[go: up one dir, main page]

CN111164872B - 功率转换器 - Google Patents

功率转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN111164872B
CN111164872B CN201880064672.5A CN201880064672A CN111164872B CN 111164872 B CN111164872 B CN 111164872B CN 201880064672 A CN201880064672 A CN 201880064672A CN 111164872 B CN111164872 B CN 111164872B
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
terminal
power converter
voltage
boost
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880064672.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111164872A (zh
Inventor
佩塔尔·格尔博维奇
罗兰·欣普夫纳
何塞·安东尼奥·科博斯
佩德罗·阿劳
耶稣·安琪儿·奥立佛
米罗斯拉夫·瓦西奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Digital Power Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Publication of CN111164872A publication Critical patent/CN111164872A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111164872B publication Critical patent/CN111164872B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4833—Capacitor voltage balancing
    • H02J2101/24—
    • H02J2101/28—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043—Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一种DC/DC功率转换器100，具有输入端111、输出端112和接地端113。所述DC/DC功率转换器100包括：在输出端112和接地端113之间串联的两个电容器121和122；升压转换器130，具有连接至输入端111的第一升压转换器端131、连接至输出端112的第二升压转换器端132以及连接至电容器121和122之间的连接点123的第三升压转换器端133；升压模块140，具有连接至接地端113的第一升压模块端141、连接至输出端112的第二升压模块端142和连接至连接点123的第三升压模块端143。

