CN105006964A - 一种多电平均压谐振零电流软开关dc-dc变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，由直流均压电容组和连接到所述直流均压电容组中电容上的二端口DC-DC谐振软开关变换单元构成。对于电平数为m+1的所述变换器(m为≥2的整数，下同)，直流均压电容组由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成，且直流均压电容组中各电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)的电位自上而下依次降低。直流均压电容组中各电容上连接有至少m-1个二端口DC-DC谐振软开关变换单元。本发明实现了电容电压自平衡、所有开关管和二极管都实现零电流开关，而且各二端口DC-DC谐振软开关变换单元工作互不影响、相互独立，整个变换器系统具有结构模块化、控制方式简单的特点。

Description

一种多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器
技术领域
本发明涉及多电平直流变换技术领域，具体说是一种多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器。用于实现直流电压变换。
背景技术
如同交流变压器在交流输配电系统和一些交流电压变换的应用场合不可或缺一样，直流输配电系统和一些直流电压变换的应用场合也需要专门实现直流电压等级变换的直流变换器。
在直流输配电系统中，直流变换器主要用于直流输配电网与负载或上级电网的接口，并实现直流输配电网内部电压等级的转换。由于直流输配电网的电压等级较高，功率也较大，对于适合于直流输配电网等中高压大功率场合的直流变换器，高电压大功率是其设计难点之一。目前，研究比较集中的解决方案主要有功率器件串联承压、多模块串并联组合变换器、传统多电平直流变换器和模块化多电平直流变换器(DC-MMC)等。
在功率器件串联承压方案中，功率器件之间的均压技术是关键所在，在实际应用中，由于功率器件参数的离散性，所有串联功率器件不能完全同步动作，串联功率器件之间会产生静态和动态不均匀的问题，将导致某个功率器件过电压，从而影响直流变换器的工作效率和使用寿命。为解决好器件串联的动作同步，器件的动、静态均压电路和驱动脉冲的一致性要求不仅大大降低了系统的可靠性和器件的电压利用率，也增加了系统的损耗和复杂性。
在多模块串并联组合变换器方案中，通过将多个直流变换器模块的输入和输出进行相互串联或并联来分担负载功率，从而降低功率器件的电压和电流应力。该技术现已较为成熟，但实际应用中应仍存在很多问题。如：为使串联端口均压，并联端口均流，需采用复杂的均压和均流控制策略；一般变换器由多个包含隔离变压器的DC-DC子模块进行串并联组合而成，且控制电路和驱动电路较多，因此变换器的体积、重量都较大。
在传统多电平直流变换器方案中，直流变换器从基本的二极管箝位型多电平、飞跨电容型多电平和通用型多电平得来。当二极管箝位型多电平应用在直流变换领域时，其冗余的开关状态将会减少，以至于会出现因无足够的冗余开关状态来维持电容电压平衡的状况出现。而飞跨电容型多电平直流变换器和通用型多电平直流变换器，随着电平数的增多，所需的电容和二极管的数量将急剧增多，并且随着电平数增加，各个电容电压也不容易平衡，使得它们在实际应用中受到很大的限制。
在模块化多电平直流变换器(DC-MMC)方案中，目前常采用的是通过变压器将两个dc/ac模块化多电平变换器(MMC)相互连接的背靠背结构，需使用变压器，变换环节较多，因此相对来讲体积大，成本高。对于没有变压器的模块化多电平直流变换器(DC-MMC)变换器，有些拓扑电路的输出电流仅是N个串联MMC单元交换电流的1/N。且不管哪种模块化多电平直流变换器(DC-MMC)，单级MMC中单元电容处于悬浮状态，在实际运行过程中，由于单元的损耗不同，驱动信号不理想有延时等因素，使得单元电容电压在不被专门控制的情况下出现不平衡问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，结构模块化，控制方式简单，不需隔离变压器，能实现电容电压自平衡，并且所有开关和二极管为零电流软开关，使低压器件适应用于中高压大功率直流电压变换场合。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其特征在于：所述变换器是由m(m为≥2的整数，下同)个直流均压电容串联而成的直流均压电容组和连接到所述直流均压电容组中不同直流均压电容之间的至少m-1个二端口DC-DC谐振软开关变换单元构成，其中：
所述的直流均压电容可由单个电容器构成或多个电容器串并联构成；
所述的m个直流均压电容串联而成的直流均压电容组由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成，且直流均压电容组中各直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)的电位自上而下依次降低；
所述直流均压电容组中每个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)的正负极两端分别依次引出正接线端子和负接线端子(um1、um2，um-11、um-12，……，u21、u22，u11、u12)；相邻两个直流均压电容的共同连接端引出的上方直流均压电容的负接线端子和下方直流均压电容的正接线端子可以共用一个接线端子；
所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元，由两个开关桥臂和连接在两个开关桥臂中点的谐振电感(Lr)与谐振电容(Cr)相串联的谐振支路构成，其中第一开关桥臂(S1，S2)的上开关(S1)桥臂外端子引出第一端口(P1)的正接线端子(A1)，第二开关桥臂(S3，S4)的上开关(S3)桥臂外端子引出第一端口(P1)的负接线端子(B1)，第一开关桥臂(S1，S2)的下开关(S2)桥臂外端子引出第二端口(P2)的正接线端子(A2)，第二开关桥臂(S3，S4)的下开关(S4)桥臂外端子引出第二端口(P2)的负接线端子(B2)；
