一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法。


背景技术：

2.射频电源广泛应用于pecvd化学气相沉积、反应离子刻蚀等领域。各领域的快速发展对射频电源的性能提出了更高的要求，除了要求电源系统具有输出电压精度高、输出纹波低、输出过冲小的特点外，还要求电源具有快速的动态响应。其中，在用于脉冲负载的场景中，常出现因脉冲负载的突变，射频电源无法及时响应输出，从而无法维持稳定的电压输出、造成输出电压的跌落的问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有的问题，提供一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法。
4.第一方面，本技术实施例提供一种射频电源供能的二级变换器，其包括射频电源、第一电感、整流模块、降压模块和脉冲负载；射频电源通过第一电感与整流模块的输入端连接；所述整流模块包括开关单元和第一电容；所述开关单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；所述第一开关管的第一端与第一二极管的阴极连接，第一开关管的第二端与第一二极管的阳极、第二开关管的第一端、第二二极管的阴极、第三开关管的第二端和第三二极管的阳极连接，第三开关管的第一端与第三二极管的阴极、第四开关管的第一端、第四二极管的阴极连接；第二开关管的第二端接地；第一电容的第一端与第一开关管的第一端连接，第一电容的第二端接地；所述第一开关管的第二端为整流模块的输入端；整流模块用于对射频电源的交流电转为直流电输出；降压模块的输入端与整流模块的输出端连接，所述降压模块用于对整流模块的输出电压进行降压输出，降压模块的输出端与脉冲负载连接。可选的，所述降压模块包括第二电容、第五二极管、第六二极管、第五开关管和第二电感；第五开关管的第一端、第五二极管的阴极、第六二极管的阳极分别与第一电容的第一端连接，第五开关管的第二端与第五二极管的阳极、第六二极管的阴极和第二电感的第一端连接，第二电感的第二端与脉冲负载的第一端、第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与脉冲负载的第二端接地。
5.可选的，所述射频电源的数量为三个，三个射频电源构成三相电源；所述整流模块的数量有三个，三个整流模块共用一个第一电容，每个整流模块分别包括一个开关单元；第一电感的数量为三个；第一开关管的第二端为开关单元的第一端，第一开关管的第一端为开关单元的第
二端，第四开关管的第二端为开关单元的第三端，第二开关管的第二端为开关单元的第四端；三个射频电源的第一端相互连接，每个射频电源的第二端分别通过一个第一电感与一个开关单元的第一端连接；三个所述开关单元的第二端相互连接，三个所述开关单元的第三端相互连接，三个所述开关单元的第四端相互连接。
6.可选的，所述第一开关管为三极管，第一开关管的第一端为三级管的集电极，第一开关管的第二端为三极管的发射极，第一开关管的第三端为三极管的基极；所述第二开关管为三极管，第二开关管的第一端为三级管的集电极，第二开关管的第二端为三极管的发射极，第二开关管的第三端为三极管的基极；所述第三开关管为三极管，第三开关管的第一端为三级管的集电极，第三开关管的第二端为三极管的发射极，第三开关管的第三端为三极管的基极；所述第四开关管为三极管，第四开关管的第一端为三级管的集电极，第四开关管的第二端为三极管的发射极，第四开关管的第三端为三极管的基极；所述第五开关管为三极管，第五开关管的第一端为三级管的集电极，第五开关管的第二端为三极管的发射极，第五开关管的第三端为三极管的基极。
7.第二方面，本技术实施例提供一种控制第一方面所述的射频电源供能的二级变换器的控制方法，控制开关单元包括以下步骤：设定开关状态，在每个整流模块中，若第一开关管导通，则设此时状态为h，若第二开关管导通，则设此时状态为0，若第三开关管或第四开关管导通，则设此时状态为l；将三个所述整流模块的开关状态进行组合，得到27种组合状态；根据所述27种组合状态得到扇区图；获取第一电容的电压在α-β坐标系下的坐标，并确定该坐标所在的扇区；计算零电压矢量的持续时间；零电压矢量的状态持续时间分别为t3，t3=（1-k）
·
