软启动方法及软启动电路与流程

1.本技术涉及电池储能技术领域，特别是涉及一种软启动方法及软启动电路。


背景技术：

2.随着新能源行业的发展，出现了电池储能技术。在电池充电过程中，需要用到pfc电路及llc电路。对电池进行充电前，首先需要对pfc电路及llc电路进行软启动。
3.传统技术中，先进行pfc软启动得到一个稳定的母线电压，再将该稳定的母线电压输入至llc电路中进行软启动得到一个稳定的直流输出电压。
4.然而，通过传统技术进行软启动的时间较长。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种软启动方法及软启动电路，以减少软启动的时长。
6.第一方面，本技术提供了一种软启动方法，用于充电电路中，所述充电电路包括pfc电路和llc电路，其中，所述pfc电路的输入端与外部电源连接，所述pfc电路的输出端与所述llc电路的输入端连接，所述方法包括：通过所述外部电源向所述pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值；控制所述llc电路进行第一阶段软启动，以使所述llc电路的输出电压达到第一输出电压值；控制所述pfc电路和所述llc电路同步进行第二阶段软启动，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压达到第二输出电压值。
7.在其中一个实施例中，所述控制所述pfc电路和所述llc电路同步进行第二阶段软启动，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压达到第二输出电压值，包括：控制所述pfc电路和所述llc电路同步进行第二阶段软启动，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压从所述第一母线电压值按照第一斜率增加到所述第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压从所述第一输出电压值按照第二斜率增加到所述第二输出电压值。
8.在其中一个实施例中，所述llc电路包括变压器，所述第一输出电压值根据所述第一母线电压值、所述变压器的原边绕组匝数、所述变压器的副边绕组匝数以及预设的增益值确定。
9.在其中一个实施例中，所述pfc电路包括依次连接的软启电路、第一电感以及第一全桥电路，所述软启电路包括并联的软启电阻和软启继电器，所述通过所述外部电源向所述pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值，包括：控制所述软启继电器处于断开状态，以形成由所述外部电源、所述软启电阻、所述
第一电感以及所述第一全桥电路组成的启动通路；通过所述外部电源基于所述启动通路向所述pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到所述第一母线电压值。
10.在其中一个实施例中，所述控制所述llc电路进行第一阶段软启动，以使所述llc电路的输出电压达到第一输出电压值，包括：在所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到所述第一母线电压值后，控制所述软启继电器闭合；在所述软启继电器闭合后，控制所述llc电路进行第一阶段软启动，以使所述llc电路的输出电压达到所述第一输出电压值。
11.在其中一个实施例中，所述llc电路包括变压器，所述变压器的原边侧包括依次连接的半桥电路和lc串联谐振单元，所述变压器的副边侧包括第二全桥电路，所述控制所述llc电路进行第一阶段软启动，以使所述llc电路的输出电压达到所述第一输出电压值，包括：控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，以使所述llc电路的输出电压达到所述第一输出电压值。
12.在其中一个实施例中，所述控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，包括：控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及恒定的占空比工作。
13.在其中一个实施例中，所述控制所述pfc电路和所述llc电路同步进行第二阶段软启动，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压达到第二输出电压值，包括：控制所述第一全桥电路中的开关管工作，并同步控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管按照第二预设工作模式工作，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到所述第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压达到所述第二输出电压值。
14.在其中一个实施例中，所述同步控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管按照第二预设工作模式工作，包括：同步控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及单调递增的占空比曲线工作。
15.第二方面，本技术还提供了一种软启动电路，所述软启动电路包括控制器和充电电路，其中，所述充电电路包括pfc电路和llc电路，其中，所述pfc电路的输入端与外部电源连接，所述pfc电路的输出端与所述llc电路的输入端连接；所述控制器，用于执行上述第一方面任一项所述的方法步骤。