所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元中所述的开关桥臂，可以是两个桥臂的所有4个开关(S1，S2，S3，S4)都采用双向可控开关或单向可控开关(如IGBT和MOSFET等)及其反并联二极管的组合，构成能量可在两个端口之间双向传输功能的一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)；也可以把所述的第二开关桥臂的开关(S3，S4)换成二极管(这里二极管的方向与上述反并联二极管的方向一致，即一个二极管的阴极接上开关(S3)的桥臂外端子，另一个二极管的阳极接下开关(S4)的桥臂外端子)，构成能量从端口一(P1)传输到端口二(P2)功能的二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)；也可以把所述的第一开关桥臂的开关(S1，S2)换成二极管(这里二极管的方向与上述反并联二极管的方向一致，即一个二极管的阴极接上开关(S1)的桥臂外端子，另一个二极管的阳极接下开关(S2)的桥臂外端子)，构成能量从端口二(P2)传输到端口一(P1)功能的三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)；
所述的开关桥臂中的开关可由单个开关器件或多个开关器件串并联构成。
进一步，所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元的端口一(P1)的正接线端子(A1)和负接线端子(B1)分别连接到所述直流均压电容组中的一个直流均压电容的正、负接线端子上，端口二(P2)的正接线端子(A2)和负接线端子(B2)分别连接到所述直流均压电容组中的另一个电位更低的直流均压电容的正、负接线端子上，且这两个直流均压电容可以是相邻的两个直流均压电容，也可以是中间相隔一个或多个直流均压电容之后的两个直流均压电容；同时，所述的直流均压电容组中的每一个直流均压电容的正、负接线端子连接到至少一个所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元的一个端口的正负接线端子上。
进一步，所述变换器中所述直流均压电容组的各直流均压电容上的电压全部能够实现自平衡，且所述变换器可实现直流降压变换、直流升压变换和直流高低压双向变换三种功能，也可以实现多电平串联电容均压控制；当用串联电池组替换所述直流均压电容组后，所述的变换器还可用于串联电池组中各电池均压控制管理。
进一步，把不同电压等级的直流电源或负载连接到所述的直流均压电容组中相应的所述的正接线端子和所述的负接线端子上，可以实现多种不同输入输出电压比的单路或多路直流电压输入和单路或多路直流电压输出变换；当用于单路输入单路输出变换时，接线端子的选择要使得输入和输出电源或负载的中点电位尽量与所述直流均压电容组的中点电位一致。
进一步，其控制策略是把所有所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元分为两组，在半个开关工作周期内，第一组所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元接收所述直流均压电容组中部分直流均压电容的放电，第二组所述二端口DC-DC谐振软开关变换单元向所述直流均压电容组中的部分直流均压电容充电；在另半个开关工作周期内，第一组所述二端口DC-DC谐振软开关变换单元向所述直流均压电容组中的部分直流均压电容充电，第二组所述二端口DC-DC谐振软开关变换单元接收所述直流均压电容组中部分直流均压电容的放电；并且在每半个开关工作周期内，所述的两组二端口DC-DC谐振软开关变换单元的充放电总能量相等或相差最小，从而最大程度地减小输入直流电源和输出直流电源(或负载)接线上的电流纹波。
进一步，所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元两个端口连接的所述直流均压电容组中的两个直流均压电容之间的能量如果是双向传输，则采用所述的一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)；所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元两个端口连接的所述直流均压电容组中的两个直流均压电容之间的能量如果是上方高电位电容向下方低电位电容传输，则采用所述的二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)或一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)；所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元两个端口连接的所述直流均压电容组中的两个直流均压电容之间的能量如果是下方低电位电容向上方高电位电容传输，则采用所述的三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)或采用一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)。
进一步，所述的直流均压电容组的电容用电池替换后，可以实现电池组的均压，从而增加电池组的寿命。
进一步，所述的直流均压电容组用交流电容组替换以及所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元中的开关用交流开关替换后，则所述的变换器可以实现交流电源多电平均压双向变换(如实现110Vac与220Vac的双向变换)。
进一步，连接在所述直流均压电容组中所有所述二端口DC-DC谐振软开关变换单元工作时相互独立，互不影响，完全解耦，且每一个所述二端口DC-DC谐振软开关变换单元中所有开关(包括可控开关和二极管)都能实现零电流开通和零电流关断。
本发明所述的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，结构模块化，控制方式简单，不需隔离变压器，能实现电容电压自平衡，并且所有开关和二极管为零电流软开关，使低压器件适应用于中高压大功率直流电压变换场合。
