CN112600438A - 宽增益范围dc/dc变换器***和宽增益范围控制方法 - Google Patents

宽增益范围dc/dc变换器***和宽增益范围控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112600438A
CN112600438A CN202110237542.0A CN202110237542A CN112600438A CN 112600438 A CN112600438 A CN 112600438A CN 202110237542 A CN202110237542 A CN 202110237542A CN 112600438 A CN112600438 A CN 112600438A
Authority
CN
China
Prior art keywords
port
converter
connection
side switch
output
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.)
Pending
Application number
CN202110237542.0A
Other languages
English (en)
Inventor
赵楠
谢伟
黄旭东
郑泽东
李驰
刘建伟
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.)
Sichuan Huatai Electrical Co ltd
Original Assignee
Sichuan Huatai Electrical 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 Sichuan Huatai Electrical Co ltd filed Critical Sichuan Huatai Electrical Co ltd
Priority to CN202110237542.0A priority Critical patent/CN112600438A/zh
Publication of CN112600438A publication Critical patent/CN112600438A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop

Landscapes

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

Abstract

本发明提供了一种宽增益范围DC/DC变换器***和宽增益范围控制方法。所述***包括N个DC/DC变换模块、N‑1个原边侧开关、N‑1个副边侧开关，N≥2；每个DC/DC变换模块都包括有DC/DC变换器、输入支撑电容和输出支撑电容；每个原边侧开关具有端口PST、PSR、PSU、QST、QSR和QSU；每个副边侧开关具有端口PSM、PSS、PSP、QSM、QSS和QSP。所述控制方法通过上述***进行，包括控制原边侧开关和副边侧开关来实现。本发明适用于输入输出电压变化大、增益范围宽场合，简化了DC/DC变换器设计难度，提高了变换器的效率，减少了变换器体积与重量；具有模块化结构，灵活性较高，拓展性高。

Description

宽增益范围DC/DC变换器***和宽增益范围控制方法
技术领域
本发明涉及DC/DC变换器技术领域，特别地，涉及一种宽增益范围DC/DC变换器***和宽增益范围控制方法。
背景技术
隔离型DC/DC变换器被广泛应用于高速列车、电网、电动汽车充电、储能电站等领域。其需要通过逆变环节将直流电转换为高频交流电，利用中/高频变压器隔离，再经过整流环节将高频交流电转化成直流电。
隔离型DC/DC变换器通常为谐振型变换器，在输入电压与输出电压的比值接近于1时，能够获得最好的软开关性能，此时损耗最小效率最高。然而，在实际应用场合，DC/DC变换器面临输入、输出电压波动范围大的情况，例如电网波动、电池电压变化等场景，此时输出电压的增益会产生较大偏移，不但降低了变换器运行效率，同时也给设计带来了不小的影响。为了满足宽电压增益范围的需要，往往需要增加变换器体积重量，降低变换器效率，增加控制复杂度。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于解决常规DC/DC变换器因效率、体积等因素制约无法有效实现宽电压增益范围的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种宽增益范围DC/DC变换器***。