Description

功率转换器
技术领域
本发明涉及一种功率转换器，尤其涉及一种用于可再生能源设备例如光伏设备或风能设备的功率转换器。
背景技术
太阳能系统是用于将太阳的辐射能转化为电能的系统。在一些应用中，电能直接由本地负载使用，而在另一些应用中，将产生的电能泵送回电网。太阳能转换系统包括从太阳能产生DC电压/电流的光伏板和将生成的DC电压/电流转换为适用于驱动本地负载或泵送回电网的AC电压/电流的功率转换器。
太阳能转换系统最重要的要求之一是收集和效率。本文的收集是指在特定情况下从光伏板提取尽可能多的能量。效率是提供给负载或电网的能量与从光伏板提取的能量之比。目前，市场上最好的产品的效率低于98.8％。
这种功率转换的常用方法是单次转换。这意味着在单个步骤中将光伏板产生的DC电压或电流转换成AC电压或电流。图3示出了这种具有单次转换的传统DC/AC功率转换器的示意框图。
在传统的DC/AC功率转换器1100中，光伏板1110连接到三相DC/AC功率转换器1130的输入端。例如，三相PWM逆变器可用作DC/AC功率转换器1130。总线电容器1140与DC/AC功率转换器1130的输入端并联。DC/AC功率转换器1130的输出端连接到三相电网1150。
DC/AC功率转换器1130将光伏板1110提供的DC电压转换成馈送至电网1150的三相AC电压。但是，光伏板1110提供的DC电压随时间变化，因此DC/AC功率转换器1130的输入端的DC总线电压Vbus也随时间变化。
这种方法的主要缺点包括：
·光伏板不能以最佳的方式运行，这导致整个系统的收集率低；
·如果采用互连式变压器，输出电压降低，产生270V至330V之间的电压；
·在并网无变压器应用的情况下，不可能降低输出电压；
·造成高传导损耗。
为了避免这些缺点，通常使用双转换。这意味着在第一步中，将光伏板产生的DC电压或电流转换成另一个DC电压或电流，然后在第二步中将该DC电压或电流转换成AC电压或电流。图4示出了这种具有双转换和恒定中间DC链路电压的传统DC/AC功率转换器的示意框图。
在传统的DC/AC功率转换器1200中，光伏板1210连接到DC/DC功率转换器1220的输入端。例如，升压DC/DC转换器可以用作DC/DC功率转换器1220。DC/DC功率转换器1120的输出端与三相DC/AC功率转换器1230的输入端相连。例如，三相PWM逆变器可以用作DC/AC功率转换器1230。总线电容器1240与DC/AC功率转换器1230的输入端并联。DC/AC功率转换器1230的输出端连接到三相电网1250。
所述DC/DC功率转换器1120将光伏板1210提供的DC电压转换为另一个DC电压。在本示例中，即使光伏板1210提供的DC电压随时间变化，DC/DC功率转换器1120的输出端以及DC/AC功率转换器1230的输入端处的DC总线电压Vbus恒定。然后DC/AC功率转换器1230将该恒定DC总线电压Vbus转换成三相AC电压，并馈送至电网1250。
这种方法的主要缺点包括：
·需要大的输入电感器；
·输入升压转换器具有较高的开关和传导损耗；
·需要高压开关；
·可能出现电磁兼容性问题。
也可以利用不同的概念实现双转换。例如，可以使用DC总线电压的全包络跟踪。此时DC总线电压不是恒定的，而是具有正弦电压的整流包络形式。因此，在输出桥开关上没有发生开关损耗，但是在输出H桥上发生高传导损耗。但是此概念不能适用于具有共同输入的三相太阳能系统。另一个缺点是需要大输入升压电感器和输入升压转换器的损耗较高。
另一个概念是具有总线电压的部分包络跟踪的转换器。在这种情况下，DC总线电压同样不是恒定的，而是遵循输出电压包络。因此，开关损耗降低，并且需要较小的输出电感器。但是需要大的输入升压电感器，这导致输入升压转换器的损耗较高。
所有这些方法都有影响功率转换器的效率和收集的缺点。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种提高效率和收集的功率转换器。
上述及其它目的通过独立权利要求的特征来实现。根据从属权利要求、说明书以及附图，其它实现方式是显而易见的。
第一方面，提供一种DC/DC功率转换器。所述DC/DC功率转换器具有输入端、输出端和接地端。所述DC/DC功率转换器包括：在所述输出端和所述接地端之间串联的两个电容器；升压转换器，具有连接到所述输入端的第一升压转换器端、连接到所述输出端的第二升压转换器端以及连接到所述电容器之间的连接点的第三升压转换器端；升压模块，具有连接到所述接地端的第一升压模块端、连接到所述输出端的第二升压模块端和连接到所述连接点的第三升压模块端。
在通用语言中，升压转换器和升压模块可以简单指代在其输出端向外输出高于施加至其输入端电压的电压的转换器。但是从更具体的意义来说，正如本申请中所使用，这两个术语指得是转换器内部运行的方式。术语升压转换器用于能够通过切换通过输入电感器提供的输入电流的信号路径在单个负载电容器上产生高于输入电压的输出电压的转换器。术语升压模块用于能够从施加至电容器的输入电压在该电容器与另一电容器串联处通过根据电容器的电容反比平衡电容器上的电压来生成更高电压的转换器。
例如，在使用这种DC/DC功率转换器时，可以将输入端的可变DC电压转换为输出端的可变DC电压，其中输出电压的电压范围小于输入电压的电压范围。因此，例如，可以改善后续DC/AC转换器的运行条件，这可以增大总功率转换的输入电压的范围，提高功率转换的总体效率并改善从可变电压源例如光伏设备或风能设备等收集能量的情况。
在第一方面的一种实现方式中，所述升压模块是谐振转换器，所述谐振转换器包括用于平衡所述电容器上的电压的谐振网络。
因此，例如，可以根据两个电容器的电容值的反比增加施加到连接至接地端的电容器上的电压，从而实现确定的输出电压。
在第一方面的一种实现方式中，所述谐振转换器包括：连接在第一内部节点和第二内部节点之间的谐振电容器；连接在第三内部节点和第三升压模块端之间的谐振电感器；连接在第一升压模块端和第一内部节点之间的第一开关；连接在第一内部节点和第三内部节点之间的第二开关；连接在第三内部节点和第二内部节点之间的第三开关；连接在第二内部节点和第二升压模块端之间的第四开关。
因此，例如，可以有效地实现谐振转换器。
在第一方面的另一种实现方式中，所述DC/DC功率转换器用于通过在其中第一内部开关和第三内部开关均闭合且第二内部开关和第四内部开关均断开的第一状态和其中第一内部开关和第三内部开关均断开且第二内部开关和第四内部开关均闭合的第二状态之间交替切换来运行所述谐振转换器。
因此，例如，可以通过谐振转换器有效生成高于其输入电压的电压。
在第一方面的另一种实现方式中，所述DC/DC功率转换器还用于通过以约50％的占空比切换第一至第四开关来运行所述谐振转换器。
因此，例如，可以实现谐振转换器的有效运行。
在第一方面的另一种实现方式中，所述DC/DC功率转换器用于根据所述输入端和所述接地端之间的输入电压运行所述升压转换器。
因此，例如，可以使升压转换器的运行适应输入电压，以实现所需的输出电压。
在第一方面的另一种实现方式中，所述升压转换器包括单个相位，所述相位包括：连接在所述第一升压转换器端和第四内部节点之间的升压电感器；连接在所述第四内部节点和所述第二升压转换器端之间的第五开关；连接在所述第四内部节点和所述第三升压转换器端之间的第六开关。
因此，例如，可以改变谐振转换器处理的电压，从而实现与输入电压相比变化减小的输出电压。
在第一方面的另一种实现方式中，所述DC/DC功率转换器用于：如果所述输入电压低于第一预定值，断开所述第五开关并闭合所述第六开关；如果所述输入电压高于大于所述第一预定值的第二预定值，闭合所述第五开关并断开所述第六开关；如果所述输入电压在所述第一预定值和所述第二预定值之间，交替切换其中所述第五开关断开且所述第六开关闭合的第三状态和其中所述第五开关闭合且所述第六开关断开的第四状态，其中根据所述输入电压选择所述占空比。
因此，例如，可以在输出电压和输入电压之间实现分段线性关系，其中对于低输入电压，输出电压可以与输入电压成比例；对于中等输入电压，输出电压可以恒定不变；对于高输入电压，输出电压可以等于输入电压。
在第一方面的另一种实现方式中，所述DC/DC功率转换器用于通过所述升压电感器在连续导电模式与非连续导电模式之间的边界模式中进行运行的方式来运行所述升压转换器。