本发明公开了一种多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，属于多电平直流变换技术领域。多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器由直流均压电容组和连接到所述直流均压电容组中电容上的二端口DC-DC谐振软开关变换单元构成。对于电平数为m+1的所述变换器(m为≥2的整数，下同)，直流均压电容组由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成，且直流均压电容组中各电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)的电位自上而下依次降低。直流均压电容组中各电容上连接有至少m-1个二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell)。且具体连接方式为：所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell)的第一端口(P1)的正接线端子(A1)和负接线端子(B1)分别连接到所述直流均压电容组中的一个电容的正、负接线端子上，第二端口(P2)的正接线端子(A2)和负接线端子(B2)分别连接到所述直流均压电容组中的另一个电位更低的电容的正、负接线端子上，且这两个电容可以是相邻的两个电容，也可以是中间相隔一个或多个电容之后的两个电容；同时，所述的直流均压电容组中的每一个电容的正、负接线端子连接到至少一个所述的二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell)的一个端口的正负接线端子上。把不同电压等级的直流电源或负载连接到所述的直流均压电容组中相应的正接线端子和负接线端子上，可以实现不同输入输出电压比的单路或多路直流电压输入和单路或多路直流电压输出变换。
本发明克服了目前常用多电平均压直流电压变换器的不足，不仅能实现电容电压自平衡、所有开关管和二极管都实现零电流开关，而且各二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell)工作互不影响、相互独立，整个变换器系统具有结构模块化、控制方式简单的特点。该发明电路原理应用面很广，比如：直流柔性输配电系统、工业领域直流电压升降压变换系统、用于轨道交通直流牵引供电系统、用于多电平串联电容均压控制场合和串联电池组中各电池的均压管理，等等。
附图说明
本发明有如下附图：
图1本发明变换器的直流均压电容组的结构示意图。
图2本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元(简称DCRS cell)的结构示意图。其中：
图2(a)为本发明一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)的结构示意图。
图2(b)为本发明二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-2)的结构示意图。
图2(c)为本发明三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-3)的结构示意图。
图3二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell)连接到直流均压电容组中不同电容之间结构示意图。
图4本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell)能量传输工作示意图。
图5本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元连接在相邻直流均压电容之间的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
图6本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元连接在相邻直流均压电容之间的m+1电平的直流升压变换器结构示意图。
图7本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元连接在相邻直流均压电容之间的m+1电平的直流降压变换器结构示意图。
图8本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元跨过一个直流均压电容连接在相隔直流均压电容之间的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
图9本发明相邻直流均压电容之间连接有2个二端口DC-DC谐振软开关变换单元的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
图10本发明输出(输入)电压为3倍直流均压电容电压的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
图11本发明两路输入(输出)电源(负载)和单路输出(输入)负载(电源)的m+1电平的直流高低压双向变换器结构示意图。
图12本发明两路输入(输出)电源(负载)和三路输出(输入)负载(电源)的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
图13本发明单路输入220Vac单路输出110Vac的2倍比交流降压变换器结构示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行更详细的说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
如图1、2、3所示，本发明所述的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，包括：
直流均压电容组，由m个直流均压电容串联而成，m为≥2的整数；
至少m-1个二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell，连接到直流均压电容组中不同电容之间。
在上述技术方案的基础上，如图1所示，为本发明变换器的直流均压电容组的结构示意图。包括：