16.上述软启动方法及软启动电路，通过外部电源向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值，通过llc电路进行第一阶段软启动，使llc电路的输出电压达到第一输出电压值，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值及llc电路的输出电压达到第一输出电压值的前提下，再控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值，即pfc电路的输出端侧的母线电压和llc电
路的输出电压在第二阶段软启动是同步增加的，而传统技术中，是先将pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值的期间llc电路的输出电压并未同步增加，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值后才使llc电路的输出电压从0达到第二输出电压值，因为本方案中pfc电路的输出端侧的母线电压和llc电路的输出电压在第二阶段软启动是同步增加的，所以减少了第二阶段软启动的时间，进而减少了pfc电路及llc电路进行软启动的时间。
附图说明
17.图1为一个实施例中充电电路与外部电源连接关系的示意图；图2为一个实施例中软启动方法的流程示意图；图3为一个实施例中通过外部电源向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值的流程示意图；图4为一个实施例中pfc电路的电路图；图5为一个实施例中控制llc电路进行第一阶段软启动，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值的流程示意图；图6为一个实施例中llc电路的电路图；图7为一个实施例中pfc电路的输入端与外部电源连接、pfc电路的输出端与llc电路的输入端连接的电路图；图8为一个示例性的实施例中一种软启动方法的流程示意图；图9为一个示例性的实施例中pfc电路的输出端侧的母线电压的曲线波形图；图10为一个示例性的实施例中llc电路的输出电压的曲线波形图；图11为一个示例性的实施例中llc电路的工作频率曲线波形图；图12为一个示例性的实施例中llc电路中半桥电路中的开关管的占空比示意图；图13为一个示例性的实施例中llc电路中第二全桥电路中的开关管的占空比示意图；图14为一个实施例中软启动电路的结构示意图；图15为一个实施例中软启动电路中pfc电路的输入端与外部电源连接、pfc电路的输出端与llc电路的输入端连接的电路图。
具体实施方式
18.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
19.本技术实施例提供的软启动方法，可以应用于如图1所示的充电电路中。图1展示的是充电电路120与外部电源140连接关系，其中，充电电路120包括pfc电路122和llc电路124，pfc电路122的输入端与外部电源140连接，pfc电路122的输出端与llc电路124的输入端连接。
20.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种软启动方法，应用于图1中的充电电路120，包括以下步骤：
步骤202，通过外部电源向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值。
21.其中，pfc电路中的pfc是指“power factor correction”（功率因数校正），功率因数常用于表征电子产品对电能的利用效率，电子产品的功率因数越高，则电子产品的电能利用效率越高；pfc电路包括依次连接的软启电路、第一电感以及第一全桥电路，软启电路包括并联的软启电阻和软启继电器。
22.可选地，当外部电源输入的电压进入pfc电路中时，外部电源输入的电压会进入由软启电路、第一电感以及第一全桥电路所组成的启动通路，通过该启动通路的处理，使得pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值。
23.步骤204，控制llc电路进行第一阶段软启动，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值。
24.其中，llc电路包括变压器，变压器的原边侧包括依次连接的半桥电路和lc串联谐振单元，变压器的副边侧包括第二全桥电路。
25.可选地，将步骤202中达到第一母线电压值的母线电压输入至llc电路中，经过llc电路中的半桥电路、lc串联谐振单元及第二全桥电路的处理，使llc电路的输出电压达到第一输出电压值。
26.步骤206，控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值。
27.可选地，控制pfc电路进行第二阶段软启动，即通过pfc电路中的第一全桥电路对达到第一母线电压值的pfc电路的输出端侧的母线电压进行处理，使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值；同时，同步控制llc电路进行第二阶段软启动，即通过llc电路中的半桥电路及第二全桥电路对达到第一输出电压值的llc电路输出电压进行处理，使llc电路输出电压达到第二输出电压值。