（1-t1-t2），k为功率限制控制值，t1为正电压矢量的持续时间为t1，t2为负电压矢量持续时间；获取零电压矢量持续时间内，第x个整流模块中第一电容的电压的占空比与第x个整流模块中第二电容的电压的占空比，；式中，为第x个整流模块在一个周期内状态h的占空比，其中，x=1，2，3；为第x个整流模块中第一电容的电压的占空比，为第x个整流模块中第二电容的电压的占空比，，为第一电容的电压，为第二电容的电压；根据第x个整流模块中第一电容的电压的占空比与第x个整流模块中第二电容的电压的占空比生成第x个整流模块中第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制信号。
8.可选的，获取第一电容的电压在α-β坐标系下的坐标的步骤包括：对三个所述第一电感的电流进行clark变换，得到clark变换后的两相电流；将clark变换后的两相电流进行park变换，得到park变换后的q轴电流与park变换后的d轴电流；将第一电容的峰值电压与第一电容的参考电压进行比较得到第一比较信号；将第一比较信号进行pi调节后得到d轴的参考电流；将park变换后的q轴电流与0比较得到第二比较信号，将第二比较信号进行pi调节得到q轴电压；将park变换后的d轴电流与d轴的参考电流进行比较得到第三比较信号，将第三比较信号进行pi调节得到d轴电压；将q轴电压与d轴电压进行逆park变换，得到α轴电压与β轴的电压，根据α轴电压与β轴电压得到第一电容的电压在α-β坐标系下的坐标。
9.可选的，所述功率限制控制值的获取步骤包括：分别采集脉冲负载的电流和第二电感的电流；将脉冲负载的电流与第二电感的电流作差后，与第二电容的参考电流进行比较，得到第四比较信号；将第四比较信号依次进行pi调节与信号幅值限制，得到功率限制控制值。
10.可选的，控制第五开关管包括以下步骤：将第二电容的电压与第二电容的参考电压进行比较，得到第五比较信号；将第五比较信号进行pi调节后，与第二电感的电流进行比较，得到第六比较信号；将第六比较信号比较pi调节后得到pwm信号；根据pwm信号控制第五开关管。
11.第三方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述第二方面所述的方法。
12.第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述第二方面所述的方法。
13.在本技术实施例中，通过设置整流模块中开关单元的结构，利用开关单元中的四个开关管及时对二级变换器的输出电压进行调节，从而稳定二级变换器的电压输出。
附图说明
14.通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式。附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
15.图1为根据本技术一示例性实施例提供的一种射频电源供能的二级变换器的拓扑结构示意图。
16.图2为根据本技术一示例性实施例提供的一种射频电源供能的二级变换器的控制
方法中控制开关单元的流程图。
17.图3为根据本技术一示例性实施例提供的一种射频电源供能的二级变换器的控制方法中，控制开关单元的控制策略图。
18.图4为根据本技术一示例性实施例提供的一种射频电源供能的二级变换器的控制方法中，控制开关单元的控制策略图。
19.图5为根据本技术一示例性实施例提供的一种射频电源供能的二级变换器的控制方法中对应的扇区图。
20.图6示出了本技术一示例性实施例提供的一种电子设备的示意图。
21.图7示出了本技术一示例性实施例提供的一种计算机可读介质的示意图。
22.附图标记：l1、第一电感；l2、第二电感；d1、第一二极管；d2、第二二极管；d3、第三二极管；d4、第四二极管；d5、第五二极管；d6、第六二极管； s1、第一开关管；s2、第二开关管；s3、第三开关管；s4、第四开关管；rf、射频电源；c1、第一电容；c2、第二电容。
具体实施方式
23.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
24.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
25.另外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.本实施例提供一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法、一种电子设备以及计算机可读介质，下面结合附图进行说明。
