本技术涉及直流转直流之间的电能转换，尤其涉及一种超高电压的双向功率变换电路、电源模块及环路控制方法。
背景技术：
1、随着新能源行业和新型电池的大力发展，传统的单向流动电力传输模式已难以满足现代能源体系对灵活性、高效性和安全性的需求。电力能源需要在不同电压等级、不同应用场景之间实现双向流动，以优化资源配置，提高能源利用效率。能够实现能源双向流动的隔离dc/dc拓扑，相较于传统dc/dc拓扑需要具备更宽电压增益转换比、高功率密度，同时也需要输入输出可靠电气隔离、以及更高变换效率。
2、目前，为了实现超高电压处理能力和超宽电压范围转换能力，通常采用两路双向dc/dc变换拓扑进行输入并联和另一侧串并联的设计，但由于受限于开关管的应力，该设计无法满足超高电压处理能力的要求。此外，传统技术还采用有两级拓扑设计以实现双边超高电压处理能力，但模块成本较高，且变换效率降低。
技术实现思路
1、本技术提出一种超高电压的双向功率变换电路、电源模块及环路控制方法，以期实现双向dc/dc变换拓扑超高电压处理能力和超宽电压范围转换能力，以及通过电路设计和环路控制方法解决两侧串联带来的电压不均的问题，在实现降低电源器件成本的同时，提高电源模块的转换效率。
2、第一方面，本技术实施例提供了一种超高电压的双向功率变换电路，包括：第一双向电压源、所述第二双向电压源、上路双向dc/dc隔离变换电路、下路双向dc/dc隔离变换电路、第一串并联切换开关、第二串并联切换开关、第一上路滤波电容、第一下路滤波电容、第二上路滤波电容、第二下路滤波电容、第一均压电路和第二均压电路；
3、所述第一均压电路与所述第一上路滤波电容和第一下路滤波电容的串联电路并联连接，所述第一上路滤波电容的输入端与所述第一双向电压源的正极连接，所述第一下路滤波电容的输出端与所述第一双向电压源的负极连接，所述第一串并联切换开关的输入端与所述第一上路滤波电容与第一下路滤波电容的串联电路连接，所述第一串并联切换开关的输出端分别与所述上路双向dc/dc隔离变换电路的输入端、所述下路双向dc/dc隔离变换电路的输入端连接，所述第二串并联切换开关的输入端分别与所述上路双向dc/dc隔离变换电路的输出端、所述下路双向dc/dc隔离变换电路的输出端连接，所述第二串并联切换开关的输出端与所述第二上路滤波电容和所述第二下路滤波电容的串联电路并联连接，所述第二上路滤波电容的输入端与所述第二双向电压源的正极连接，所述第二下路滤波电容的输出端与所述第二双向电压源的负极连接；其中，
4、所述上路双向dc/dc隔离变换电路和所述下路双向dc/dc隔离变换电路，用于实现所述第一双向电压源和所述第二双向电压源之间的直流电压的双向转换；
5、所述第一串并联切换开关和所述第二串并联切换开关，用于将所述上路双向dc/dc隔离变换电路和所述下路双向dc/dc隔离变换电路之间的输入侧和输出侧的连接关系置为串联关系或者并联关系，使得所述超高电压的双向功率变换电路切换至不同的输入输出工作模式；
6、所述第一均压电路和所述第二均压电路，用于实现平衡所述第一上路滤波电容和所述第一下路滤波电容之间的电压值，以及平衡所述第二上路滤波电容和所述第二下路滤波电容之间的电压值的功能。
7、第二方面，本技术实施例提供了一种电源模块，包括如第一方面所述的超高电压的双向功率变换电路。
8、第三方面，本技术实施例提供了一种环路控制方法，应用于第二方面所述的电源模块，包括：当电源模块处于第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式中的任意一种工作模式时，根据预设的参考电压值、电源模块中的第二双向电压源的采样输出电压值和环路补偿器，计算出第一补偿电压值，以及根据电源模块中的电容电压值和环路补偿器，计算出第二补偿电压值，电容电压值包括第一上路滤波电容对应的第一电容电压值和第一下路滤波电容对应的第二电容电压值，或者，第二上路滤波电容对应的第三电容电压值和第二下路滤波电容对应的第四电容电压值，第一工作模式为输入串联且输出并联的工作模式，第二工作模式为输入并联且输出串联的工作模式，第三工作模式为输入串联且输出串联的工作模式；
