專利名稱：多電平功率變換器及其制造方法和操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般涉及功率變換，更具體地說，涉及功率變換器、制造功率變換器的方法和操作功率變換器的方法。
背景技術(shù)：
電感-電感-電容(LLC)功率變換器是功率變換系統(tǒng)的日益重要部分。與其它功率變換器相比，LLC功率變換器具有許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)可以包括當(dāng)在初級(jí)開關(guān)在空載和滿載之間循環(huán)時(shí)的零電壓切換，以及提供較低的電磁發(fā)射。LLC功率變換器還可以在比其它多種形式的功率變換器更高的開關(guān)頻率下工作，這又能夠降低某些LLC功率變換器組件的大小。不過，當(dāng)采用LLC功率變換器時(shí)，尤其是當(dāng)試圖對(duì)于公共輸出負(fù)載，交錯(cuò)兩個(gè)或更多的LLC功率變換器時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)缺陷。交錯(cuò)LLC功率變換器的一個(gè)特別難以解決的缺陷包括由于交錯(cuò)LLC功率變換器之間的不同組件容限，使來自多個(gè)交錯(cuò)LLC功率變換器的負(fù)載電流不同。在這方面的改進(jìn)會(huì)有利于該領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的實(shí)施例提供功率變換器，以及制造功率變換器的方法和操作功率變換器的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，功率變換器包括連接成接收3相AC輸入電壓和提供多個(gè)DC電壓電平的輸入級(jí)。功率變換器還包括由多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器構(gòu)成的輸出級(jí)，所述多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端，和提供DC輸出電壓的并聯(lián)連接輸出端。另外，功率變換器包括與輸入級(jí)和輸出級(jí)互連，以便從用于DC輸出電壓的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器提供大體均衡的輸出電流的均衡電路。在再一方面，制造功率變換器的方法包括連接輸入級(jí)，以接收3相AC輸入電壓和提供多個(gè)DC電壓電平。所述方法還包括用具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端和提供DC輸出電壓的并聯(lián)連接輸出端的多個(gè)LLC變換器構(gòu)成輸出級(jí)。另外，所述方法包括使均衡電路與輸入級(jí)和輸出級(jí)互連，以大體均衡來自用于DC輸出電壓的多個(gè)LLC變換器的輸出電流。在另一方面，操作功率變換器的方法包括接收3相AC輸入電壓和提供多個(gè)DC電壓電平，以及從具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器的并聯(lián)連接輸出端，產(chǎn)生DC輸出電壓。所述方法還包括從用于DC輸出電壓的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器，提供大體均衡的輸出電流。上面概述了本公開的優(yōu)選特征和備選特征，以致本領(lǐng)域的技術(shù)人員可更好地理解本公開的以下詳細(xì)說明。下面將說明本公開的構(gòu)成本公開的權(quán)利要求的主題的另外特征。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，他們能夠容易地把公開的構(gòu)想和具體實(shí)施例用作設(shè)計(jì)或修改實(shí)現(xiàn)本公開的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。