27.参考图1所示，一种射频电源供能的二级变换器，二级变换器中第一级是整流模块，其用于对射频电源的交流电转为直流电输出；第二级降压模块，用于将整流模块输出的直流电压降压输出，二级变换器还包括包括射频电源rf、第一电感l1和脉冲负载。
28.射频电源rf的数量有三个，三个射频电源rf组成三相电源，输出相位差为120度的正弦波，为二级变换器供能。第一电感l1的数量有三个，用于连接射频电源rf和整流模块。
29.所述整流模块包括开关单元和第一电容c1；此实施例中，整流模块的数量有三个，三个整流模块共用一个第一电容c1，每个整流模块分别包括一个开关单元，每个整流模块中的开关单元结构相同。具体来说，所述开关单元包括第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3、第四开关管s4、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4；所述第一开关管s1的第一端与第一二极管d1的阴极连接，第一开关管s1的第二端与第一二极管d1的阳极、第二开关管s2的第一端、第二二极管d2的阴极、第三开关管s3的第二端和第三
二极管d3的阳极连接，第三开关管s3的第一端与第三二极管d3的阴极、第四开关管s4的第一端、第四二极管d4的阴极连接；第二开关管s2的第二端接地。
30.在一个开关单元中，第一开关管s1的第二端为开关单元的第一端，第一开关管s1的第一端为开关单元的第二端，第四开关管s4的第二端为开关单元的第三端，第二开关管s2的第二端为开关单元的第四端。三个所述开关单元的第二端相互连接，三个所述开关单元的第三端相互连接，三个所述开关单元的第四端相互连接。第一电容c1的第一端分别与三个开关单元的第二端连接，第一电容c1的第二端接地。
31.三个射频电源rf的第一端相互连接，每个射频电源rf通过一个第一电感l1与开关单元的第一端连接。
32.所述降压模块用于对整流模块的输出电压进行降压输出，所述降压模块的数量为一个，所述降压模块包括第二电容c2、第五二极管d5、第六二极管d6、第五开关管s5和第二电感l2。所述第五开关管s5的第一端为降压模块的输入端，第二电容c2的第一端连接为降压模块的输出端。第五开关管s5的第一端、第五二极管d5的阴极、第六二极管d6的阳极分别与第一电容c1的第一端连接，第五开关管s5的第二端与第五二极管d5的阳极、第六二极管d6的阴极和第二电感l2的第一端连接，第二电感l2的第二端与脉冲负载的第一端、第二电容c2的第一端连接，第二电容c2的第二端与脉冲负载的第二端接地。
33.此实施例中，所述第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3、第四开关管s4和第五开关管s5均为三极管，第一开关管s1的第一端为三级管的集电极，第一开关管s1的第二端为三极管的发射极，第一开关管s1的第三端为三极管的基极。第二开关管s2的第一端为三级管的集电极，第二开关管s2的第二端为三极管的发射极，第二开关管s2的第三端为三极管的基极。所述第三开关管s3为三极管，第三开关管s3的第一端为三级管的集电极，第三开关管s3的第二端为三极管的发射极，第三开关管s3的第三端为三极管的基极。所述第四开关管s4为三极管，第四开关管s4的第一端为三级管的集电极，第四开关管s4的第二端为三极管的发射极，第四开关管s4的第三端为三极管的基极。所述第五开关管s5为三极管，第五开关管s5的第一端为三级管的集电极，第五开关管s5的第二端为三极管的发射极，第五开关管s5的第三端为三极管的基极。
34.此实施例中，二级变换器还包括第一电压传感器和第二电压传感器，第一电压传感器并接于第一电容c1两端，用于获取第一电容c1的电压；第二电压传感器并接于第二电容c2的两端，用于获取第二电容c2的电压。二级变换器还包括第一电流传感器和第二电流传感器，所述第一电流传感器与第二电感l2串联，用于获取第二电感l2的电流，所述第二电流传感器与脉冲负载串联，用于获取二级变换器的输出电流。
35.此实施例中，二级变换器还包括控制模块，所述控制模块用于对开关单元及第五开关管s5进行控制。
36.一种射频电源供能的二级变换器的控制方法，包括开关单元的控制方法和第五开关管s5的控制方法。
37.具体来说，参考图4所示，第五开关管s5的控制方法包括以下步骤：将第二电容c2的电压与第二电容c2的参考电压进行比较，得到第五比较信号；将第五比较信号进行pi调节后，与第二电感l2的电流进行比较，得到第六比较信号；