m个直流均压电容Cm，Cm-1，……，C2，C1自上而下依次串联，
m个直流均压电容Cm，Cm-1，……，C2，C1的电位自上而下依次降低，
m个直流均压电容Cm，Cm-1，……，C2，C1的正负极两端分别依次引出正接线端子(um1)和负接线端子(um2)、正接线端子(um-11)和负接线端子(um-12)、……、正接线端子(u21)和负接线端(u22)、正接线端子(u11)和负接线端子(u12)，且相邻两个直流均压电容的共同连接端引出的上方电容的负接线端子和下方电容的正接线端子共用一个接线端子。
在上述技术方案的基础上，直流均压电容组中每个直流均压电容由单个电容器构成，或由多个电容器串并联构成。
在上述技术方案的基础上，如图2所示，为本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell的结构示意图。包括：
两个开关桥臂，第一开关桥臂(S1，S2)、第二开关桥臂(S3，S4)，
谐振支路，连接在两个开关桥臂中点，由谐振电感Lr与谐振电容Cr相串联组成；
其中：
第一开关桥臂(S1，S2)的上开关S1桥臂外端子引出第一端口P1的正接线端子A1，
第二开关桥臂(S3，S4)的上开关S3桥臂外端子引出第一端口P1的负接线端子B1，
第一开关桥臂(S1，S2)的下开关S2桥臂外端子引出第二端口P2的正接线端子A2，
第二开关桥臂(S3，S4)的下开关S4桥臂外端子引出第二端口P2的负接线端子B2。
在上述技术方案的基础上，根据第一开关桥臂(S1，S2)和第二开关桥臂(S3，S4)中开关选型的不同，二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell具体包含三种基本类型：
图2(a)所示，一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRScell-1，两个桥臂的所有4个开关(S1，S2，S3，S4)都采用双向可控开关或单向可控开关(如IGBT和MOSFET等)及其反并联二极管的组合，构成能量可在两个端口之间双向传输功能的一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell-1；
图2(b)所示，二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRScell-2，把第二开关桥臂(S3，S4)换成二极管桥臂(D3，D4)，且二极管的方向与反并联二极管的方向一致，构成能量从第一端口P1传输到第二端口P2功能的二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRScell-2：
第一开关桥臂的开关(S1，S2)采用双向可控开关或单向可控开关(如IGBT和MOSFET等)及其反并联二极管的组合，
第二开关桥臂的开关(S3，S4)采用二极管，且二极管的方向与反并联二极管的方向一致，即二极管(D3)的阴极接上开关(S3)的桥臂外端子，二极管(D4)的阳极接下开关(S4)的桥臂外端子；
图2(c)所示，三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRScell-3，把第一开关桥臂(S1，S2)换成二极管桥臂(D1，D2)，且二极管的方向与反并联二极管的方向一致，构成能量从第二端口P2传输到第一端口P1功能的三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRScell-3：
第一开关桥臂的开关(S1，S2)采用二极管，且二极管的方向与反并联二极管的方向一致，即二极管(D1)的阴极接上开关(S1)的桥臂外端子，二极管(D2)的阳极接下开关(S2)的桥臂外端子，
第二开关桥臂的开关(S3，S4)采用双向可控开关或单向可控开关(如IGBT和MOSFET等)及其反并联二极管的组合；
二端口DC-DC谐振软开关变换单元两个端口连接的电容组中的两个电容之间的能量如果是双向传输，则采用一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)；
二端口DC-DC谐振软开关变换单元两个端口连接的电容组中的两个电容之间的能量如果是上方高电位电容向下方低电位电容传输，则可优先采用二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)；
二端口DC-DC谐振软开关变换单元两个端口连接的电容组中的两个电容之间的能量如果是下方低电位电容向上方高电位电容传输，则可优先采用三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)。
在上述技术方案的基础上，开关桥臂中的开关由单个开关器件或多个开关器件串并联构成。
在上述技术方案的基础上，二端口DC-DC谐振软开关变换单元和直流均压电容组中的电容连接方式如下：
直流均压电容组中，所有相邻或相隔的直流均压电容之间连接有至少m-1个二端口DC-DC谐振软开关变换单元；
所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元第一端口P1的正接线端子A1和负接线端子B1分别和直流均压电容的正负接线端子相连，
所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元第二端口P2的正接线端子A2和负接线端子B2分别和另一电位比相同二端口DC-DC谐振软开关单元第一端口P1连接电容电位更低的直流均压电容的正负接线端子相连，
直流均压电容组中的任一个直流均压电容的正负接线端子分别和至少一个二端口DC-DC谐振软开关变换单元的第一端口P1或第二端口P2的正负接线端子相连。
所述相隔可以是中间相隔一个或多个电容，直流均压电容组中的每一个电容的正、负接线端子连接到至少一个二端口DC-DC谐振软开关变换单元的一个端口的正负接线端子上。把不同电压等级的直流电源或负载连接到直流均压电容组中相应的正接线端子和负接线端子上，可以实现多种不同输入输出电压比的单路或多路直流电压输入和单路或多路直流电压输出变换；当用于单路输入单路输出变换时，接线端子的选择要使得输入和输出电源或负载的中点电位尽量与所述电容组的中点电位一致。
通过二端口DC-DC谐振软开关变换单元的工作，直流均压电容组的各电容上的电压全部能够实现自平衡，且变换器可实现直流降压变换、直流升压变换和直流高低压双向变换三种功能，也可以实现多电平串联电容均压控制。
在上述技术方案的基础上，当用串联电池组替换所述直流均压电容组后，所述的变换器还可用于串联电池组中各电池均压控制管理。
在上述技术方案的基础上，直流均压电容组用交流电容组替换以及二端口DC-DC谐振软开关变换单元中的开关用交流开关替换后，所述变换器可以实现交流电源多电平均压双向变换(如实现110Vac与220Vac的双向变换)。
在上述技术方案的基础上，所述变换器的控制策略是：
把所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元分为两组，
在半个开关工作周期内，第一组二端口DC-DC谐振软开关变换单元接收电容组中部分电容的放电，第二组二端口DC-DC谐振软开关变换单元向电容组中的部分电容充电；
在另半个开关工作周期内，第一组二端口DC-DC谐振软开关变换单元向电容组中的部分电容充电，第二组二端口DC-DC谐振软开关变换单元接收电容组中部分电容的放电；
并且在每半个开关工作周期内，两组二端口DC-DC谐振软开关变换单元的充放电总能量相等或相差最小，从而最大程度地减小输入直流电源和输出直流电源(或负载)接线上的电流纹波。
如图4所示，为本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell)能量传输工作示意图。其中：
图4(a)所示为一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)和二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)实现能量从第一端口(P1)传输到第二端口(P2)的工作示意图。此时对于一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)，只给第一开关桥臂(S1，S2)互补的驱动脉冲信号，而第二开关桥臂(S3，S4)只应用其反并联二极管，其工作过程和二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)完全一样。一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)和二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-2)各自的第一桥臂上开关(S1)和第一桥臂下开关(S2)互补导通，并且留有死区时间。在第一桥臂上开关(S1)导通，第一桥臂下开关(S2)关断的半个开关周期内，一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)和二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-2)工作在能量传输阶段一，能量由和第一端口(P1)相连的直流均压电容(CP1)传输到谐振电容(Cr)；在第一桥臂上开关(S1)关断，第一桥臂下开关(S2)导通的另半个开关周期内，一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)和二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)工作在能量传输阶段二，能量由谐振电容(Cr)传输到和第二端口(P2)相连的直流均压电容(CP2)。通过上述两个阶段交替工作，可实现能量从和第一端口(P1)相连的高电位直流均压电容(CP1)向和第二端口(P2)相连的低电位直流均压电容(CP2)传输。并且，使第一桥臂上开关(S1)和第一桥臂下开关(S2)的开关频率(fs)略小于谐振频率(fr)，则所有开关和二极管都能实现零电流开通和零电流关断。
图4(b)所示为一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)和三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)实现能量从第二端口(P2)传输到第一端口(P1)的工作示意图。此时对于一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)，只给第二开关桥臂(S3，S4)互补的驱动脉冲信号，而第一开关桥臂(S1，S2)只应用其反并联二极管，其工作过程和三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)完全一样。一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)和三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-3)各自的第二桥臂上开关(S3)和第二桥臂下开关(S4)互补导通，并且留有死区时间。在第二桥臂下开关(S4)导通，第二桥臂上开关(S3)关断的半个开关周期内，一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)和三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-3)工作在能量传输阶段一，能量由和第二端口(P2)相连的直流均压电容(CP2)传输到谐振电容(Cr)；在第二桥臂上开关(S3)开通，第二桥臂下开关(S4)关断的另半个开关周期内，一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)和三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)工作在能量传输阶段二，能量由谐振电容(Cr)传输到和第一端口(P1)相连的直流均压电容(CP1)。通过上述两个阶段交替工作，可实现能量从和第二端口(P2)相连的低电位直流均压电容(CP2)向和第一端口(P1)相连的高电位直流均压电容(CP1)传输。并且，使第二桥臂上开关(S3)和第二桥臂下开关(S4)的开关频率(fs)略小于谐振频率(fr)，则所有开关和二极管都能实现零电流开通和零电流关断。
本发明的有益效果是：
1、直流均压电容能实现电压自平衡，控制方式简单，对控制模块的软硬件要求低，易于实现，稳定性好。
2、所有开关和二极管都为零电流开通和零电流关断，降低了开关和二极管的开关损耗，降低了对散热装置的要求。并且除为实现软开关而采用了交流小谐振电感外，变换器主要由电容和开关器件组成，因此所述变换器具有体积小，重量轻，功率密度大等优点。
3、无需工频变压器，使低压器件能应用于中高压场合的直流电压变换，此外，所述变换器具有结构模块化，易于拓展、生产和维修，从而有效地降低成本。
4、所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元的谐振回路能实现完全解耦，所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元工作独立互不影响，从而使变换器具有良好的实际工程应用价值。
以下为具体实施例。
图5为本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元连接在相邻直流均压电容之间的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输入(输出)端，第j(1≤j≤m，j为正整数，下同)个直流均压电容(Cj)两端作为低压输出(输入)端。
在第j直流均压电容(Cj)上方的m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)中，m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)的正负接线端子分别和m-j个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)第一端口(P1)的正负接线端子相连，m-j个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)第二端口(P2)的正负接线端子分别和m-j个与第一端口(P1)相邻并且电位比第一端口(P1)更低的直流均压电容相连；
在第j直流均压电容(Cj)下方的j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)中，j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)的正负接线端子分别和j-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)第二端口(P2)的正负接线端子相连，j-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)第一端口(P1)的正负接线端子分别和j-1个与第二端口(P2)相邻并且电位比第二端口(P2)更高的直流均压电容相连。
当该变换器实现m倍比升压变换时，第j直流均压电容(Cj)两端作为低压输入端，由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输出端。在m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)和直流均压电容(Cj)中，能量是由低电位电容向高电位电容依次传输的，和直流均压电容(Cj)上方的m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)相连的m-j个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)，只给第二开关桥臂(S3，S4)互补的脉冲驱动信号，第一开关桥臂(S1，S2)只应用其反并联二极管；在j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)和直流均压电容(Cj)中，能量是由高电位电容向低电位电容依次传输的，和直流均压电容(Cj)下方的j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)相连的j-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)，只给第一开关桥臂(S1，S2)互补的脉冲驱动信号，第二开关桥臂(S3，S4)只应用其反并联二极管。
当该变换器实现m倍比降压变换时，由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输入端，第j直流均压电容(Cj)两端作为低压输出端。在m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)和直流均压电容(Cj)中，能量是由高电位电容向低电位电容依次传输的，和直流均压电容(Cj)上方的m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)相连的m-j个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)，只给第一开关桥臂(S1，S2)互补的脉冲驱动信号，第二开关桥臂(S3，S4)只应用其反并联二极管；在j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)和直流均压电容(Cj)中，能量是由低电位电容向高电位电容依次传输的，和直流均压电容(Cj)下方的j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)相连的j-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)，只给第二开关桥臂(S3，S4)互补的脉冲驱动信号，第一开关桥臂(S1，S2)只应用其反并联二极管。
图6为本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元连接在相邻直流均压电容之间的m+1电平的直流升压变换器结构示意图。
第j直流均压电容(Cj)两端作为低压输入端，由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输出端。
在m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)和直流均压电容(Cj)中，能量是由低电位电容向高电位电容依次传输的，因此在第j直流均压电容(Cj)上方的m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)中，m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)的正负接线端子分别和m-j个三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)第一端口(P1)的正负接线端子相连，m-j个三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)第二端口(P2)的正负接线端子分别和m-j个与第一端口(P1)相邻并且电位比第一端口(P1)更低的直流均压电容相连；
在j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)和直流均压电容(Cj)中，能量是由高电位电容向低电位电容依次传输的，因此在第j直流均压电容(Cj)下方的j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)中，j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)的正负接线端子分别和j-1个二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)第二端口(P2)的正负接线端子相连，j-1个二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)第一端口(P1)的正负接线端子分别和j-1个与第二端口(P2)相邻并且电位比第二端口(P2)更高的直流均压电容相连。
该变换器可实现m倍比的升压变换，并且实现各直流均压电容电压自平衡。
图7为本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元连接在相邻直流均压电容之间的m+1电平的直流降压变换器结构示意图。
由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输入端，第j直流均压电容(Cj)两端作为低压输出端。
在m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)和直流均压电容(Cj)中，能量是由高电位电容向低电位电容依次传输的，因此在第j直流均压电容(Cj)上方的m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)中，m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)的正负接线端子分别和m-j个二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)第一端口(P1)的正负接线端子相连，m-j个二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-2)第二端口(P2)的正负接线端子分别和m-j个与第一端口(P1)相邻并且电位比第一端口(P1)更低的直流均压电容相连；
在j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)和直流均压电容(Cj)中，能量是由低电位电容向高电位电容依次传输的，因此在第j直流均压电容(Cj)下方的j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)中，j-1个直流均压电容(Cj-1，Cj-2，……，C2，C1)的正负接线端子分别和j-1个三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)第二端口(P2)的正负接线端子相连，j-1个三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-3)第一端口(P1)的正负接线端子分别和j-1个与第二端口(P2)相邻并且电位比第二端口(P2)更高的直流均压电容相连。
该变换器可实现m倍比的降压变换，并且实现各直流均压电容电压自平衡。
上述变换器不管是工作在升压变换还是降压变换，所有直流均压电容都能实现电压自动平衡。并且为使输入和输出电源或负载的中点电位尽量与所述电容组的中点电位一致，因尽量使作为低压输出(输入)端的第j直流均压电容(Cj)处在m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)的中间。
图8为本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元跨过一个直流均压电容连接在相隔直流均压电容之间的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输入(输出)端，第1直流均压电容(C1)两端作为低压输出(输入)端。
m-1个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2)的正负接线端子分别和m-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)第一端口(P1)的正负接线端子相连，m-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)第二端口(P2)的正负接线端子分别跨过一个直流均压电容和相隔的并且电位比第一端口(P1)更低的直流均压电容相连(注：最后一个和第2直流均电容(C2)相连的一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)并未跨接)。该变换器可实现m倍比的高低压双向变换，并且实现各直流均压电容电压自平衡。
图9为本发明相邻直流均压电容之间连接有2个二端口DC-DC谐振软开关变换单元的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输入(输出)端，第1直流均压电容(C1)两端作为低压输出(输入)端。