現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下說明，其中圖I圖解說明按照本公開的原理構(gòu)成的功率變換器的實(shí)施例的方框圖；圖2A和2B圖解說明表示利用均衡電路，比如圖I中的均衡電路的影響的交錯(cuò)LLC變換器輸出電流的例子；圖3圖解說明與圖I中所示的功率變換器對(duì)應(yīng)的功率變換器的實(shí)施例的示意圖；圖4圖解說明與圖3的輸出級(jí)的LLC變換器對(duì)應(yīng)的交錯(cuò)LLC變換器控制信號(hào)；圖5圖解說明與圖3的輸出級(jí)中的交錯(cuò)LLC變換器對(duì)應(yīng) 的歸一化增益曲線；圖6圖解說明與圖I中所示的功率變換器對(duì)應(yīng)的功率變換器的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖7圖解說明按照本公開的原理構(gòu)成的擴(kuò)展功率變換器的實(shí)施例的方框圖；圖8A、8B和SC圖解說明與圖7的擴(kuò)展功率變換器相關(guān)并且按照本公開的原理構(gòu)成的幾個(gè)電壓總線結(jié)構(gòu)、輸出級(jí)和均衡電路；圖9圖解說明按照本公開的原理進(jìn)行的制造功率變換器的方法的實(shí)施例的流程圖；以及圖10圖解說明按照本公開的原理進(jìn)行的操作功率變換器的方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I圖解說明按照本公開的原理構(gòu)成的功率變換器100的實(shí)施例的方框圖。功率變換器100包括輸入級(jí)105、輸出級(jí)115和均衡電路125。輸入級(jí)105是3相3電平功率因數(shù)校正電路，它具有連接到3相AC輸入電壓的3個(gè)輸入端107a、107b、107c。輸入級(jí)105還包括具有連接成以正DC總線電壓(+Vbus)、中間總線電壓(Vmid)和負(fù)DC總線電壓(-Vbus)的形式提供多個(gè)DC電壓電平的3個(gè)電平108、109,110的輸出端。輸出級(jí)115包括具有第一和第二串聯(lián)連接輸入端117a、117b和121a、121b的第一和第二電感-電感-電容交錯(cuò)(LLC)變換器，第一和第二串聯(lián)連接輸入端117a、117b和121a、121b耦接到正、中間和負(fù)總線電壓+Vbus，Vmid和-Vbus的多個(gè)DC電壓電平。第一和第二并聯(lián)連接輸出端118a、118b和122a、122b提供DC輸出電壓Vout。均衡電路125互連到輸入級(jí)105和輸出級(jí)115，并且包括第一和第二均衡電容器Cbau、Cg2,和雙向箝位電路BDC，雙向箝位電路BDC連接在第一和第二均衡電容器Cbau、Ci2的接合點(diǎn)與中間總線電壓Vmid之間，以便為DC輸出電壓Vout，提供來自第一和第二交錯(cuò)LLC變換器116、120的大體均衡的輸出電流。圖2A和2B圖解說明交錯(cuò)LLC變換器輸出電流的例子200和220，表示利用均衡電路，比如圖I中的均衡電路125的影響。圖2A的波形200表示來自耦接到公共負(fù)載并在沒有均衡電路的情況下工作的第一和第二交錯(cuò)半橋LLC變換器的相應(yīng)輸出電流205、210?？梢钥闯鲞@兩個(gè)輸出電流205、210相當(dāng)不同，導(dǎo)致較大的輸出紋波和工作效率低。相反，圖2B的波形220表示來自耦接到公共負(fù)載并在具有按照本發(fā)明的原理的均衡電路，比如圖I的均衡電路125的情況下工作的第一和第二交錯(cuò)半橋LLC變換器的相應(yīng)輸出電流225、230。這里，看出和輸出電流205、210相比，這兩個(gè)輸出電流225、230的差異大大減小，從而減少輸出紋波并提高工作效率。圖3圖解說明與圖I中所示的功率變換器100對(duì)應(yīng)的功率變換器300的實(shí)施例的示意圖。功率變換器300包括輸入級(jí)305、輸出級(jí)315和均衡電路325。輸入級(jí)305是3相3電平功率因數(shù)校正電路并且包括連接到3相AC輸入電壓Va、Vb、Vc的3個(gè)輸入端307a、307b、307c。輸入級(jí)305還包括具有連接成以正DC總線電壓(+400伏)、中間總線電壓(O伏)和負(fù)DC總線電壓(-400伏)的形式，提供多個(gè)DC電壓電平的3個(gè)電平308、309、310的輸出端。