向量无法构成闭合多边形或者调整后的任一谐波合向量超过对应的工程约束，则无法抵消谐波。

20、根据本发明的一些实施例，根据剩余的相移自由度优化下一阶主导谐波，包括：

21、对各分组的内部夹角进行搜索求解，使得各变换器的下一阶谐波的幅值最小；根据剩余的相移自由度优化下一阶主导谐波；其中，根据复系数、各分组的内部夹角、中心角得到各变换器的下一阶谐波。

22、根据本发明的一些实施例，还包括：

23、若调整后的任一谐波合向量超过对应的工程约束，则确定所超过的工程约束可否放宽；若任一谐波合向量超过工程约束的值大于预设的偏离值，或所超过的谐波合向量对应的分组内的偏移角与其邻近的偏移角之间的差值小于预设的偏移角偏离值，则对应的工程约束不可放宽，则根据各组的谐波合向量，最小化基波纹波的幅值。

24、根据本发明的第二方面实施例的一种多相交错变换器电路，包括：

25、多相交换器，各相之间相互连接并且各相分别对应一个相移角变量；

26、控制器，用于实现执行如第一方面中任一项所述的方法。

27、根据本发明的第三方面实施例的一种电子设备，包括：

28、存储器，用于存储程序；

29、处理器，用于执行所述存储器存储的程序，当所述处理器执行所述存储器存储的程序时，所述处理器用于执行如第一方面中任一项所述的方法。

30、根据本发明的第四方面实施例的一种存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如第一方面中任一项所述的方法。

31、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

1.一种多相交错变换器的相移优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种多相交错变换器的相移优化方法，其特征在于，还包括：根据相数，分别确定各理想交错相移角；根据工程可行域，对各理想交错相移角进行放缩，得到以各理想交错相移角为中心的偏离范围，以此得到各相移角的工程约束。

3.根据权利要求1所述的一种多相交错变换器的相移优化方法，其特征在于，所述根据相数n的奇偶性，以理想交错相邻相序为原则将交换器n相进行分组，包括：

4.根据权利要求1所述的一种多相交错变换器的相移优化方法，其特征在于，根据每相谐波的复系数，通过夹角参数化将组内各相移角变量进行合成，得到各组的谐波合向量，包括：

5.根据权利要求4所述的一种多相交错变换器的相移优化方法，其特征在于，根据各组的谐波合向量的幅值和相位，确定是否抵消谐波，包括：

6.根据权利要求5所述的一种多相交错变换器的相移优化方法，其特征在于，根据剩余的相移自由度优化下一阶主导谐波，包括：

7.根据权利要求5所述的一种多相交错变换器的相移优化方法，其特征在于，还包括：

8.一种多相交错变换器电路，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。