因此，例如，可以实现其中所包括的开关的零电压切换过渡，从而减少开关损耗。
在第一方面的另一种实现方式中，所述升压转换器包括两个或者多个相位，其中每个相位包括：连接在所述第一升压转换器端和所述第四内部节点之间的升压电感器；连接在所述第四内部节点和所述第二升压转换器端之间的第五开关；连接在所述第四内部节点和所述第三升压转换器端之间的第六开关。
因此，例如，可以通过升压转换器处理更多功率。
在第一方面的另一种实现方式中，所述相位中的一个相位用作主相位，其余相位用作从相位，其中所述从相位是利用锁相环与主相位同步的相位。
因此，例如，可以实现并联的升压转换器之间的有效协作。
在第一方面的另一种实现方式中，所述第一至第四开关和/或所述第五和第六开关形成半导体开关。
因此，例如，不需要机械部件也可以实现开关。特别是在使用MOSFET的情况下，这些开关很容易被栅驱动器等控制。
在第一方面的另一种实现方式中，通过单独的栅驱动器控制所述第一至第四开关和/或所述第五和第六开关。
因此，例如，可以实现对这些开关的精准控制，特别是当开关实现为MOSFET时。
在第一方面的另一种实现方式中，所述两个电容器具有相同的电容值，使得所述升压模块作为倍压器进行运行。
因此，例如，可以实现升压模块的对称运行。
上述目的也根据第二方面实现。
第二方面，提供一种用于运行DC/DC功率转换器的方法。所述方法包括：在所述DC/DC功率转换器的输入端和接地端之间施加输入电压；通过连接至所述输入端、所述DC/DC功率转换器的输出端以及在所述输出端和所述接地端之间串联的两个电容器之间的连接点的升压转换器以及连接至所述输出端、所述接地端以及所述连接点的升压模块转换所述输入电压。根据此方法，可以将输入端的可变DC电压转换为输出端的可变DC电压，其中输出电压的电压范围小于输入电压的电压范围。因此，例如，可以改善后续DC/AC转换器的运行条件，这可以增大总功率转换的输入电压的范围，提高功率转换的总体效率并改善从可变电压源例如光伏设备或风能设备等收集能量的情况。
在第二方面的一种实现方式中，所述升压模块是谐振转换器，所述谐振转换器包括用于平衡所述电容器上的电压的谐振网络。
因此，例如，可以根据两个电容器的电容值的反比增加施加到连接至接地端的电容器上的电压，从而实现确定的输出电压。
在第二方面的一种实现方式中，所述谐振转换器包括：连接在第一内部节点和第二内部节点之间的谐振电容器；连接在第三内部节点和第三升压模块端之间的谐振电感器；连接在第一升压模块端和第一内部节点之间的第一开关；连接在第一内部节点和第三内部节点之间的第二开关；连接在第三内部节点和第二内部节点之间的第三开关；连接在第二内部节点和第二升压模块端之间的第四开关。
因此，例如，可以有效地实现谐振转换器。
在第二方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：通过在其中第一内部开关和第三内部开关均闭合且第二内部开关和第四内部开关均断开的第一状态和其中第一内部开关和第三内部开关均断开且第二内部开关和第四内部开关均闭合的第二状态之间交替切换来运行所述谐振转换器。
因此，例如，可以通过谐振转换器有效生成高于其输入电压的电压。
在第二方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：通过以约50％的占空比切换第一至第四开关来运行所述谐振转换器。
因此，例如，可以实现谐振转换器的有效运行。
在第二方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：根据所述输入端和所述接地端之间的输入电压运行所述升压转换器。
因此，例如，可以使升压转换器的运行适应输入电压，以实现所需的输出电压。
在第二方面的另一种实现方式中，所述升压转换器包括单个相位，所述相位包括：连接在所述第一升压转换器端和第四内部节点之间的升压电感器；连接在所述第四内部节点和所述第二升压转换器端之间的第五开关；连接在所述第四内部节点和所述第三升压转换器端之间的第六开关。
因此，例如，可以改变谐振转换器处理的电压，从而实现与输入电压相比变化减小的输出电压。
在第二方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：如果所述输入电压低于第一预定值，断开所述第五开关并闭合所述第六开关；如果所述输入电压高于大于所述第一预定值的第二预定值，闭合所述第五开关并断开所述第六开关；如果所述输入电压在所述第一预定值和所述第二预定值之间，交替切换其中所述第五开关断开且所述第六开关闭合的第三状态和其中所述第五开关闭合且所述第六开关断开的第四状态，其中根据所述输入电压选择所述占空比。因此，例如，可以在输出电压和输入电压之间实现分段线性关系，其中对于低输入电压，输出电压可以与输入电压成比例；对于中等输入电压，输出电压可以恒定不变；对于高输入电压，输出电压可以等于输入电压。
在第二方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：通过所述升压电感器在连续导电模式与非连续导电模式之间的边界模式中进行运行的方式来运行所述升压转换器。
因此，例如，可以实现其中所包括的开关的零电压切换过渡，从而减少开关损耗。
在第二方面的另一种实现方式中，所述升压转换器包括两个或者多个相位，其中每个相位包括：连接在所述第一升压转换器端和所述第四内部节点之间的升压电感器；连接在所述第四内部节点和所述第二升压转换器端之间的第五开关；连接在所述第四内部节点和所述第三升压转换器端之间的第六开关。
因此，例如，可以通过升压转换器处理更多功率。
在第二方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：将所述相位中的一个相位用作主相位进行运行，将其余相位用作从相位进行运行，其中所述从相位是利用锁相环与主相位同步的相位。
因此，例如，可以实现并联的升压转换器之间的有效协作。
在第二方面的另一种实现方式中，所述第一至第四开关和/或所述第五和第六开关形成半导体开关。
因此，例如，不需要机械部件也可以实现开关。特别是在使用MOSFET的情况下，这些开关很容易被栅驱动器等控制。
在第二方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：通过单独的栅驱动器控制所述第一至第四开关和/或所述第五和第六开关。
因此，例如，可以实现对这些开关的精准控制，特别是当开关实现为MOSFET时。
在第二方面的另一种实现方式中，所述两个电容器具有相同的电容值，使得所述升压模块作为倍压器进行运行。
因此，例如，可以实现升压模块的对称运行。
上述目的也根据第三方面实现。
第三方面，提供一种双级DC/AC功率转换器。所述双级DC/AC功率转换器包括第一方面本身以及第一方面的实现方式中任一项所述的DC/DC功率转换器，以及连接到所述DC/DC功率转换器输出端的DC/AC功率转换器。
通过使用这种AC/DC功率转换器，可以将所述DC/DC功率转换器的输入端的可变DC电压转变为输出端的可变DC电压，其中输出电压的电压范围小于输入电压的电压范围，然后将电压范围较小的可变DC电压转换成可在负载中消耗的或可馈送到电网中的AC电压。因此，例如，可以改善所述DC/AC转换器的运行条件，这可以增大总功率转换的输入电压的范围，提高功率转换的总体效率并改善从可变电压源例如光伏设备或风能设备等收集能量的情况。在第三方面的一种实现方式中，所述DC/AC功率转换器是单相或多相DC/AC功率转换器，和/或具有可变输出电压的DC电压源连接到所述DC/DC功率设备的输入端。
因此，例如，可以将可变输入DC电压转换成适应负载类型或电网的输出AC电压。
在第三方面的另一种实现方式中，具有可变输出电压的DC电压源是一种用于从可再生资源发电的设备例如光伏设备或风能设备。
因此，例如，可以将双级DC/AC功率转换器应用于从可再生资源发电的应用，因为所使用的初级能源的可变性质提供可变的输出电压。
上述目的也根据第四方面实现。