将第六比较信号比较pi调节后得到pwm信号；根据pwm信号，决定第五开关管s5的占空比，从而控制第五开关管s5。
38.图4中，为第二电容c2的电压，为第二电容c2的参考电压，为第五开关管s5的占空比。
39.参考图2、图3所示，所述开关单元的控制方法包括以下步骤：s1、设定开关状态，在每个整流模块中，若第一开关管s1导通，则设此时状态为h，若第二开关管s2导通，则设此时状态为0，若第三开关管s3或第四开关管s4导通，则设此时状态为l；将三个所述整流模块的开关状态进行组合，得到27种组合状态；参考图5所示，将所述27种组合状态画成扇区图。
40.s2、获取第一电容c1的电压在α-β坐标系下的坐标，并确定该坐标所在的扇区。
41.获取第一电容c1的电压在α-β坐标系下的坐标的步骤包括：对三个所述第一电感l1的电流进行clark变换，得到clark变换后的两相电流；矩阵形式如下：；式中，、、分别为三个第一电感l1的电流；、为clark变换后的两相电流；、是为了方便计算而虚拟的过程量，其仍属于正弦形式。
42.将clark变换后的两相电流进行park变换，得到park变换后的q轴电流与park变换后的d轴电流。将α-β坐标系随着相位θ旋转，使得、线性化，公式如下：；式中，为d轴电流，为q轴电流。将第一电容c1的峰值电压与第一电容c1的参考电压进行比较得到第一比较信号；将第一比较信号进行pi调节后得到d轴的参考电流；将park变换后的q轴电流与0比较得到第二比较信号，将第二比较信号进行pi调节得到q轴电压；将park变换后的d轴电流与d轴的参考电流进行比较得到第三比较信号，将第三比较信号进行pi调节得到d轴电压；将q轴电压与d轴电压进行逆park变换，得到α轴电压与β轴的电压，根据α轴电压与β轴电压得到第一电容c1的电压在α-β坐标系下的坐标，公式如下：；式中，为逆park变换后得到的α轴电压，为逆park变换后得到的β轴电压；为q轴电压，为d轴电压。
43.s3、设在每个扇区不同内的正电压矢量持续时间为t1，负电压矢量持续时间为t2，零电压矢量的状态持续时间分别为t3，t3=1-k
·
1-t1-t2，k为功率限制控制值；设为第x
个整流模块在一个周期内状态h的占空比，其中，x=1，2，3；在零电压矢量的状态持续时间内，第x个整流模块中第一电容c1的电压的占空比与第x个整流模块中第二电容c2的电压的占空比为：；式中，为第x个整流模块中第一电容c1的电压的占空比，为第x个整流模块中第二电容c2的电压的占空比，，为第一电容c1的电压，为第二电容c2的电压。
44.所述功率限制控制值的获取步骤包括：分别采集脉冲负载的电流和第二电感l2的电流；将脉冲负载的电流与第二电感l2的电流作差后，与第二电容c2的参考电流进行比较，得到第四比较信号；将第四比较信号依次进行pi调节与信号幅值限制，得到功率限制控制值。
45.第二电容c2的参考电流计算公式如下：；式中，为第二电容c2的参考电流；为第二电容c2的电压，为脉冲负载的稳定功率。
46.通过上述步骤，将功率限制控制值映射在0-1的范围内。
47.当二级变换器的输入功率一定时，功率限制控制值越大，对开关单元的控制就越多，以增加对第一电容c1的功率输出的调节。
48.s4、根据第x个整流模块中第一电容c1的电压的占空比与第x个整流模块中第二电容c2的电压的占空比生成第x个整流模块中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3和第四开关管s4的控制信号。
49.图3中，、、分别为三个第一电感l1的电流；、为clark变换后的两相电流；为d轴电流，为q轴电流；为逆park变换后得到的α轴电压，为逆park变换后得到的β轴电压；为q轴电压，为d轴电压；为第一电容c1的电压，为第一电容c1的峰值电压，为第一电容c1的参考电压，为脉冲负载的电流，为第二电感l2的电流，为第二电容c2的参考电流，k为功率限制控制值。
50.从图5中可以看出，有里、中、外三层子扇区，里层的子扇区代表负电压矢量，中层的子扇区代表正电压矢量，外层的子扇区代表普通电压矢量，普通电压矢量包括但不限于零电压矢量。当需要降低第二电容c2的功率时，开关单元的控制方法中相应的增加负电压矢量的值，即通过在零电压矢量的状态持续时间内增加正电压矢量或负电压矢量来调节第二电容c2的功率输出。
51.本实施例采用混合svpwm策略对开关单元进行控制，相对于普通的svpwm控制策