輸入級(jí)305還包括輸入電感器La、Lb、L。，正電壓整流器Dal、Dbl、Dcl，負(fù)電壓整流器Da2、Db2、Dc2，和由輸入級(jí)控制信號(hào)Qa、Qb和Qc獨(dú)立控制的多對(duì)功率開關(guān)，如圖所示。輸出級(jí)315包括耦接在一起以提供輸出電壓Vout和接納公共輸出負(fù)載(未具體示出)的第一和第二半橋交錯(cuò)LLC變換器317、321。第一半橋交錯(cuò)LLC變換器317包括輸 入電容器Cai、Ca2，第一輸入電感器La，第二輸入電感器LmA，變壓器Ta，和由輸出級(jí)控制信號(hào)Qia和Q2a獨(dú)立控制的輸入控制開關(guān)和變壓器控制開關(guān)。對(duì)應(yīng)地，第二半橋交錯(cuò)LLC變換器321包括輸入電容器Cbi' Cb2,第一輸入電感器Lb,第二輸入電感器LmB,變壓器Tb,和由輸出級(jí)控制信號(hào)Qib和Q2b獨(dú)立控制的開關(guān)。第二輸入電感器LmA，LmB分別是變壓器TA、Tb的輸入磁化電感。均衡級(jí)325包括第一和第二均衡電容器CbauXi2，和雙向箝位電路BDC。第一和第二均衡電容器CBAU、CBAe串聯(lián)連接在+400伏的正電壓電平和-400伏的負(fù)電壓電平之間，并且分別連接到第一和第二半橋交錯(cuò)LLC變換器317、321的輸入端，如圖所示。雙向箝位電路BDC連接在第一和第二均衡電容器CBAU、Cm2的接合點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)A)和O伏的中間總線電壓(節(jié)點(diǎn)B)之間。在圖解說明的實(shí)施例中，雙向箝位電路BDC是瞬態(tài)吸收器(瞬態(tài)電壓抑制二極管)。雙向箝位電路BDC的其它實(shí)施例可包括一個(gè)或多個(gè)MOV (金屬氧化物變阻器)，諸如電阻器或電容器之類的無源器件，和諸如MOSFET或二極管之類的有源器件。輸入級(jí)305的輸入級(jí)控制信號(hào)Qa、Qb和Qc控制相應(yīng)的各對(duì)功率開關(guān)，以引導(dǎo)3相AC輸入電壓Va、Vb、Vc通過正電壓整流器Dal、Dbl、Dcl和負(fù)電壓整流器Da2、Db2、Dc2，從而提供和保持+400伏、-400伏和O伏的多個(gè)DC電壓電平。通過采用輸出級(jí)控制信號(hào)Qia和Q2A，+400伏和O伏的多個(gè)DC電壓電平被施加于第一半橋交錯(cuò)LLC變換器317。對(duì)應(yīng)地，通過采用輸出級(jí)控制信號(hào)Qib和Q2B，0伏和-400伏的多個(gè)DC電壓電平被施加于第二半橋交錯(cuò)LLC變換器321?？刂菩盘?hào)Qia激活其輸入控制開關(guān)，以把第一輸入電感器La、第二輸入電感器Lhia (變壓器Ta輸入繞組)和輸入電容器Ca2連接在+400伏和O伏的多個(gè)DC電壓電平之間。同時(shí)，控制信號(hào)Qia還激活其變壓器控制開關(guān)，以把正輸出電流提供給公共輸出負(fù)載(未示出)。類似地,控制信號(hào)Qm激活其輸入控制開關(guān)，以把第一輸入電感器La、第二輸入電感器LmA和輸入電容器Cai連接在O伏和+400伏的多個(gè)DC電壓電平之間。同時(shí)，控制信號(hào)Q2a還激活其變壓器控制開關(guān)，以把正輸出電流提供給公共輸出負(fù)載?？刂菩盘?hào)Qia和Q2a互斥，從而禁止它們各自的輸入控制開關(guān)和變壓器控制開關(guān)同時(shí)激活。對(duì)應(yīng)地,控制信號(hào)Qib激活其輸入控制開關(guān)，以把第一輸入電感器Lb、第二輸入電感器LmB(變壓器Tb輸入繞組)和輸入電容器Cb2連接在O伏和-400伏的多個(gè)DC電壓電平之間。同時(shí)，控制信號(hào)Qib還激活其變壓器控制開關(guān)，以把正輸出電流提供給公共輸出負(fù)載。類似地,控制信號(hào)Qa3激活其輸入控制開關(guān)，以把第一輸入電感器Lb、第二輸入電感器Lhib和輸入電容器Cbi連接在-400伏和O伏的多個(gè)DC電壓電平之間。同時(shí)，控制信號(hào)Q2a還激活其變壓器控制開關(guān)，以把正輸出電流提供給公共輸出負(fù)載?？