第四方面，提供一种用于运行AC/DC功率转换器的方法。所述方法包括：通过第二方面本身以及第二方面的实现方式中任一项的所述方法将DC输入电压转换为DC输出电压，并利用DC/AC功率转换器将DC输出电压转换为AC输出电压。
根据此方法，可以将所述DC/DC功率转换器的输入端的可变DC电压转变为输出端的可变DC电压，其中输出电压的电压范围小于输入电压的电压范围，然后将电压范围较小的可变DC电压转换成可在负载中消耗的或可馈送到电网中的AC电压。因此，例如，可以改善所述DC/AC转换器的运行条件，这可以增大总功率转换的输入电压的范围，提高功率转换的总体效率并改善从可变电压源例如光伏设备或风能设备等收集能量的情况。
在第四方面的一种实现方式中，所述DC/AC功率转换器是单相或多相DC/AC功率转换器，和/或具有可变输出电压的DC电压源连接到所述DC/DC功率设备的输入端。
因此，例如，可以将可变输入DC电压转换成适应负载类型或电网的输出AC电压。
在第四方面的另一种实现方式中，具有可变输出电压的DC电压源是一种用于从可再生资源发电的设备例如光伏设备或风能设备。
因此，例如，可以将双级DC/AC功率转换器应用于从可再生资源发电的应用，因为所使用的初级能源的可变性质提供可变的输出电压。
附图说明
图1是本发明实施例提供的DC/AC功率转换器的电路示意图；
图2是示出图1示出的DC/AC功率转换器中包括的DC/DC功率转换器的输入电压与输出电压以及与占空比之间的函数关系的图；
图3是具有单次转换的传统DC/AC功率转换器的示意框图；
图4是具有双转换的传统DC/AC功率转换器的示意框图。
具体实施方式
下文参照所附附图描述实施例。
图1是一个实施例提供的DC/AC功率转换器的电路示意图。
具有可变输出电压的DC电压源101连接至DC/DC功率转换器100的输入端，即连接在DC/DC功率转换器100的输入端111和接地端113之间。例如，具有可变输出电压的DC电压源101可以是但不限于用于从可再生资源发电的设备例如光伏设备或风能设备。
DC/DC功率转换器100的输出即DC/DC功率转换器100的输出端112和接地端113连接至DC/AC功率转换器102的输入。例如，单相或多相PWM逆变器可用作DC/AC功率转换器102。图中未显示，DC/AC功率转换器102的输出可以连接至本地负载或电网。
DC/DC功率转换器100包括两个电容器121和122，电容器121和122通过连接点123串联在输出端112和接地端113之间。
DC/DC功率转换器100还包括升压转换器130，升压转换器130具有连接至输入端111的第一端131、连接到输出端112的第二端132以及连接到电容器121和122之间的连接点123的第三端133。
如前文导言部分所述，术语升压转换器用于能够通过切换通过输入电感器提供的输入电流的信号路径在单个负载电容器上产生高于输入电压的输出电压的转换器。此时，负载电容器由电容器122形成。
DC/DC功率转换器100还包括谐振转换器140，谐振转换器140具有连接至接地端113的第一端141、连接至输出端112的第二端142以及连接至连接点123的第三端143。
因此，DC/DC功率转换器100是包括两种不同类型转换器的混合转换器。
升压转换器130在其输入端包括输入电容器151。在图1所示的具体示例中，升压转换器130包括两个相位。每个相位包括连接在第一端131和内部节点153a和153b之间的升压电感器152a和152b、连接在内部节点153a和153b以及第二端132之间的开关154a和154b以及连接在内部节点153a和153b和第三端133之间的开关155a和155b。
但是升压转换器并不限于此具体示例中所示的两个相位。其可以仅包括单个相位或者包括多个相位。
谐振转换器140包括连接在内部节点163和内部节点164之间的谐振电容器161、连接在内部节点165和第三端143之间的谐振电感器162、连接在第一端141和内部节点163之间的第一开关166、连接在内部节点163和内部节点165之间的开关167、连接在内部节点165和内部节点164之间的开关168以及连接在内部节点164和第二端142之间的开关169。
例如，开关154a、154b、155a、155b、166、167、168、169可以形成半导体开关，优选为金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide semiconductor field-effect transistor，简称MOSFET)，例如低压硅MOSFET，这些MOSFET通过单独的栅驱动器等控制。在图1中，这些开关分别表示为具有反并联的续流二极管的MOSFET。寄生电容在图中由与MOSFET和二极管并联的电容器表示。
在运行过程中，DC/DC功率转换器100将由DC电压源101提供的DC输入电压Vin转换为DC输出电压Vout。然后DC/AC功率转换器102将DC输出电压Vout转换为单相或多相AC电压，所述AC电压可以馈送到本地负载或电网(图中未示出)。
为便于了解DC/DC功率转换器100的运行情况，首先介绍谐振转换器140的运行情况。假设开关155a和155b永久闭合，开关154a和154b永久断开。此时，输入端111连接至连接点123，输入电压Vin加载至电容器121。谐振电容器161和谐振电感器162形成谐振网络，用于平衡电容器121和122处的电压。特别地，如果电容器121和122具有相同的电容，则转换器140作为倍压器进行运行。
为了运行谐振转换器140，谐振转换器140中包含的开关交替闭合和断开。在第一状态中，开关166和168均闭合，开关167和169均断开。在第二状态中，开关166和168均断开，开关167和169均闭合。以优选近似于谐振网络161和162的谐振频率的切换频率切换这两种状态。此外，切换还优选以约50％的占空比运行。
在第一状态中，谐振电容器161和谐振电感器162通过开关168串联，形成串联谐振电路。该串联谐振电路连接在第一端141和第三端143之间，即与电容器121并联。在这种状态下，能量从电容器121传递到谐振网络161和162。在第二状态中，谐振电容器161和谐振电感器162通过开关167串联，形成串联谐振电路。该串联谐振电路连接在第二端142和第三端143之间，即与电容器122并联。在这种状态下，能量从谐振网络161和162传递到串联电容器122。设计电感器162用于保证这些开关的零电压切换(zero voltage switching，简称ZVS)过渡。
在已知的谐振转换器中，谐振电容器和谐振电感器在两个内部节点163和164之间永久串联。但是，如上所述，在本发明中，谐振电容器161和谐振电感器162在第一状态和第二状态下均相互串联，从而导致类似运行。唯一区别在于在已知的谐振转换器中，通过谐振电感器的电流波形是正弦波，而在本发明中，通过谐振电感器的电流波形是整流的正弦波。
由于需要根据必须充电和放电的所用开关的寄生电容获得零电压切换过渡，因此电感器的位置可能非常重要，尤其是在轻负载时。将谐振电感器162连接在内部节点165和第三端143之间可能会提高效率，特别是在使用CoolMOS技术时。此外，如果谐振电感器直接串联到谐振电容器，切换频率可能大大高于轻负载和高寄生电容下的谐振频率，这会导致开关损耗较高。
在建立瞬态已经消失的稳定状态下，通过电容器121和电容器122的电压根据相应电容值的反比通过谐振网络平衡。因此谐振转换器140作为升压模块进行运行，将施加在其第一端141和第三端143之间的电压转换成第一端141和第二端142之间的较高电压。特殊情况下，当电容器121的电容与电容器122的电容相同时，谐振转换器140作为倍压器进行运行。
谐振转换器140可以以两种运行模式运行。在恒定谐振模式下，不断切换两种状态，使得谐振转换器140连续运行。当需要高输出电流或功率时，首选此模式。在周期跳变模式中，所有开关166、167、168和169在一个或几个谐振周期后断开一段时间，使得所述谐振转换器无效。当所需输出功率较低时，此模式有用。由于切换周期的数量比第一种模式下的切换周期的数量少，因此在这种模式下运行可以减少开关损耗，但这是以较高的传导损耗为代价，因为谐振电流峰值较高。两种模式下的谐振转换器的电压增益不变。