所述***可包括N个DC/DC变换模块、N-1个原边侧开关和N-1个副边侧开关，N≥2且为正整数，其中，每个DC/DC变换模块包括有DC/DC变换器、输入支撑电容和输出支撑电容，其中，DC/DC变换器具有第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口，输入支撑电容的两端分别与第一输入端口、第二输入端口连接，输出支撑电容的两端分别与第一输出端口、第二输出端口连接；其中，第一个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第一输入端口还与***的输入端口Pin连接，第一输出端口还与***的输出端口PO连接；第N个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第二输入端口还与***的输入端口Qin连接，第二输出端口还与***的输出端口QO连接；每个原边侧开关具有端口PST、PSR、PSU、QST、QSR和QSU，端口PST能够与端口PSR或端口PSU连接，端口QST能够与端口QSR或端口QSU连接，端口PSR与***的输入端口Qin连接，端口QSR与***的输入端口Pin连接，端口PSU和端口QSU直接相连；其中，第i个原边侧开关的端口PST与第i个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第二输入端口连接，端口QST与第i+1个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第一输入端口连接，1≤i≤N-1；每个副边侧开关具有端口PSM、PSS、PSP、QSM、QSS和QSP，端口PSM能够与端口PSS或端口PSP连接，端口QSM能够与端口QSS或端口QSP连接，端口PSP与***的输出端口QO连接，端口QSP与***的输出端口PO连接，端口PSS和端口QSS直接相连；其中，第i个副边侧开关的端口PSM与第i个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第二输出端口连接，端口QSM与第i+1个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第一输出端口连接。
进一步地，所述原边侧开关具有串闭合状态和并闭合状态，其中，在串闭合状态，所述原边侧开关的端口PST与端口PSU连接，端口QST与端口QSU连接；在并闭合状态，所述原边侧开关的端口PST与端口PSR连接，端口QST与端口QSR连接。
进一步地，所述副边侧开关具有串闭合状态和并闭合状态，其中，在串闭合状态，所述副边侧开关的端口PSM与端口PSS连接，端口QSM与端口QSS连接；在并闭合状态，所述副边侧开关的端口PSM与端口PSP连接，端口QSM与端口QSP连接。
进一步地，所述原边侧开关和所述副边侧开关中的至少一种可以为双刀双掷开关。
进一步地，所述原边侧开关可包括第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，第一单刀双掷开关具有所述端口PST、PSR和PSU，第二单刀双掷开关具有所述端口QST、QSR和QSU。
进一步地，所述副边侧开关可包括第三单刀双掷开关和第四单刀双掷开关，第三单刀双掷开关具有所述端口PSM、PSS和PSP，第四单刀双掷开关具有所述端口QSM、QSS和QSP。
进一步地，所述DC/DC变换器可包括隔离型DC/DC变换器。
进一步地，所述N=2～20，即所述N的取值范围为：N∈[2,20]，例如4、6、10、12、16、18等。
本发明另一方面提供了一种宽增益范围控制方法。
所述控制方法可通过采用如上所述的宽增益范围DC/DC变换器***来进行，可包括控制所述原边侧开关和所述副边侧开关来调整所述***的输入电压与输出电压增益，其中，控制所述原边侧开关包括：使E个所述原边侧开关的端口PST与端口PSR连接，端口QST与端口QSR连接，剩余所述原边侧开关的端口PST与端口PSU连接，端口QST与端口QSU连接，1≤E≤N-1；控制所述副边侧开关包括：使F个所述副边侧开关的端口PSM与端口PSS连接，端口QSM与端口QSS连接，剩余所述副边侧开关的端口PSM与端口PSP连接，端口QSM与端口QSP连接，1≤F≤N-1。
进一步地，所述控制方法可包括：使所有的所述原边侧开关的端口PST与端口PSR连接，端口QST与端口QSR连接，使所有的所述副边侧开关的端口PSM与端口PSS连接，端口QSM与端口QSS连接。
进一步地，通过控制所述原边侧开关能够将所述N个DC/DC变换模块分为X个呈并联状态的单元，每个单元包括了Y个呈串联状态的DC/DC变换模块，其中，X和Y为正整数，X×Y=N，X≥2。
进一步地，所述控制原边侧开关可包括：使第Y×j个所述原边侧开关中的端口PST与端口PSR连接，端口QST与端口QSR连接，其余所述原边侧开关中的端口PST与端口PSU连接，端口QST与端口QSU连接，其中，j依次取1至X-1，X和Y为正整数，X×Y=N，X≥2。
进一步地，所述控制原边侧开关可包括：使第Y、……、第（X-1）×Y个所述原边侧开关中的端口PST与端口PSR连接，端口QST与端口QSR连接，其余所述原边侧开关中的端口PST与端口PSU连接，端口QST与端口QSU连接，其中，X和Y为正整数，X×Y=N，，X≥2。
进一步地，所述控制原边侧开关可包括：将原边侧双刀双掷开关均置于串闭合状态，或者，将原边侧双刀双掷开关均置于并闭合状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：本发明输入输出电压的串并联方式可以通过原副边的双刀双掷开关进行灵活调整；本发明可适用于在输入输出电压变化大、增益范围宽的场合；本发明简化了DC/DC变换器设计难度，提高了变换器的效率，减少了DC/DC变换器的体积与重量；本发明具有模块化结构，灵活性较高，可以根据实际情况选择串并联的单元数，具有很高的拓展性。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明示例性实施例2中的宽增益范围DC/DC变换器***的一个示意图；
图2A示出了本发明示例性实施例2中的双刀双掷开关的一个示意图；
图2B示出了本发明示例性实施例2中的可替换的两个单刀双掷开关的一个示意图；
图3示出了本发明示例性实施例3中的一种典型DC/DC变换器***的输出侧的一个示意图；
图4示出了本发明示例性实施例4中的一种典型DC/DC变换器***的2串3并的连接示意图；
图5示出了本发明示例性实施例4中的一种典型DC/DC变换器***的3串2并的连接示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的宽增益范围DC/DC变换器***和宽增益范围控制方法。
在下文中，可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种类型的元件或元件部位，但是这些元件或部位不应受这些术语的限制。这些术语被用于将一个元件与另一元件区分开，或者将元件的一个部位与另一个部位区分开。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一元件或部位可以被命名为第二元件或部位。术语“连接”可以指在具有或不具有中间元件的情况下的物理连接、电连接和/或流体连接。
对此本发明提出了一种宽增益范围DC/DC变换器***及宽增益范围控制方法。
示例性实施例1
所述宽增益范围DC/DC变换器***可包括：N个DC/DC变换模块、N-1个原边侧双刀双掷开关、N-1个副边侧双刀双掷开关，N≥2且为正整数。
每个DC/DC变换模块包括有隔离型DC/DC变换器、输入支撑电容和输出支撑电容。其中，隔离型DC/DC变换器具有第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口，输入支撑电容的两端分别与第一输入端口、第二输入端口连接，输出支撑电容的两端分别与第一输出端口、第二输出端口连接。
每个原边侧双刀双掷开关具有端口：PST，QST，对应于PST的PSR和PSU，对应于QST的QSR和QSU；端口PSR与***的输入端口Qin连接，端口QSR与***的输入端口Pin连接，端口PSU和端口QSU直接相连；
每个副边侧双刀双掷开关具有端口：PSM，QSM，对应于PSM的PSS和PSP，对应于QSM的QSS和QSP；端口PSP与***的输出端口QO连接，端口QSP与***的输出端口PO连接，端口PSS和QSS直接相连。
其中，对于第一个DC/DC变换模块中的隔离型DC/DC变换器：第一输入端口还与***的输入端口Pin连接，第二输入端口还与第一个原边侧双刀双掷开关的端口PST连接，第一输出端口还与***的输出端口PO连接，第二输出端口还与第一个副边侧双刀双掷开关的端口PSM连接。
对于第i个DC/DC变换模块中的隔离型DC/DC变换器，2≤i≤N-1：第一输入端口还与第i-1个原边侧双刀双掷开关的端口QST连接，第二输入端口还与第i个原边侧双刀双掷开关的端口PST连接，第一输出端口还与第i-1个副边侧双刀双掷开关的端口QSM连接，第二输出端口还有第i个副边侧双刀双掷开关的端口PSM连接。
对于第N个DC/DC变换模块中的隔离型DC/DC变换器：第一输入端口还与第N-1个原边侧双刀双掷开关的端口QST连接，第二输入端口还与***的输入端口Qin连接，第一输出端口还与第N-1个副边侧双刀双掷开关的端口QSM连接，第二输出端口还与***的输出端口QO连接。
示例性实施例2
图1示出了本发明的宽增益范围DC/DC变换器***的一个示意图，图1中的虚线表示省略的单元。
所述宽增益范围DC/DC变换器***可包括：
N个隔离型DC/DC变换器，图1中示出的DC/DC单元1即为第1个DC/DC变换器，DC/DC单元2即为第2个DC/DC变换器，DC/DC单元N即为第N个DC/DC变换器。
N-1个原边侧双刀双掷开关，例如图1中左侧输出的开关结构。
N-1个副边侧双刀双掷开关，例如图1中右侧输出的开关结构。
在本实施例中，如图1所示，第1个DC/DC变换器（即DC/DC单元1）的输入端口PCP1（即该变换器的第一输入端口）与***的输入端口Pin连接，输出端口PCS1（即该变换器的第一输出端口）与***的输出端口PO连接。第N个DC/DC变换器（即DC/DC单元N）的输入端口QCPN（即该变换器的第二输入端口）与***的输入端口Qin连接，输出端口QCSN（即该变换器的第二输出端口）与***输出端口QO连接。
在本实施例中，每个DC/DC变换器的输入端都连接有一个输入支撑电容CCPi，i=1,2,…,N，如图1中所示的CCP1、CCP2、……、CCPN，输出端并联连接有输出支撑电容CCSi，i=1,2,…,N，如图1中所示的CCS1、CCS2、……、CCSN。
也就是说，输入支撑电容CCPi并联连接在第i个DC/DC单元的第一输入端口PCPi与第二输入端口QCPi之间。具体地，输入支撑电容CCP1并联连接在DC/DC单元1的第一输入端口PCP1与第二输入端口QCP1之间，输入支撑电容CCP2并联连接在DC/DC单元2的第一输入端口PCP2与第二输入端口QCP2之间，……，输入支撑电容CCPN并联连接在DC/DC单元N的第一输入端口PCPN与第二输入端口QCPN之间。
输出支撑电容CCSi并联连接在第i个DC/DC单元的第一输出端口PCSi与第二输出端口QCSi之间。具体地，输出支撑电容CCS1并联连接在DC/DC单元1的第一输出端口PCS1与第二输出端口QCS1之间，输出支撑电容CCS2并联连接在DC/DC单元2的第一输出端口PCS2与第二输出端口QCS2之间，……，输出支撑电容CCSN并联连接在DC/DC单元N的第一输出端口PCSN与第二输出端口QCSN之间。
在本实施例中，每个原边侧双刀双掷开关有6个端口。这里为了使各个原边侧开关有所区别，在用于表示各个端口的符号之后下标相关序号，例如第i副边侧双刀双掷开关有6个端口：PSTi、PSRi、PSUi、QSTi、QSRi和QSui。其中，端口PSTi、QSTi为双刀双掷开关两个不动端，端口PSri和PSUi是与PSTi对应的两个不动端，端口QSri和QSUi是与QSTi对应的两个不动端。i=1,2,…,N-1。如图1所示，第1个原边侧双刀双掷开关的6个端口为：PST1、PSR1、PSU1、QST1、QSR1和QSU1；第2个原边侧双刀双掷开关的6个端口为：PST2、PSR2、PSU2、QST2、QSR2和QSU2；第N-1个原边侧双刀双掷开关的6个端口为：PSTN-1、PSRN-1、PSUN-1、QSTN-1、QSRN-1和QSUN-1。
第i个原边侧双刀双掷开关的端口PSRi与***的输入端口Qin连接，端口QSRi均与***的输入端口Pin连接，端口PSUi与端口QSUi直接相连。
在本实施例中，每个副边侧双刀双掷开关有6个端口。这里为了使各个副边侧开关有所区别，在用于表示各个端口的符号之后下标相关序号，例如第i副边侧双刀双掷开关有6个端口：PSMi、PSSi、PSPi、QSMi、QSSi和QSPi。其中，端口PSMi与QSMi为双刀双掷开关两个不动端，端口PSSi和PSPi是与PSMi对应的两个不动端，端口QSSi和QSPi是与QSMi对应的两个不动端。i=1,2,…,N-1。如图1中所示，第1个副边侧双刀双掷开关的6个端口为：PSM1、PSS1、PSP1、QSM1、QSS1和QSP1；第2个原边侧双刀双掷开关的6个端口为：PSM2、PSS2、PSP2、QSM2、QSS2和QSP2；第N-1个原边侧双刀双掷开关的6个端口为：PSMN-1、PSSN-1、PSPN-1、QSMN-1、QSSN-1和QSPN-1。
第i个副边侧双刀双掷开关的端口PSPi与***的输出端口QO连接，端口QSPi连接均与***的输出端口PO连接，端口PSSi与端口QSSi直接相连。
在本实施例中，为了区分双刀双掷开关闭合方向，定义“串闭合”与“并闭合”。原边侧双刀双掷开关“串闭合”时，端口PSTi与端口PSUi连接，端口端口QSTi与端口QSUi连接；原边侧双刀双掷开关“并闭合”时，端口PSTi与端口PSRi连接，端口QSTi与端口QSRi连接。副边侧双刀双掷开关“串闭合”时，端口PSMi与端口PSSi连接，端口QSMi与端口QSSi连接；副边侧双刀双掷开关“并闭合”时，端口PSMi与端口PSPi连接，端口QSMi与端口QSPi连接。
在本实施例中，图2A示出了双刀双掷开关的一个示意图；图2B示出了可替换双刀双掷开关的两个单刀双掷开关的一个示意图。本发明的原边侧双刀双掷开关和副边侧双刀双掷开关中的至少一个都可以由图2B图所示的两个单刀双掷开关替代，在使用时将两个单刀双掷开关的动作保持一致即可。
本发明中双刀双掷开关可以是手动机械开关，也可以是有辅助控制的电控开关。
在本实施例中，第i个DC/DC变换器的输入端口QCPi与原边侧双刀双掷开关端口PSTi连接，第i+1个DC/DC变换器的输入端口PCPi+1与原边侧双刀双掷开关端口QSTi连接。
第i个DC/DC变换器的输出端口QCSi与副边侧双刀双掷开关端口PSMi连接，第i+1个DC/DC变换器的输出端口PCSi+1与副边侧双刀双掷开关端口QSMi连接。
原边侧双刀双掷开关的端口PSRi均与***的输入端口Qin连接，原边侧双刀双掷开关端口QSRi均与***的输入端口Pin连接；原边侧双刀双掷开关的端口PSUi与QSUi直接相连；副边侧双刀双掷开关的端口PSPi均与***的输出端口QO连接，副边侧双刀双掷开关端口QSPi连接均与***的输出端口PO连接；副边侧双刀双掷开关的端口PSSi与QSSi直接相连；i=1,2,…,N-1。
示例性实施例3
图3示出了本发明的一种典型DC/DC变换器***的输出侧的一个示意图，该图省略了原边部分，该典型DC/DC变换器***包括了6个DC/DC变换器、5个原边侧双刀双掷开关与5个副边侧双刀双掷开关，每个DC/DC变换器的两侧都并联有输入支撑电容和输出支撑电容。
如图3中所示，第1个DC/DC变换器（即DC/DC单元1）的输出端口PCS1与***输出端口PO连接，第6个DC/DC变换器的输出端口QCS6与***输出端口QO连接。
如图3中所示，前5个DC/DC变换器（即DC/DC单元1～5）的输出端口QCS1、QCS2、QCS3、QCS4、QCS5分别与副边侧双刀双掷开关端口PSM1、PSM2、PSM3、PSM4、PSM5连接。后5个DC/DC变换器（即DC/DC单元2～6）输出端口PCS2、PCS3、PCS4、PCS5、PCS6分别与副边侧双刀双掷开关端口QSM1、QSM2、QSM3、QSM4、QSM5连接。
如图3所示，前5个副边侧双刀双掷开关的端口PSP1、PSP2、PSP3、PSP4、PSP5均与***的输出端口QO连接，端口QSP1、QSP2、QSP3、QSP4、QSP5均与***的输出端口PO连接，端口PSS1、PSS2、PSS3、PSS4、PSS5分别与QSS1、QSS2、QSS3、QSS4、QSS5相连。
示例性实施例4
一种宽增益范围控制方法，应用于上述任一个宽增益范围DC/DC变换器***，该控制方法可包括：
在电压增益高的场合，即输入电压低、输出电压高的场合，将原边侧双刀双掷开关均置于“并闭合”状态，所有DC/DC变换器的输入端口并行连接；将副边侧双刀双掷开关均置于“串闭合”状态，所有DC/DC变换器的输出端口串行连接。此时输出电压增益最高。
在电压增益低的场合，即输入电压高、输出电压低的场合，将原边侧双刀双掷开关均置于“串闭合”状态，所有DC/DC变换器的输入端口串行连接；将副边侧双刀双掷开关均置于“并闭合”状态，所有DC/DC变换器的输出端口并行连接。此时输出电压增益最低。
在需要灵活调节输入与输出电压增益的场合，可以通过改变原副边侧双刀双掷开关的闭合状态，灵活调节输入与输出的串并联单元数。例如当原边需要A个单元串联、B个单元并联的连接时（A乘以B等于N），则将第B，2B，…，（A-1）B个原边侧双刀双掷开关置于“并闭合”，剩余原边侧双刀双掷开关置于“串闭合”状态，可以实现原边的A个单元串联B个单元并联的连接。副边与原边的方法类似，例如当副边需要C个单元串联、D个单元并联的连接时（C乘以D等于N），则将第C，2C，…，（D-1）C个副边侧双刀双掷开关置于“并闭合”，剩余副边侧双刀双掷开关置于“串闭合”状态，可以实现原边的C个单元串联D个单元并联的连接。此时输入电压与输出电压增益与串联的单元数相关，可以灵活匹配。
图4示出了本发明的一种典型DC/DC变换器***的2串3并的连接示意图，该图示出了输出侧部分，该图省略了原边部分。如图4所示，第2、4个副边侧双刀双掷开关处于“并闭合”，第1、3、5个副边侧双刀双掷开关处于“串闭合”。DC/DC单元1与DC/DC单元2串联，DC/DC单元3与DC/DC单元4串联，DC/DC单元5与DC/DC单元6串联后，再进行并联。即DC/DC变换器***的输出按照2串3并进行连接。
图5示出了本发明的一种典型DC/DC变换器***的3串2并的连接示意图，该图示出了输出侧部分，该图省略了原边部分。如图5所示，第3个副边侧双刀双掷开关处于“并闭合”，第1、2、4、5个副边侧双刀双掷开关处于“串闭合”。DC/DC单元1、DC/DC单元2以及DC/DC单元3串联，形成第一串联单元，DC/DC单元4、DC/DC单元5以及DC/DC单元6串联，形成第二串联单元，再进行并联，也就是说，第一串联单元再与第二串联单元并联，即DC/DC变换器***的输出按照3串2并进行连接。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种宽增益范围DC/DC变换器***，其特征在于，所述***包括N个DC/DC变换模块、N-1个原边侧开关和N-1个副边侧开关，N≥2且为正整数，其中，
每个DC/DC变换模块包括有DC/DC变换器、输入支撑电容和输出支撑电容，其中，DC/DC变换器具有第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口，输入支撑电容的两端分别与第一输入端口、第二输入端口连接，输出支撑电容的两端分别与第一输出端口、第二输出端口连接；其中，第一个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第一输入端口还与***的输入端口Pin连接，第一输出端口还与***的输出端口PO连接；第N个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第二输入端口还与***的输入端口Qin连接，第二输出端口还与***的输出端口QO连接；
每个原边侧开关具有端口PST、PSR、PSU、QST、QSR和QSU，端口PST能够与端口PSR或端口PSU连接，端口QST能够与端口QSR或端口QSU连接，端口PSR与***的输入端口Qin连接，端口QSR与***的输入端口Pin连接，端口PSU和端口QSU直接相连；其中，第i个原边侧开关的端口PST与第i个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第二输入端口连接，端口QST与第i+1个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第一输入端口连接，1≤i≤N-1；
每个副边侧开关具有端口PSM、PSS、PSP、QSM、QSS和QSP，端口PSM能够与端口PSS或端口PSP连接，端口QSM能够与端口QSS或端口QSP连接，端口PSP与***的输出端口QO连接，端口QSP与***的输出端口PO连接，端口PSS和端口QSS直接相连；其中，第i个副边侧开关的端口PSM与第i个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第二输出端口连接，端口QSM与第i+1个DC/DC变换模块中DC/DC变换器的第一输出端口连接。
2.根据权利要求1所述的宽增益范围DC/DC变换器***，其特征在于，所述原边侧开关具有串闭合状态和并闭合状态，其中，
在串闭合状态，所述原边侧开关的端口PST与端口PSU连接，端口QST与端口QSU连接；
在并闭合状态，所述原边侧开关的端口PST与端口PSR连接，端口QST与端口QSR连接。
3.根据权利要求1所述的宽增益范围DC/DC变换器***，其特征在于，所述副边侧开关具有串闭合状态和并闭合状态，其中，
在串闭合状态，所述副边侧开关的端口PSM与端口PSS连接，端口QSM与端口QSS连接；
在并闭合状态，所述副边侧开关的端口PSM与端口PSP连接，端口QSM与端口QSP连接。
4.根据权利要求1所述的宽增益范围DC/DC变换器***，其特征在于，所述原边侧开关和所述副边侧开关中的至少一种为双刀双掷开关。
5.根据权利要求1所述的宽增益范围DC/DC变换器***，其特征在于，所述原边侧开关包括第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，第一单刀双掷开关具有所述端口PST、PSR和PSU，第二单刀双掷开关具有所述端口QST、QSR和QSU。
6.根据权利要求1所述的宽增益范围DC/DC变换器***，其特征在于，所述副边侧开关包括第三单刀双掷开关和第四单刀双掷开关，第三单刀双掷开关具有所述端口PSM、PSS和PSP，第四单刀双掷开关具有所述端口QSM、QSS和QSP。
7.根据权利要求1所述的宽增益范围DC/DC变换器***，其特征在于，所述DC/DC变换器包括隔离型DC/DC变换器。
8.根据权利要求1所述的宽增益范围DC/DC变换器***，其特征在于，所述N的取值范围为：N∈[2,20]。
9.一种宽增益范围控制方法，其特征在于，所述控制方法通过采用权利要求1至8中任意一项所述的宽增益范围DC/DC变换器***来进行，包括控制所述原边侧开关和所述副边侧开关来调整所述***的输入电压与输出电压增益，其中，
控制所述原边侧开关包括：使E个所述原边侧开关的端口PST与端口PSR连接，端口QST与端口QSR连接，其余所述原边侧开关的端口PST与端口PSU连接，端口QST与端口QSU连接，0≤E≤N-1；
控制所述副边侧开关包括：使F个所述副边侧开关的端口PSM与端口PSS连接，端口QSM与端口QSS连接，其余所述副边侧开关的端口PSM与端口PSP连接，端口QSM与端口QSP连接，0≤F≤N-1。
10.根据权利要求9所述的宽增益范围控制方法，其特征在于，所述控制原边侧开关包括：
使第Y×j个所述原边侧开关中的端口PST与端口PSR连接，端口QST与端口QSR连接，其余所述原边侧开关中的端口PST与端口PSU连接，端口QST与端口QSU连接，其中，j依次取1至X-1，X和Y为正整数，X×Y=N，X≥2。
CN202110237542.0A 2021-03-04 2021-03-04 宽增益范围dc/dc变换器***和宽增益范围控制方法 Pending CN112600438A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110237542.0A CN112600438A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 宽增益范围dc/dc变换器***和宽增益范围控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110237542.0A CN112600438A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 宽增益范围dc/dc变换器***和宽增益范围控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112600438A true CN112600438A (zh) 2021-04-02

Family

ID=75210258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110237542.0A Pending CN112600438A (zh) 2021-03-04 2021-03-04 宽增益范围dc/dc变换器***和宽增益范围控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112600438A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102611318A (zh) * 2012-04-16 2012-07-25 唐山电动车研发与检测有限公司 连续可调的变结构恒功率电源
CN103391007A (zh) * 2012-05-07 2013-11-13 天网电子股份有限公司 一种llc串联谐振转换器
CN106411109A (zh) * 2016-09-30 2017-02-15 许继电源有限公司 一种llc变换输出的高低压切换电路
CN109921662A (zh) * 2019-03-25 2019-06-21 哈工大（张家口）工业技术研究院 高频隔离型可变拓扑ac-dc变换器的控制方法
CN110071637A (zh) * 2018-01-22 2019-07-30 深圳英飞源技术有限公司 一种宽输出电压范围的电源
CN210724589U (zh) * 2019-09-19 2020-06-09 深圳英飞源技术有限公司 一种高性能宽输出电压范围的电源
CN111525808A (zh) * 2020-04-17 2020-08-11 厦门芯光润泽科技有限公司 隔离充电电源
CN112202344A (zh) * 2020-12-04 2021-01-08 深圳市优优绿能电气有限公司 一种宽电压范围自适应切换的双向直流变换器
CN112366950A (zh) * 2020-11-02 2021-02-12 湖南大学 无极控制串联/并联双向电源电路及其控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102611318A (zh) * 2012-04-16 2012-07-25 唐山电动车研发与检测有限公司 连续可调的变结构恒功率电源
CN103391007A (zh) * 2012-05-07 2013-11-13 天网电子股份有限公司 一种llc串联谐振转换器
CN106411109A (zh) * 2016-09-30 2017-02-15 许继电源有限公司 一种llc变换输出的高低压切换电路