略，除了状态h与0外，还增加了状态l；对应的开关单元中多了第三开关管s3和第四开关管s4，状态l只在零电压矢量的持续时间内出现，负电压矢量持续时间与正电压矢量的持续时间不受影响。
52.也就是说开关单元中的每一个开关都对应有1个状态作为指向性的1个开关切换，在需要进行状态变化的时候就可以定向性的使得某些特定开关进行开与关，状态h指导第一开关管s1，状态o指导第二开关管s2，状态l指导第三开关管s3和第四开关管s4，因此不会影响到第一开关管s1和第二开关管s2的开关切换。
53.本实施例中，通过设置整流模块中开关单元的结构，利用开关单元中的四个开关管及时对二级变换器的第二电容c2的输出功率进行调整，对二级变换器的输出电压进行调节，从而稳定二级变换器的电压输出。
54.本技术实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的方法对应的电子设备，所述电子设备可以是用于服务端的电子设备，例如服务器，包括独立的服务器和分布式服务器集群等，以执行上述方法；所述电子设备也可以是用于客户端的电子设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行上述方法。
55.请参考图6，其示出了本技术的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图6所示，所述电子设备40包括：处理器400，存储器401，总线402和通信接口403，所述处理器400、通信接口403和存储器401通过总线402连接；所述存储器401中存储有可在所述处理器400上运行的计算机程序，所述处理器400运行所述计算机程序时执行本技术前述方法。
56.其中，存储器401可能包含高速随机存取存储器（ram：random access memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口403（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
57.总线402可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器401用于存储程序，所述处理器400在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本技术实施例任一实施方式揭示的方法可以应用于处理器400中，或者由处理器400实现。
58.处理器400可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器400中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器400可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器401，处理器400读取存储器401中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
59.本技术实施例提供的电子设备与本技术实施例提供的方法出于相同的发明构思，
具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
60.本技术实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的方法对应的计算机可读介质，请参考图7，其示出的计算机可读存储介质为光盘50，其上存储有计算机程序（即程序产品），所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述方法。
61.需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器 (sram)、动态随机存取存储器 (dram)、其他类型的随机存取存储器 (ram)、只读存储器 (rom)、电可擦除可编程只读存储器 (eeprom)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
62.本技术的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本技术实施例提供的方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
63.需要说明的是，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