升压转换器130根据在输入端111和接地端113之间施加的输入电压Vin运行。所述输入电压范围分为三个部分，升压转换器130具有三种运行模式，每种运行模式对应其中一个部分。如果所述输入电压Vin低于第一阈值V1，则开关154a和154b断开，开关155a和155b闭合。此时，所述输入电压Vin永久性地施加到连接点123，并且所述输出电压Vout由谐振转换器140确定。在如上所述的倍压器的具体示例中，所述输出电压Vout是所述输入电压Vin的两倍。
如果所述输入电压Vin高于大于所述第一预定值的第二阈值V2，则开关154a和154b闭合，开关155a和155b断开。此时，所述输入电压Vin永久性地施加到输出端112，并且所述输出电压Vout等于所述输入电压Vin。
如果所述输入电压Vin在V1和V2之间，升压转换器130交替切换其中开关154a和154b断开且开关155a和155b闭合的状态和其中开关154a和154b闭合且开关155a和155b断开的状态。根据所述输入电压选择此次切换的占空比。
升压转换器130的占空比d是开关154a和154b闭合且开关155a和155b断开的时间与整个切换周期时长之间的比率。从这个意义上讲，当输入电压Vin小于V1时，d＝0，当输入电压Vin大于V2时，d＝1(或100％)。
在V1和V2范围内，升压转换器130有效，并且调整其占空比，使得输出电压恒定。此时，所述输入电压Vin、输出电压Vout和占空比d之间的关系如下所示：
Vout/Vin＝2/(1+d)。
输入电压Vin、输出电压Vout与占空比之间的关系如图2所示。其中上曲线表示输出电压Vout与输入电压Vin之间的函数关系，下曲线表示占空比d与输入电压Vin之间的函数关系。
如上所述，当Vin<V1时，d＝0。所述输入电压Vin由谐振转换器140加倍，所述输出电压Vout是所述输入电压Vin的两倍(Vout＝2*Vin)。在图2所示的具体示例中，V1＝375V。当输入电压从300V增加到375V时，输出电压从600V增加到750V。
在V1和V2之间，其中本案中V2＝750V，占空比d逐渐增加并且在本特定示例中以某种方式控制，使得输出电压Vout恒定地保持在Vout＝750V，而非依赖于Vin。这是通过选择占空比d实现：
d＝2*Vin/Vout–1＝Vin/375V–1。
在此电压范围内，占空比从0(此时Vin＝375V)线性增加到1(此时Vin＝750V)，而输出电压Vout恒定不变。
一旦所述输入电压超过V2时(在具体示例中：Vin>750V)，所述占空比d始终保持在d＝1，并且所述输出电压Vout等于所述输入电压Vin(Vout＝Vin)。
为此提供一种新型的高效双级功率转换器的拓扑结构。DC/DC功率转换器100将可变DC输入电压Vin转换为一个较高或相等的可变DC输出电压Vout。但是所述输出电压Vout的电压范围小于所述输入电压Vin的电压范围。
预期峰值效率约为99.8％或更高。在并联布置了两台7.5kW转换器的实验装置中取得了以下成果：当输入电压Vin为580V时，输出电压Vout为702.8V，总效率为99.73％。
在倍压器的情况下，将输出电压Vout的一半施加到每个电容器121和122上。因此，所述谐振转换器中的开关(如开关三极管)和二极管可以额定为Vout/2。例如，当最大输出电压Vmax＝800V时，开关电压额定值为VS>400V。这种电压额定值低于经典升压转换器，其中开关必须额定到Vout。这是一个益处，因为低电压设备是低成本设备，具有非常低的通态电阻，这使得传导损耗非常低。当谐振电流接近零时，开关闭合/断开，并且所述开关具有达到零电压切换过渡和避免高开关损耗所需的值。
如果所述输入电压在V1和V2之间，并且升压转换器130以取决于输入电压Vin的占空比进行运行，则升压转换器130的相位优选在升压电感器152a和152b的连续导电模式和非连续导电模式之间的边界模式中运行，其中包括时延，从而使得电感器电流反转并针对低侧开关和高侧开关产生零电压切换过渡。
这种转换器在所有负载条件下都以零电压切换过渡进行运行。因此，它采用变频调制来维持所有开关的边界模式电流和零电压切换过渡。在较高负载时，选择较低的频率，反之亦然。
如果所述升压转换器作为多相转换器实现，则因为该转换器的控制必须实现相位间的同步，以保证相位间正确的电流共享。每个转换器相位必须有一个电流检测器，其将电感电流与预定义的负值进行比较。该电流检测器的输出用作控制信号，其断开高侧三极管154a和154b，并闭合低侧三极管155a和155b。低侧三极管155a和155b在由电压反馈回路设定的时间内闭合。在使用N个相位时，相位应延迟2π/N的角度。为此，必须采用锁相环(phaselocked loop，简称PLL)，该锁相环将利用电流检测器的信号来保证相位间的正确相位时延。
针对相位同步，一个相位用作主相位，其余相位用作从相位，所述从相位通过锁相环与主相位同步。所述主相位通过附加的电压反馈回路控制其导通时间，并在三极管切换时将信息发送至从相位。所述从相位使用与所述主相位相同的导通时间，但是稍作修改，以延迟其切换动作从而获得所需的2π/N的相位时延。
即使上述实施例描述为包括谐振转换器，也可使用任何其它类型的升压模块，该升压模块能够从施加至电容器的输入电压在该电容器与另一电容器串联处通过根据电容器的电容反比平衡电容器上的电压来生成更高电压。
总而言之，本申请涉及双转换，其中DC电压源的电压首先转换成另一个DC电压，然后转换成将由本地负载消耗或提供给电网的AC电压。在这个转换过程中使用的DC/DC功率转换器具有输入端、输出端和接地端。所述DC/DC功率转换器包括：在所述输出端和所述接地端之间串联的两个电容器；升压转换器，具有连接到所述输入端的第一升压转换器端、连接到所述输出端的第二升压转换器端以及连接到所述电容器之间的连接点的第三升压转换器端；升压模块，具有连接到所述接地端的第一升压模块端、连接到所述输出端的第二升压模块端和连接到所述连接点的第三升压模块端。
例如，在使用这种DC/DC功率转换器时，可以将输入端的可变DC电压转换为输出端的可变DC电压，其中输出电压的电压范围小于输入电压的电压范围。因此，例如，可以改善后续DC/AC转换器的运行条件，这可以增大总功率转换的输入电压的范围，提高功率转换的总体效率并改善从可变电压源例如光伏设备或风能设备等收集能量的情况。
上述解决方案的主要优点是通过两条路径对光伏板等收集的能量进行处理。这是可能的，因为所提出的混合转换器包括两部分。一部分是基于升压模块例如谐振转换器的倍压器，另一部分是单相或多相升压转换器。所述谐振转换器的作用是以非常有效的方式处理负载能量的主要部分，而升压转换器处理提供必要输出电压控制的部分输出功率。
上述双转换功率转换器特别是用于光伏发电领域时的主要优点包括：
·高效的DC/DC功率转换器；
·预期峰值效率高于99.8％；
·实验获得的标称点效率高达99.5％；
·可能的功率密度大于35kW/dm3；
·可以将这些转换器并行化以获得更大功率；
·轻负载时可采用相位阴影(暂时断开升压转换器的一相)或转换器阴影(暂时断开谐振转换器)，以实现高效率。
虽然在附图和上述说明中详细说明和描述了本发明，但这种说明和描述应视为说明性或示范性而非限制性。本发明不限于上文公开的实施例。通过阅读本发明公开内容，其它修改对于对本领域技术人员来说是显而易见的。这种修改可能涉及其它特征，这些特征在本领域已为人们所熟知，并且可以代替本文中已经描述的特征或在本文中已经描述的特征之外使用。
在此结合特定实施例描述了本发明。但本领域技术人员通过实践本发明，研究附图、本发明以及所附的权利要求，能够理解并实现公开实施例的其它变体。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，不定冠词“一”不排除多个。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。
尽管已经参考本发明的特定特征和实施例描述了本发明，但是明显在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以制定本发明的各种修改和组合。说明书和附图仅被视为所附权利要求书所定义的本发明的说明并且考虑落于本说明书的范围内的任何和所有修改、变体、组合或均等物。

