双向谐振型桥式模块化多电平开关电容直流-直流变换器

摘要

本发明公开了一种双向谐振型桥式模块化多电平开关电容直流-直流变换器，该变换器充分利用电路的杂散电感作为谐振电感，且通过扩展开关电容模块易于实现电平扩展。通过对开关管的移相控制实现高低电压侧之间的能量双向流动，以及输出电压的调节。在本文的一例中，处升压模态下，可实现2～4倍输入电压的输出；处降压模态下，可实现0～0.5倍输入电压的输出。该控制方案相对简单，解决了传统开关电容输出电压调节困难，能量双向流动不易控制，工作回路峰值电流大的问题，提高了变换器效率和功率密度。该发明主要应用于能量需要双向流动、高效率、大功率的场合，如微电网，电动汽车电机驱动等。

主权项

一种双向谐振型桥式模块化多电平开关电容直流‑直流变换器，其特征在于包括：两个单元谐振开关电容电路、8个全控器件MOSFET开关管以及4种控制信号；其中第二开关管S₂、第六开关管S₆、第七开关管S₇的控制信号是相同的，这种信号表示为第一控制信号V_{GS_1}；第一开关管S₁、第五开关管S₅、第八开关管S₈的控制信号是相同的，这种信号表示为第二控制信号V_{GS_2}第三控制信号V_{GS_3}驱动第三开关管S₃；第四控制信号V_{GS_4}驱动第四开关管S₄；所述第一控制信号V_{GS_1}和第二控制信号V_{GS_2}相位相差180°；第三控制V_{GS_3}和第四控制信号V_{GS_4}相位相差180°；第一控制信号V_{GS_1}、第三控制信号V_{GS_3}之间的相位差范围是0°～360°；通过改变第一控制信号V_{GS_1}、第三控制信号V_{GS_3}之间的相位差就可以改变电路中能量的流向，当第一控制信号V_{GS_1}、第三控制信号V_{GS_3}之间的相位差范围是0°～180°时，能量从高压侧向低压侧流动；当第一控制信号V_{GS_1}、第三控制信号V_{GS_3}之间的相位差范围是180°～360°时，能量从低压侧向高压侧流动。