28.上述软启动方法中，通过外部电源向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值；控制llc电路进行第一阶段软启动，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值；控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值。其中，通过外部电源向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值，通过llc电路进行第一阶段软启动，使llc电路的输出电压达到第一输出电压值，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值及llc电路的输出电压达到第一输出电压值的前提下，再控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值，即pfc电路的输出端侧的母线电压和llc电路的输出电压在第二阶段软启动是同步增加的，而传统技术中，是先将pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值的期间llc电路的输出电压并未同步增加，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值后才使llc电路的输出电压从0达到第二输出电压值，因为本方案中pfc电路的输出端侧的母线电压和llc电路的输出电压在第二阶段软启动是同步增加的，所以减少了第二阶段软启动的时间，进而减少了pfc电路及llc电路进行软启动的时间。
29.上一实施例中，涉及了使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值、使llc电路的输出电压达到第二输出电压值的过程。本实施例中，进一步描述，控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值，包括：控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，以使pfc电路的输出端侧的母线电压从第一母线电压值按照第一斜率增加到第二母线电压值，并使llc电路输出电压从第一输出电压值按照第二斜率增加到第二输出电压值。
30.可选地，将第一斜率定义为k1，第二斜率定义为k2，这里的k1和k2可以是固定值，也可以是变动值，本技术对此不作限定。在第一斜率k1下，pfc电路的输出端侧的母线电压的电压值单调递增；在第二斜率k2下，llc电路输出电压的电压值单调递增。控制pfc电路中的第一全桥电路，使该第一全桥电路在预设工作模式下进行工作，通过在预设工作模式下的第一全桥电路将pfc电路的输出端侧的母线电压从第一母线电压值按斜率k1增加到第二母线电压值；控制llc电路中的半桥电路及第二全桥电路，使该半桥电路、第二全桥电路预设工作模式下工作，通过在预设工作模式下工作的半桥电路、第二全桥电路将llc电路输出电压从第一输出电压值按斜率k2增加到第二输出电压值。
31.本实施例中，控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，以使pfc电路的输出端侧的母线电压从第一母线电压值按照第一斜率增加到第二母线电压值，并使llc电路输出电压从第一输出电压值按照第二斜率增加到第二输出电压值。其中，pfc电路的输出端侧的母线电压从第一母线电压值按照第一斜率增加到第二母线电压值，llc电路输出电压从第一输出电压值按照第二斜率增加到第二输出电压值，因为第一斜率、第二斜率均为固定值，那么在软启过程中pfc电路和llc电路就能保持固定的增益，pfc电路和llc电路也就更稳定，同时，pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动的过程，相比传统技术中使llc电路的输出电压从0达到第二输出电压值的时间大大减少，因而能减少软启动的时长。
32.上一个实施例中，涉及了pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动的过程。本实施例中，进一步描述，llc电路包括变压器，第一输出电压值根据第一母线电压值、变压器的原边绕组匝数、变压器的副边绕组匝数以及预设的增益值确定。
33.其中，变压器包括原边绕组和副边绕组两个部分，预设的增益值表征了llc电路的增益的大小。
34.可选地，定义第一母线电压值为v
bus1
，变压器的原边绕组匝数为n1，变压器的副边绕组匝数n2，预设的增益值为m，第一输出电压值为v
out1
。根据公式（1）计算得到第一输出电压值为v
out1
。
35.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）将第一母线电压值v
bus1
，变压器的原边绕组匝数为n1，变压器的副边绕组匝数n2，预设的增益值为m输入至公式（1），确定第一输出电压值为v
out1
。
36.本实施例中，llc电路包括变压器，第一输出电压值根据第一母线电压值、变压器的原边绕组匝数、变压器的副边绕组匝数以及预设的增益值确定。其中，通过第一母线电压值、变压器的原边绕组匝数、变压器的副边绕组匝数以及预设的增益值确定第一输出电压值，使得第一阶段软启动过程中电路保持恒定的增益，llc电路也就更稳定，同时，第一阶段
软启动使得llc电路的输出电压达到第一输出电压值，那么，后续再将llc电路的输出电压增加到第二输出电压值所需的时间，相比直接将llc电路的输出电压从0增加到第二输出电压值所需的时间，就大大地减少，因而，就能减少得到llc电路的输出电压的时长。
37.上一个实施例中，涉及了确定第一输出电压值的过程。本实施例中，进一步描述，pfc电路包括依次连接的软启电路、第一电感以及第一全桥电路，软启电路包括并联的软启电阻和软启继电器，通过外部电源向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值，流程如图3所示，包括：步骤302，控制软启继电器处于断开状态，以形成由外部电源、软启电阻、第一电感以及第一全桥电路组成的启动通路。
38.其中，pfc电路的电路图如图4所示，其中，电网400为外部电源，rt1为软启电阻，l1为第一电感，rly为软启继电器，q1、q2、q3、q4分别为第一全桥电路中的四个开关管，vbus为pfc电路的输出端侧的母线电压。