9、根据第一补偿电压值和第二补偿电压值，控制电源模块中的目标均压电路执行电压均衡调节操作，并针对第一补偿电压值和第二补偿电压值执行上限限幅处理，以生成上路电压控制值和下路电压控制值，目标均压电路由电容电压值对应的滤波电容确定，目标均压电路包括第一均压电路和第二均压电路；
10、根据补偿电流值和预设的参考电流值确定上路参考电流值和下路参考电流值，补偿电流值由第二补偿电压值计算得到；
11、根据上路参考电流值、电源模块中的上路双向dc/dc隔离变换电路的上路采样输出电流值和环路补偿器，计算出第一补偿电流值，并根据下路参考电流值、电源模块中的下路双向dc/dc隔离变换电路的下路采样输出电流值和环路补偿器，计算出第二补偿电流值；
12、根据第一补偿电流值和第二补偿电流值执行上限限幅处理，以生成上路电流控制值和下路电流控制值；
13、基于上路电压控制值和上路电流控制值中的较小值生成上路驱动控制信号，并基于下路电压控制值和下路电流控制值中的较小值生成下路驱动控制信号；以及，
14、根据上路驱动控制信号控制上路双向dc/dc隔离变换电路中的各个开关管的发波，以及根据下路驱动控制信号控制下路双向dc/dc隔离变换电路中的各个开关管的发波。
15、在一个可能的实施例中，第三方面所述的方法还包括：
16、当电源模块处于第四工作模式时，根据参考电压值、采样输出电压值和环路补偿器计算出第三补偿电压值，第四工作模式为输入并联且输出并联的工作模式；
17、根据预设的上路参考电流值、电源模块中的上路双向dc/dc隔离变换电路的上路采样输出电流值和环路补偿器，计算出第三补偿电流值，并根据预设的下路参考电流值、电源模块中的下路双向dc/dc隔离变换电路的下路采样输出电流值和环路补偿器，计算出第四补偿电流值；
18、针对第三补偿电压值执行上限限幅处理，以生成上路电压控制值和下路电压控制值，以及针对第三补偿电流值和第四补偿电流值执行上限限幅处理，以生成下路电流控制值和上路电流控制值；
19、基于上路电压控制值和上路电流控制值中的较小值生成上路驱动控制信号，并基于下路电压控制值和下路电流控制值中的较小值生成下路驱动控制信号；以及，
20、根据上路驱动控制信号控制上路双向dc/dc隔离变换电路中的各个开关管的发波，以及根据下路驱动控制信号控制下路双向dc/dc隔离变换电路中的各个开关管的发波。
21、第四方面，本技术提供了一种电源模块的工作模式切换方法，包括采用如第二方面所述的电源模块实现输入串联/并联，以及输出串联/并联的工作模式的切换。
22、在本技术实施例中，超高电压的双向功率变换电路通过输入串并联和输出串并联结合的设计方法，结合串并联控制算法、环路控制方法、双向功率变换电路中均压电路及其控制方法，即可解决两侧同时串联带来的电压不均问题，同时实现双向dc/dc隔离变换电路的超高电压处理能力和超宽电压范围转换能力。此外，相较于传统的双级的设计方案，即输入采用三电平buck电路，将输入超高电压进行降压，后级采用两路双向dcdc变换拓扑进行一侧输入并联和另一侧输出串并联的设计方法，本技术提供的超高电压的双向功率变换电路大幅降低电源器件成本，同时显著提高电源的转换效率。
1.一种超高电压的双向功率变换电路，其特征在于，包括：第一双向电压源、第二双向电压源、上路双向dc/dc隔离变换电路、下路双向dc/dc隔离变换电路、第一串并联切换开关、第二串并联切换开关、第一上路滤波电容、第一下路滤波电容、第二上路滤波电容、第二下路滤波电容、第一均压电路和第二均压电路；
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一均压电路包括：第一采样电阻、第三采样电阻、输入均压电感、第一输入均压开关管、第二输入均压开关管，所述第一输入均压开关管的第一端与所述第一双向电压源的正极、所述第一上路滤波电容的第一端连接，所述第一输入均压开关管的第二端与所述第二输入均压开关管的第一端、所述输入均压电感的第一端连接，所述第一上路滤波电容的第二端与所述第一下路滤波电容的第一端、所述输入均压电感的第二端连接，所述第一采样电阻的第一端与所述第一上路滤波电容的第二端连接，所述第一采样电阻的第二端连接至所述上路双向dc/dc隔离变换电路的第二端，所述第二输入均压开关管的第二端与所述第一下路滤波电容的第二端连接，所述第三采样电阻的第一端与所述第一下路滤波电容的第二端连接，所述第三采样电阻的第二端连接至所述下路双向dc/dc隔离变换电路的第二端；其中，