刂菩盘?hào)Qib和Q2b互斥，從而禁止它們各自的輸入控制開關(guān)和變壓器控制開關(guān)同時(shí)激活。輸出級(jí)控制信號(hào)Qia和Qib，以及Q2a和Q2b被移相90°，如圖4中所示，以提供第一和第二半橋交錯(cuò)LLC變換器317、321的輸出電流的交錯(cuò)。圖4圖解說明與圖3的輸出級(jí)315的LLC變換器對(duì)應(yīng)的交錯(cuò)LLC變換器控制信號(hào)400。在控制信號(hào)400中可以看出控制信號(hào)Qia和Q2a互斥，以及控制信號(hào)Qib和Q2b也互斥。另外，控制信號(hào)Qia和Q2a以及控制信號(hào)Qib和Q2b被移相90。。 重新參見圖3，理想地，如果在第一和第二半橋交錯(cuò)LLC變換器317、321中不存在輸入組件失配，那么節(jié)點(diǎn)A理應(yīng)被保持在近似O伏(節(jié)點(diǎn)B)。即，如果主要在輸入電感器La和Lb以及輸入電容器CA1、CA2, Cbi和Cb2方面，不存在失配，那么節(jié)點(diǎn)A理應(yīng)被保持在近似O伏。不過，這些組件的失配通常使來自第一和第二半橋交錯(cuò)LLC變換器317、321的輸出電流不同。對(duì)于第一和第二半橋交錯(cuò)LLC變換器317、321，可計(jì)算串聯(lián)諧振頻率，如下所示。Fseriesjl = —-^L=，以及(1A)Fseries3 = /(IB)其中Ca = CA1+CA2, Cb = CB1+CB2。對(duì)于下面所示的情況最壞的失配，在圖5中關(guān)于等式IA和IB畫出了歸一化增益曲線La和Ca (分別+8%和+5%容限)，以及Lb 和 Cb (分別-8% 和-5% 容限)。圖5圖解說明與圖3的輸出級(jí)315中的交錯(cuò)LLC變換器對(duì)應(yīng)的歸一化增益曲線500。歸一化增益曲線500包括與具有串聯(lián)諧振頻率FseriesA的La和Ca對(duì)應(yīng)的第一歸一化增益曲線505，和與具有串聯(lián)諧振頻率FseriesB的Lb和Cb對(duì)應(yīng)的第二歸一化增益曲線510。第一和第二歸一化增益曲線505、510對(duì)應(yīng)于在沒有均衡電路325的情況下，會(huì)導(dǎo)致的最壞情況的容限擴(kuò)展。按照這種模式工作(即，沒有均衡電路)會(huì)產(chǎn)生在兩個(gè)歸一化增益曲線505、510之間變化的輸出電流。均衡的歸一化增益曲線515表示采用均衡電路325。重新參見圖3，第一和第二均衡電容器Cbau、Cbal2提供偏移電壓補(bǔ)償，偏移電壓補(bǔ)償產(chǎn)生與均衡的歸一化增益曲線515對(duì)應(yīng)的均衡的歸一化增益曲線。在理想條件下(即，在La、Lb、Ca和Cb方面不存在失配)，來自Cbau和Ci2的電流的幅度大體相同。利用圖5的歸一化增益曲線可以看出，對(duì)于如上所述的這些LLC振蕩回路元件的失配(即，和La和Ca分別具有+8%和+5%容限，以及Lb和Cb分別具有-8%和-5%容限的情況)，和對(duì)于接近串聯(lián)諧振頻率的工作頻率，第一半橋交錯(cuò)LLC變換器317將向公共輸出負(fù)載提供較少的功率，而第二半橋交錯(cuò)LLC變換器321將向公共輸出負(fù)載提供較多的功率。這種功率失配導(dǎo)致第一均衡電容器Cbau兩端之間的電壓和第二均衡電容器Ci2兩端之間的電壓不均衡。以使第一半橋交錯(cuò)LLC變換器317向第一均衡電容器Cbau要求較少的電流，以及使第二半橋交錯(cuò)LLC變換器321向第二均衡電容器Ci2要求較多的電流的方式，發(fā)生這些失配。這種電流不均衡導(dǎo)致第一均衡電容器Cbau兩端之間的電壓增大，第二均衡電容器Ci2兩端之間的電壓減小，而由于受輸入級(jí)305控制，第一和第二均衡電容器Cbali和Cbai^兩端之間總電壓被保持恒定。第一均衡電容器Cbau兩端之間的電壓的增大會(huì)增大第一半橋交錯(cuò)LLC變換器317的增益，從而向公共輸出負(fù)載提供較多的電流。對(duì)應(yīng)地，第二均衡電容器Ci2兩端之間的電壓的減小會(huì)降低第二半橋交錯(cuò)LLC變換器321的增益，從而向公共輸出負(fù)載提供較少的電流。