64.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
65.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
66.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
67.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
68.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存
储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
69.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种射频电源供能的二级变换器，其特征在于，包括射频电源（rf）、第一电感（l1）、整流模块、降压模块和脉冲负载；射频电源（rf）通过第一电感（l1）与整流模块的输入端连接；所述整流模块包括开关单元和第一电容（c1）；所述开关单元包括第一开关管（s1）、第二开关管（s2）、第三开关管（s3）、第四开关管（s4）、第一二极管（d1）、第二二极管（d2）、第三二极管（d3）和第四二极管（d4）；所述第一开关管（s1）的第一端与第一二极管（d1）的阴极连接，第一开关管（s1）的第二端与第一二极管（d1）的阳极、第二开关管（s2）的第一端、第二二极管（d2）的阴极、第三开关管（s3）的第二端和第三二极管（d3）的阳极连接，第三开关管（s3）的第一端与第三二极管（d3）的阴极、第四开关管（s4）的第一端、第四二极管（d4）的阴极连接；第二开关管（s2）的第二端接地；第一电容（c1）的第一端与第一开关管（s1）的第一端连接，第一电容（c1）的第二端接地；所述第一开关管（s1）的第二端为整流模块的输入端；整流模块用于对射频电源的交流电转为直流电输出；降压模块的输入端与整流模块的输出端连接，所述降压模块用于对整流模块的输出电压进行降压输出，降压模块的输出端与脉冲负载连接。2.根据权利要求1所述的一种射频电源供能的二级变换器，其特征在于，所述降压模块包括第二电容（c2）、第五二极管（d5）、第六二极管（d6）、第五开关管（s5）和第二电感（l2）；第五开关管（s5）的第一端、第五二极管（d5）的阴极、第六二极管（d6）的阳极分别与第一电容（c1）的第一端连接，第五开关管（s5）的第二端与第五二极管（d5）的阳极、第六二极管（d6）的阴极和第二电感（l2）的第一端连接，第二电感（l2）的第二端与脉冲负载的第一端、第二电容（c2）的第一端连接，第二电容（c2）的第二端与脉冲负载的第二端接地。3.根据权利要求2所述的一种射频电源供能的二级变换器，其特征在于，所述射频电源（rf）的数量为三个，三个射频电源（rf）构成三相电源；所述整流模块的数量有三个，三个整流模块共用一个第一电容（c1），每个整流模块分别包括一个开关单元；第一电感（l1）的数量为三个；第一开关管（s1）的第二端为开关单元的第一端，第一开关管（s1）的第一端为开关单元的第二端，第四开关管（s4）的第二端为开关单元的第三端，第二开关管（s2）的第二端为开关单元的第四端；三个射频电源（rf）的第一端相互连接，每个射频电源（rf）的第二端分别通过一个第一电感（l1）与一个开关单元的第一端连接；三个所述开关单元的第二端相互连接，三个所述开关单元的第三端相互连接，三个所述开关单元的第四端相互连接。4.根据权利要求2或3所述的一种射频电源供能的二级变换器，其特征在于，所述第一开关管（s1）为三极管，第一开关管（s1）的第一端为三级管的集电极，第一开关管（s1）的第二端为三极管的发射极，第一开关管（s1）的第三端为三极管的基极；所述第二开关管（s2）为三极管，第二开关管（s2）的第一端为三级管的集电极，第二开关管（s2）的第二端为三极管的发射极，第二开关管（s2）的第三端为三极管的基极；所述第三开关管（s3）为三极管，第三开关管（s3）的第一端为三级管的集电极，第三开关管（s3）的第二端为三极管的发射极，第三开关管（s3）的第三端为三极管的基极；所述第四开关管（s4）为三极管，第四开关管（s4）的第一端为三级管的集电极，第四开关管（s4）的第二端为三极管的发射极，第四开关管（s4）的第三端为三极管的基极；