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二均压电路包括第二采样电阻、第四采样电阻、输出均压电感、第一输出均压开关管、第二输出均压开关管，所述第一输出均压开关管的第一端与所述第二双向电压源的正极、所述第二上路滤波电容的第一端连接，所述第一输出均压开关管的第二端与所述第二输出均压开关管的第一端、所述输出均压电感的第一端连接，所述第二上路滤波电容的第二端与所述第二下路滤波电容的第一端、所述输出均压电感的第二端连接，所述第二采样电阻的第一端与所述第二上路滤波电容的第二端连接，所述第二采样电阻的第二端连接至所述上路双向dc/dc隔离变换电路的第四端，所述第二输出均压开关管的第二端与所述第二下路滤波电容的第二端连接，所述第四采样电阻的第一端与所述第二下路滤波电容的第二端连接，所述第四采样电阻的第二端连接至所述下路双向dc/dc隔离变换电路的第四端；其中，
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一串并联切换开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第一开关的第一端与所述第一双向电压源的正极、所述第一上路滤波电容的第一端、所述上路双向dc/dc隔离变换电路的第一端连接，所述第一开关的第二端与所述下路双向dc/dc隔离变换电路的第一端连接、所述第四开关的第二端连接，所述第二开关的第一端与所述上路双向dc/dc隔离变换电路的第二端、所述第三开关的第二端连接，所述第二开关的第二端与所述下路双向dc/dc隔离变换电路的第二端、所述第一下路滤波电容第二端连接，所述第三开关的第一端与所述第一上路滤波电容的第二端、所述第四开关的第一端、所述第一下路滤波电容的第一端；其中，
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第二串并联切换开关包括第五开关、第六开关、第七开关和第八开关，所述第五开关的第一端与所述上路双向dc/dc隔离变换电路的第三端、所述第二上路滤波电容、所述第二双向电压源的正极连接，所述第五开关的第二端与所述下路双向dc/dc隔离变换电路的第三端、所述第八开关的第一端连接，所述第六开关的第一端与所述上路双向dc/dc隔离变换电路的第四端、所述第七开关的第一端连接，所述第六开关的第二段与所述下路双向dc/dc隔离变换电路的第四端、所述第二下路滤波电容的第二端连接，所述第七开关的第二端与所述第二上路滤波电容的第二端、所述第八开关的第二端、所述第二下路滤波电容的第一端连接；其中，
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，当目标串并联切换开关从串联工作模式切换至并联工作模式时，控制所述上路双向dc/dc隔离变换电路和所述下路双向dc/dc隔离变换电路停止传能，所述目标串并联切换开关为所述第一串并联切换开关或者所述第二串并联切换开关，所述串联工作模式包括所述输入串联和所述输出串联，所述并联工作模式包括所述输入并联和所述输出并联；
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，当所述目标串并联切换开关从所述并联工作模式切换至所述串联工作模式时，控制所述上路双向dc/dc隔离变换电路和所述下路双向dc/dc隔离变换电路停止传能；
8.一种电源模块，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的超高电压的双向功率变换电路。
9.一种环路控制方法，其特征在于，应用于所述权利要求8所述的电源模块，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