Claims (18)

1.一种DC/DC功率转换器，其特征在于，所述DC/DC功率转换器具有输入端、输出端和接地端，所述DC/DC功率转换器包括：
在所述输出端和所述接地端之间串联的两个电容器；
升压转换器，具有连接到所述输入端的第一升压转换器端、连接到所述输出端的第二升压转换器端以及连接到所述电容器之间的连接点的第三升压转换器端；
升压模块，具有连接到所述接地端的第一升压模块端、连接到所述输出端的第二升压模块端和连接到所述连接点的第三升压模块端；
所述升压模块是谐振转换器，所述谐振转换器包括用于平衡所述电容器上的电压的谐振网络；所述谐振转换器包括：连接在第一和第二内部节点之间的谐振电容器。
2.根据权利要求1所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述谐振转换器包括：
连接在第三内部节点和第三升压模块端之间的谐振电感器；
连接在第一升压模块端和第一内部节点之间的第一开关；
连接在第一内部节点和第三内部节点之间的第二开关；
连接在第三内部节点和第二内部节点之间的第三开关；
连接在第二内部节点和第二升压模块端之间的第四开关。
3.根据权利要求2所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述DC/DC功率转换器用于通过在其中第一和第三内部开关均闭合且第二和第四内部开关均断开的第一状态和其中第一和第三内部开关均断开且第二和第四内部开关均闭合的第二状态之间交替切换来运行所述谐振转换器。
4.根据权利要求3所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述DC/DC功率转换器还用于通过以误差范围内接近50％的占空比切换第一至第四开关来运行所述谐振转换器。
5.根据权利要求4所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述DC/DC功率转换器用于根据所述输入端和所述接地端之间的输入电压运行所述升压转换器。
6.根据权利要求5所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述升压转换器包括单个相位，所述相位包括：
连接在所述第一升压转换器端和第四内部节点之间的升压电感器；
连接在所述第四内部节点和所述第二升压转换器端之间的第五开关；
连接在所述第四内部节点和所述第三升压转换器端之间的第六开关。
7.根据权利要求6所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述DC/DC功率转换器用于：
如果所述输入电压低于第一预定值，断开所述第五开关并闭合所述第六开关；
如果所述输入电压高于大于所述第一预定值的第二预定值，闭合所述第五开关并断开所述第六开关；
如果所述输入电压在所述第一预定值和所述第二预定值之间，交替切换其中所述第五开关断开且所述第六开关闭合的第三状态和其中所述第五开关闭合且所述第六开关断开的第四状态，其中根据所述输入电压选择所述占空比。
8.根据权利要求6所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述DC/DC功率转换器用于通过所述升压电感器在连续导电模式与非连续导电模式之间的边界模式中进行运行的方式来运行所述升压转换器。
9.根据权利要求8所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述升压转换器包括两个或多个相位，其中每个相位包括：
连接在所述第一升压转换器端和所述第四内部节点之间的升压电感器；
连接在所述第四内部节点和所述第二升压转换器端之间的第五开关；
连接在所述第四内部节点和所述第三升压转换器端之间的第六开关。
10.根据权利要求9所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述相位中的一个相位用作主相位，其余相位用作从相位，其中所述从相位是利用锁相环与主相位同步的相位。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述第一至第四开关和/或所述第五和第六开关形成半导体开关。
12.根据权利要求2至10中任一项所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，通过单独的栅驱动器控制所述第一至第四开关和/或所述第五和第六开关。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的DC/DC功率转换器，其特征在于，所述两个电容器具有相同的电容值，使得所述升压模块作为倍压器进行运行。
14.一种用于运行DC/DC功率转换器的方法，其特征在于，包括：
在所述DC/DC功率转换器的输入端和接地端之间施加输入电压；
通过连接至所述DC/DC功率转换器的输入端、输出端以及在所述输出端和所述接地端之间串联的两个电容器之间的连接点的升压转换器以及连接至所述输出端、所述接地端以及所述连接点的升压模块来转换所述输入电压；
所述升压模块是谐振转换器，所述谐振转换器包括用于平衡所述电容器上的电压的谐振网络；所述谐振转换器包括：连接在第一和第二内部节点之间的谐振电容器。
15.一种双级DC/AC功率转换器，其特征在于，包括：
如权利要求1至13中任一项所述DC/DC功率转换器；
连接至所述DC/DC功率转换器的输出端的DC/AC功率转换器。
16.根据权利要求15所述的双级DC/AC功率转换器，其特征在于：
所述DC/AC功率转换器是单相或多相DC/AC功率转换器；和/或
具有可变输出电压的DC电压源连接至所述DC/DC功率设备的输入端。
17.根据权利要求16所述的双级DC/AC功率转换器，其特征在于，所述具有可变输出电压的DC电压源是用于从可再生资源发电的设备，所述从可再生资源发电的设备包括光伏设备或风能设备。
18.一种用于运行DC/AC功率转换器的方法，其特征在于，包括：
通过权利要求14所述的方法将DC输入电压转换为DC输出电压；
通过DC/AC功率转换器将DC输出电压转换为AC输出电压。
CN201880064672.5A 2018-01-23 2018-01-23 功率转换器 Active CN111164872B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2018/051547 WO2019145016A1 (en) 2018-01-23 2018-01-23 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111164872A CN111164872A (zh) 2020-05-15
CN111164872B true CN111164872B (zh) 2021-12-24