39.可选地，电网400向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，此时，控制软启继电器rly，使rly处于断开状态，形成以电网400、rt1、l1、q1、q2、q3、q4所组成的启动通路。
40.步骤304，通过外部电源基于启动通路向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值。
41.可选地，电网400向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，基于以电网400、rt1、l1、q1、q2、q3、q4所组成的启动通路，控制q1、q2、q3、q4，让q1、q2、q3、q4在恒定的工作频率、第一预设占空比的模式下工作，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值v
bus1
。这里的第一预设占空比是根据pfc电路的输出端侧的母线电压的电压值及电网400输入电压的瞬时值计算得到的。
42.本实施例中，通过控制软启继电器处于断开状态，以形成由外部电源、软启电阻、第一电感以及第一全桥电路组成的启动通路；通过外部电源基于启动通路向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值。其中，通过外部电源基于启动通路向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值，可以减少外部电源输入电压的损耗，因而可以在接收相同外部电源输入电压的情况下，使pfc电路的输出端侧的母线电压能在较短的时间内达到第一母线电压值，进而使pfc电路的输出端侧的母线电压输入到llc电路中后能在较短时间内得到llc电路的输出电压。
43.上一个实施例中，涉及了使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值的过程。本实施例中，进一步描述，控制llc电路进行第一阶段软启动，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值，流程如图5所示，包括：步骤502，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值后，控制软启继电器闭合。
44.其中，pfc电路的电路图如图4所示，其中，电网400为外部电源，rt1为软启电阻，l1为第一电感，rly为软启继电器，q1、q2、q3、q4分别为第一全桥电路中的四个开关管，vbus为pfc电路的输出端侧的母线电压。
45.可选地，电网400向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，基于以电网400、rt1、l1、q1、q2、q3、q4所组成的启动通路，控制q1、q2、q3、q4，让q1、q2、q3、q4在恒定的工作频率、第
一预设占空比的模式下工作，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值v
bus1
，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值v
bus1
后，控制软启继电器rly闭合。
46.步骤504，在软启继电器闭合后，控制llc电路进行第一阶段软启动，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值。
47.其中，llc电路包括变压器，变压器的原边侧包括依次连接的半桥电路和lc串联谐振单元，变压器的副边侧包括第二全桥电路。
48.可选地，将步骤502中达到第一母线电压值v
bus1
的母线电压输入至llc电路中，经过llc电路中的半桥电路、lc串联谐振单元及第二全桥电路的处理，使llc电路的输出电压达到第一输出电压值v
out1
。
49.本实施例中，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值后，控制软启继电器闭合；在软启继电器闭合后，控制llc电路进行第一阶段软启动，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值。其中，在软启继电器闭合后，控制llc电路进行第一阶段软启动，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值，因而可以得到较为稳定的llc电路的输出电压，即通过llc电路的第一阶段软启动后，llc电路的输出电压达到一个较为稳定的电压值，基于这个较为稳定的电压值得到最终llc电路的输出电压的电压值所需的时长与传统技术中将llc电路的输出电压从0增加到最终llc电路的输出电压的电压值所需的时长相比，时长较短，因而能减少得到llc电路的输出电压的时长。
50.上一个实施例中，涉及了llc电路进行第一阶段软启动、使llc电路的输出电压达到第一输出电压值的过程。本实施例中，进一步描述，llc电路包括变压器，变压器的原边侧包括依次连接的半桥电路和lc串联谐振单元，变压器的副边侧包括第二全桥电路，控制llc电路进行第一阶段软启动，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值，包括：控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值。