在由第一和第二半橋交錯(cuò)LLC變換器317、321提供的功率大體相等之前，發(fā)生跨第一和第二均衡電容器Cbau和Ci2的這種電荷均衡處理。在最壞的情況下，尤其是當(dāng)按照工作循環(huán)模式或者在很低的輸出負(fù)載條件下，操作第一和第二半橋交錯(cuò)LLC變換器317、321的功率系列時(shí)，第一均衡電容器Cbau兩端之間的電壓和第二均衡電容器Ci2兩端之間的電壓將大大偏離。如果不加以控制，那么這種偏離會(huì)超過由輸出級(jí)控制信號(hào)Q1A、Q2a> Qib和Q2b控制的器件的額定電壓。通過在節(jié)點(diǎn)A和B 之間連接雙向箝位電路BCD，可以限制第一和第二均衡電容器CBAU、Cbal2兩端之間的電壓擺動(dòng)。箝位電壓一般被選擇成對(duì)應(yīng)于LLC振蕩回路元件的失配。在這種情況下，箝位電壓會(huì)約為400伏的13(8+5)%。這指示只有當(dāng)電勢(shì)差超過(400的(8+5)%)/2時(shí)，電流才會(huì)在節(jié)點(diǎn)A和B之間流動(dòng)。圖6圖解說明與圖I中所示的功率變換器100對(duì)應(yīng)的另一個(gè)功率變換器600的實(shí)施例的示意圖。功率變換器600包括輸入級(jí)605、輸出級(jí)615和均衡電路625。在本實(shí)施例中，輸出級(jí)615是全橋交錯(cuò)LLC變換器，而不是圖3中采用的半橋交錯(cuò)LLC變換器。圖7圖解說明按照本公開的原理構(gòu)成的擴(kuò)展功率變換器700的實(shí)施例的方框圖。擴(kuò)展功率變換器700是圖I的功率變換器100的概括。擴(kuò)展功率變換器700包括輸入級(jí)705、輸出級(jí)715和均衡電路725。輸入級(jí)705是3相N電平功率因數(shù)校正電路，它具有3相AC輸入并提供與N個(gè)DC總線電壓的倍數(shù)對(duì)應(yīng)的N個(gè)電平。輸出級(jí)715采用取決于N個(gè)電平的一組交錯(cuò)LLC變換器。均衡電路725采用也取決于N個(gè)電平的均衡電容器和雙向箝位電路。一般地，對(duì)于連接到N個(gè)DC電壓電平的(N-I)個(gè)交錯(cuò)LLC變換器，均衡電路725包括連接到(N-2)個(gè)雙向箝位電路的(N-I)個(gè)均衡電容器，其中N至少等于3。另外，(N-I)個(gè)交錯(cuò)LLC變換器的每個(gè)控制信號(hào)的額定相位角對(duì)應(yīng)于180° /(N-I)的相位角。在圖8A、8B和8C中更詳細(xì)地說明了等于3、4和5的N個(gè)電平。圖8A、8B和8C圖解說明與圖7的擴(kuò)展功率變換器700相關(guān)并且按照本公開的原理構(gòu)成的幾個(gè)電壓總線結(jié)構(gòu)800、輸出級(jí)和均衡電路840。圖8A對(duì)應(yīng)于為3的N電平，并且顯示3個(gè)總線電壓+Vbus、Vmid ( —般為O伏)和-Vbus。分隔總線電壓的電壓幅度被認(rèn)為是IVbusI。當(dāng)然，輸出級(jí)采用具有90° (180° /(N-D)的控制相位角分離的2個(gè)(N-I)交錯(cuò)LLC變換器。均衡電路采用2個(gè)(N-I)均衡電容器和I個(gè)(N-2)雙向箝位電路。圖8B對(duì)應(yīng)于為4的N電平，并且顯示4個(gè)總線電壓+Vbus、+ (1/3) Vbus、- (1/3) Vbus和-Vbus。分隔總線電壓的電壓幅度被認(rèn)為是I (2/3) Vbus I。輸出級(jí)采用具有60° (180° /(N-D)的控制相位角分離的3個(gè)(N-I)交錯(cuò)LLC變換器。均衡電路采用3個(gè)(N-I)均衡電容器和2個(gè)(N-2)雙向箝位電路。圖8C對(duì)應(yīng)于為5的N電平，并且顯示5個(gè)總線電壓+Vbus、+ (1/2) Vbus、Vmid ( —般為O伏)、-(1/2)Vbus和-Vbus。分隔總線電壓的電壓幅度被認(rèn)為是|(l/2)Vbus|。輸出級(jí)采用具有45° (180° /(N-I))的控制相位角分離的4個(gè)(N-I)交錯(cuò)LLC變換器。