Family

ID=61054381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880064672.5A Active CN111164872B (zh) 2018-01-23 2018-01-23 功率转换器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11011990B2 (zh)
EP (2) EP4293855A3 (zh)
CN (1) CN111164872B (zh)
WO (1) WO2019145016A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12051972B2 (en) * 2019-05-23 2024-07-30 Infineon Technologies Austria Ag Hybrid resonant power supply
CA3098017A1 (en) 2019-11-04 2021-05-04 Yunwei Li Multi-port dc/dc converter system
EP4071990B1 (en) 2019-12-24 2024-08-21 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Conversion circuit and related electronic device
EP4181374B1 (en) 2020-07-29 2025-09-10 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Transformation circuit and related electronic device
WO2022056861A1 (en) * 2020-09-18 2022-03-24 Huawei Technologies Co., Ltd. Dc/dc power converter, method for controlling switching thereof, dc/dc power converter arrangement and system
CN114362525A (zh) * 2020-10-13 2022-04-15 台达电子工业股份有限公司 具有保护电路的升压转换模块
CN115313849A (zh) * 2022-08-26 2022-11-08 杭州艾诺半导体有限公司 并联型混合功率变换器
CN115528921B (zh) * 2022-11-29 2023-03-03 深圳市恒运昌真空技术有限公司 一种三相高增益变换器及其控制方法
CN115528922B (zh) * 2022-11-29 2023-03-03 深圳市恒运昌真空技术有限公司 一种三相谐振变换器
US12088138B1 (en) 2023-10-10 2024-09-10 King Saud University Compensation device and method for DC grids using renewable energy