51.其中，llc电路的电路图如图6所示，vbus为pfc电路的输出端侧的母线电压，s1、s2为半桥电路中的两个开关管，lr为lc串联谐振单元中的电感，cr为lc串联谐振单元中的电容，t1为变压器，lm为变压器t1的励磁电感，n1为变压器t1原边绕组的匝数，n2为变压器t1副边绕组的匝数，s3、s4、s5、s6为第二全桥电路的四个开关管，vout为llc电路的输出电压。
52.可选地，控制半桥电路中的开关管s1、s2和第二全桥电路的开关管s3、s4、s5、s6，让半桥电路中的开关管s1、s2和第二全桥电路的开关管s3、s4、s5、s6在恒定的工作频率、第二预设占空比下进行工作，使llc电路的输出电压达到第一输出电压值v
out1
。这里的第二预设占空比是经过调试得到的。
53.本实施例中，控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值。其中，让半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，就可使llc电路的输出电压达到一个较为稳定的电压值，基于这个较为稳定的电压值得到最终llc电路的输出电压的电压值所需的时长与传统技术中将llc电路的输出电压从0增加到最终llc电路的输出电压的电压值所需的时长相比，时长较短，因而能减少得到llc电路的输出电压的时长。
54.上一个实施例中，涉及了控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按
照第一预设工作模式工作，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值的过程。本实施例中，进一步描述，控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，包括：控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及恒定的占空比工作。
55.其中，llc电路的电路图如图6所示，vbus为pfc电路的输出端侧的母线电压，s1、s2为半桥电路中的两个开关管，lr为lc串联谐振单元中的电感，cr为lc串联谐振单元中的电容，t1为变压器，lm为变压器t1的励磁电感，n1为变压器t1原边绕组的匝数，n2为变压器t1副边绕组的匝数，s3、s4、s5、s6为第二全桥电路的四个开关管，vout为llc电路的输出电压。
56.可选地，控制半桥电路中的开关管s1、s2和第二全桥电路的开关管s3、s4、s5、s6，让半桥电路中的开关管s1、s2和第二全桥电路的开关管s3、s4、s5、s6在恒定的工作频率、恒定的占空比下进行工作，使llc电路的输出电压达到第一输出电压值v
out1
。这里的恒定的占空比是经过调试得到的一个固定值。
57.上一个实施例中，涉及了控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及恒定的占空比工作的过程。本实施例中，进一步描述，控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值，包括：控制第一全桥电路中的开关管工作，并同步控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第二预设工作模式工作，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值。
58.其中，pfc电路的输入端与外部电源连接、pfc电路的输出端与llc电路的输入端连接的电路图如图7所示，其中，电网700为外部电源，rt1为软启电阻，l1为第一电感，rly为软启继电器，q1、q2、q3、q4分别为第一全桥电路中的四个开关管，vbus为pfc电路的输出端侧的母线电压，s1、s2为半桥电路中的两个开关管，lr为lc串联谐振单元中的电感，cr为lc串联谐振单元中的电容，t1为变压器，lm为变压器t1的励磁电感，n1为变压器t1原边绕组的匝数，n2为变压器t1副边绕组的匝数，s3、s4、s5、s6为第二全桥电路的四个开关管，vout为llc电路的输出电压。
59.可选地，控制第一全桥电路中的开关管q1、q2、q3、q4，让q1、q2、q3、q4在恒定的工作频率、第一预设占空比的模式下工作，使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值v
bus2
，同时，同步控制半桥电路中的开关管s1、s2和第二全桥电路中的开关管s3、s4、s5、s6在恒定的工作频率、目标占空比的模式下工作，使llc电路输出电压达到第二输出电压值v
out2
。这里的第一预设占空比是根据pfc电路的输出端侧的母线电压的电压值及电网400输入电压的瞬时值计算得到的。
60.本实施例中，控制第一全桥电路中的开关管工作，并同步控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第二预设工作模式工作，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值。其中，pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值的过程与llc电路输出电压达到第二输出电压值的过程是同步进行的，相比传统技术中使llc电路的输出电压从0达到第二输出电压值的时间大大减少，因而能减少软启动的时长。
61.上一个实施例中，涉及了pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值、并使llc电路输出电压达到第二输出电压值的过程。本实施例中，进一步描述，同步控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第二预设工作模式工作，包括：同步控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及单调递增的占空比曲线工作。