所述第五开关管（s5）为三极管，第五开关管（s5）的第一端为三级管的集电极，第五开关管（s5）的第二端为三极管的发射极，第五开关管（s5）的第三端为三极管的基极。5.一种用于权利要求3所述的射频电源供能的二级变换器的控制方法，其特征在于，控制开关单元包括以下步骤：设定开关状态，在每个整流模块中，若第一开关管（s1）导通，则设此时状态为h，若第二开关管（s2）导通，则设此时状态为0，若第三开关管（s3）或第四开关管（s4）导通，则设此时状态为l；将三个所述整流模块的开关状态进行组合，得到27种组合状态；根据所述27种组合状态得到扇区图；获取第一电容（c1）的电压在α-β坐标系下的坐标，并确定该坐标所在的扇区；计算零电压矢量的持续时间；零电压矢量的状态持续时间分别为t3，t3=（1-k）
·
（1-t1-t2），k为功率限制控制值，t1为正电压矢量的持续时间为t1，t2为负电压矢量持续时间；获取零电压矢量持续时间内，第x个整流模块中第一电容（c1）的电压的占空比与第x个整流模块中第二电容（c2）的电压的占空比，；式中，为第x个整流模块在一个周期内状态h的占空比，其中，x=1，2，3；为第x个整流模块中第一电容（c1）的电压的占空比，为第x个整流模块中第二电容（c2）的电压的占空比，，为第一电容（c1）的电压，为第二电容（c2）的电压；根据第x个整流模块中第一电容（c1）的电压的占空比与第x个整流模块中第二电容（c2）的电压的占空比生成第x个整流模块中第一开关管（s1）、第二开关管（s2）、第三开关管（s3）和第四开关管（s4）的控制信号。6.根据权利要求5所述的射频电源供能的二级变换器的控制方法，其特征在于，获取第一电容（c1）的电压在α-β坐标系下的坐标的步骤包括：对三个所述第一电感（l1）的电流进行clark变换，得到clark变换后的两相电流；将clark变换后的两相电流进行park变换，得到park变换后的q轴电流与park变换后的d轴电流；将第一电容（c1）的峰值电压与第一电容（c1）的参考电压进行比较得到第一比较信号；将第一比较信号进行pi调节后得到d轴的参考电流；将park变换后的q轴电流与0比较得到第二比较信号，将第二比较信号进行pi调节得到q轴电压；将park变换后的d轴电流与d轴的参考电流进行比较得到第三比较信号，将第三比较信号进行pi调节得到d轴电压；将q轴电压与d轴电压进行逆park变换，得到α轴电压与β轴的电压，根据α轴电压与β轴电压得到第一电容（c1）的电压在α-β坐标系下的坐标。7.根据权利要求6所述的射频电源供能的二级变换器的控制方法，其特征在于，所述功率限制控制值的获取步骤包括：分别采集脉冲负载的电流和第二电感（l2）的电流；
将脉冲负载的电流与第二电感（l2）的电流作差后，与第二电容（c2）的参考电流进行比较，得到第四比较信号；将第四比较信号依次进行pi调节与信号幅值限制，得到功率限制控制值。8.根据权利要求5所述的射频电源供能的二级变换器的控制方法，其特征在于，控制第五开关管（s5）包括以下步骤：将第二电容（c2）的电压与第二电容（c2）的参考电压进行比较，得到第五比较信号；将第五比较信号进行pi调节后，与第二电感（l2）的电流进行比较，得到第六比较信号；将第六比较信号比较pi调节后得到pwm信号；根据pwm信号控制第五开关管（s5）。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述5至8中任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求5至8中任一项所述的方法。

技术总结
本申请实施例公开了一种射频电源供能的二级变换器及其控制方法，射频电源供能的二级变换器包括射频电源、第一电感、整流模块、降压模块和脉冲负载；整流模块包括开关单元和第一电容；开关单元包括四个开关管与四个二极管；第一开关管的第一端与第一二极管的阴极连接，第一开关管的第二端与第一二极管的阳极、第二开关管的第一端、第二二极管的阴极、第三开关管的第二端和第三二极管的阳极连接，第三开关管的第一端与第三二极管的阴极、第四开关管的第一端、第四二极管的阴极连接；第二开关管的第二端接地。本申请利用开关单元中的四个开关管及时对二级变换器的输出电压进行调节，从而稳定二级变换器的电压输出。稳定二级变换器的电压输出。稳定二级变换器的电压输出。


技术研发人员：乐卫平 林桂浩 章兵 毛元韬
受保护的技术使用者：深圳市恒运昌真空技术有限公司
技术研发日：2023.08.31
技术公布日：2023/10/6