一种电压均衡三态双输出升压变换器及其控制方法与流程

技术特征：
1.一种电压均衡三态双输出升压变换器，其特征在于，包括两个储能电感(l1、l2)，两个主开关管(s1、s2)，一个二极管(d0)，一个辅助开关管(s0)，两个副开关管(s'1、s'2)，两个输出电容(c
o1
、c
o2
)；第一储能电感(l1)一侧与输入电源正极、二极管(d0)的负极相连，另一侧与第一主开关管(s1)的漏极、辅助开关管(s0)的漏极、第一副开关管(s'1)源极相连；二极管(d0)的正极与辅助开关管(s0)的源极相连；第一主开关管(s1)源极与输入电源负极相连；第一副开关管(s'1)漏极与第一输出电容(c
o1
)的一侧相连，第一输出电容(c
o1
)的另一侧与第二主开关管(s2)漏极相连；第二储能电感(l2)一侧与输入电源正极相连，另一侧与第二主开关管(s2)漏极、第二输出电容(c
o2
)的一侧相连；第二输出电容(c
o2
)的另一侧与第二副开关管(s'2)源极相连，第二主开关管(s2)源极与输入电源负极、第二副开关管(s'2)漏极相连。所述第一输出电容(c
o1
)和第一负载(r
o1
)并联，第二输出电容(c
o2
)和第二负载(r
o2
)并联。2.如权利要求1所述的电压均衡三态双输出升压变换器，其特征在于，所述第一储能电感(l1)和第二储能电感(l2)的感值相同，且应使每一相电路电流在对应主开关管导通前的死区时间内为负值，同时足以使对应主开关管的体二极管导通。3.如权利要求1所述的电压均衡三态双输出升压变换器，其特征在于，两个输出电容(c
o1
、c
o2
)的电容值应足够大，使得两个输出电容电压视为恒定值。4.如权利要求1所述的电压均衡三态双输出升压变换器，其特征在于，第二主开关管(s2)的占空比应始终大于0.5。5.如权利要求1所述的电压均衡三态双输出升压变换器，其特征在于，所述第一储能电感(l1)、第一主开关管(s1)、第一副开关管(s'1)、第一输出电容(c
o1
)构成第一个单输出升压支路；所述第二储能电感(l2)、第二主开关管(s2)、第二副开关管(s'2)、第二输出电容(c
o2
)构成第二个单输出升压支路；所述辅助开关管(s0)和二极管(d0)构成辅助平衡支路。6.基于如权利要求1
‑
5任一所述电压均衡三态双输出升压变换器的控制方法，其特征在于，在死区时间相同时，辅助开关管(s0)和二极管(d0)构成的辅助平衡支路不加入工作，第一主开关管(s1)和第一副开关管(s'1)互补导通，第二主开关管(s2)和第二副开关管(s'2)互补导通，且主开关管的占空比始终大于0.5，输出电压实现自均衡；在死区时间不同时，辅助开关管(s0)和二极管(d0)构成的辅助平衡支路加入工作，根据死区时间大小关系或输出电压大小关系，控制辅助开关管(s0)的导通时序，和仅需提前第一主开关管(s1)的关断时刻或推迟第一副开关管(s'1)的导通时刻，来构建第一相电感电流保持不变、第一相电感电压为0的工作模态，即电路的第三态。7.如权利要求6所述升压变换器的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1.当输出电压不均衡时，首先确定死区时间大小关系，如果死区时间难以检测，则通过输出电压大小关系间接确定；步骤2.如果第一相开关管的死区时间大于第二相开关管的死区时间，或第一输出电压大于第二输出电压，则在原本的控制时序基础上，提前d
‑0t
s
关断第一主开关管(s1)，且将第一主开关管(s1)的占空比减小d
‑0，第一主开关管(s1)关断的同时，辅助开关管(s0)导通且占空比为d
‑0，其余开关管控制时序不变；如果第一相开关管的死区时间小于第二相开关管的死区时间，或第一输出电压小于第二输出电压，则在原本的控制时序基础上，第一副开关管(s'1)导通时刻延迟d
‑0t
s
且关断时
刻不变，此时第一副开关管(s'1)占空比需减小d
‑0，第一主开关管(s1)关断的同时，辅助开关管(s0)导通且占空比为d
‑0，其余开关管控制时序不变；其中，t
s
为开关周期；步骤3.步骤2得到的新控制时序对电路的开关管进行控制。8.如权利要求7所述升压变换器的控制方法，其特征在于，步骤1中通过输出电压大小关系间接确定的具体规律为：若第一输出电压大于第二输出电压，则第一相开关管对应的死区时间大于第二相开关管的死区时间，若若第一输出电压小于第二输出电压，则第一相开关管对应的死区时间小于第二相开关管的死区时间。9.如权利要求7所述升压变换器的控制方法，其特征在于，步骤2中第一相开关管的死区时间大于第二相开关管的死区时间，或第一输出电压大于第二输出电压时，辅助开关管(s0)的占空比为d
‑0，通过或确定；第一相开关管的死区时间小于第二相开关管的死区时间，或第一输出电压小于第二输出电压时，辅助开关管(s0)的占空比为d
‑0，通过(或)确定；其中，v
′
o1
，v
′
o2
是引入三态后的两个输出电压；v
″
o1
是死区时间不同且不引入均衡电路时的第一个输出的电压值；定义t
s
为开关周期；t
d1
、t
d2
分别是第一主开关管(s1)和第二主开关管(s2)的死区时间；t
_0
辅助开关管(s0)导通时长。

技术总结
本发明提供一种电压均衡三态双输出升压变换器及其控制方法，属于非隔离变换器技术领域。该方案基于输入并联输出串联变换器，通过添加辅助平衡支路构建新的变换器拓扑，并根据死区时间大小关系或两个输出电压大小关系，控制对应的开关管导通时序，创建新的电路模态(第三态)、改变电感的伏秒平衡，从而解决死区时间不一致带来的电压不均衡问题。时间不一致带来的电压不均衡问题。时间不一致带来的电压不均衡问题。


技术研发人员：陈章勇 冯晨晨 陈勇 陈根 朱鑫彤
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2021/11/23