均衡電路采用4個(gè)(N-I)均衡電容器和3個(gè)(N-2)雙向箝位電路?？筛爬ǔ鯪的奇數(shù)值具有一般為O的Vmid電壓值，N的偶數(shù)值沒有Vmid電壓值。圖9圖解說明按照本公開的原理進(jìn)行的制造功率變換器的方法900的實(shí)施例的流程圖。方法900開始于步驟905，隨后，在步驟910，連接輸入級(jí)以接收3相AC輸入電壓和提供多個(gè)DC電壓電平。在步驟915，用具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端和提供DC輸出電壓的并聯(lián)連接輸出端的多個(gè)LLC變換器構(gòu)成輸出級(jí)，然后在步驟920，使均衡電路與輸入級(jí)和輸出級(jí)互連，以大體均衡來自用于DC輸出電壓的多個(gè)LLC變換器的輸出電流。
在一個(gè)實(shí)施例中，均衡電路包括分別用于多個(gè)LLC變換器的均衡電容器，其中各個(gè)均衡電容器標(biāo)稱數(shù)值相等。另外，均衡電路包括連接在兩個(gè)均衡電容器的接合點(diǎn)和多個(gè)DC電壓電平之一之間的雙向箝位電路。通常，對(duì)于連接到N個(gè)DC電壓電平的(N-I)個(gè)LLC變換器，均衡電路包括連接到(N-2)個(gè)雙向箝位電路的(N-I)個(gè)均衡電容器，N至少等于3。另外，(N-I)個(gè)LLC變換器的每個(gè)控制信號(hào)的額定相位角對(duì)應(yīng)于180° /(N-I)的相位角。在再一個(gè)實(shí)施例中，均衡電路包括瞬態(tài)吸收器。在另一個(gè)實(shí)施例中，均衡電路包括采用選自包含金屬氧化物變阻器、電阻器或電容器以及MOSFET或二極管組成的組中的一個(gè)的雙向箝位電路。方法900結(jié)束于步驟925。圖10圖解說明按照本公開的原理進(jìn)行的操作功率變換器的方法1000的實(shí)施例的流程圖。方法1000始于步驟1005，隨后在步驟1010，接收3相AC輸入電壓，和提供多個(gè)DC電壓電平。在步驟S1015，從具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器的并聯(lián)連接輸出端，產(chǎn)生DC輸出電壓，然后在步驟1020，從用于DC輸出電壓的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器，提供大體均衡的輸出電流。在一個(gè)實(shí)施例，所述提供包括提供分別用于多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器的均衡電容器，其中各個(gè)均衡電容器標(biāo)稱數(shù)值相等。另外，所述提供包括在兩個(gè)均衡電容器的接合點(diǎn)和多個(gè)DC電壓電平之一之間提供雙向箝位。通常，對(duì)至少等于3的N來說，所述提供包括對(duì)于(N-I)個(gè)交錯(cuò)LLC變換器和N個(gè)DC電壓電平，提供(N-I)個(gè)均衡電容器和(N-2)個(gè)雙向箝位電路，(N-I)個(gè)交錯(cuò)LLC變換器的每個(gè)控制信號(hào)的額定相位角對(duì)應(yīng)于180° /(N-I)的相位角。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述提供包括提供利用瞬態(tài)吸收器作為雙向箝位電路的均衡電路。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供均衡電路包括提供采用選自包含金屬氧化物變阻器、電阻器或電容器和MOSFET或二極管組成的組中的一個(gè)的雙向箝位電路。方法1000結(jié)束于步驟1025。雖然關(guān)于按照特定順序進(jìn)行的特定步驟，說明和示出了這里公開的方法，不過顯然這些步驟可以被結(jié)合、再分或者重新排序，以形成等同的方法，而不脫離本公開的教導(dǎo)。因而，除非這里明確地指出，否則步驟的順序或分組不是對(duì)本公開的限制。
本申請(qǐng)所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員 會(huì)理解可對(duì)說明的實(shí)施例做出其它更多的添加、刪除、替換和修改。