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102362550A (zh) * 2009-03-23 2012-02-22 皇家飞利浦电子股份有限公司 供电电路
CN104025438A (zh) * 2011-11-02 2014-09-03 罗伯特·博世有限公司 具有第一并联电路的电压转换器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10232416B4 (de) * 2002-07-17 2007-11-22 Siemens Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zum Stabilisieren einer Versorgungsspannung
EP2493062B1 (de) * 2011-02-28 2015-04-15 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG DC-DC Wandlerzelle, hieraus aufgebaute rückspeisefähige DC-DC Wandlerschaltung und Verfahren zu deren Betrieb
US20130076135A1 (en) * 2011-09-28 2013-03-28 General Electric Company High-Power Boost Converter
US9608512B2 (en) * 2013-03-15 2017-03-28 Maxim Integrated Products, Inc. Soft start systems and methods for multi-stage step-up converters
TWI497886B (zh) * 2013-05-10 2015-08-21 Univ Nat Taiwan 用於多相交錯直流電源轉換器的控制裝置及其控制方法
US9774190B2 (en) * 2013-09-09 2017-09-26 Inertech Ip Llc Multi-level medium voltage data center static synchronous compensator (DCSTATCOM) for active and reactive power control of data centers connected with grid energy storage and smart green distributed energy sources
WO2016011380A1 (en) * 2014-07-17 2016-01-21 The Trustees Of Dartmouth College System and method for two-phase interleaved dc-dc converters
DE102015103490A1 (de) * 2015-03-10 2016-09-15 Sma Solar Technology Ag DC/DC-Wandler mit fliegendem Kondensator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102362550A (zh) * 2009-03-23 2012-02-22 皇家飞利浦电子股份有限公司 供电电路
CN104025438A (zh) * 2011-11-02 2014-09-03 罗伯特·博世有限公司 具有第一并联电路的电压转换器

Also Published As

Publication number Publication date
EP4293855A2 (en) 2023-12-20
WO2019145016A1 (en) 2019-08-01
US11011990B2 (en) 2021-05-18
CN111164872A (zh) 2020-05-15
EP4293855A3 (en) 2024-02-21
EP3735739B1 (en) 2023-10-04
US20200350820A1 (en) 2020-11-05
EP3735739A1 (en) 2020-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111164872B (zh) 功率转换器
US11652408B2 (en) Power converter used in a renewable energy device such as a photo-voltaic device or a wind energy device
CN102959843A (zh) Dc/dc功率转换装置
CN110572069B (zh) 一种双向dc-ac变换器
Montazeri et al. A new modeling and control scheme for cascaded split-source converter cells
EP3707816B1 (en) Inverter with ac forward bridge and improved dc/dc topology
Zhou et al. Research on a time-variant shoot-through modulation strategy for quasi-Z-source inverter
Amirahmadi et al. Variable boundary dual mode current modulation scheme for three-phase micro-inverter
Matiushkin et al. Novel single-stage buck-boost inverter with unfolding circuit
Prakash et al. Analysis of extended Z-source inverter for photovoltaic system
Dineshkumar et al. Design of boost inverter for solar power based stand alone systems
Babaei et al. A new structure of quasi Z-source-based cascaded multilevel inverter
Amirahmadi et al. Hybrid control of BCM soft-switching three phase micro-inverter
Vinnikov et al. Maximizing energy harvest of the impedance source PV microconverter under partial shading conditions
Hodge et al. A New High-Frequency Multilevel Boost Power Factor Correction Approach With GaN Semiconductors
Duong et al. A study on DC-link-type quasi-switched-boost inverters with improved voltage gain
Hu et al. Study of a novel buck-boost inverter for photovoltaic systems
Shehata et al. A comparison between different PWM methods of three phase Z-inverter for renewable energy applications
Aytekin et al. Modified carrier-based control strategy to reduce switching losses in single-phase quasi-impedance source inverters
Temesi et al. Power Source/Sink Inverters for high efficient EV Battery Charging and Solar Energy Generation on Three-Phase Utility
Pradeepa et al. Implementation of interleaved soft switching boost converter and H-bridge inverter for solar pv power generation system to attain maximum output voltage and reduced harmonics
Shanmugapriya et al. High Efficiency Two Port SEPIC Converter For Hybrid Charging Station
Kumar et al. Design of Closed Loop PI Controller Based Hybrid Z-Source Dc-Dc Converter Using Matlab/Simulink
Sreeram An improvised voltage multiplier circuit for industrial applications and grids
Kang et al. Three-Phase Bridgeless AC/DC PFC with LLC Resonant Circuit for High Efficiency and Low Input Current THD

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211111

Address after: 518043 No. 01, 39th floor, building a, antuoshan headquarters building, No. 33, antuoshan Sixth Road, Xiang'an community, Xiangmihu street, Futian District, Shenzhen, Guangdong Province

Applicant after: Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd

Address before: 518129 Huawei headquarters office building, Bantian, Longgang District, Shenzhen, Guangdong

Applicant before: Huawei Technology Co., Ltd

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant