CN114667674A - 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*** - Google Patents

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*** Download PDF

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Abstract

一种DC/DC功率转换器(4)用于将输入(IN1、IN2)处的电压(Vin)转换为DC/DC功率转换器(4)的输出处的电压(Vout)，其中，输出电压(Vout)为输入电压(Vin)的倍数。DC/DC功率转换器(4)包括串联电连接的两个开关电路(1、2)、串联电连接的两个电容器单元(C1、C2)、以及包括谐振电容器(Cr)和谐振电感器(Lr)的谐振电路(3)。两个开关电路(1、2)中的第一开关电路(1)电连接到第一电容器单元(C1)的一侧，第一电容器单元(C1)的该侧与第一电容器单元(C1)的另一侧相对，第一电容器单元(C1)的该另一侧连接到两个电容器单元(C1、C2)中的第二电容器单元(C2)。第一开关电路(1)的开关(11、12)是可控半导体开关。第一开关电路(1)包括一个或多个二极管单元(D11)，一个或多个二极管单元(D11)将第一电容器单元(C1)电连接到第一开关电路(1)的两个开关单元(11、12)。

Description

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***
技术领域
本公开涉及一种DC/DC功率转换器、一种用于控制这种DC/DC功率转换器的切换的方法、一种包括多个DC/DC功率转换器的级联的DC/DC功率转换器布置、以及包括这种DC/DC功率转换器或这种DC/DC功率转换器布置的***。特别地，本公开涉及包括谐振电路的DC/DC功率转换器。
背景技术
DC/DC功率转换器用于将一个DC电压电平转换为另一个DC电压电平。因此，这些DC/DC功率转换器用于将一个DC电压电平连接到另一个DC电压电平。DC/DC功率转换器用于不同的技术领域。例如，DC/DC功率转换器可用于可再生能源装置，例如，用于将一个DC电平转换为另一个电平的光伏装置或风能装置。DC/DC功率转换器还可以用在固定电压传输应用中，例如用于服务器电源或电信设备中使用的电源中的DC/DC转换。
发明内容
本公开的实施例还基于发明人的以下考虑：
图1示出了基于谐振平衡器概念的DC/DC功率转换器，即，该DC/DC功率转换器包括具有谐振电容器Cr和谐振电感器Lr的谐振电路，用于将输入端IN1和IN2处的第一DC电压Vin(输入电压)转换为输出端OUT1和OUT2处的第二DC电压Vout(输出电压)，其中，第二DC电压Vout是第一DC电压Vin的倍数。即，第二DC电压Vout大于第一DC电压Vin。例如，DC/DC功率转换器可以用于将第一DC电压Vin(例如，Vin＝1V)转换为第二DC电压Vout，使得第二DC电压Vout是第一DC电压Vin的两倍(例如，Vout＝2·1V＝2V)。谐振平衡器概念用于产生一个电压电平到另一个电压电平的镜像效应。因为基于谐振平衡器概念的DC/DC功率转换器在几乎没有开关损耗的情况下运行，所以谐振平衡器概念的主要优势是效率高。即，由于使用了谐振平衡器概念，图1的DC/DC功率转换器的开关S01、S02、S03、以及S04的切换在DC/DC功率转换器的运行期间几乎不会造成开关损耗。
如图1所示，绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)形式的四个可控半导体开关S01、S02、S03、以及S04相互串联电连接。术语“连接”在本文中用作术语“电连接”的同义词。谐振电路(也可以称为谐振回路)包括谐振电容器Cr和谐振电感器Lr的串联连接。谐振电容器Cr和谐振电感器Lr的串联连接的一侧连接到四个开关S01、S02、S03、以及S04的串联连接中的最顶部的两个开关S01和S02之间的节点，另一侧连接到四个开关S01、S02、S03、以及S04的串联连接中的最底部的两个开关S03和S04之间的节点。
术语“顶部”和“最高”可用作术语“最顶部”的同义词。即，多个元件的串联连接中的最顶部的元件可称为该串联连接中的顶部的元件或该串联连接中的最高的元件。多个元件的串联连接中的最高/最顶部的元件位于多个元件的串联连接中的最高/最顶部的位置。最顶部的元件是多个元件的串联连接中的第二最顶部的元件的在前元件。多个元件的串联连接中的第二最顶部的元件是最顶部的元件的在后元件和第三最顶部的元件的在前元件。多个元件的串联连接中的第三最顶部的元件是第二最顶部的元件的在后元件和第四最顶部的元件的在前元件，依此类推。
术语“底部”和“最低”可用作术语“最底部”的同义词。即，多个元件的串联连接中的最底部的元件可称为该串联连接中的底部的元件或该串联连接中的最低的元件。多个元件的串联连接中的最低/最底部的元件位于多个元件的串联连接中的最低/最底部的位置。最底部的元件是多个元件的串联连接中的第二最底部的元件的在后元件。多个元件的串联连接中的第二最底部的元件是最底部的元件的在前元件和第三最底部的元件的在后元件。多个元件的串联连接中的第三最底部的元件是第二最底部的元件的在前元件和第四最底部的元件的在后元件，依此类推。
术语“在先”可用作术语“在前”的同义词。术语“后续”可用作术语“在后”的同义词。
如图1所示，两个电容器C1和C2的串联连接并联连接到四个开关S01、S02、S03、以及S04的串联连接。两个电容器C1和C2的串联连接的中点与四个开关S01、S02、S03、以及S04的串联连接的中点相互连接。
如图1所示，DC/DC功率转换器的输入并联连接到两个电容器C1和C2的串联连接的最顶部的电容器C1(第一电容器)，并且并联连接到两个最顶部的开关S01和S02。特别地，该输入的第二输入端IN2连接到最顶部的电容器C1的与最底部的电容器C2(第二电容器)形成中点的一侧，并且该输入的第一输入端IN1连接到最顶部的电容器C1的另一侧。DC/DC功率转换器的输出并联连接到两个电容器C1和C2的串联连接和四个开关S01、S02、S03、S04的串联连接。特别地，如图1所示，第一输出端OUT1连接到该输入的第一输入端IN1所连接到的两个电容器C1和C2的串联连接的一侧和四个开关S01、S02、S03、以及S04的串联连接的一侧。第二输出端OUT2连接两个电容器C1和C2的串联连接的另一侧和四个开关S01、S02、S03、以及S04的串联连接的另一侧。可选的第三输出端OUT3电连接到两个电容器C1和C2的串联连接的中点和四个开关S01、S02、S03、以及S04的串联连接的中点。
DC/DC功率转换器的输入(由两个输入端IN1、IN2形成)和输出(由两个输出端OUT1、OUT2以及可选的第三输出端OUT3形成)可以称为DC/DC功率转换器的能量端口。四个开关S01、S02、S03、以及S04是可切换的，使得以恒定占空比在DC/DC功率转换器的输入(即IN1和IN2之间的能量端口)和输出(OUT1和OUT2之间的能量端口)之间激励谐振电路，以将这两个能量端口匹配(即，IN1和IN2之间的能量端口＝OUT1和OUT3之间的能量端口＝OUT2和OUT3之间的能量端口)。为了运行DC/DC功率转换器，第一开关S01(最顶部的开关)和第三开关S03(第二最底部的开关)与共同接通和断开的第二开关S02(第二最顶部的开关)和第四开关S04(最底部的开关)互补地共同接通和断开。即，在第一开关S01和第三开关S03从非导通状态切换到导通状态的情况下，第二开关S02和第四开关S04从导通状态切换到非导通状态，反之亦然。
在第一和第三开关S01、S03接通到导通状态(第二和第四开关S02、S04处于非导通状态)的情况下，谐振电路以第一电容器C1作为电压源开始谐振。在第二和第四开关S02、S04接通到导通状态(第一和第三开关S01、S03处于非导通状态)的情况下，谐振电路以第二电容器C2作为电压源开始谐振。因此，在DC/DC功率转换器的这种运行期间，两个电压源C1和C2之间发生能量交换，这在几个谐振周期后将这两个电压源的电压电平内部平衡。因为图1的DC/DC功率转换器在没有电流隔离的情况下将输入处的第一电压Vin转换为输出处的第二电压Vout，所以该DC/DC功率转换器是非隔离式DC/DC功率转换器。
DC/DC功率转换器的每个开关S01、S02、S03、以及S04需要具有大于输入处(即，第一输入端IN1和第二输入端IN2之间)的最高电压Vin的最小阻断电压。因此，在实际实现中，这些开关被实现为高压器件以匹配高DC链路要求(即，匹配DC/DC功率转换器的输入处可接收的第一电压Vin的高值)。高电压器件的使用增加了成本并降低了效率。例如，在太阳能光伏(solar photo-voltaic，solar PV)***中，DC/DC功率转换器(例如图1所示的DC/DC功率转换器)的输入可接收的第一电压可能高达1500V。通常，对于100的时基故障(failures intime，FIT)率，器件工作电压是阻断电压的65％。即，在DC/DC功率转换器的输入处接收到的第一电压达到1500V的情况下，开关S01、S02、S03、以及S04的额定阻断电压需要至少为2308V(1500V＝0.65·2308V)。
鉴于上述问题和缺点，本发明的实施例旨在改进包括谐振转换器的DC/DC功率转换器的成本和效率。目的是提供一种效率提高和成本改进的DC/DC功率转换器。
该目的通过所附独立权利要求中描述的本发明的实施例实现。从属权利要求进一步限定了本发明实施例的有利实施方式。
本公开第一方面提供了一种DC/DC功率转换器，该DC/DC功率转换器用于将该DC/DC功率转换器的输入处的电压转换为该DC/DC功率转换器的输出处的电压，其中，输出电压为输入电压的倍数。该DC/DC功率转换器包括串联电连接的两个开关电路、串联电连接的两个电容器单元、以及包括谐振电容器和谐振电感器的谐振电路。每个电容器单元包括一个或多个电容器，并且两个电容器单元的串联连接并联电连接到两个开关电路的串联连接。谐振电路电连接到两个开关电路。两个电容器单元中的第一电容器单元并联电连接到输入。两个开关电路的串联连接并联电连接到输出。每个开关电路包括串联电连接的两个开关单元，其中，每个开关单元包括串联电连接的两个或两个以上的开关。两个开关电路中的第一开关电路电连接到第一电容器单元的一侧，第一电容器单元的该侧与第一电容器单元的另一侧相对，第一电容器单元的该另一侧连接到两个电容器单元中的第二电容器单元。第一开关电路的开关是可控半导体开关。第一电容器单元包括串联电连接的两个或两个以上的电容器。第一开关电路包括一个或多个二极管单元，上述一个或多个二极管单元将第一电容器单元电连接到第一开关电路的两个开关单元。
根据第一方面的DC/DC功率转换器降低了损耗并从而提高了效率。此外，还降低了成本。即，由于两个开关电路中的每个开关单元包括两个或两个以上的开关，与每个开关单元由单个半导体开关替换的情况相比，每个开关可由较低电压的半导体开关来实现(如图1的DC/DC功率转换器中的情况)。因此，根据第一方面的DC/DC功率转换器拓扑有利于实现高度集成、低部件数、高效率的DC/DC功率转换器。
此外，第一电容器单元的两个或两个以上的电容器和第一开关电路的一个或多个二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。即，由于存在第一电容器单元的两个或两个以上的电容器和第一开关电路的一个或多个二极管单元，第一开关电路的每个开关单元的可控半导体开关可以单独切换，以将相应开关单元从导通状态切换到非导通状态，反之亦然。因此，无需为了相似的切换时间对第一开关电路的可控半导体开关进行预匹配，也无需复杂的驱动电路提供驱动信号和控制信号来共同切换第一开关电路的每个开关单元的可控半导体开关。这降低了实现根据第一方面的DC/DC功率转换器(特别是实现其第一开关电路)的复杂性、成本、以及部件数量。
DC/DC功率转换器可以是在其输入和输出之间没有电流隔离的DC/DC功率转换器。即，DC/DC功率转换器可以是非隔离式DC/DC功率转换器。DC/DC功率转换器也可以称为谐振DC/DC功率转换器、基于谐振平衡器概念的DC/DC功率转换器、谐振平衡器DC/DC功率转换器、或谐振开关电容器转换器。
输出处电压的电压电平(也可称为输出电压)大于输入处电压的电压电平(也可称为输入电压)，其中，输出处电压的电压电平是输入处电压的电压电平的倍数。特别地，输出处电压的电压电平可以是输入处电压的电压电平的整数倍。即，输出电压可以是输入电压的整数倍。
特别地，输出电压的绝对值大于输入电压的绝对值，其中，输出电压的绝对值是输入电压的绝对值的倍数。输出电压的绝对值可以是输入电压的绝对值的整数倍。
术语“连接”用作术语“电连接”的同义词。
第一电容器单元的连接到第一开关单元的一侧不连接到两个电容器单元中的第二电容器单元。第一电容器单元的另一侧与第二电容器单元的一侧形成两个电容器单元的串联连接的中点。两个元件的串联连接的中点对应于两个元件之间的节点。例如，开关电路的两个开关单元的串联连接的中点对应于该开关电路的两个开关单元之间的节点。
电容器单元有两侧。在电容器单元包括或对应于一个电容器的情况下，该电容器单元的两侧对应于该电容器的两侧。在电容器单元包括两个或两个以上的电容器的情况下，上述两个或两个以上的电容器单元串联连接。在这种情况下，电容器单元的两侧对应于上述两个或两个以上的电容器的串联连接的两端。电容器单元的一侧可以称为电容器单元的一端(terminal)。相应地，电容器的一侧可以称为电容器的一端。如此，两个开关电路中的第一开关电路电连接到第一电容器单元的第一端，第一电容器单元的第一端与第一电容器单元的第二端相对，第一电容器单元的第二端连接到两个电容器单元中的第二电容器单元。第一电容器单元的第一端不连接到两个电容器单元中的第二电容器单元。
第一电容器单元包括或对应于串联电连接的两个或两个以上的电容器。第二电容器单元包括或对应于一个或多个电容器。在第二电容器单元包括或对应于两个或两个以上的电容器的情况下，上述两个或两个以上的电容器串联电连接。即，第一电容器单元的两个或两个以上的电容器与第二电容器单元的一个或多个电容器串联电连接。
这两个电容器单元可称为输入电容器单元、DC总线电容器单元、或大容量存储电容器单元。
谐振电路可以电连接在第一开关电路的两个开关单元的中点和两个开关电路中的第二开关电路的两个开关单元的中点之间。谐振电路也可以称为谐振回路。谐振电容器可以包括或对应于相互串联和/或并联电连接的一个或多个电容器。谐振电感器可包括或对应于相互串联和/或并联电连接的一个或多个电感器。第一电容器单元的两个或两个以上的电容器和第二电容器单元的一个或多个电容器中的每个电容器的电容都大于谐振电容器的电容，使得这些电容器不影响谐振电路的谐振。
每个开关电路包括或对应于串联电连接的两个开关单元。每个开关单元包括或对应于串联电连接的两个或两个以上的开关。即，两个开关电路的开关单元相互串联。两个开关电路的开关相互串联。
可控半导体开关的示例是双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)、场效应晶体管(field effect transistor，FET)(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET))、以及绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)。因此，第一开关电路的开关可以是一个或多个BJT、一个或多个FET(例如，一个或多个MOSFET)、和/或一个或多个IGBT。即，可控半导体开关可以是晶体管。根据实施例，第一开关电路的开关具有相同的开关类型，特别是具有相同的晶体管类型。
在开关是可控半导体开关(特别是晶体管)的情况下，二极管可以反并联连接到可控半导体开关。在开关是IGBT的情况下，二极管可以反并联连接到IGBT。特别地，二极管并联连接到IGBT，使得二极管的阳极连接到IGBT的发射极端，并且二极管的阴极连接到IGBT的集电极端。
两个开关电路中的第一开关电路的每个开关单元的开关数量可以相同。可选地或附加地，两个开关电路中的第二开关电路的每个开关单元的开关数量可以相同。DC/DC功率转换器的每个开关单元的开关数量可以相同。
在第一方面的实施方式中，两个开关电路中的第二开关电路的开关是不可控半导体开关。可选地，在第一方面的实施方式中，两个开关电路中的第二开关电路的开关是可控半导体开关，第二电容器单元包括串联电连接的两个或两个以上的电容器，并且第二开关电路包括一个或多个二极管单元，上述一个或多个二极管单元将第二电容器单元电连接到第二开关电路的两个开关单元。
在第二开关电路的开关是不可控半导体开关的情况下，由第一开关电路的可控半导体开关的切换造成的不可控半导体开关两端的电压使第二开关电路的开关被切换。控制单元可以控制该切换。因此，因为仅控制第一开关电路的开关的切换，所以减少了控制工作，并由此降低了控制DC/DC功率转换器的成本。
在第一开关电路的开关和第二开关电路的开关都是可控半导体开关的情况下，DC/DC功率转换器的输入和输出之间的功率方向可以是双向的。因为可以将功率从DC/DC功率转换器的输入传送到输出以及从DC/DC功率转换器的输出传送到输入，因此这是有利的。此外，第二电容器单元的两个或两个以上的电容器和第二开关电路的一个或多个二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。即，由于存在第二电容器单元的两个或两个以上的电容器和第二开关电路的一个或多个二极管单元，第二开关电路的每个开关单元的可控半导体开关可以单独切换，以将相应开关单元从导通状态切换到非导通状态，反之亦然。因此，无需为了相似的切换时间对第二开关电路的可控半导体开关进行预匹配，也无需复杂的驱动电路提供驱动信号和控制信号来共同切换第二开关电路的每个开关单元的可控半导体开关。这降低了实现根据第一方面的实施方式的DC/DC功率转换器(特别是实现其第二开关电路)的复杂度、成本、以及部件数量。
因此，在两个开关电路(例如，第一开关电路和可选地第二开关电路)中的开关电路的每个开关单元的开关是可控半导体开关的情况下，相应电容器单元包括串联电连接的两个或两个以上的电容器，并且开关电路包括将相应电容器单元电连接到开关电路的两个开关单元的一个或多个二极管单元。相应电容器单元对应于在两个电容器单元的串联连接中的位置与该开关电路在两个开关电路的串联连接中的位置相同的电容器单元。
两个开关电路中的第二开关电路的开关可以是一个或多个不可控半导体开关(例如二极管)，和/或一个或多个可控半导体开关(例如晶体管)。不可控半导体开关也可称为不可控单向半导体开关。不可控半导体开关的一个示例是二极管。
第二开关电路的开关可以是一个或多个BJT、一个或多个FET(例如，一个或多个MOSFET)、一个或多个IGBT、和/或一个或多个二极管。根据实施例，第二开关电路的开关具有相同的开关类型。
在开关是可控半导体开关(特别是晶体管)的情况下，二极管可以反并联连接到可控半导体开关。在开关是IGBT的情况下，二极管可以反并联连接到IGBT。特别地，二极管并联连接到IGBT，使得二极管的阳极连接到IGBT的发射极端，并且二极管的阴极连接到IGBT的集电极端。
在第一开关电路和第二开关电路的开关是可控半导体开关的情况下，DC/DC功率转换器的输入和输出之间的功率流可以是双向的。因此，在这种情况下，DC/DC功率转换器可用于将DC/DC功率转换器的输出处的第一电压转换为DC/DC功率转换器的输入处的更小的第二电压，其中，第二电压是第一电压的几分之一。特别地，第二电压可以是第一电压的整数分之一。即，在上述情况下，功率可以从DC/DC功率转换器的输入传送到输出以及从DC/DC功率转换器的输出传送到输入。
在第一方面的实施方式中，在两个开关电路中的开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关是两个或两个以上的可控半导体开关的情况下：相应电容器单元的两个或两个以上的电容器的数量对应于开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关的数量，以及开关电路的一个或多个二极管单元的数量比开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关的数量少一。
在这种情况下，开关电路的开关单元包括相同数量的开关。
相应电容器单元的两个或两个以上的电容器和开关电路的一个或多个二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。即，由于存在上述两个或两个以上的电容器和上述一个或多个二极管单元，开关电路的每个开关单元的可控半导体开关可以单独切换，以将相应开关单元从导通状态切换到非导通状态，反之亦然。因此，无需为了相似的切换时间对开关电路的可控半导体开关进行预匹配，也无需复杂的驱动电路提供驱动信号和控制信号来共同切换开关电路的每个开关单元的可控半导体开关。这降低了实现根据第一方面的实施方式的DC/DC功率转换器的复杂性、成本、以及部件数量。
开关电路对应于第一开关电路。可选地，在第二开关电路的开关是可控半导体开关的情况下，开关电路也对应于第二开关电路。
换句话说，第一电容器单元的两个或两个以上的电容器的数量可以等于第一开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关的数量，并且第一开关电路的一个或多个二极管单元的数量可以比第一开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关的数量少一，其中，第一开关电路的两个开关单元包括相同数量的开关。在第二开关电路的每个开关单元的开关为可控半导体开关的情况下，第二电容器单元的两个或两个以上的电容器的数量可以等于第二开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关(可控半导体开关)的数量，并且第二开关电路的一个或多个二极管单元的数量可以比第二开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关的数量少一。第二开关电路的两个开关单元包括相同数量的开关。
因此，在开关电路(例如，第一开关电路和可选地第二开关电路)的每个开关单元包括两个可控半导体开关作为开关的情况下，相应电容器单元包括两个电容器并且开关电路包括一个二极管单元。在开关电路的每个开关单元包括三个可控半导体开关作为开关的情况下，相应电容器单元包括三个电容器并且开关电路包括两个二极管单元，等等。
在第一方面的实施方式中，在相应开关电路的每个开关单元包括串联连接的两个可控半导体开关，相应开关电路包括一个二极管单元，并且相应电容器单元包括两个电容器的情况下，相应电容器单元的两个电容器的串联连接的中点经由二极管单元的第一二极管连接到相应开关电路的第一开关单元的两个开关的串联连接的中点，并且经由二极管单元的第二二极管连接到相应开关电路的第二开关单元的两个开关的串联连接的中点。
由于上述原因，相应电容器单元的两个或两个以上的电容器和相应开关电路的一个或多个二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。
二极管单元可以包括两个二极管。相应开关电路对应于第一开关电路并且可选地对应于第二开关电路。
在第一方面的实施方式中，在相应开关电路是第一开关电路的情况下：相应电容器单元是第一电容器单元，并且第一开关电路的第二开关单元连接到两个开关电路的串联连接的中点。第一电容器单元的两个电容器的串联连接的中点连接到第一二极管的阳极，其中，第一二极管的阴极连接到第一开关单元的两个开关的串联连接的中点。第一电容器单元的两个电容器的串联连接的中点连接到第二二极管的阴极，其中，第二二极管的阳极连接到第二开关单元的两个开关的串联连接的中点。
由于上述原因，第一电容器单元的两个或两个以上的电容器和第一开关电路的一个或多个二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。
可选地或附加地，在相应开关电路是第二开关电路的情况下：相应电容器单元是第二电容器单元，并且第二开关电路的第一开关单元连接到两个开关电路的串联连接的中点。第二电容器单元的两个电容器的串联连接的中点连接到第一二极管的阳极，其中，第一二极管的阴极连接到第一开关单元的两个开关的串联连接的中点。第二电容器单元的两个电容器的串联连接的中点连接到第二二极管的阴极，其中，第二二极管的阳极连接到第二开关单元的两个开关的串联连接的中点。
由于上述原因，第二电容器单元的两个或两个以上的电容器和第二开关电路的一个或多个二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。
在第一方面的实施方式中，在相应开关电路的每个开关单元包括串联连接的三个或三个以上的可控半导体开关，相应开关电路包括两个或两个以上的二极管单元，并且相应电容器单元包括三个或三个以上的电容器的情况下：相应电容器单元的两个电容器之间的每个节点经由两个或两个以上的二极管单元中的相应二极管单元的第一二极管连接到相应开关电路的两个开关单元中的第一开关单元的两个开关之间的第一节点，并且经由相应二极管单元的第二二极管连接到相应开关电路的两个开关单元的第二开关单元的两个开关之间的第二节点。第一节点在第一开关单元的三个或三个以上的开关的串联连接中的位置与第二节点在第二开关单元的三个或三个以上的开关的串联连接中的位置相互对应。相应电容器单元的三个或三个以上的电容器的串联连接的(两个电容器之间的)节点连接到相应开关电路的两个开关单元的不同节点。
由于上述原因，相应电容器单元的三个或三个以上的电容器和相应开关电路的两个或两个以上的二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。
两个电容器之间的每个节点在相应电容器单元的三个或三个以上的电容器的串联连接中的位置、两个开关之间的相应第一节点在第一开关单元的三个或三个以上的开关的串联连接中的位置、以及两个开关之间的相应第二节点在第二开关单元的三个或三个以上的开关的串联连接中的位置相互对应。
也就是说，电容器单元的两个电容器之间的节点可以经由相应开关电路的二极管单元连接到相应开关电路的第一开关单元的两个开关之间的第一节点。第一节点在第一开关单元的三个或三个以上的开关的串联连接中的位置与两个电容器之间的节点在电容器单元的三个或三个以上的电容器的串联连接中的位置相同。此外，电容器单元的两个电容器之间的节点可以经由二极管单元连接到相应开关电路的第二开关单元的两个开关之间的第二节点。第二节点在第二开关单元的三个或三个以上的开关的串联连接中的位置与两个电容器之间的节点在电容器单元的三个或三个以上的电容器的串联连接中的位置相同。
相应开关电路对应于第一开关电路并且可选地对应于第二开关电路。
在第一方面的实施方式中，在相应开关电路是第一开关电路的情况下：相应电容器单元是第一电容器单元，并且第一开关电路的第二开关单元连接到两个开关电路的串联连接的中点。第一电容器单元的两个电容器之间的每个节点连接到两个或两个以上的二极管单元中的相应二极管单元的第一二极管的阳极，其中，第一二极管的阴极连接到第一开关电路的两个开关单元中的第一开关单元的两个开关之间的相应第一节点。此外，第一电容器单元的两个电容器之间的每个节点连接到相应二极管单元的第二二极管的阴极，其中，第二二极管的阳极连接到第一开关电路的两个开关单元中的第二开关单元的两个开关之间的相应第二节点。
由于上述原因，第一电容器单元的三个或三个以上的电容器和第一开关电路的两个或两个以上的二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。
可选地或附加地，在相应开关电路是第二开关电路的情况下：相应电容器单元是第二电容器单元，并且第二开关电路的第一开关单元连接到两个开关电路的串联连接的中点。第二电容器单元的两个电容器之间的每个节点连接到两个或两个以上的二极管单元中的相应二极管单元的第一二极管的阳极，其中，第一二极管的阴极连接到第二开关电路的两个开关单元中的第一开关单元的两个开关之间的相应第一节点。此外，第二电容器单元的两个电容器之间的每个节点连接到相应二极管单元的第二二极管的阴极，其中，第二二极管的阳极连接到第二开关电路的两个开关单元中的第二开关单元的两个开关之间的相应第二节点。
由于上述原因，第二电容器单元的三个或三个以上的电容器和第二开关电路的两个或两个以上的二极管单元允许提供成本和部件数量得到改进的DC/DC功率转换器。
在第一方面的实施方式中，第一电容器单元的两个或两个以上的电容器的尺寸使得第一电容器单元的每个电容器处的电压对应于第一电容器单元处的电压除以第一电容器单元的电容器的数量。
这是有利的，因为第一电容器单元的一个或多个电容器提供第一开关电路的开关两端的电压平衡，使得在第一开关电路的开关上施加相同的电压。特别地，在第一开关电路的开关上可以施加对应于第一电容器单元处的电压除以第一开关电路的开关数量的电压。因此，第一开关电路的开关的额定电压可以对应于第一电容器单元处的电压除以第一开关电路的开关数量。
在第二开关电路的每个开关单元的开关为可控半导体开关并且第二电容器单元包括两个或两个以上的电容器的情况下，这同样适用于两个开关电路中的第二开关电路。即，第二电容器单元的两个或两个以上的电容器的尺寸可以使得第二电容器单元的每个电容器处的电压对应于第二电容器单元处的电压除以第二电容器单元的电容器的数量。
这是有利的，因为第二电容器单元的一个或多个电容器提供第二开关电路的开关两端的电压平衡，使得在DC/DC功率转换器的输入接收输入电压的情况下，在第二开关电路的开关上施加相同的电压。特别地，在第二开关电路的开关上可以施加对应于第二电容器单元处的电压除以第二开关电路的开关数量的电压。因此，第二开关电路的开关的额定电压可以对应于第二电容器单元处的电压除以第二开关电路的开关数量。
电容器处的电压也可称为电容器两端的电压或电容器的电压。
在第一方面的实施方式中，谐振电容器和谐振电感器串联连接在第一开关电路的两个开关单元的串联连接的中点与第二开关电路的两个开关单元的串联连接的中点之间。可选地，在第一方面的实施方式中，谐振电容器电连接在第一开关电路的两个开关单元的串联连接的中点与第二开关电路的两个开关单元的串联连接的中点之间，并且谐振电感器电连接在两个电容器单元的串联连接的中点与两个开关电路的串联连接的中点之间。
谐振电容器和谐振电感器使DC/DC功率转换器能够在谐振频率下运行，从而几乎不消耗任何开关损耗。谐振电路可实现软切换并提供高效率。
在谐振电容器和谐振电感器串联连接在第一开关电路的两个开关单元的串联连接的中点与第二开关电路的两个开关单元的串联连接的中点之间的情况下，第一开关电路可以并联连接到第一电容器单元并且第二开关电路可以并联连接到第二电容器单元。
在谐振电容器和谐振电感器串联连接在第一开关电路的两个开关单元的串联连接的中点与第二开关电路的两个开关单元的串联连接的中点之间的情况下，两个电容器单元的串联连接的中点和两个开关电路的串联连接的中点可以相互电连接。
在第一方面的实施方式中，输入包括两个输入端，并且输出包括两个输出端。两个输入端中的第一输入端和两个输出端中的第一输出端电连接到两个电容器单元的串联连接的一端和两个开关电路的串联连接的一端。两个输入端中的第二输入端连接到两个电容器单元的串联连接的中点。两个输出端中的第二输出端连接到两个电容器单元的串联连接的另一端和两个开关电路的串联连接的另一端。
第一开关电路和第一电容器单元均可以连接到第一输入端和第一输出端。第二开关电路和第二电容器单元均可以连接到第二输出端。特别地，第一电容器单元可以连接在第一输入端和第二输入端之间。第二电容器单元可以连接在第二输入端和第二输出端之间。第一输入端和第一输出端可以相互连接。
在第一方面的实施方式中，输出包括第三输出端。在谐振电容器和谐振电感器串联电连接的情况下，第三输出端可以电连接到两个电容器单元的串联连接的中点和两个开关电路的串联连接的中点。可选地，在谐振电感器电连接在两个电容器单元的串联连接的中点与两个开关电路的串联连接的中点之间的情况下，第三输出端可以电连接到两个电容器单元的串联连接的中点。
可选的第三输出端可用于接地需求。可选的第三输出端允许在输出处提供两个输出电压，即，第一输出端和第三输出端之间的第一输出电压以及第三输出端和第二输出端之间的第二输出电压。第一输出电压和第二输出电压小于第一输出端和第二输出端之间的输出电压。
在第一方面的实施方式中，DC/DC功率转换器包括控制单元。该控制单元用于可选地以50％的占空比在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路的开关单元。可选地，控制单元用于可选地以50％的占空比在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路和第二开关电路的开关单元。
DC/DC功率转换器基于谐振平衡器概念(即，DC/DC功率转换器包括用于DC/DC转换的谐振电路)，并且，因此，控制单元不需要闭环控制来运行DC/DC功率转换器。因此，由于降低了控制DC/DC功率转换器(特别是DC/DC功率转换器的相应可控半导体开关)的尺寸、复杂性、以及成本，所以根据第一方面的实施方式的DC/DC功率转换器是有利的。
控制单元可以包括或对应于微控制器、控制器、微处理器、处理器、现场可编程门阵列(field programmable gata array，FPGA)、专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)、或上述部件的任何组合。
在控制单元用于将第二开关电路的开关单元互补切换的情况下，第二开关电路的开关是可控半导体开关。控制单元可以用于在前馈控制(开环控制)中控制开关单元的切换。即，控制单元可以用于在没有反馈控制(闭环控制)的情况下控制开关单元的切换。
当开关单元的所有开关处于导通状态时，开关单元处于导通状态。相应地，当开关单元的所有开关处于非导通状态时，开关单元处于非导通状态。当开关单元处于导通状态或非导通状态时，开关单元处于稳态。导通状态也可称为通态或接通状态。非导通状态也可称为断态或关断状态。
在控制单元用于将第一开关电路和第二开关电路的开关单元互补切换的情况下，控制单元可以用于切换开关单元，使得开关电路中相同位置的开关单元共同切换。即，控制单元可以用于将第一开关电路的第一开关单元和第二开关电路的第一开关单元从一种状态切换到另一种状态，并且同时将第一开关电路的第二开关单元和第二开关电路的第二开关单元从上述另一种状态切换到上述一种状态。
第一开关电路的第二开关单元连接到两个开关电路的串联连接的中点，并且第一开关电路的第一开关单元经由第二开关单元连接到该中点。第二开关电路的第一开关单元连接到两个开关电路的串联连接的中点，并且第二开关电路的第二开关单元经由第一开关单元连接到该中点。上述一种状态可以是导通状态，而上述另一种状态可以是非导通状态。可选地，上述一种状态可以是非导通状态，而上述另一种状态可以是导通状态。
控制单元可用于以50％的占空比在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路的开关单元。可选地，控制单元可用于以50％的占空比在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路和第二开关电路的开关单元。
这是有利的，因为在第二开关电路的开关是可控半导体开关的情况下以50％的恒定占空比切换第一开关电路的开关单元以及可选地第二开关电路的开关单元时，不需要控制单元的复杂控制。
在第一方面的实施方式中，控制单元用于通过依次切换每个开关单元的开关，在导通状态和非导通状态之间切换相应开关电路的相应开关单元。
这允许使用低电压半导体器件并从而允许使用低成本可控开关来实现相应开关电路的可控开关，而无需为了相似的切换时间对可控半导体开关进行预匹配，也无需复杂的栅极驱动电路提供驱动信号和控制信号来共同切换相应开关电路的每个开关单元的可控半导体开关。这降低了实现根据第一方面的实施方式的DC/DC功率转换器的复杂性、成本、以及部件数量。
换句话说，控制单元可以用于通过依次切换每个开关单元的开关，在导通状态和非导通状态之间切换相应开关电路的相应开关单元。
术语“相应开关电路”是指具有各自包括两个或两个以上的可控半导体开关的开关单元的每个开关电路。即，在开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关对应于两个或两个以上的可控半导体开关的情况下，开关电路的每个开关单元的两个或两个以上的开关可由控制单元控制。
即，控制单元可以用于控制相应开关电路的每个开关单元在导通状态和非导通状态之间的切换，使得在任何时间相应开关单元的开关中只有一个开关被切换。
例如，控制单元可以用于通过将每个开关单元的开关依次从导通状态依换到非导通状态，以控制相应开关电路的相应开关单元从导通状态切换到非导通状态。即，在任何时间，控制单元仅将相应开关单元的一个开关从导通状态切换到非导通状态，以将相应开关单元从导通状态切换到非导通状态。因此，控制单元可以用于通过将每个开关单元的开关依次从非导通状态切换到导通状态，以控制相应开关电路的相应开关单元从非导通状态切换到导通状态。即，在任何时间，控制单元仅将相应开关单元的一个开关从非导通状态切换到导通状态，以将相应开关单元从非导通状态切换到导通状态。
相应开关电路对应于第一开关电路。可选地，相应开关电路对应于第一开关电路和第二开关电路。
在第一方面的实施方式中，控制单元用于通过交替切换相应开关电路的两个开关单元的开关，在导通状态和非导通状态之间互补切换相应开关电路的两个开关单元。
由于上述原因，这降低了实现根据第一方面的实施方式的DC/DC功率转换器的复杂性、成本、以及部件数量。
相应开关电路对应于第一开关电路。可选地，相应开关电路对应于第一开关电路和第二开关电路。
在第一方面的实施方式中，控制单元用于如下将相应开关电路的两个开关单元中的每个开关单元从导通状态切换到非导通状态：根据相应开关单元的两个或两个以上的开关在串联连接中的位置，将相应开关单元的两个或两个以上的开关依次从导通状态切换到非导通状态，使得相应开关单元距相应开关电路的两个开关单元的串联连接的中点最远的开关首先从导通状态切换到非导通状态。
相应开关电路对应于第一开关电路。可选地，相应开关电路对应于第一开关电路和第二开关电路。
术语“最远”应理解为“在节点方面最远”。即，其中“相应开关单元距两个开关单元的串联连接的中点最远的开关”应理解为“在存在于该开关和该中点之间的节点方面，相应开关单元距两个开关单元的串联连接的中点最远的开关”。
在第一方面的实施方式中，控制单元用于如下将相应开关电路的两个开关单元中的每个开关单元从非导通状态切换到导通状态：根据相应开关单元的两个或两个以上的开关在串联连接中的位置，将相应开关单元的两个或两个以上的开关依次从非导通状态切换到导通状态，使得相应开关单元连接到相应开关电路的两个开关单元的串联连接的中点的开关首先从非导通状态切换到导通状态。
相应开关电路对应于第一开关电路。可选地，相应开关电路对应于第一开关电路和第二开关电路。每个开关电路包括第一开关单元和第二开关单元。
第一开关电路的第二开关单元连接到两个开关电路的串联连接的中点，并且第一开关电路的第一开关单元经由第二开关单元连接到该中点。第二开关电路的第一开关单元连接到两个开关电路的串联连接的中点，并且第二开关电路的第二开关单元经由第一开关单元连接到该中点。即，在两个开关电路的串联连接的两端之间，从上述两端中的一端开始，第一开关电路的第一开关单元之后是第一开关电路的第二开关单元，第一开关电路的第二开关单元之后是第二开关电路的第一开关单元。第二开关电路的第一开关单元之后是第二开关电路的第二开关单元。
在第一开关电路的开关是可控半导体开关(例如晶体管(例如IGBT或MOSFET))并且第二开关电路的开关是不可控半导体开关(例如二极管)的情况下，以下成立：
控制单元可以用于如下将第一开关电路的第一开关单元从导通状态切换到非导通状态，并且将第一开关电路的第二开关单元从非导通状态切换到导通状态：交替切换第一开关单元的开关和第二开关单元的开关，使得
-首先第一开关单元的开关从导通状态切换到非导通状态，然后第二开关单元的开关从非导通状态切换到导通状态，
-第一开关单元的开关依次从导通状态切换到非导通状态，并且
-第二开关单元的开关依次从非导通状态切换到导通状态。
附加地或可选地，控制单元可以用于如下将第一开关电路的第一开关单元从非导通状态切换到导通状态，并且将第一开关电路的第二开关单元从导通状态切换到非导通状态：交替切换第一开关单元的开关和第二开关单元的开关，使得
-首先第二开关单元的开关从导通状态切换到非导通状态，然后第一开关单元的开关从非导通状态切换到导通状态，
-第二开关单元的开关依次从导通状态切换到非导通状态，并且
-第一开关单元的开关依次从非导通状态切换到导通状态。
在第一开关电路的开关和第二开关电路的开关是可控半导体开关(例如晶体管(例如IGBT或MOSFET))的情况下，以下成立：
控制单元可以用于如下将第一开关单元从导通状态共同切换到非导通状态，并且将第二开关单元从非导通状态共同切换到导通状态：交替切换第一开关单元的开关和第二开关单元的开关，使得
-首先每个第一开关单元的开关从导通状态切换到非导通状态(第一开关单元的开关的位置相互对应)，然后每个第二开关单元的开关从非导通状态切换到导通状态(第二开关单元的开关的位置相互对应)，
-每个第一开关单元的开关依次从导通状态切换到非导通状态，并且
-每个第二开关单元的开关依次从非导通状态切换到导通状态。
附加地或可选地，控制单元可以用于如下将第一开关单元从非导通状态共同切换到导通状态，并且将第二开关单元从导通状态共同切换到非导通状态：交替切换第一开关单元的开关和第二开关单元的开关，使得
-首先每个第二开关单元的开关从导通状态切换到非导通状态(第二开关单元的开关的位置相互对应)，然后每个第一开关单元的开关从非导通状态切换到导通状态(第一开关单元的开关的位置相互对应)，
-每个第二开关单元的开关依次从导通状态切换到非导通状态，并且
-每个第一开关单元的开关依次从非导通状态切换到导通状态。
在第一方面的实施方式中，控制单元用于以小于或等于谐振电路的谐振频率的切换频率(switching frequency，也称为开关频率)在导通状态和非导通状态之间切换开关单元。
切换频率可以与谐振电路的谐振频率匹配。谐振频率由以下确定：
Figure BDA0003536758690000121
其中
fres是谐振电路的谐振频率，Cr是谐振电路的谐振电容，并且Lr是谐振电路的谐振电感。
为了实现根据本公开的第一方面的DC/DC功率转换器，如上所述的第一方面的部分或全部实施方式和可选特征可以相互组合。
本公开第二方面提供了一种用于控制根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器的切换的方法，其中，控制单元可选地以50％的占空比在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路的开关单元。可选地，控制单元可选地以50％的占空比在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路和第二开关电路的开关单元。
控制单元可以是外部控制单元或DC/DC功率转换器的控制单元。控制单元可以包括或对应于微控制器、控制器、微处理器、处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、或上述部件的任何组合。
在第二方面的实施方式中，控制单元通过依次切换每个开关单元的开关，将相应开关电路的相应开关单元在导通状态和非导通状态之间切换。
在第二方面的实施方式中，控制单元通过交替切换相应开关电路的两个开关单元的开关，在导通状态和非导通状态之间互补切换相应开关电路的两个开关单元。
在第二方面的实施方式中，控制单元如下将相应开关电路的两个开关单元中的每个开关单元从导通状态切换到非导通状态：根据相应开关单元的两个或两个以上的开关在串联连接中的位置，将相应开关单元的两个或两个以上的开关依次从导通状态切换到非导通状态，使得相应开关单元距相应开关电路的两个开关单元的串联连接的中点最远的开关首先从导通状态切换到非导通状态。
在第二方面的实施方式中，控制单元如下将相应开关电路的两个开关单元中的每个开关单元从非导通状态切换到导通状态：根据相应开关单元的两个或两个以上的开关在串联连接中的位置，将相应开关单元的两个或两个以上的开关依次从非导通状态切换到导通状态，使得相应开关单元连接到相应开关电路的两个开关单元的串联连接的中点的开关首先从非导通状态切换到导通状态。
在第二方面的实施方式中，控制单元以小于或等于谐振电路的谐振频率的切换频率在导通状态和非导通状态之间切换开关单元。
根据第一方面的DC/DC功率转换器的实施方式和可选特征的描述相应地适用于根据第二方面的方法。
第二方面的方法及其实施方式和可选特征实现了与第一方面的DC/DC功率转换器及其相应实施方式和相应可选特征相同的优点。
为了实现根据本公开的第二方面的方法，如上所述的第二方面的部分或全部实施方式和可选特征可以相互组合。
本公开第三方面提供了一种DC/DC功率转换器布置(arrangement)。该DC/DC功率转换器布置包括级联的多个DC/DC功率转换器的级联。每个DC/DC功率转换器包括串联电连接的两个开关电路、串联电连接的两个电容器单元、以及包括谐振电容器和谐振电感器的谐振电路。每个电容器单元包括一个或多个电容器并且两个电容器单元的串联连接并联电连接到两个开关电路的串联连接。谐振电路电连接到两个开关电路。两个电容器单元中的第一电容器单元并联电连接到DC/DC功率转换器的输入，并且两个开关电路的串联连接并联电连接到DC/DC功率转换器的输出。多个DC/DC功率转换器中的第一DC/DC功率转换器的输出电连接到多个DC/DC功率转换器中的第二DC/DC功率转换器的输入，使得第二DC/DC功率转换器的第一电容器单元并联连接到第一DC/DC功率转换器的两个电容器单元中的第二电容器单元。
DC/DC功率转换器的两个开关电路中的第一开关电路可以电连接到DC/DC功率转换器的第一电容器单元的一侧，第一电容器单元的该侧与第一电容器单元的另一侧相对，第一电容器单元的该另一侧连接到DC/DC功率转换器的两个电容器单元中的第二电容器单元。
第二DC/DC功率转换器的第一电容器单元和第一DC/DC功率转换器的第二电容器单元可以由对应于这两个电容器单元的并联连接的单个电容器单元来实现。换句话说，第二DC/DC功率转换器的第一电容器单元和第一DC/DC功率转换器的第二电容器单元的并联连接可以由对应于该并联连接的电容器单元代替。
DC/DC功率转换器布置用于将DC/DC功率转换器布置的输入处的第一电压(输入电压)转换为DC/DC功率转换器布置的输出处的第二电压(输出电压)，其中，第二电压是第一电压的倍数。特别地，第二电压是第一电压的倍数并且可以是第一电压的两倍。第二电压可以是第一电压的整数倍。
根据实施方式，第二电压可以是第一电压的整数倍，其中，该整数倍比DC/DC功率转换器布置的DC/DC功率转换器的数量多一。
DC/DC功率转换器布置的输入可以对应于多个DC/DC功率转换器中的第一DC/DC功率转换器的输入。
在第三方面的实施方式中，多个DC/DC功率转换器中的每个其他DC/DC功率转换器的输入连接到相应在前DC/DC功率转换器的输出，使得相应其他DC/DC功率转换器的第一电容器单元并联连接到相应在前DC/DC功率转换器的第二电容器单元。
相应其他DC/DC功率转换器的第一电容器单元和相应在前DC/DC功率转换器的第二电容器单元可以由对应于这两个电容器单元的并联连接的单个电容器单元来实现。换句话说，相应其他DC/DC功率转换器的第一电容器单元和相应在前DC/DC功率转换器的第二电容器单元的并联连接可以由对应于该并联连接的电容器单元代替。
在第三方面的实施方式中，多个DC/DC功率转换器中的一个或多个DC/DC功率转换器对应于根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器。
DC/DC功率转换器布置可以包括一个控制单元，该控制单元用于控制多个DC/DC功率转换器。特别地，控制单元可以用于执行根据第二方面或其任一实施方式的方法，以控制多个DC/DC功率转换器。
DC/DC功率转换器布置的控制单元可以包括或对应于微控制器、控制器、微处理器、处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、或上述部件的任何组合。
控制单元可以对应于多个DC/DC功率转换器中的一个DC/DC功率转换器的控制单元，其中，上述一个DC/DC功率转换器是根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器。
在DC/DC功率转换器布置的两个或两个以上的DC/DC功率转换器包括用于控制相应DC/DC功率转换器的控制单元的情况下，这两个或两个以上的DC/DC功率转换器的控制单元可以用于相互通信。
根据本公开的实施例，多个DC/DC功率转换器中的每个DC/DC功率转换器可以对应于根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器。
根据第一方面的DC/DC功率转换器的实施方式和可选特征相应地适用于根据第三方面的DC/DC功率转换器布置(特别是根据第三方面的DC/DC功率转换器布置的多个DC/DC功率转换器中的一个或多个DC/DC功率转换器)。
第三方面的DC/DC功率转换器布置及其实施方式和可选特征实现了与第一方面的DC/DC功率转换器及其相应实施方式和相应可选特征相同的优点。
为了实现本公开的第三方面的DC/DC功率转换器布置，如上所述的第三方面的部分或全部实施方式和可选特征可以相互组合。
本公开的第四方面提供了一种***。
该***包括根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器以及连接到DC/DC功率转换器的输入的电源。该电源用于向DC/DC功率转换器的输入提供DC输入电压，并且DC/DC功率转换器用于将DC输入电压转换为DC输出电压，其中，DC输出电压为DC输入电压的倍数。特别地，DC输出电压可以是DC输入电压的两倍。
换句话说，DC/DC功率转换器用于将DC输入电压转换为DC输出电压，其中，DC输出电压电平大于DC输入电压电平。特别地，DC输出电压电平可以是DC输入电压电平的两倍。
可选地，该***包括根据第三方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器布置以及连接到DC/DC功率转换器布置的输入的电源。特别地，该电源可以连接到DC/DC功率转换器布置的第一DC/DC功率转换器的输入。该电源用于向DC/DC功率转换器布置的输入提供DC输入电压，并且DC/DC功率转换器布置用于将DC输入电压转换为DC输出电压，其中，DC输出电压为DC输入电压的倍数。特别地，DC输出电压是DC输入电压的倍数并且可以是DC输入电压的两倍。
根据实施方式，(DC/DC功率转换器布置的)DC输出电压可以是DC输入电压的整数倍，其中，该整数倍比DC/DC功率转换器布置的DC/DC功率转换器的数量多一。
换句话说，DC/DC功率转换器布置用于将DC输入电压转换为DC输出电压，其中，DC输出电压电平是DC输入电压电平的倍数，并且可选地是DC输入电压电平的两倍。根据实施方式，DC输出电压电平可以是DC输入电压电平的整数倍，其中，该整数倍比DC/DC功率转换器布置的DC/DC功率转换器的数量多一。
术语“电平”和“电压电平”用作同义词。
电源可以包括或对应于
-在前DC/DC功率转换器布置，和/或
-AC/DC功率转换器，和/或
-电池(可选地，可充电)，和/或
-具有一个或多个太阳能PV板的太阳能光伏(PV)***，和/或
-一个或多个太阳能PV组串，和/或
-风能***等。
在前DC/DC功率转换器布置可以对应于根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器或者对应于根据第三方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器布置。
在第四方面的实施方式中，该***还可以包括连接到DC/DC功率转换器的输出的电路。可选地，该***还可包括连接到DC/DC功率转换器布置的输出的电路。特别地，电路可以连接到DC/DC功率转换器布置的DC/DC功率转换器的级联中的最后一个DC/DC功率转换器的输出。
电路可以包括或对应于
-DC/DC功率转换器布置，和/或
-DC/AC功率转换器，和/或
-DC输电***，和/或
-固态变压器，和/或
-电负载。
DC/DC功率转换器布置可以对应于根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器或者对应于根据第三方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器布置。
根据第一方面的DC/DC功率转换器的实施方式和可选特征相应地适用于根据第四方面的***，特别是根据第四方面的***的DC/DC功率转换器。根据第三方面的DC/DC功率转换器布置的实施方式和可选特征相应地适用于根据第四方面的***，特别是根据第四方面的***的DC/DC功率转换器布置。
第四方面的***及其实施方式和可选特征实现了与第一方面的DC/DC功率转换器及其相应实施方式和相应可选特征相同的优点。
为了实现本公开的第四方面的***，如上所述的第四方面的部分或全部实施方式和可选特征可以相互组合。
需要注意的是，本申请中描述的所有设备、元件、单元、以及装置可以在软件或硬件元件或其任何种类的组合中实现。由本申请中描述的各个实体执行的所有步骤以及描述为由各个实体执行的功能旨在表示各个实体适于或用于执行各个步骤和功能。即使在特定实施例的以下描述中，将由外部实体执行的特定功能或步骤未反映在执行该特定步骤或功能的该实体的特定详细元件的描述中，本领域技术人员应该清楚，这些方法和功能可以在相应的软件或硬件元件，或其任何种类的组合中实现。
附图说明
以下将结合附图在具体实施例的描述中对上述方面和实施方式进行解释，其中
图1示例性地示出了包括谐振电路的DC/DC功率转换器。
图2(A)示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器。
图2(B)示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器的可选的控制单元。
图3(A)和图3(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器。
图4(A)和图4(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器。
图5(A)和图5(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器。
图6示出了根据本发明实施例的用于DC/DC功率转换器的开关电路的不同实施例。
图7(A)至图7(J)示出了当DC/DC功率转换器在根据本发明实施例的两个稳态之间切换时，根据本发明实施例的DC/DC功率转换器的不同状态，特别是两个稳态和两个瞬态切换状态。
图8(A)和图8(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器布置。
图9(A)和图9(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器布置。
图10示出了根据本发明实施例的***。
在附图中，相应的元件用相同的参考标号标记。
具体实施方式
图2(A)示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器。
第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器的以上描述相应地适用于图2(A)的DC/DC功率转换器4。
图2(A)的DC/DC功率转换器4包括谐振电路3、两个开关电路1和2的串联连接、以及两个电容器单元C1和C2的串联连接。两个电容器单元C1、C2的串联连接并联连接到两个开关电路1、2的串联连接。谐振电路3电连接到两个开关电路1、2。
DC/DC功率转换器4还包括具有两个输入端IN1、IN2的输入和具有两个输出端OUT1、OUT2的输出。DC/DC功率转换器4用于将输入处的电压Vin(输入电压)转换为输出处的电压Vout(输出电压)，其中，输出处的电压Vout为输入处的电压Vin的倍数。
两个电容器单元C1、C2中的第一电容器单元C1并联连接到DC/DC功率转换器4的输入，使得DC/DC功率转换器4的输入处可接收的电压Vin对应于第一电容器单元C1两端的电压。两个开关电路1、2的串联连接并联连接到DC/DC功率转换器4的输出，使得DC/DC功率转换器4的输出处的电压Vout对应于两个开关电路1、2的串联连接两端的电压。
两个开关电路1、2中的第一开关电路1连接到第一电容器单元C1的一侧，第一电容器单元C1的该侧与第一电容器单元C1的另一侧相对，第一电容器单元C1的该另一侧连接到两个电容器单元C1、C2中的第二电容器单元C2。因此，两个开关电路1、2中的第二开关电路2连接到第二电容器单元C2的一侧，第二电容器单元C2的该侧与第二电容器单元C2的另一侧相对，第二电容器单元C2的该另一侧连接到第一电容器单元C1。
谐振电路3包括谐振电容器Cr(图2(A)中未示出)和谐振电感器Lr(图2(A)中未示出)。根据一种可选方案，谐振电容器Cr和谐振电感器Lr可以串联连接，其中，该串联连接可以一侧连接到第一开关电路1并且另一侧连接到第二开关电路2。这种可选方案如图3(A)所示。在这种情况下，两个电容器单元C1、C2的串联连接的中点和两个开关电路1、2的串联连接的中点相互连接(如图2(A)和图3(A)所示)。根据另一可选方案，谐振电容器Cr可以一侧连接到第一开关电路1并且另一侧连接到第二开关电路2。另外，谐振电感器Lr可以连接在两个电容器单元C1、C2的串联连接的中点与两个开关电路1、2的串联连接的中点之间。这种可选方案如图3(B)所示。在这种情况下，两个电容器单元C1、C2的串联连接的中点经由谐振电感器Lr连接到两个开关电路1、2的串联连接的中点(图2(A)中未示出，但在图3(B)中示出)。
第一开关电路1包括串联连接的两个开关单元11和12。第二开关电路2包括串联连接的两个开关单元21和22。因此，四个开关单元11、12、21、以及22相互串联连接。四个开关单元11、12、21、以及22中的每个开关单元包括串联电连接的两个或两个以上的开关。即，两个开关电路1、2的(四个开关单元11、12、21、以及22的)开关串联电连接。
第一开关电路1的每个开关单元11、12的两个或两个以上的开关是可控半导体开关(例如，晶体管)。因此，第一开关电路1的开关的切换可以由控制单元主动控制(这在图2(A)中由第一开关电路1的第一和第二开关单元11、12的每个开关处的箭头表示)。例如，第一开关电路1的每个开关单元11、12的开关可以是一个或多个双极结型晶体管(bipolarjunction transistor，BJT)、一个或多个场效应晶体管(field effect transistor，FET)(例如，一个或多个金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide semiconductor fieldeffect transistor，MOSFET))、和/或一个或多个绝缘栅双极晶体管(insulated gatebipolar transistor，IGBT)。
由于第一开关电路1的开关为可控半导体开关，所以第一电容器单元C1包括两个或两个以上的电容器C11、...、C1n(n≥2)，并且第一开关电路1包括一个或多个二极管单元D11。一个或多个二极管单元D11将第一电容器单元C1电连接到第一开关电路1的两个开关单元11、12。第二电容器单元C2包括一个或多个电容器C21。
第二开关电路2的每个开关单元21、22的开关可以是不可控半导体开关(例如，二极管)，或者是可控半导体开关(例如，晶体管)。上述第一种可选方案如图5所示，并且上述第二种可选方案如图4所示。在第二开关电路2的开关是可控半导体开关的情况下，则第二电容器单元C2包括两个或两个以上的电容器并且第二开关电路2包括一个或多个二极管单元，上述一个或多个二极管单元将第二电容器单元C2电连接到第二开关电路2的两个开关单元21、22(未在图2(A)中示出，但在图4中示出)。
第一电容器单元C1的两个或两个以上的电容器C11、…、Cn和第二电容器单元C2的一个或多个电容器C21中的每个电容器的电容都大于谐振电路3的谐振电容器Cr的电容，使得这些电容器不影响谐振电路3的谐振。
第一开关电路1和/或第二开关电路2的每个开关单元的开关数量可以相同。第一开关电路1的每个开关单元11、12的开关(是可控半导体开关)可以具有相同的开关类型。第二开关电路2的每个开关单元21、22的开关可以具有相同的开关类型。
输入的第一输入端IN1和输出的第一输出端OUT1相互连接。输入的第二输入端IN2与两个电容器单元C1、C2的串联连接之间的中点相互连接。两个电容器单元C1、C2的串联连接连接在第一输入端IN1和输出的第二输出端OUT2之间，并且两个开关电路1、2的串联连接连接在第一输出端OUT 1和第二输出端OUT 2之间。
根据图2(A)，每个开关电路1、2包括X端、Y端、以及Z端。第一开关电路1的X端连接到第一输入端IN1和第一输出端OUT1。第一开关电路1的Y端连接到第二开关电路2的X端。第二开关电路2的Y端连接到第二输出端OUT2和第二电容器单元C2的一侧，第二电容器单元C2的该侧与第二电容器单元C2连接到第一电容器单元C1的一侧相对。第一开关电路1的Z端和第二开关电路2的Z端连接到谐振电路3。如图2(A)所示，第一开关电路1的两个开关单元11和12的串联连接连接在第一开关电路1的X端和Y端之间。第一开关电路1的Z端连接到第一开关电路1的两个开关单元11和12的串联连接的中点。进一步地，如图2(A)所示，第二开关电路2的两个开关单元21和22的串联连接连接在第二开关电路2的X端和Y端之间。第二开关电路2的Z端连接到第二开关电路2的两个开关单元21和22的串联连接的中点。
第一开关电路1的两个开关单元11、12的串联连接的最顶部的开关单元11可以称为第一开关电路1的第一开关单元。在第一开关电路1的两个开关单元11、12中，第一开关电路1的最顶部的开关单元11(第一开关单元11)距两个开关电路1、2的串联连接的中点最远。第一开关电路1的两个开关单元11、12的串联连接的最底部的开关单元12可以称为第一开关电路1的第二开关单元。第一开关电路1的最底部的开关单元12(第二开关单元12)连接到两个开关电路1、2的串联连接的中点。第一开关电路1的第一开关单元11经由第一开关电路1的第二开关单元12连接到两个开关电路1、2的串联连接的中点。
第二开关电路2的两个开关单元21、22的串联连接的最顶部的开关单元21可以称为第二开关电路2的第一开关单元。第二开关电路2的最顶部的开关单元21(第一开关单元21)连接到两个开关电路1、2的串联连接的中点。第二开关电路2的两个开关单元21、22的串联连接的最底部的开关单元22可以称为第二开关电路2的第二开关单元。在第二开关电路2的两个开关单元21、22中，第二开关电路2的最底部的开关单元22(第二开关单元22)距两个开关电路1、2的串联连接的中点最远。第二开关电路2的第二开关单元22经由第二开关电路2的第一开关单元21连接到两个开关电路1、2的串联连接的中点。
可选地，DC/DC功率转换器4可以包括控制单元，该控制单元用于在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路1的开关单元11、12。这种控制单元的示例如图2(B)所示。根据实施例，控制单元用于以50％的占空比互补切换第一开关电路1的开关单元11、12。
在第二开关电路2的开关是可控半导体开关的情况下，可选的控制单元可以用于在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路1和第二开关电路2的开关单元11、12、21、22。可选的控制单元可以用于将第一和第二开关电路1、2的第一开关单元11和21从导通状态切换到非导通状态，而将第一和第二开关电路1、2的第二开关单元12和22从非导通状态切换到导通状态。相应地，可选的控制单元可以用于将第一和第二开关电路1、2的第一开关单元11和21从非导通状态切换到导通状态，而将第一和第二开关电路1、2的第二开关单元12和22从导通状态切换到非导通状态。根据实施例，控制单元用于以50％的占空比互补切换第一和第二开关电路1、2的开关单元11、12、21、22。
控制单元可以用于通过依次切换每个开关单元的开关(可控半导体开关)，在导通状态和非导通状态之间切换第一开关电路1和可选地第二开关电路2的相应开关单元。
以下结合图7(A)至图7(J)对控制第一开关电路1和可选地第二开关电路2的开关的切换的示例进行描述。
图2(B)示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器的可选的控制单元。
根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器的控制单元的描述适用于图2(B)的控制单元5。图2(B)的控制单元5用于执行根据第二方面或其任一实施方式的方法。
控制单元5可以包括或对应于微控制器、控制器、微处理器、处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、或上述部件的任何组合。
控制单元5用于向第一开关电路1的每个可控半导体开关提供用于控制可控半导体开关的切换的控制信号CS111、…、CS11n、CS121、…、CS12n。在第二开关电路2的开关也是可控半导体开关的情况下，控制单元5可以用于向第二开关电路2的每个可控半导体开关提供用于控制可控半导体开关的切换的控制信号。
图3(A)和图3(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器。
图3(A)的DC/DC功率转换器4和图3(B)的DC/DC功率转换器4对应于图2(A)的DC/DC功率转换器4。因此，图2(A)的DC/DC功率转换器4的描述相应地适用于图3(A)和图3(B)的DC/DC功率转换器4。因此，以下主要对图3(A)和图3(B)的DC/DC功率转换器4相对于图2的DC/DC功率转换器的附加特征进行描述。图3(A)和图3(B)示出了谐振电路3的两种实施方式。
根据图3(A)，谐振电路3的谐振电容器Cr和谐振电感器Lr相互串联连接。谐振电容器Cr和谐振电感器Lr的串联连接的一侧连接到第一开关电路1(特别是连接到第一开关电路1的Z端)，并且该侧连接到第二开关电路2(特别是连接到第二开关电路2的Z端)。
根据图3(B)，谐振电容器Cr的一侧连接到第一开关电路1(特别是连接到第一开关电路1的Z端)，并且该侧连接到第二开关电路2(特别是连接到第二开关电路2的Z端)。谐振电感器Lr连接在两个电容器单元C1、C2的串联连接的中点与两个开关电路1、2的串联连接的中点之间。
如图3(A)和图3(B)所示，DC/DC功率转换器4的输出可以包括可选的第三输出端OUT3。根据图3(A)，可选的第三输出端OUT3、两个开关电路1、2之间的中点、两个电容器单元C1、C2之间的中点、以及第二输入端IN2相互连接。根据图3(B)，可选的第三输出端OUT3、两个电容器单元C1、C2之间的中点、以及第二输入端IN2相互连接。
图4(A)和图4(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器。
图4(A)的DC/DC功率转换器4对应于图3(A)的DC/DC功率转换器4，其中，示出了两个开关电路1、2和两个电容器单元C1、C2的实施方式。图2和图3(A)的DC/DC功率转换器4的描述相应地适用于图4(A)的DC/DC功率转换器4。因此，以下主要对图4(A)的DC/DC功率转换器4相对于图2和图3(A)的DC/DC功率转换器4的附加特征进行描述。
如图4(A)所示，第一开关电路1的每个开关单元11、12和第二开关电路2的每个开关单元21、22包括两个可控半导体开关。因此，第一开关电路1和第二开关电路2的串联连接对应于八个可控半导体开关11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、以及22b的串联连接。如上所述，每个开关单元的开关数量可以大于二。有利地，如图4(A)所示，第一开关电路1的两个开关单元11、12的开关数量可以相同。有利地，如图4(A)所示，第二开关电路2的两个开关单元21、22的开关数量可以相同。有利地，如图4(A)所示，第一和第二开关电路1、2的每个开关单元11、12、21、22的开关数量可以相同。
根据图4(A)的实施例，可控半导体开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。可选地或附加地，第一开关电路1和第二开关电路2的可控半导体开关可以是至少一种不同类型的晶体管。即，第一开关电路1和第二开关电路2的可控半导体开关可以是一个或多个IGBT、一个或多个双极结型晶体管(BJT)、和/或一个或多个场效应晶体管(FET)，例如，一个或多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。有利地，如图4(A)所示，第一和第二开关电路1、2的可控半导体开关具有相同的晶体管类型。
如图4(A)所示，八个IGBT 11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、以及22b相互串联连接如下：IGBT的串联连接中最顶部的IGBT 11a的集电极端连接到第一输入端IN1和第一输出端OUT1。IGBT的串联连接中最底部的IGBT 22b的发射极端连接到第二输出端OUT2。其他六个IGBT 11b、12a、12b、21a、21b、以及22a相连，使得这六个IGBT中的每个IGBT的集电极端连接到相应在前IGBT的发射极端，并且这六个IGBT中的每个IGBT的发射极端连接到相应在后IGBT的集电极端。例如，IGBT的串联连接中第二最顶部的IGBT 11b的集电极端连接到IGBT的串联连接中的最顶部的IGBT 11a(即，相应在前IGBT)的发射极端。第二最顶部的IGBT11b的发射极端连接到IGBT的串联连接中第三最顶部的IGBT 12a(相应在后IGBT)的集电极端。
如图4(A)所示，可选的二极管可以与每个IGBT并联。特别地，可选的二极管可以并联连接到每个IGBT，使得可选的二极管的阳极连接到相应IGBT的发射极端，并且可选的二极管的阴极连接到相应IGBT的集电极端。
可以将用于控制IGBT的控制信号提供给IGBT的栅极端。即，可以将控制信号提供给可控半导体开关的控制端。
在第一和第二开关电路1、2的可控半导体开关11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b由不同的晶体管类型实现的情况下，这些可控半导体开关的串联连接相应地实现。在这种情况下，可选的二极管可以反并联连接到每个可控半导体开关。
由于第一开关电路1的每个开关单元11、12和第二开关电路2的每个开关单元21、22包括两个可控半导体开关，所以第一开关电路1和第二开关电路2分别包括二极管单元D11和D21。每个二极管单元包括两个二极管。此外，第一电容器单元C1和第二电容器单元C2分别包括两个电容器C11、C12和C21、C22。
开关电路的二极管单元的数量和相应二极管单元的电容器的数量取决于开关电路的每个开关单元的可控半导体开关的数量。特别地，开关电路的二极管单元的数量比开关电路的每个开关单元的可控半导体开关的数量少一，并且相应电容器单元的电容器的数量等于开关电路的每个开关单元的可控半导体开关的数量。因此，如上所述，由于每个开关单元的开关的数量可以大于二，所以第一开关电路1的二极管单元的数量以及第二开关电路2的二极管单元的数量可以大于一。此外，如上所述，由于每个开关单元的开关的数量可以大于二，所以第一电容器单元C1的电容器的数量以及第二电容器单元C2的电容器的数量可以大于二。
如图4(A)所示，第一电容器单元C1的两个电容器C11、C12的串联连接的中点经由第一开关电路1的二极管单元D11的第一二极管D11a连接到第一开关电路1的第一开关单元11的两个可控半导体开关11a、11b的串联连接的中点。此外，第一电容器单元C1的两个电容器C11、C12的串联连接的中点经由二极管单元D11的第二二极管D11b连接到第一开关电路1的第二开关单元12的两个可控半导体开关12a、12b的串联连接的中点。具体地，第一电容器单元C1的两个电容器C11、C12的串联连接的中点连接到二极管单元D11的第一二极管D11a的阳极，其中，第一二极管D11a的阴极连接到第一开关电路1的第一开关单元11的两个开关11a、11b的串联连接的中点。第一电容器单元C1的两个电容器C11、C12的串联连接的中点连接到二极管单元D11的第二二极管D11b的阴极，其中，第二二极管D11b的阳极连接到第一开关电路1的第二开关单元12的两个开关12a、12b的串联连接的中点。
进一步地，第二电容器单元C2的两个电容器C21、C22的串联连接的中点经由第二开关电路2的二极管单元D21的第一二极管D21a连接到第二开关电路2的第一开关单元21的两个可控半导体开关21a、21b的串联连接的中点。此外，第二电容器单元C2的两个电容器C21、C22的串联连接的中点经由二极管单元D21的第二二极管D21b连接到第二开关电路2的第二开关单元22的两个可控半导体开关22a、22b的串联连接的中点。具体地，第二电容器单元C2的两个电容器C21、C22的串联连接的中点连接到二极管单元D21的第一二极管D21a的阳极，其中，第一二极管D21a的阴极连接到第二开关电路2的第一开关单元21的两个开关21a、21b的串联连接的中点。第二电容器单元C2的两个电容器C21、C22的串联连接的中点连接到二极管单元D21的第二二极管D21b的阴极，其中，第二二极管D21b的阳极连接到第二开关电路2的第二开关单元22的两个开关22a、22b的串联连接的中点。
第一电容器单元C1的两个电容器C11、C12的尺寸使得第一电容器单元C1的每个电容器处的电压等于第一电容器单元C1处的电压Vin除以第一电容器单元C1的电容器的数量。根据图4(A)的实施例，该数量对应于两个。这同样适用于第二电容器单元C2。即，第二电容器单元C2的两个电容器C21、C22的尺寸可以使得第二电容器单元C2的每个电容器处的电压等于第二电容器单元C2处的电压除以第二电容器单元C2的电容器的数量。根据图4(A)的实施例，该数量对应于两个。
此外，如图4(A)所示，谐振电路3的谐振电容器Cr和谐振电感器Lr的串联连接的一侧连接到第一开关电路1的两个开关单元11、12之间的中点，并且另一侧连接到第二开关电路2的两个开关单元21、22之间的中点。第一开关电路1的两个开关单元11、12之间的中点连接到第一开关电路1的Z端。第二开关电路2的两个开关单元21、22之间的中点连接到第二开关电路2的Z端。
图4(B)的DC/DC功率转换器4对应于图4(A)的DC/DC功率转换器4。这两个DC/DC功率转换器4的区别在于谐振电路3的实施方式，谐振电路3的实施方式对应于图3(B)的DC/DC功率转换器的谐振电路3的实施方式。因此，图4(A)的DC/DC功率转换器4的以上描述相应地适用于图4(B)的DC/DC功率转换器4，以下主要对图4(A)的DC/DC功率转换器4与图4(B)的DC/DC功率转换器4的不同之处进行描述。图4(B)的DC/DC功率转换器4的谐振电路3的实施方式的描述参考图3(B)的DC/DC功率转换器4的描述。
如图4(B)所示，谐振电路3的谐振电容器Cr的一侧连接到第一开关电路1的两个开关单元11、12之间的中点，另一侧连接到第二开关电路2的两个开关单元21、22之间的中点。谐振电路3的谐振电感器Lr的一侧连接到两个电容器C1、C2之间的中点，另一侧连接到两个开关电路1、2之间的中点。
图5(A)和图5(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器。
图5(A)的DC/DC功率转换器4对应于图4(A)的DC/DC功率转换器4，其中，第二开关电路2的实施方式不同。图2、图3(A)、以及图4(A)的DC/DC功率转换器4的描述相应地适用于图5(A)的DC/DC功率转换器4。因此，以下主要对图5(A)的DC/DC功率转换器4相对于图4(A)的DC/DC功率转换器4的不同之处进行描述。
如图5(A)所示，第二开关电路2的每个开关单元21、22的两个开关不是可控半导体开关。即，第二开关电路2的每个开关单元21、22的两个开关是两个不可控半导体开关，特别是两个二极管。因此，根据图5(A)的DC/DC功率转换器4的第二开关电路2的两个开关单元21、22的串联连接对应于四个二极管21a、21b、22a、以及22b的串联连接。如上所述，第二开关电路2的每个开关单元21、22可以包括两个以上的不可控半导体开关，特别是两个以上的二极管。
如图5(A)所示，四个二极管21a、21b、22a、以及22b相互串联连接如下：二极管的串联连接中最顶部的二极管21a的阴极连接到两个开关电路1、2之间的中点。二极管串联连接中最底部的二极管22b的阳极连接到输出端OUT2。第二开关电路2的四个二极管中的其他两个二极管21b和22a相连，使得这两个二极管中的每个二极管的阴极连接到相应在前二极管的阳极，并且这两个二极管中的每个二极管的阳极连接到相应在后二极管的阴极。即，二极管的串联连接中第二最顶部的二极管21b的阴极连接到二极管的串联连接中最顶部的二极管21a(相应在前二极管)的阳极。第二最顶部的二极管21b的阳极连接到二极管的串联连接中第二最底部的二极管22a(相应在后二极管)的阴极。第二最底部的二极管22a的阴极连接到第二最顶部的二极管21b(相应在前二极管)的阳极，并且第二最底部的二极管22a的阳极连接到二极管的串联连接中的最底部的二极管22b(相应在后二极管)的阴极。
由于第二开关电路2的开关是不可控半导体开关，所以图5(A)的DC/DC功率转换器4的第二开关电路2不包括二极管单元并且第二电容器单元C2仅包括一个电容器C21。
图5(B)的DC/DC功率转换器4对应于图5(A)的DC/DC功率转换器4。这两种DC/DC功率转换器4的区别在于谐振电路3的实施方式，谐振电路3的实施方式对应于图3(B)和图4(B)的DC/DC功率转换器4的谐振电路3的实施方式。因此，图5(A)的DC/DC功率转换器4的以上描述相应地适用于图5(B)的DC/DC功率转换器4。图5(B)的DC/DC功率转换器4的谐振电路3的实施方式的描述参考图3(B)和图4(B)的DC/DC功率转换器4的描述。
图6示出了根据本发明实施例的用于DC/DC功率转换器的开关电路的不同实施例。
图6(A)示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器的第一开关电路1的实施方式。该实施方式对应于图4(A)和图4(B)的DC/DC功率转换器4的第一开关电路1的实施方式。因此，参考图4(A)和图4(B)的DC/DC功率转换器4的描述对图6(A)所示的第一开关电路1的进行描述。如图4(A)和图4(B)所示，可以按照图6(A)所示的第一开关电路1的实施方式来实现DC/DC功率转换器4的第二开关电路2。
图6(B)示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器的第二开关电路2的实施方式。该实施方式对应于图5(A)和图5(B)的DC/DC功率转换器4的第二开关电路2的实施方式。因此，参考图5(A)和图5(B)的DC/DC功率转换器4的描述对图6(B)所示的第二开关电路1进行描述。
如上所述，相应开关电路(第一开关电路1和第二开关电路2)的每个开关单元可以包括两个或两个以上的开关。图6(C)和图6(D)分别示出了第一开关电路1的每个开关单元11、12包括两个以上的可控半导体开关的情况，因此，第一开关电路1包括多个二极管单元并且第一电容器单元C1包括两个以上的电容器。关于图4(A)和图4(B)的DC/DC转换器4的描述相应地适用于图6(C)和图6(D)的第一开关电路1。
图6(C)示出了第一开关电路1的每个开关单元11、12包括三个可控半导体开关的情况。因此，根据图6(C)，第一开关电路1包括两个二极管单元D11和D12，并且第一电容器单元包括三个电容器C11、C12、和C13。每个二极管单元包括两个二极管。图6(D)示出了第一开关电路1的每个开关单元11、12包括四个可控半导体开关的情况。因此，根据图6(C)，第一开关电路1包括三个二极管单元D11、D12、和D13，并且第一电容器单元包括四个电容器C11、C12、C13、和C14。每个二极管单元包括两个二极管。
图6(C)和图6(D)的描述相应地适用于第一开关电路1的每个开关单元11、12包括四个以上的可控半导体开关的情况。在第二开关电路2的开关是可控半导体开关的情况下，图6(C)和图6(D)的第一开关电路1的描述相应地适用于第二开关电路2。
对于图6(C)和图6(D)的描述，假设可控半导体开关11a、11b、11c、11d、12a、12b、12c、以及12d是IGBT。这仅作为示例，并不限制本公开。如上所述，可选地或附加地，第一开关电路1的可控半导体开关可以对应于一个或多个其他晶体管类型。有利地，第一开关电路1的可控半导体开关具有相同的晶体管类型。
如图6(C)所示，第一电容器单元C1的两个电容器之间的每个节点经由两个二极管单元D11、D12的相应二极管单元的第一二极管连接到第一开关电路1的第一开关单元11的两个开关之间的第一节点，并且经由相应二极管单元的第二二极管连接到第一开关电路1的第二开关单元12的两个开关之间的第二节点。第一开关单元11的三个开关11a、11b、11c的串联连接中的第一节点的位置与第二开关单元12的三个开关12a、12b、12c的串联连接中的第二节点的位置相互对应。第一电容器单元C1的三个电容器C11、C12、C13的串联连接的两个电容器之间的节点连接到第一开关电路1的两个开关单元11、12的不同节点。
如图6(C)所示，两个电容器之间的每个节点在第一电容器单元C1的三个电容器C11、C12、C13的串联连接中的位置、两个开关之间的相应第一节点在第一开关单元11的三个开关11a、11b、11c的串联连接中的位置、以及两个开关之间的相应第二节点在第二开关单元12的三个开关12a、12b、12c的串联连接中的位置相互对应。
特别地，第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的最顶部的电容器C11和第二最顶部的电容器C12之间的节点经由两个二极管单元D11、D12中的第一二极管单元D11的第一二极管D11a连接到第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT的串联连接中的最顶部的IGBT 11a和第二最顶部的IGBT 11b之间的节点(第一节点)。此外，第一电容器单元C1的最顶部的电容器C11和第二最顶部的电容器C12之间的节点经由第一二极管单元D11的第二二极管D11b连接到第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT的串联连接中的最顶部的IGBT12a和第二最顶部的IGBT 12b之间的节点(第二节点)。最顶部的电容器C11和第二最顶部的电容器C12之间的节点在第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的位置、最顶部的IGBT11a和第二最顶部的IGBT 11b之间的节点在第一开关单元11的IGBT的串联连接中的位置、以及最顶部的IGBT 12a和第二最顶部的IGBT 12b之间的节点在第二开关单元12的IGBT的串联连接中的位置相互对应。
此外，如图6(C)所示，第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的第二最顶部的电容器C12和最底部的电容器C13之间的节点经由两个二极管单元D11、D12中的第二二极管单元D12的第一二极管D12a连接到第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT的串联连接中的第二最顶部的IGBT 11b和最底部的IGBT 11c之间的节点(第一节点)。此外，第一电容器单元C1的第二最顶部的电容器C12和最底部的电容器C13之间的节点经由第二二极管单元D12的第二二极管D12b连接到第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT的串联连接中的第二最顶部IGBT 12b和最底部IGBT 12c之间的节点(第二节点)。第二最顶部的电容器C12和最底部的电容器C13之间的节点在第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的位置、第二最顶部的IGBT 11b和最底部的IGBT 11c之间的节点在第一开关单元11的IGBT的串联连接中的位置、以及第二最顶部的IGBT 12b和最底部的IGBT 12c之间的节点在第二开关单元12的IGBT的串联连接中的位置相互对应。
电容器单元C1的三个电容器C11、C12、C13的尺寸可以使得第一电容器单元C1的每个电容器处的电压等于第一电容器单元C1处的电压除以第一电容器单元C1的电容器的数量。
图6(C)的以上描述相应地适用于图6(D)的第一开关电路1。
如图6(D)所示，第一电容器单元C1的两个电容器之间的每个节点经由三个二极管单元D11、D12、D13中的相应二极管单元的第一二极管连接到第一开关电路1的第一开关单元11的两个开关之间的第一节点，并且经由相应二极管单元的第二二极管连接到第一开关电路1的第二开关单元的两个开关之间的第二节点。第一电容器单元C1的四个电容器C11、C12、C13、C14的串联连接的节点连接到第一开关电路1的两个开关单元11、12的不同节点。两个电容之间各节点在第一电容器单元C1的四个电容器C11、C12、C13、C14的串联连接中的位置、两个开关之间的相应第一节点在第一开关单元11的四个开关11a、11b、11c、11d的串联连接中的位置、以及两个开关之间的相应第二节点在第二开关单元12的四个开关12a、12b、12c、12d的串联连接中的位置相互对应。
特别地，第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的最顶部的电容器C11和第二最顶部的电容器C12之间的节点经由三个二极管单元D11、D12、D13中的第一二极管单元D11的第一二极管D11a连接到第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT的串联连接中的最顶部的IGBT 11a和第二最顶部的IGBT 11b之间的节点(第一节点)。此外，第一电容器单元C1的最顶部的电容器C11和第二最顶部的电容器C12之间的节点经由第一二极管单元D11的第二二极管D11b连接到第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT的串联连接中的最顶部的IGBT12a和第二最顶部的IGBT之间的节点(第二节点)。最顶部的电容器C11和第二最顶部的电容器C12之间的节点在第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的位置、最顶部的IGBT 11a和第二最顶部的IGBT 11b之间的节点在第一开关单元11的IGBT的串联连接中的位置、以及最顶部的IGBT 12a和第二顶部的IGBT 12b之间的节点在第二开关单元12的IGBT的串联连接中的位置相互对应。
进一步地，如图6(D)所示，第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的第二最顶部的电容器C12和第二最底部的电容器C13之间的节点经由三个二极管单元D11、D12、D13中的第二二极管单元D12的第一二极管D12a连接到第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT的串联连接中的第二最顶部的IGBT 11b和第二最底部的IGBT 11c之间的节点(第一节点)。此外，第一电容器单元C1的第二最顶部的电容器C12和第二最底部的电容器C13之间的节点经由第二二极管单元D12的第二二极管D12b连接到第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT的串联连接中的第二最顶部的IGBT 12b和第二最底部的IGBT 12c之间的节点(第二节点)。第二最顶部的电容器C12和第二最底部的电容器C13之间的节点在第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的位置、第二最顶部的IGBT 11b和第二最底部的IGBT 11c之间的节点在第一开关单元11的IGBT的串联连接中的位置、以及第二最顶部的IGBT 12b和第二最底部的IGBT 12c之间的节点在第二开关单元12的IGBT的串联连接中的位置相互对应。
此外，如图6(D)所示，第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的第二最底部的电容器C13和最底部的电容器C14之间的节点经由三个二极管单元D11、D12、D13中的第三二极管单元D13的第一二极管D13a连接到第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT的串联连接中的第二最底部的IGBT 11c和最底部的IGBT 11d之间的节点(第一节点)。此外，第一电容器单元C1的第二最底部的电容器C13和最底部的电容器C14之间的节点经由第三二极管单元D13的第二二极管D13b连接到第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT的串联连接中的第二最底部的IGBT 12c和最底部的IGBT 12d之间的节点(第二节点)。第二最底部的电容器C13和最底部的电容器C14之间的节点在第一电容器单元C1的电容器的串联连接中的位置、第二最底部的IGBT 11c和最底部的IGBT 11d之间的节点在第一开关单元11的IGBT的串联连接中的位置、以及第二最底部的IGBT 12c和最底部的IGBT 12d之间的节点在第二开关单元12的IGBT的串联连接中的位置相互对应。
电容器单元C1的四个电容器C11、C12、C13、C14的尺寸使得第一电容器单元C1的每个电容器处的电压等于第一电容器单元C1处的电压除以第一电容器单元C1的电容器的数量。
图7(A)至图7(J)示出了当DC/DC功率转换器在根据本发明实施例的两个稳态之间切换时，根据本发明实施例的DC/DC功率转换器的不同状态，特别是两个稳态和两个瞬态切换状态(transient switching state，也称为瞬态开关状态)。
图7(A)至图7(J)的DC/DC功率转换器4对应于图5(A)的DC/DC功率转换器4。图5(A)的DC/DC功率转换器4的以上描述相应地适用于图7(A)至图7(J)的DC/DC功率转换器4。图7的DC/DC功率转换器4的第一开关电路1的可控半导体开关11a、11b、12a、以及12b是IGBT。这仅作为示例，并不限制本公开。即，如上所述，第一开关电路1的开关可以由不同的晶体管类型来实现。
以下结合图7(A)至图7(J)，对用于控制DC/DC功率转换器4的运行的图7所示的DC/DC功率转换器4的第一开关电路1的IGBT 11a、11b、12a、以及12b的切换控制进行描述：
该控制可以由控制单元执行，例如图2(B)中所示的控制单元。控制单元可以是DC/DC功率转换器4的一部分或外部控制单元。
在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路1的两个开关单元11、12。可选地，这些开关单元以50％的占空比进行互补切换。
当开关单元的所有开关处于导通状态时，开关单元处于导通状态。相应地，当开关单元的所有开关处于非导通状态时，开关单元处于非导通状态。当开关单元处于导通状态或非导通状态时，开关单元处于稳态。导通状态也可称为通态或接通状态。非导通状态也可称为断态或关断状态。
第一开关电路1的IGBT 11a、11b、12a、12b的切换使得第二开关电路2的不可控半导体开关21a、21b、22a、22b(其为二极管)两端的电压改变。因此，由于第一开关电路1的IGBT 11a、11b、12a、12b的切换，第二开关电路2的开关单元21、22也互补切换。特别地，第二开关电路2的第一开关单元21根据(按照)第一开关电路1的第一开关单元11进行切换，并且第二开关电路2的第二开关单元22根据(按照)第一开关电路1的第二开关单元12进行切换。即，在第一开关电路1的第一开关单元11处于导通状态的情况下，第二开关电路2的第一开关单元21也处于导通状态，而两个第二开关单元12、22处于非导通状态，反之亦然。这同样适用于DC/DC功率转换器4的第二开关单元12、22。
因此，由于第一开关电路1的开关11a、11b、12a、12b的受控切换，第一开关单元11、21在导通状态和非导通状态之间共同切换，第二开关单元12、22与第一开关单元11、21的切换互补地在非导通状态和导通状态之间共同切换。
图7(A)示出了DC/DC功率转换器4的第一稳态，其中，第一开关电路1的第一开关单元11和第二开关电路2的第一开关单元21处于导通状态，而第一开关电路1的第二开关单元12和第二开关电路2的第二开关单元22处于非导通状态。图7(F)示出了DC/DC功率转换器4的第二稳态，其中，第一开关电路1的第二开关单元12和第二开关电路2的第二开关单元22处于导通状态，而第一开关电路1的第一开关单元11和第二开关电路2的第一开关单元21处于非导通状态。在DC/DC功率转换器4的第一稳态下，DC/DC功率转换器4的第一电容器单元C1和谐振电路之间发生谐振。在DC/DC功率转换器4的第二稳态下，DC/DC功率转换器4的第二电容器单元C2和谐振电路之间发生谐振。
在图7(A)至图7(J)中，DC/DC功率转换器的导通部件以粗体突出显示。特别地，DC/DC功率转换器的以粗体突出显示且未加点的部分表示在DC/DC功率转换器的运行期间电流流过的有源电流路径。用虚线表示的IGBT处于导通状态。
图7(B)至图7(E)示出了当控制第一开关电路1的可控半导体开关的切换，使得DC/DC功率转换器4从图7(A)所示的第一稳态切换到图7(F)所示的第二稳态时，DC/DC功率转换器4的瞬态切换状态。图7(G)至图7(J)示出了当控制第一开关电路1的可控半导体开关的切换，使得DC/DC功率转换器4从图7(F)所示的第二稳态切换到图7(A)所示的第一稳态时，DC/DC功率转换器4的瞬态切换状态。
如图7(A)所示，在第一稳态下，第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT 11a、11b处于导通状态，并且第二开关电路2的第一开关单元21的二极管21a、21b处于导通状态(正向偏置)。第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT 12a、12b处于非导通状态，并且第二开关电路2的第二开关单元22的二极管22a、22b处于非导通状态(反向偏置)。因此，电流流经第一电容器单元C1的两个电容器C11和C12、第一开关电路1的第一开关单元11的两个IGBT11a和11b、谐振电路3的谐振电容器Cr和谐振电感器Lr、以及第二开关电路2的第一开关单元21的两个二极管21a和21b。在第一稳态下，第一电容器单元C1放电。
如图7(F)所示，在第二稳态下，第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT 11a、11b处于非导通状态，并且第二开关电路2的第一开关单元21的二极管21a、21b处于非导通状态(反向偏置)。第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT 12a、12b处于导通状态，并且第二开关电路2的第二开关单元22的二极管22a、22b处于导通状态(正向偏置)。因此，电流流经谐振电路3的谐振电容器Cr和谐振电感器Lr、第一开关电路1的第二开关单元12的两个IGBT12a和12b、第二电容器单元C2的电容器C21、以及第二开关电路2的第二开关单元22的两个二极管22a和22b。在第二稳态下，第二电容器单元C2充电。
以下对用于将DC/DC功率转换器4从第一稳态(图7(A)所示)切换到第二稳态(图7(F)所示)的第一开关电路的IGBT 11a、11b、12a、以及12b的控制进行描述：
如图7(B)所示，首先第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT 11a被关断到非导通状态(接近零电流切换(switching close to zero current))。因此，电流流经第一电容器单元C1的电容器C12、二极管单元D11的第一二极管D11a、第一开关电路1的IGBT的串联连接中第二最顶部的IGBT 11b、谐振电路、以及第二开关电路2的第一开关单元21的两个二极管21a和21b。图7(B)的DC/DC功率转换器4的状态与图7(A)所示的在前状态的不同之处在于，在图7(A)的稳态下，IGBT 11a处于导通状态，而在图7(B)的瞬态切换状态下，IGBT 11a被切换到非导通状态。
接下来，如图7(C)所示，第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT 12a被接通到导通状态(零电流切换(zero current switching))。然而，电流继续流经第一电容器单元C1的电容器C12、二极管单元D11的第一二极管D11a、第一开关电路1的IGBT的串联连接中的第二最顶部的IGBT 11b、谐振电路、以及第二开关电路2的第一开关单元21的两个二极管21a和21b。图7(C)的DC/DC功率转换器4的状态与图7(B)所示的在前状态的不同之处在于，在图7(B)的瞬态切换状态下，IGBT 12a处于非导通状态，而在图7(C)的瞬态切换状态下，IGBT12a被切换到导通状态。
接下来，如图7(D)所示，第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT 11b被关断到非导通状态(接近零电流切换)。因此，电流流经谐振电路、第二开关电路2的第一开关单元21的两个二极管21a和21b、与IGBT的串联连接中最底部的IGBT 12b(IGBT 12b处于非导通状态)并联连接的二极管、以及与IGBT的串联连接中第二最底部的IGBT 12a(IGBT 12a处于导通状态)并联连接的二极管。图7(D)的DC/DC功率转换器4的状态与图7(C)所示的在前状态的不同之处在于，在图7(C)的瞬态切换状态下，IGBT 11b处于导通状态，而在图7(D)的瞬态切换状态下，IGBT 11b被切换到非导通状态。
接下来，如图7(E)所示，第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT 12b被接通到导通状态(零电流切换)。然而，电流继续流经谐振电路、第二开关电路2的第一开关单元21的两个二极管21a和21b、与IGBT的串联连接中最底部的IGBT 12b(IGBT 12b处于导通状态)并联连接的二极管、以及与IGBT的串联连接中第二最底部的IGBT 12a(IGBT 12a处于导通状态)并联连接的二极管。图7(E)的DC/DC功率转换器4的状态与图7(D)所示的在前状态的不同之处在于，在图7(D)的瞬态切换状态下，IGBT 12b处于非导通状态，而在图7(E)的瞬态切换状态下，IGBT 12b被切换到导通状态。
接下来，如图7(F)所示，一旦电流方向改变：与IGBT 12a并联连接的二极管和与IGBT12b并联连接的二极管反向偏置，第二开关电路2的第一开关单元21的二极管21a、21b反向偏置而处于非导通状态，第二开关电路2的第二开关单元22的二极管22a、22b正向偏置而处于导通状态。因此，电流流经谐振电路、第一开关电路1的第二开关单元12的两个IGBT12a和12b、第二电容器单元C2的电容器C21、以及第二开关电路2的第二开关单元22的两个二极管22a、22b。第二电容器单元C2充电。该状态对应于DC/DC功率转换器4的第二稳态。图7(E)的瞬态切换状态和图7(F)的稳态之间可以瞬时转变(转变时间＝0ns)。
综上所述，如下将第一开关电路1的第一开关单元11从导通状态(图7(A))切换到非导通状态(图7(D)、图7(E)、以及图7(F))：根据第一开关单元11的IGBT 11a、11b在串联连接中的位置，将第一开关单元11的两个IGBT 11a、11b依次从导通状态切换到非导通状态，使得第一开关单元11距第一开关电路1的两个开关单元11、12的串联连接的中点最远的IGBT 11a首先从导通状态切换到非导通状态。
如下将第一开关电路1的第二开关单元12从非导通状态(图7(A))切换到导通状态(图7(E)和图7(F))：根据第二开关单元12的IGBT 12a、12b在串联连接中的位置，将第二开关单元12的两个IGBT 12a、12b依次从非导通状态切换到导通状态，使得连接到第一开关电路1的两个开关单元11、12的串联连接的中点的第二开关单元12的开关12a首先从非导通状态切换到导通状态。
综上所述，如下将第一开关电路1的第一开关单元11从导通状态切换到非导通状态，并且将第一开关电路1的第二开关单元12从非导通状态切换到导通状态：交替切换第一开关单元11的IGBT 11a、11b和第二开关单元12的IGBT 12a、12b，使得
-首先第一开关单元11的开关(即IGBT 11a)从导通状态切换到非导通状态，然后第二开关单元12的开关(即IGBT 12a)从非导通状态切换到导通状态，
-第一开关单元11的开关11a、11b依次从导通状态切换到非导通状态，并且
-第二开关单元12的开关12a、12b依次从非导通状态切换到导通状态。
以下对用于将DC/DC功率转换器4从第二稳态(图7(F)所示)切换到第一稳态(图7(A)所示)的第一开关电路的IGBT 11a、11b、12a、以及12b的控制进行描述：
如图7(G)所示，首先第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT 12b被关断到非导通状态。因此，电流流经谐振电路、IGBT 12a、二极管单元D11的第二二极管D11b、第一电容器单元C1的电容器C12、第二电容器单元C2的电容器C21、以及第二开关电路2的第二开关单元22的两个二极管22a、22b。图7(G)的DC/DC功率转换器4的状态与图7(F)所示的在前状态的不同之处在于，在图7(F)的稳态下，IGBT 12b处于导通状态，而在图7(G)的瞬态切换状态下，IGBT 12b被切换到非导通状态。
接下来，如图7(H)所示，第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT 11b被接通到导通状态(零电流切换)。然而，电流继续流经谐振电路、IGBT 12a、二极管单元D11的第二二极管D11b、第一电容器单元C1的电容器C12、第二电容器单元C2的电容器C21、以及第二开关电路2的第二开关单元22的两个二极管22a、22b。图7(H)的DC/DC功率转换器4的状态与图7(G)所示的在前状态的不同之处在于，在图7(G)的瞬态切换状态下，IGBT11b处于非导通状态，而在图7(H)的瞬态切换状态下，IGBT 11b被切换到导通状态。
接下来，如图7(I)所示，第一开关电路1的第二开关单元12的IGBT 12a被关断到非导通状态(零电流切换)。由于在图7(H)的瞬态切换状态和图7(I)的瞬态切换状态之间电流方向改变，因此在图7(I)的瞬态切换状态下电流流动如下：电流流经谐振电路、第二开关电路2的第一开关单元21的两个二极管21a、21b、第一电容器单元C1的电容器C12、二极管单元D11的第一二极管D11a、以及IGBT 11b。图7(I)的DC/DC功率转换器4的状态与图7(H)所示的在前状态的不同之处在于，在图7(H)的瞬态切换状态下，IGBT 12a处于导通状态，而在图7(I)的瞬态切换状态下，IGBT 12a被切换到非导通状态。
接下来，如图7(J)所示，第一开关电路1的第一开关单元11的IGBT 11a被接通到导通状态(接近零电流切换)。因此，电流流经第一电容器单元C1的两个电容器C11和C12、第一开关电路1的第一开关单元11的两个IGBT 11a和11b、谐振电路、第二开关电路2的第一开关单元21的两个二极管21a和21b。图7(J)的DC/DC功率转换器4的状态与图7(I)所示的在前状态的不同之处在于，在图7(I)的瞬态切换状态下，IGBT 11a处于非导通状态，而在图7(J)的瞬态切换状态下，IGBT 11a被切换到导通状态。
接下来，如图7(A)所示，在第一稳态下，电流流经第一电容器单元C1的两个电容器C11和C12、第一开关电路1的第一开关单元11的两个IGBT 11a、11b、谐振电路、以及第二开关电路2的第一开关单元21的两个二极管21a、21b。第一电容器单元C1放电。图7(J)的瞬态切换状态和图7(A)的第一稳态之间可以瞬时转变(转变时间＝0ns)。
综上所述，如下将第一开关电路1的第一开关单元11从非导通状态(图7(F))切换到导通状态(图7(J)和图7(A))：根据第一开关单元11的IGBT 11a、11b在串联连接中的位置，将第一开关单元11的两个IGBT 11a、11b依次从非导通状态切换到导通状态，使得连接到第一开关电路1的两个开关单元11、12的串联连接的中点的第一开关单元11的开关11b首先从非导通状态切换到导通状态。
如下将第一开关电路1的第二开关单元12从导通状态(图7(F))切换到非导通状态(图7(I)、图7(J)、以及图7(A))：根据第二开关单元12的IGBT 12a、12b在串联连接中的位置，将第二开关单元12的两个IGBT 12a、12b依次从导通状态切换到非导通状态，使得第二开关单元12距第一开关电路1的两个开关单元11、12的串联连接的中点最远的IGBT 12b首先从导通状态切换到非导通状态。
综上所述，如下将第一开关电路1的第一开关单元11从非导通状态切换到导通状态，并且将第一开关电路1的第二开关单元12从导通状态切换到非导通状态：交替切换第一开关单元11的IGBT 11a、11b和第二开关单元12的IGBT 12a、12b，使得
-首先第二开关单元12的开关(即IGBT 12b)从导通状态切换到非导通状态，然后第一开关单元11的开关(即IGBT 11b)从非导通状态切换到导通状态，
-第二开关单元12的开关12a、12b依次从导通状态切换到非导通状态，并且
-第一开关单元11的开关11a、11b依次从非导通状态切换到导通状态。
如图7(A)至图7(J)所示，通过依次切换每个开关单元的开关，在导通状态和非导通状态之间切换第一开关电路1的相应开关单元。通过交替切换第一开关电路1的两个开关单元11、12的开关，在导通状态和非导通状态之间互补切换第一开关电路1的两个开关单元11、12。
DC/DC功率转换器4的瞬态切换状态可以在低负载电流或无负载电流下发生。因此，图7的DC/DC功率转换器的第一电容器单元C1的电容器C11和C12不需要主动平衡并且可以自然地保持在第一电容器单元C1的电压的一半。
如图7所示，在第二开关电路2的开关21a、21b、22a、22b不是不可控半导体开关(二极管)而是诸如IGBT的可控半导体开关(未在图7中示出)的情况下，如上所述，第二开关电路2的开关21a、21b、22a、22b根据(按照)第一开关电路1的可控半导体的开关11a、11b、12a、12b进行切换。即，第一开关电路1和第二开关电路2的对应可控半导体开关共同切换。即，第二开关电路2的开关的串联连接的最顶部的开关21a和第一开关电路1的开关的串联连接的最顶部的开关11a共同切换，第二开关电路2的开关的串联连接的第二最顶部的开关21b与第一开关电路1的开关的串联连接中的第二最顶部的开关11b共同切换，以此类推。
第一开关电路1的开关单元11、12可以以小于或等于谐振电路的谐振频率的切换频率在导通状态和非导通状态之间切换。DC/DC功率转换器4可以以小于或等于DC/DC功率转换器4的谐振电路的谐振频率的切换频率在第一稳态(图7(A)所示)和第二稳态(图7(F)所示)之间切换。
在第一开关电路1和可选地第二开关电路2的每个开关单元包括三个或三个以上的可控半导体开关的串联连接的情况下，以上描述相应地适用。
例如，用于切换第一开关电路1和可选地第二开关电路2的可控半导体开关的切换时间可以对应于数十微秒。图7(B)和图7(C)的瞬态切换状态之间的延迟时间、图7(C)和图7(D)的瞬态切换状态之间的延迟时间、以及图7(D)和7(E)的瞬态切换状态之间的延迟时间可以例如为100ns。图7(G)和图7(H)的瞬态切换状态之间的延迟时间以及图7(I)和图7(J)的瞬态切换状态之间的延迟时间可以例如为100ns。这些延迟时间取决于用于实现第一开关电路1和可选地第二开关电路2的可控半导体开关的晶体管类型(例如，IGBT、BJT、FET、或MOSFET)的导通(接通)延迟和断开(关断)延迟。
图8(A)和图8(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器布置。
第三方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器布置的以上描述相应适用于图8(A)和图8(B)的DC/DC功率转换器布置6。
图8(A)的DC/DC功率转换器布置6包括两个DC/DC功率转换器41和42。第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器的以上描述相应适用于图8(A)的DC/DC功率转换器布置的DC/DC功率转换器41和42。两个DC/DC功率转换器41和42可以对应于图2、图3(A)、图4(A)、以及图5(A)的DC/DC功率转换器4。即，两个DC/DC功率转换器41和42可以如上文关于图2、图3(A)、图4(A)、以及图5(A)所描述的来实施。两个DC/DC功率转换器41和42可以相同地实现。
如图8(A)所示，DC/DC功率转换器布置6包括级联的两个DC/DC功率转换器41和42的级联。两个DC/DC功率转换器41和42中的第一DC/DC功率转换器41的输出电连接到两个DC/DC功率转换器41和42中的第二DC/DC功率转换器42的输入，使得第二DC/DC功率转换器42的第一电容器单元C12并联连接到第一DC/DC功率转换器41的两个电容器单元C11、C21中的第二电容器单元C21。根据图8(A)，第二DC/DC功率转换器42的第一电容器单元C12与第一DC/DC功率转换器41的第二电容器单元C21的并联连接由单个电容器单元实现。这仅作为示例，并不限制本公开。
特别地，如图8(A)所示，第一DC/DC功率转换器41的输出的可选的第三输出端OUT31与第二DC/DC功率转换器42的输入的第一输入端IN12相互连接。第一DC/DC功率转换器41的输出的第二输出端OUT21与第二DC/DC功率转换器42的输入的第二输入端IN22相互连接。
图8(A)的DC/DC功率转换器布置6的输入对应于第一DC/DC功率转换器布置41的输入。特别地，DC/DC功率转换器布置6的输入的第一输入端IN1对应于第一DC/DC功率转换器41的输入的第一输入端IN11，并且DC/DC功率转换器布置6的输入的第二输入端IN2对应于第一DC/DC功率转换器41的输入的第二输入端IN21。DC/DC功率转换器布置6的输出包括两个输出端OUT1和OUT2。DC/DC功率转换器布置6的第一输出端OUT1对应于第一DC/DC功率转换器41的输出的第一输出端OUT11，并且DC/DC功率转换器布置6的第二输出端OUT2对应于第二DC/DC功率转换器42的输出的第二输出端OUT22。
图8(A)的DC/DC功率转换器布置6可以包括控制单元(图8中未示出)，该控制单元用于控制DC/DC功率转换器布置6的DC/DC功率转换器。特别地，该控制单元可以用于执行根据第二方面或其任一实施方式的方法来控制DC/DC功率转换器。
DC/DC功率转换器布置6的控制单元可包括或对应于微控制器、控制器、微处理器、处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、或上述部件的任何组合。
控制单元可以对应于DC/DC功率转换器布置6的DC/DC功率转换器中的一个DC/DC功率转换器的控制单元。
在DC/DC功率转换器布置6的两个或两个以上的DC/DC功率转换器包括用于控制相应DC/DC功率转换器的控制单元的情况下，这两个或两个以上的DC/DC功率转换器的控制单元可以用于相互通信。
图8(B)的DC/DC功率转换器布置6对应于图8(A)的DC/DC功率转换器布置6。这两个DC/DC功率转换器布置之间的区别在于两个DC/DC功率转换器41和42的谐振电路3的实施方式。即，如图8(A)所示，根据图3(A)、图4(A)、图5(A)的实施例来实现第一DC/DC功率转换器41的谐振电容器Cr1和谐振电感器Lr1以及第二DC/DC功率转换器42的谐振电容器Cr2和谐振电感器Lr2。因此，对本实施方式的描述参考图3(A)、图4(A)、图5(A)的描述。如图8(B)所示，根据图3(B)、图4(B)、图5(B)的实施例来实现第一DC/DC功率转换器41的谐振电容器Cr1和谐振电感器Lr1以及第二DC/DC功率转换器42的谐振电容器Cr2和谐振电感器Lr2。因此，对本实施方式的描述参考图3(B)、图4(B)、图5(B)的描述。
图8(A)的DC/DC功率转换器布置6的描述相应地适用于图8(B)的DC/DC功率转换器布置6。
图9(A)和图9(B)分别示出了根据本发明实施例的DC/DC功率转换器布置。
图9(A)的DC/DC功率转换器布置6对应于图8(A)的DC/DC功率转换器6，其中，图9(A)的DC/DC功率转换器布置6包括附加的第三DC/DC功率转换器6。图8(A)的DC/DC功率转换器布置6的描述相应地适用于图8(A)的DC/DC功率转换器布置。因此，以下主要对图9(A)的附加特征进行描述。
如图9(A)所示，DC/DC功率转换器布置6包括级联的三个DC/DC功率转换器41、42、以及43的级联。第一DC/DC功率转换器41和第二功率转换器42的连接如关于图8(A)所描述的那样。
三个DC/DC功率转换器41、42、以及43中的第二DC/DC功率转换器42的输出电连接到三个DC/DC功率转换器41、42、以及43中的第三DC/DC功率转换器43的输入，使得第三DC/DC功率转换器43的第一电容器单元C13并联连接到第二DC/DC功率转换器42的两个电容器单元C12、C22中的第二电容器单元C22。根据图9(A)，第三DC/DC功率转换器43的第一电容器单元C13和第二DC/DC功率转换器42的第二电容器单元C22的并联连接由单个电容器单元来实现。这仅作为示例，并不限制本公开。
特别地，如图9(A)所示，第二DC/DC功率转换器42的输出的可选的第三输出端OUT32与第三DC/DC功率转换器43的输入的第一输入端IN13相互连接。第二DC/DC功率转换器42的输出的第二输出端OUT22与第三DC/DC功率转换器43的输入的第二输入端IN23相互连接。
图9(A)的DC/DC功率转换器布置6的输入对应于第一DC/DC功率转换器布置41的输入。DC/DC功率转换器布置6的输出包括两个输出端OUT1和OUT2。DC/DC功率转换器布置6的第一输出端OUT1对应于第一DC/DC功率转换器41的输出的第一输出端OUT11，并且DC/DC功率转换器布置6的第二输出端OUT2对应于第三DC/DC功率转换器43的输出的第二输出端OUT23。
图9(B)的DC/DC功率转换器布置6对应于图9(A)的DC/DC功率转换器布置6。这两个DC/DC功率转换器布置之间的区别在于三个DC/DC功率转换器41、42、以及43的谐振电路3的实施方式。即，如图9(A)所示，根据图3(A)、图4(A)、以及图5(A)的实施例来实现第一DC/DC功率转换器41的谐振电容器Cr1和谐振电感器Lr1、第二DC/DC功率转换器42的谐振电容器Cr2和谐振电感器Lr2、以及第三DC/DC功率转换器43的谐振电容器Cr3和谐振电感器Lr3。因此，对本实施方式的描述参考图3(A)、图4(A)、以及图5(A)的描述。如图9(B)所示，根据图3(B)、图4(B)、以及图5(B)的实施例来实现第一DC/DC功率转换器41的谐振电容器Cr1和谐振电感器Lr1、第二DC/DC功率转换器42的谐振电容器Cr2和谐振电感器Lr2、以及第三DC/DC功率转换器43的谐振电容器Cr3和谐振电感器Lr3。因此，对本实施方式的描述参考图3(B)、图4(B)、以及图5(B)的描述。
图9(A)的DC/DC功率转换器布置6的描述相应地适用于图9(B)的DC/DC功率转换器布置6。
根据本公开，DC/DC功率转换器布置6可以包括三个以上的相互级联的DC/DC功率转换器。以上关于图8(A)、图8(B)、图9(A)、以及图9(B)的描述相应地适用于这种情况。
图8(A)和图8(B)的DC/DC功率转换器布置6可以用于将其输入处的输入电压转换为其输出处的输出电压，该输出电压是输入电压的倍数并且大于单个DC/DC功率转换器(例如，图2、图3、图4、以及图5的DC/DC功率转换器之一)可以在其输出处提供的输出电压。图9(A)和图9(B)的DC/DC功率转换器布置6可以用于将其输入处的输入电压转换为其输出处的输出电压，该输出电压是输入电压的倍数并且大于图8(A)和图8(B)的DC/DC功率转换器布置6可以在其输出处提供的输出电压。根据实施例，图8(A)和图8(B)的DC/DC功率转换器布置6可以将其输入处的输入电压转换为其输出处的输出电压，该输出电压是输入电压的三倍。根据实施例，图9(A)和图9(B)的DC/DC功率转换器布置6可以将其输入处的输入电压转换为其输出处的输出电压，该输出电压是输入电压的四倍。
在DC/DC功率转换器布置6包括三个以上的级联的DC/DC功率转换器的情况下，DC/DC功率转换器布置可以用于将其输入处的输入电压转换为其输出处的输出电压，该输出电压是输入电压的整数倍。该整数倍比DC/DC功率转换器布置6的DC/DC功率转换器的数量多一。
图10示出了根据本发明实施例的***。
第四方面或其任一实施方式的***的以上描述相应地适用于图10的***。
根据图10，***9包括根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器4。可选地，***9包括根据第三方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器布置6。***9还包括连接到DC/DC功率转换器4和DC/DC功率转换器布置6的输入(特别是连接到该输入的两个输入端IN1、IN2)的电源7。该电源用于向DC/DC功率转换器4和DC/DC功率转换器布置6提供DC输入电压Vin。例如，DC输入电压Vin可能介于800V和1500V之间。在这种情况下，DC/DC功率转换器4和DC/DC功率转换器布置6的开关可以例如由950V或1200V电压阻断类器件实现。这些器件的成本和损耗较低。
DC/DC功率转换器4用于将DC输入电压Vin转换为DC输出电压Vout，其中，DC输出电压Vout是DC输入电压Vin的倍数。特别地，DC输出电压Vout可以是DC输入电压Vin的两倍。
DC/DC功率转换器布置6用于将DC输入电压Vin转换为DC输出电压Vout，其中，DC输出电压Vout为DC输入电压Vin的倍数。特别地，DC输出电压Vout是DC输入电压Vin的倍数并且可以是DC输入电压Vin的两倍。根据实施方式，DC输出电压Vout(由DC/DC功率转换器布置6转换)可以是DC输入电压的整数倍，其中，该整数倍比DC/DC功率转换器布置6的DC/DC功率转换器的数量多一。
电源7可以包括或对应于以下元件中的一个或多个：在前DC/DC功率转换器布置、AC/DC功率转换器、电池(可选地，可充电)、具有一个或多个太阳能PV板的太阳能光伏(PV)***、一个或多个太阳能PV组串、以及风能***。
在前DC/DC功率转换器布置可以对应于根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器或者对应于根据第三方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器布置。
***9的DC/DC功率转换器4可以对应于图2、图3(A)、图3(B)、图4(A)、图4(B)、图5(A)、以及图5(B)的DC/DC功率转换器4。即，***9的DC/DC功率转换器4可以如上文关于图2、图3(A)、图3(B)、图4(A)、图4(B)、图5(A)、图5(B)、图6、以及图7所描述的来实施。
***9的DC/DC功率转换器布置6可以对应于图8(A)、图8(B)、图9(A)、以及图9(B)的DC/DC功率转换器布置6。即，***9的DC/DC功率转换器布置6可以如上文关于图8(A)、图8(B)、图9(A)、以及图9(B)所描述的来实施。
可选地，***9还可以包括连接到DC/DC功率转换器4和DC/DC功率转换器布置6的输出的电路8。特别地，电路8连接到DC/DC功率转换器4和DC/DC功率转换器布置6的输出的两个输出端OUT1、OUT2。可选地，电路8还连接到DC/DC功率转换器4和DC/DC功率转换器布置6的输出的可选的第三输出端OUT3。
DC/DC功率转换器4用于向电路8提供DC输出电压Vout。DC/DC功率转换器布置6用于向电路8提供DC输出电压Vout。
电路8可以包括或对应于以下元件中的一个或多个：DC/DC功率转换器布置、DC/AC功率转换器、DC输电***、固态变压器、以及电负载。DC/DC功率转换器布置可以对应于根据第一方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器或者对应于根据第三方面或其任一实施方式的DC/DC功率转换器布置。
本公开提出的DC/DC功率转换器基于低电压，因此是低成本半导体器件。因此，根据本公开的DC/DC功率转换器可以低成本生产并且包括较低的传导损耗。由于本公开提出的DC/DC功率转换器基于谐振平衡器原理(即，其包括谐振电路)，DC/DC功率转换器具有最小的开关损耗并从而具有高效率。另外，在以50％的恒定占空比切换DC/DC功率转换器的可控半导体开关的情况下，不需要复杂的控制器，并且简单的栅极驱动器就足够了，从而降低了成本(低成本)。

Claims (22)

1.一种DC/DC功率转换器(4)，用于将所述DC/DC功率转换器(4)的输入(IN1、IN2)处的电压(Vin)转换为所述DC/DC功率转换器(4)的输出(OUT1、OUT2)处的电压(Vout)，其中，所述输出电压(Vout)为所述输入电压(Vin)的倍数，其中
-所述DC/DC功率转换器(4)包括
-串联电连接的两个开关电路(1、2)，
-串联电连接的两个电容器单元(C1、C2)，其中，每个电容器单元(C1；C2)包括一个或多个电容器(C11、C12；C21、C22)，并且所述两个电容器单元(C1、C2)的所述串联连接并联电连接到所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接，以及
-包括谐振电容器(Cr)和谐振电感器(Lr)的谐振电路(3)，其中，所述谐振电路(3)电连接到所述两个开关电路(1、2)；
-所述两个电容器单元(C1、C2)中的第一电容器单元(C1)并联电连接到所述输入(IN1、IN2)；
-所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接并联电连接到所述输出(OUT1、OUT2)；
-每个开关电路(1；2)包括串联电连接的两个开关单元(11、12；21、22)，其中，每个开关单元(11；12；21；22)包括串联电连接的两个或两个以上的开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)；
-所述两个开关电路(1、2)中的第一开关电路(1)电连接到所述第一电容器单元(C1)的一侧，所述第一电容器单元(C1)的所述一侧与所述第一电容器单元(C1)的另一侧相对，所述第一电容器单元(C1)的所述另一侧连接到所述两个电容器单元(C1、C2)中的所述第二电容器单元(C2)；
-所述第一开关电路(1)的所述开关(11a、11b、12a、12b)是可控半导体开关；
-所述第一电容器单元(C1)包括串联电连接的两个或两个以上的电容器(C11、C12)；以及
-所述第一开关电路(1)包括一个或多个二极管单元(D11)，所述一个或多个二极管单元(D11)将所述第一电容器单元(C1)电连接到所述第一开关电路(1)的所述两个开关单元(11、12)。
2.根据权利要求1所述的DC/DC功率转换器(4)，其中
-所述两个开关电路(1、2)中的所述第二开关电路(2)的所述开关(21a、21b、22a、22b)是不可控半导体开关；或
-所述两个开关电路(1、2)中的所述第二开关电路(2)的所述开关(21a、21b、22a、22b)是可控半导体开关，所述第二电容器单元(C2)包括串联电连接的两个或两个以上的电容器(C21、C22)，并且所述第二开关电路(2)包括一个或多个二极管单元(D21)，所述一个或多个二极管单元(D21)将所述第二电容器单元(C2)电连接到所述第二开关电路(2)的所述两个开关单元(21、22)。
3.根据权利要求1或2所述的DC/DC功率转换器(4)，其中
-在所述两个开关电路(1、2)中的开关电路(1；2)的每个开关单元(11、12；21、22)的所述两个或两个以上的开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)是两个或两个以上的可控半导体开关的情况下，
-相应电容器单元(C1；C2)的所述两个或两个以上的电容器(C11、C12；C21、C22)的数量对应于所述开关电路(1；2)的每个开关单元(11、12；21、22)的所述两个或两个以上的开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)的数量，以及
-所述开关电路(1；2)的所述一个或多个二极管单元(D11；D21)的数量比所述开关电路(11、12；21、22)的每个开关单元的所述两个或两个以上的开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)的数量少一。
4.根据前述权利要求中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，其中，在相应开关电路(1；2)的每个开关单元(11；12；13；14)包括串联连接的两个可控半导体开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)，所述相应开关电路(1；2)包括一个二极管单元(D11；D21)，并且相应电容器单元(C1；C2)包括两个电容器(C11、C12；C21、C22)的情况下：
-所述相应电容器单元(C1；C2)的所述两个电容器(C11、C12；C21、C22)的所述串联连接的所述中点经由所述二极管单元(D11；D21)的第一二极管(D11a；D21a)连接到所述相应开关电路(1；2)的第一开关单元(11；21)的所述两个开关(11a、11b；21a、21b)的所述串联连接的所述中点，并且经由所述二极管单元(D11；D21)的第二二极管(D11b；D21b)连接到所述相应开关电路(1；2)的第二开关单元(12；22)的所述两个开关(12a，12b；22a，22b)的所述串联连接的所述中点。
5.根据权利要求4所述的DC/DC功率转换器(4)，其中
-在所述相应开关电路是所述第一开关电路(1)的情况下：
-所述相应电容器单元是所述第一电容器单元(C1)，
-所述第一开关电路(1)的所述第二开关单元(12)连接到所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的所述中点，
-所述第一电容器单元(C1)的所述两个电容器(C11、C12)的所述串联连接的所述中点连接到所述第一二极管(D11a)的阳极，其中，所述第一二极管(D11a)的阴极连接到所述第一开关单元(11)的所述两个开关(11a、11b)的所述串联连接的所述中点，以及
-所述第一电容器单元(C1)的所述两个电容器(C11、C12)的所述串联连接的所述中点连接到所述第二二极管(D11b)的阴极，其中，所述第二二极管(D11b)的阳极连接到所述第二开关单元(12)的所述两个开关(12a、12b)的所述串联连接的所述中点；和/或
-在所述相应开关电路是所述第二开关电路(2)的情况下：
-所述相应电容器单元是所述第二电容器单元(C2)，
-所述第二开关电路(2)的所述第一开关单元(21)连接到所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的所述中点，
-所述第二电容器单元(C2)的所述两个电容器(C21、C22)的所述串联连接的所述中点连接到所述第一二极管(D21a)的阳极，其中，所述第一二极管(D21a)的阴极连接到所述第一开关单元(21)的所述两个开关(21a、21b)的所述串联连接的所述中点，以及
-所述第二电容器单元(C2)的所述两个电容器(C21、C22)的所述串联连接的所述中点连接到所述第二二极管(D21b)的阴极，其中，所述第二二极管(D21b)的阳极连接到所述第二开关单元(22)的所述两个开关(22a、22b)的所述串联连接的所述中点。
6.根据前述权利要求中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，其中，在相应开关电路(1)的每个开关单元(11；12)包括串联连接的三个或三个以上的可控半导体开关(11a、11b、11c；12a、12b、12c)，所述相应开关电路(1)包括两个或两个以上的二极管单元(D11、D12)，并且相应电容器单元(C1)包括三个或三个以上的电容器(C11、C12、C13)的情况下：
-所述相应电容器单元(C1)的两个电容器(C11、C12；C12、C13)之间的每个节点经由所述两个或两个以上的二极管单元(D11、D12)中的相应二极管单元(D11；D12)的第一二极管(D11a；D12a)连接到所述相应开关电路(1)的所述两个开关单元(11、12)中的第一开关单元(11)的两个开关(11a、11b；11b、11c)之间的第一节点，并且经由所述相应二极管单元(D11；D12)的第二二极管(D11b；D12b)连接到所述相应开关电路(1)的所述两个开关单元(11、12)的所述第二开关单元(12)的两个开关(12a、12b；12b、12c)之间的第二节点，其中
-所述第一节点在所述第一开关单元(11)的所述三个或三个以上的开关(11a、11b、11c)的所述串联连接中的位置与所述第二节点在所述第二开关单元(12)的所述三个或三个以上的开关(12a、12b、12c)的所述串联连接中的位置相互对应，以及
-所述相应电容器单元(C1)的所述三个或三个以上的电容器(C11、C12、C13)的所述串联连接的所述节点连接到所述相应开关电路(1)的所述两个开关单元(11、12)的不同节点。
7.根据权利要求6所述的DC/DC功率转换器(4)，其中
-在所述相应开关电路是所述第一开关电路(1)的情况下：
-所述相应电容器单元是所述第一电容器单元(C1)，
-所述第一开关电路(1)的所述第二开关单元(12)连接到所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的所述中点，并且
-所述第一电容器单元(C1)的两个电容器(C11、C12；C12、C13)之间的每个节点连接到
-所述两个或两个以上的二极管单元(D11、D12)中的所述相应二极管单元(D11；D12)的所述第一二极管(D11a；D12a)的阳极，其中，所述第一二极管(D11a；D12a)的阴极连接到所述第一开关电路(1)的所述两个开关单元(11、12)中的所述第一开关单元(11)的两个开关(11a、11b；11b、11c)之间的所述相应第一节点，以及
-所述相应二极管单元(D11；D12)的所述第二二极管(D11b；D12b)的阴极，其中，所述第二二极管(D11b；D12b)的阳极连接到所述第一开关电路(1)的所述两个开关单元(11、12)中的所述第二开关单元(12)的两个开关(12a、12b；12b、12c)之间的所述相应第二节点；和/或
-在所述相应开关电路是所述第二开关电路(2)的情况下：
-所述相应电容器单元是所述第二电容器单元(C2)，
-所述第二开关电路(2)的所述第一开关单元(21)连接到所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的所述中点，并且
-所述第二电容器单元(C2)的两个电容器之间的每个节点连接到
-所述两个或两个以上的二极管单元中的所述相应二极管单元的所述第一二极管的阳极，其中，所述第一二极管的阴极连接到所述第二开关电路的所述两个开关单元中的所述第一开关单元的两个开关之间的所述相应第一节点，以及
-所述相应二极管单元的所述第二二极管的阴极，其中，所述第二二极管的阳极连接到所述第二开关电路的所述两个开关单元中的所述第二开关单元的两个开关之间的所述相应第二节点。
8.根据前述权利要求中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，
-其中，所述第一电容器单元(C1)的所述两个或两个以上的电容器(C11、C12)的尺寸使得所述第一电容器单元(C1)的每个电容器处的所述电压对应于所述第一电容器单元(C1)处的所述电压除以所述第一电容器单元(C1)的电容器的数量。
9.根据前述权利要求中任一项所述的DC/DC功率转换器，
-其中，所述谐振电容器(Cr)和所述谐振电感器(Lr)串联连接在所述第一开关电路(1)的所述两个开关单元(11、12)的所述串联连接的所述中点与所述第二开关电路(2)的所述两个开关单元(21、22)的所述串联连接的所述中点之间；或
-其中
-所述谐振电容器(Cr)电连接在所述第一开关电路(1)的所述两个开关单元(11、12)的所述串联连接的所述中点与所述第二开关电路(2)的所述两个开关单元(21、22)的所述串联连接的所述中点之间，以及
-所述谐振电感器(Lr)电连接在所述两个电容器单元(C1、C2)的所述串联连接的所述中点与所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的所述中点之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，其中
-所述输入包括两个输入端(IN1、IN2)，并且所述输出包括两个输出端(OUT1、OUT2)，
-所述两个输入端(IN1、IN2)中的第一输入端(IN1)和所述两个输出端(OUT1、OUT2)中的第一输出端(OUT1)电连接到所述两个电容器单元(C1、C2)的所述串联连接的一端和所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的一端，
-所述两个输入端(IN1、IN2)中的所述第二输入端(IN2)连接到所述两个电容器单元(C1、C2)的所述串联连接的所述中点，以及
-所述两个输出端(OUT1、OUT2)中的所述第二输出端(OUT2)连接到所述两个电容器单元(C1、C2)的所述串联连接的另一端和所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的另一端。
11.根据权利要求10所述的DC/DC功率转换器(4)，
-其中，所述输出包括第三输出端(OUT3)；
-其中
-在所述谐振电容器(Cr、Lr)和所述谐振电感器串联电连接的情况下，所述第三输出端(OUT3)电连接到所述两个电容器单元(C1、C2)的所述串联连接的所述中点和所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的所述中点；或
-在所述谐振电感器(Lr)电连接在所述两个电容器单元(C1、C2)的所述串联连接的所述中点与所述两个开关电路(1、2)的所述串联连接的所述中点之间的情况下，所述第三输出端(OUT3)电连接到所述两个电容器单元(C1、C2)的所述串联连接的所述中点。
12.根据前述权利要求中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，
-其中，所述DC/DC功率转换器(4)包括控制单元(5)，并且
-所述控制单元(5)用于可选地以50％的占空比在所述导通状态和所述非导通状态之间互补切换所述第一开关电路(1)的所述开关单元(11、12)；以及
-可选地，所述控制单元用于可选地以50％的占空比在所述导通状态和所述非导通状态之间互补切换所述第一开关电路(1)和所述第二开关电路(2)的所述开关单元(11、12、21、22)。
13.根据权利要求12所述的DC/DC功率转换器(4)，
-其中，所述控制单元(5)用于通过依次切换每个开关单元(11、12；21；22)的所述开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)，在所述导通状态和所述非导通状态之间切换相应开关电路(1；2)的所述相应开关单元(11、12；21、22)。
14.根据权利要求12或13所述的DC/DC功率转换器(4)，
-其中，所述控制单元(5)用于通过交替切换相应开关电路(1；2)的所述两个开关单元(11、12；21、22)的所述开关(11a、11b、12a、12b；21a、21b、22a、22b)，在所述导通状态和所述非导通状态之间互补切换所述相应开关电路(1；2)的所述两个开关单元(11、12；21、22)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，
-其中，所述控制单元(5)用于如下将相应开关电路(1；2)的所述两个开关单元(11、12；21、22)中的每个开关单元(11；12；21；22)从所述导通状态切换到所述非导通状态：根据所述相应开关单元(11；12；21；22)的所述两个或两个以上的开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)在所述串联连接中的所述位置，将所述相应开关单元(11；12；21；22)的所述两个或两个以上的开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)依次从所述导通状态切换到所述非导通状态，使得所述相应开关单元(11；12；21；22)距所述相应开关电路(1；2)的所述两个开关单元(11、12；21、22)的所述串联连接的所述中点最远的所述开关(11a；12b；21a；22b)首先从所述导通状态切换到所述非导通状态。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，
-其中，所述控制单元(5)用于如下将相应开关电路(1；2)的所述两个开关单元(11、12；21、22)中的每个开关单元(11；12；21；22)从所述非导通状态切换到所述导通状态：根据所述相应开关单元(11、12；21、22)的所述两个或两个以上的开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)在所述串联连接中的所述位置，将所述相应开关单元(11；12；21；22)的所述两个或两个以上的开关(11a、11b；12a、12b；21a、21b；22a、22b)依次从所述非导通状态切换到所述导通状态，使得所述相应开关单元(11；12；21；22)连接到所述相应开关电路(1；2)的所述两个开关单元(11、12；21、22)的所述串联连接的所述中点的所述开关(11b；12a；21b；22a)首先从所述非导通状态切换到所述导通状态。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，
-其中，所述控制单元(5)用于以小于或等于所述谐振电路(3)的所述谐振频率的切换频率在所述导通状态和所述非导通状态之间切换所述开关单元(11、12、21、22)。
18.一种用于控制根据前述权利要求中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)的切换的方法，其中
-控制单元可选地以50％的占空比在所述导通状态和所述非导通状态之间互补切换所述第一开关电路(1)的所述开关单元(11、12)，以及
-可选地，控制单元可选地以50％的占空比在所述导通状态和所述非导通状态之间互补切换所述第一开关电路(1)和所述第二开关电路(2)的所述开关单元(11、12、21、22)。
19.一种DC/DC功率转换器布置(6)，包括级联的多个DC/DC功率转换器(41、42、43)的级联；
-其中，每个DC/DC功率转换器(41；42；43)包括
-串联电连接的两个开关电路(11、21；12、22；13、23)，
-串联电连接的两个电容器单元(C11、C21；C12、C22；C13、C23)，其中，每个电容器单元包括一个或多个电容器并且所述两个电容器单元(C11、C21；C12、C22；C13、C23)的所述串联连接并联电连接到所述两个开关电路(11、21；12、22；13、23)的所述串联连接，以及
-包括谐振电容器(Cr1；Cr2；Cr3)和谐振电感器(Lr1；Lr2；Lr3)的谐振电路，其中，所述谐振电路电连接到所述两个开关电路(11、21；12、22；13、23)，其中
-所述两个电容器单元(C11、C21；C12、C22；C13、C23)中的第一电容器单元(C11；C12；C13)并联电连接到所述DC/DC功率转换器(41；42；43)的输入，并且所述两个开关电路(11、21；12、22；13、23)的所述串联连接并联电连接到所述DC/DC功率转换器(41；42；43)的输出；以及
-其中，所述多个DC/DC功率转换器(41；42；43)中的第一DC/DC功率转换器(41)的所述输出电连接到所述多个DC/DC功率转换器(41；42；43)中的第二DC/DC功率转换器(42)的所述输入，使得所述第二DC/DC功率转换器(42)的所述第一电容器单元(C12)并联连接到所述第一DC/DC功率转换器(41)的所述两个电容器单元(C11、C21)中的所述第二电容器单元(C21)。
20.根据权利要求19所述的DC/DC功率转换器布置(6)，其中
-所述多个DC/DC功率转换器(41；42；43)中的每个其他DC/DC功率转换器(43)的所述输入连接到相应在前DC/DC功率转换器(42)的所述输出，使得所述相应其他DC/DC功率转换器(43)的所述第一电容器单元(C13)并联连接到所述相应在前DC/DC功率转换器(42)的所述第二电容器单元(C22)。
21.根据权利要求19或20所述的DC/DC功率转换器布置(6)，其中
-所述多个DC/DC功率转换器(41；42；43)中的一个或多个DC/DC功率转换器对应于根据权利要求1至17中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)。
22.一种***(9)，其中
-所述***(9)包括
-根据权利要求1至17中任一项所述的DC/DC功率转换器(4)，以及
-连接到所述DC/DC功率转换器的所述输入的电源(7)，
-其中，所述电源(7)用于向所述DC/DC功率转换器(4)的所述输入(IN1、IN2)提供DC输入电压(Vin)，并且所述DC/DC功率转换器(4)用于将所述DC输入电压(Vin)转换为DC输出电压(Vout)，其中，所述DC输出电压(Vout)为所述DC输入电压(Vin)的倍数；或
-所述***(9)包括
-根据权利要求19至21中任一项所述的DC/DC功率转换器布置(6)，以及
-电源(7)，所述电源(7)连接到所述DC/DC功率转换器布置(6)的所述输入(IN1、IN2)，特别是连接到所述DC/DC功率转换器布置(6)的所述第一DC/DC功率转换器(41)的所述输入(IN11、IN21)，
-其中，所述电源(7)用于向所述DC/DC功率转换器布置(6)的所述输入提供DC输入电压(Vin)，并且所述DC/DC功率转换器布置(6)用于将所述DC输入电压(Vin)转换为DC输出电压(Vout)，其中，所述DC输出电压(Vout)为所述DC输入电压(Vin)的倍数。
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