CN110071637A (zh) * 2018-01-22 2019-07-30 深圳英飞源技术有限公司 一种宽输出电压范围的电源
CN109921662A (zh) * 2019-03-25 2019-06-21 哈工大（张家口）工业技术研究院 高频隔离型可变拓扑ac-dc变换器的控制方法
CN210724589U (zh) * 2019-09-19 2020-06-09 深圳英飞源技术有限公司 一种高性能宽输出电压范围的电源
CN111525808A (zh) * 2020-04-17 2020-08-11 厦门芯光润泽科技有限公司 隔离充电电源
CN112366950A (zh) * 2020-11-02 2021-02-12 湖南大学 无极控制串联/并联双向电源电路及其控制方法
CN112202344A (zh) * 2020-12-04 2021-01-08 深圳市优优绿能电气有限公司 一种宽电压范围自适应切换的双向直流变换器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI675542B (zh) 模組化電源系統
US20190052177A1 (en) Power electronic conversion unit and system
JP2021023096A5 (zh)
CN106992676B (zh) 一种自动均流的高自由度dc/dc变换器
CN103620935A (zh) 双向dc-dc变换器
JP7505031B2 (ja) カスケード型マルチポートコンバータ及び三相中電圧入力システム
CN110165896B (zh) 一种基于集中式多绕组变压器的直流变压器及控制方法
CN112039340B (zh) 一种采用双向buck-boost及串联LC的电压均衡拓扑及控制方法
US10003257B2 (en) Converter
KR20210031954A (ko) 일방향 직류 전압 변환 장치와 시스템 및 그 제어 방법
WO2017216291A1 (en) Modular multilevel converter and cell for reducing current conduction losses
CN112217407A (zh) 一种级联式多端口变换器及三相中压输入***
Sugimoto et al. Bidirectional Isolated Ripple Cancel Dual Active Bridge Modular Multile vel DC-DC Converter
Duan et al. Modular multilevel resonant DC transformer with inherent balancing capability
CN112600438A (zh) 宽增益范围dc/dc变换器***和宽增益范围控制方法
CN114667674A (zh) Dc/dc功率转换器、用于控制dc/dc功率转换器的切换的方法、dc/dc功率转换器布置、以及***
CN113037081B (zh) 一种模块化高电压传输比直流变压器拓扑结构及控制方法
Bae et al. A novel battery formation equipment using two-stage differential buck converter
WO2018108141A1 (zh) 模块化电源***
Liu et al. Modular multilevel converter (MMC) based resonant high voltage multiplier
US20220360181A1 (en) Control method for a dc-dc converter and dc-dc converter
CN110635683B (zh) 二端口子模块、自耦式直流变压器及其调制方法
CN117175920B (zh) 一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器
TWI749806B (zh) 應用於固態變壓器之電源轉換架構及具有該電源轉換架構之充電系統
Guan et al. A power self-balanced high step-down medium voltage DC converter with expandable soft-switching range

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210402

RJ01 Rejection of invention patent application after publication