62.其中，pfc电路的输入端与外部电源连接、pfc电路的输出端与llc电路的输入端连接的电路图如图7所示，其中，电网400为外部电源，rt1为软启电阻，l1为第一电感，rly为软启继电器，q1、q2、q3、q4分别为第一全桥电路中的四个开关管，vbus为pfc电路的输出端侧的母线电压，s1、s2为半桥电路中的两个开关管，lr为lc串联谐振单元中的电感，cr为lc串联谐振单元中的电容，t1为变压器，lm为变压器t1的励磁电感，n1为变压器t1原边绕组的匝数，n2为变压器t1副边绕组的匝数，s3、s4、s5、s6为第二全桥电路的四个开关管，vout为llc电路的输出电压。
63.可选地，同步控制半桥电路中的开关管s1、s2和第二全桥电路中的开关管s3、s4、s5、s6在恒定的工作频率、单调递增的占空比曲线的模式下工作。
64.本实施例中，同步控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及单调递增的占空比曲线工作。其中，半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管是在恒定的工作频率以及单调递增的占空比曲线下工作，那么，llc电路的输出电压达到第二输出电压值的过程也是单调递增的，同时，pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动的过程，相比传统技术中使llc电路的输出电压从0达到第二输出电压值的时间大大减少，因而能减少软启动的时长。
65.在一个示例性的实施例中，提供了一种软启动方法，用于充电电路中，充电电路包括pfc电路和llc电路，其中，pfc电路的输入端与外部电源连接，pfc电路的输出端与llc电路的输入端连接，pfc电路包括依次连接的软启电路、第一电感以及第一全桥电路，软启电路包括并联的软启电阻和软启继电器，llc电路包括变压器，变压器的原边侧包括依次连接的半桥电路和lc串联谐振单元，变压器的副边侧包括第二全桥电路，方法的流程如图8所示，方法包括：步骤801，控制软启继电器处于断开状态，以形成由外部电源、软启电阻、第一电感以及第一全桥电路组成的启动通路。
66.步骤802，通过外部电源基于启动通路向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值。
67.步骤803，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值后，控制软启继电器闭合。
68.步骤804，在软启继电器闭合后，控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及恒定的占空比工作，以使llc电路的输出电压达到第一输出电压值；第一输出电压值根据第一母线电压值、变压器原边绕组匝数、变压器副边绕组匝数以及预设的增益值确定。
69.步骤805，控制第一全桥电路中的开关管工作，并同步控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及单调递增的占空比曲线工作，以使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电
压值。
70.执行步骤801-步骤805时，充电电路的工作时序图如图9，图10，图11，图12，图13所示。其中，在时段0-t1内，执行步骤801、步骤802；在时段t1-t2内，执行步骤803、步骤804；在时段t2-t3内，执行步骤805。图9展示的是pfc电路的输出端侧的母线电压的曲线波形图，横坐标表示时间，纵坐标表示pfc电路的输出端侧的母线电压的电压值，vbus1为第一母线电压值，vbus2为第二母线电压值。图10展示的是llc电路的输出电压的曲线波形图，横坐标表示时间，纵坐标表示llc电路的输出电压的电压值，vout1为第一输出电压值，vout2为第二输出电压值。图11展示的是llc电路的工作频率曲线波形图，横坐标表示时间，纵坐标表示llc电路的工作频率。图12展示的是llc电路中半桥电路中的开关管的占空比示意图，横坐标表示时间，纵坐标表示llc电路中半桥电路中的开关管的占空比大小。图13展示的是llc电路中第二全桥电路中的开关管的占空比示意图，横坐标表示时间，纵坐标表示llc电路中第二全桥电路中的开关管的占空比大小。该示例性的实施例中的数据如表1所示。
71.该示例性的实施例中的数据如表1所示。
72.表1
73.表1中，母线电压值为pfc电路的输出端侧的母线电压对应的第二母线电压值，输出电压值为llc电路输出电压对应的第二输出电压值，设计增益m为预设的增益，llc电路的增益为母线电压值与输出电压值的比值。由表1的数据可知，在执行步骤805的过程中，llc电路保持着恒定的增益。
74.上述软启动方法中，通过外部电源向pfc电路的输出端侧的母线输入电压，使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值，通过llc电路进行第一阶段软启动，使llc电路的输出电压达到第一输出电压值，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值及llc电路的输出电压达到第一输出电压值的前提下，再控制pfc电路和llc电路同步进行第二阶段软启动，使pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc
电路输出电压达到第二输出电压值，即pfc电路的输出端侧的母线电压和llc电路的输出电压在第二阶段软启动是同步增加的，而传统技术中，是先将pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值的期间llc电路的输出电压并未同步增加，在pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值后才使llc电路的输出电压从0达到第二输出电压值，因为本方案中pfc电路的输出端侧的母线电压和llc电路的输出电压在第二阶段软启动是同步增加的，所以减少了第二阶段软启动的时间，进而减少了pfc电路及llc电路进行软启动的时间。
75.应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
76.基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种软启动电路，该软启动电路的结构示意图如图14所示，该软启动电路包括控制器1440和充电电路1420，其中，充电电路包括pfc电路1422和llc电路1424。
77.其中，pfc电路1422的输入端与外部电源1500连接、pfc电路1422的输出端与llc电路1424的输入端连接的电路图如图15所示。图15中，外部电源1500为电网电压，rt1为软启电阻，l1为第一电感，rly为软启继电器，q1、q2、q3、q4分别为第一全桥电路中的四个开关管，vbus为pfc电路的输出端侧的母线电压，s1、s2为半桥电路中的两个开关管，lr为lc串联谐振单元中的电感，cr为lc串联谐振单元中的电容，t1为变压器，lm为变压器t1的励磁电感，n1为变压器t1原边绕组的匝数，n2为变压器t1副边绕组的匝数，s3、s4、s5、s6为第二全桥电路的四个开关管，vout为llc电路的输出电压。unit1为vbus采样单元，用于检测pfc电路的输出端侧的母线电压；unit2为vout采样单元，用于检测llc电路的输出电压。
78.在其中一个实施例中，控制器用于：通过外部电源1500向pfc电路1422的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路1422的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值；控制llc电路1424进行第一阶段软启动，以使llc电路1424的输出电压达到第一输出电压值；控制pfc电路1422和llc电路1424同步进行第二阶段软启动，以使pfc电路1422的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路输出电压达到第二输出电压值。
79.在其中一个实施例中，控制器用于：控制pfc电路1422和llc电路1424同步进行第二阶段软启动，以使pfc电路1422的输出端侧的母线电压从第一母线电压值按照第一斜率增加到第二母线电压值，并使llc电路1424输出电压从第一输出电压值按照第二斜率增加到第二输出电压值。
80.在其中一个实施例中，控制器用于：根据第一母线电压值、变压器原边绕组匝数、变压器副边绕组匝数以及预设的增益值确定第一输出电压值。
81.在其中一个实施例中，pfc电路1422包括依次连接的软启电路、第一电感以及第一全桥电路，软启电路包括并联的软启电阻和软启继电器，控制器用于：控制软启继电器处于断开状态，以形成由外部电源1500、软启电阻、第一电感以及第一全桥电路组成的启动通
路；通过外部电源1500基于启动通路向pfc电路1422的输出端侧的母线输入电压，以使pfc电路1422的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值。
82.在其中一个实施例中，控制器用于：在pfc电路1422的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值后，控制软启继电器闭合；在软启继电器闭合后，控制llc电路1424进行第一阶段软启动，以使llc电路1424的输出电压达到第一输出电压值。
83.在其中一个实施例中，llc电路1424包括变压器，变压器的原边侧包括依次连接的半桥电路和lc串联谐振单元，变压器的副边侧包括第二全桥电路，控制器用于：控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，以使llc电路1424的输出电压达到第一输出电压值。
84.在其中一个实施例中，控制器用于：控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及恒定的占空比工作。
85.在其中一个实施例中，控制器用于：控制第一全桥电路中的开关管工作，并同步控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管按照第二预设工作模式工作，以使pfc电路1422的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使llc电路1424输出电压达到第二输出电压值。
86.在其中一个实施例中，控制器用于：同步控制半桥电路中的开关管和第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及单调递增的占空比曲线工作。
87.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
88.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种软启动方法，其特征在于，用于充电电路中，所述充电电路包括pfc电路和llc电路，其中，所述pfc电路的输入端与外部电源连接，所述pfc电路的输出端与所述llc电路的输入端连接，所述方法包括：通过所述外部电源向所述pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值；控制所述llc电路进行第一阶段软启动，以使所述llc电路的输出电压达到第一输出电压值；控制所述pfc电路和所述llc电路同步进行第二阶段软启动，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压达到第二输出电压值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述pfc电路和所述llc电路同步进行第二阶段软启动，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压达到第二输出电压值，包括：控制所述pfc电路和所述llc电路同步进行第二阶段软启动，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压从所述第一母线电压值按照第一斜率增加到所述第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压从所述第一输出电压值按照第二斜率增加到所述第二输出电压值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述llc电路包括变压器，所述第一输出电压值根据所述第一母线电压值、所述变压器的原边绕组匝数、所述变压器的副边绕组匝数以及预设的增益值确定。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pfc电路包括依次连接的软启电路、第一电感以及第一全桥电路，所述软启电路包括并联的软启电阻和软启继电器，所述通过所述外部电源向所述pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值，包括：控制所述软启继电器处于断开状态，以形成由所述外部电源、所述软启电阻、所述第一电感以及所述第一全桥电路组成的启动通路；通过所述外部电源基于所述启动通路向所述pfc电路的输出端侧的母线输入电压，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到所述第一母线电压值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述llc电路进行第一阶段软启动，以使所述llc电路的输出电压达到第一输出电压值，包括：在所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到所述第一母线电压值后，控制所述软启继电器闭合；在所述软启继电器闭合后，控制所述llc电路进行第一阶段软启动，以使所述llc电路的输出电压达到所述第一输出电压值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述llc电路包括变压器，所述变压器的原边侧包括依次连接的半桥电路和lc串联谐振单元，所述变压器的副边侧包括第二全桥电路，所述控制所述llc电路进行第一阶段软启动，以使所述llc电路的输出电压达到所述第一输出电压值，包括：控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，以使所述llc电路的输出电压达到所述第一输出电压值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述半桥电路中的开关管和所述
第二全桥电路中的开关管按照第一预设工作模式工作，包括：控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及恒定的占空比工作。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述pfc电路和所述llc电路同步进行第二阶段软启动，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压达到第二输出电压值，包括：控制所述第一全桥电路中的开关管工作，并同步控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管按照第二预设工作模式工作，以使所述pfc电路的输出端侧的母线电压达到所述第二母线电压值，并使所述llc电路输出电压达到所述第二输出电压值。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述同步控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管按照第二预设工作模式工作，包括：同步控制所述半桥电路中的开关管和所述第二全桥电路中的开关管，基于恒定的工作频率以及单调递增的占空比曲线工作。10.一种软启动电路，其特征在于，所述软启动电路包括控制器和充电电路，其中，所述充电电路包括pfc电路和llc电路，其中，所述pfc电路的输入端与外部电源连接，所述pfc电路的输出端与所述llc电路的输入端连接；所述控制器，用于执行权利要求1至9任一所述的软启动方法。

技术总结
本申请涉及一种软启动方法及软启动电路，用于充电电路中，所述充电电路包括PFC电路和LLC电路，所述方法包括：通过所述外部电源向所述PFC电路的输出端侧的母线输入电压，以使所述PFC电路的输出端侧的母线电压达到第一母线电压值；控制所述LLC电路进行第一阶段软启动，以使所述LLC电路的输出电压达到第一输出电压值；控制所述PFC电路和所述LLC电路同步进行第二阶段软启动，以使所述PFC电路的输出端侧的母线电压达到第二母线电压值，并使所述LLC电路输出电压达到第二输出电压值。采用本方法可以减少软启动的时间。以减少软启动的时间。以减少软启动的时间。


技术研发人员：尹鹏 刘中伟 石伟 杨志龙
受保护的技术使用者：西安图为电气技术有限公司
技术研发日：2023.09.05
技术公布日：2023/10/11