權(quán)利要求
1.一種功率變換器，包括 連接成接收3相AC輸入電壓和提供多個(gè)DC電壓電平的輸入級(jí)； 由多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器構(gòu)成的輸出級(jí)，所述多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端，和提供DC輸出電壓的并聯(lián)連接輸出端；和 與輸入級(jí)和輸出級(jí)互連以便從用于DC輸出電壓的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器提供大體均衡的輸出電流的均衡電路。
2.按照權(quán)利要求I所述的功率變換器，其中均衡電路包括分別用于多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器的均衡電容器。
3.按照權(quán)利要求I所述的功率變換器，其中均衡電路包括標(biāo)稱數(shù)值相等的均衡電容器。
4.按照權(quán)利要求I所述的功率變換器，其中均衡電路包括連接在兩個(gè)均衡電容器的接合點(diǎn)和多個(gè)DC電壓電平之一之間的雙向箝位電路。
5.按照權(quán)利要求I所述的功率變換器，其中對(duì)于連接到N個(gè)DC電壓電平的(N-I)個(gè)交錯(cuò)LLC變換器，均衡電路包括連接到(N-2)個(gè)雙向箝位電路的(N-I)個(gè)均衡電容器，N至少等于3。
6.按照權(quán)利要求5所述的功率變換器，其中(N-I)個(gè)交錯(cuò)LLC變換器的每個(gè)控制信號(hào)的額定相位角對(duì)應(yīng)于180° /(N-I)的相位角。
7.按照權(quán)利要求I所述的功率變換器，其中均衡電路包括瞬態(tài)吸收器。
8.按照權(quán)利要求I所述的功率變換器，其中均衡電路包括采用選自由以下構(gòu)成的組中的一個(gè)的雙向箝位電路 金屬氧化物變阻器； 電阻器或電容器；和 MOSFET或二極管。
9.一種制造功率變換器的方法，包括 連接輸入級(jí)，以接收3相AC輸入電壓和提供多個(gè)DC電壓電平； 用具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端和提供DC輸出電壓的并聯(lián)連接輸出端的多個(gè)LLC變換器構(gòu)成輸出級(jí)；以及 使均衡電路與輸入級(jí)和輸出級(jí)互連，以大體均衡來自用于DC輸出電壓的多個(gè)LLC變換器的輸出電流。
10.一種操作功率變換器的方法，包括 接收3相AC輸入電壓，和提供多個(gè)DC電壓電平； 從具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器的并聯(lián)連接輸出端，產(chǎn)生DC輸出電壓；和 從用于DC輸出電壓的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器，提供大體均衡的輸出電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及多電平功率變換器及其制造方法和操作方法。功率變換器包括連接成接收3相AC輸入電壓和提供多個(gè)DC電壓電平的輸入級(jí)。功率變換器還包括由多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器構(gòu)成的輸出級(jí)，所述多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器具有耦接到多個(gè)DC電壓電平的串聯(lián)連接輸入端和提供DC輸出電壓的并聯(lián)連接輸出端。另外，功率變換器包括與輸入級(jí)和輸出級(jí)互連以便從用于DC輸出電壓的多個(gè)交錯(cuò)LLC變換器提供大體均衡的輸出電流的均衡電路。還提供制造所述功率變換器的方法，和操作所述功率變換器的方法。
文檔編號(hào)H02M7/17GK102857130SQ20121014619
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者R·雷迪 申請(qǐng)人:世系動(dòng)力公司