在m-1个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cu2)中，每个直流均压电容的正负接线端子同时和2个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)第一端口(P1)的正负接线端子相连，2个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)第二端口(P2)的正负接线端子同时和相邻的并且电位比第一端口(P1)更低的直流均压电容相连。该变换器可实现m+1倍比的直流降压变换和所有直流均压电容电压自平衡，并且2个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)可均分两个相邻直流均压电容之间传输的能量。
图10为本发明输出(输入)电压为3倍直流均压电容电压的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输入(输出)端，3个直流均压电容(Cj+1，Cj，Cj-1)依次串联后的两端作为低压输出(输入)端。
图10所示方案的其它结构和图5所示的本发明二端口DC-DC谐振软开关变换单元连接在相邻直流均压电容之间的m+1电平的高低电压双向变换器结构完全一样。该变换器可实现m/3倍比的高低压双向变换，并且实现各直流均压电容电压自平衡。
当该变换器实现m/3倍比升压变换时，3个直流均压电容(Cj+1，Cj，Cj-1)依次串联后的两端作为低压输入端，由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输出端。和输入端上方的m-j-1个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+3，Cj+2)相连的m-j-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)可由m-j-1个三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-3)替换，和输入端下方的j-2个直流均压电容(C1，C2，……，Cj-3，Cj-2)相连的j-2个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)可由j-2个二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-2)替换。而和输入端子之间的3个直流均压电容(Cj+1，Cj，Cj-1)相连的2个二端口DC-DC谐振软开关变换单元只能采用一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)。
当该变换器实现m/3倍比降压变换时，由m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)自上而下依次串联组成的直流均压电容组两端作为高压输入端，3个直流均压电容(Cj+1，Cj，Cj-1)依次串联后的两端作为低压输出端。和输出端上方的m-j-1个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+3，Cj+2)相连的m-j-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)可由m-j-1个二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-2)替换，和输出端下方的j-2个直流均压电容(C1，C2，……，Cj-3，Cj-2)相连的j-2个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)可由j-2个三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-3)替换。而和输出端子之间的3个直流均压电容(Cj+1，Cj，Cj-1)相连的2个二端口DC-DC谐振软开关变换单元只能采用一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRS cell-1)。
图11为本发明两路输入(输出)电源(负载)和单路输出(输入)负载(电源)的m+1电平的直流高低压双向变换器结构示意图。
由m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)自上而下依次串联后的两端作为一个高压输入(输出)端，j-1个直流均压电容(C1，C2，……，Cj-2，Cj-1)自上而下依次串联后的两端作为另一个高压输入(输出)端，第j直流均压电容(Cj)两端作为低压输出(输入)端。
m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)中相邻的直流均压电容之间连接有m-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)。变换器可实现两路输入(输出)和单路输出(输入)的高低电压双向变换。
图12为本发明两路输入(输出)电源(负载)和三路输出(输入)负载(电源)的m+1电平的直流高低电压双向变换器结构示意图。
由m-j个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，Cj+2，Cj+1)自上而下依次串联后的两端作为一个高压输入(输出)端，j-1个直流均压电容(C1，C2，……，Cj-2，Cj-1)自上而下依次串联后的两端作为另一个高压输入(输出)端，第j-2直流均压电容(Cj-2)两端、第j直流均压电容(Cj)两端、第j+2直流均压电容(Cj+2)两端分别作为三路低压输出(输入)端。
m个直流均压电容(Cm，Cm-1，……，C2，C1)中相邻的直流均压电容之间连接有m-1个一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元(DCRScell-1)。变换器可实现两路输入(输出)和三路输出(输入)的直流高低电压双向变换。
本发明提出的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其二端口DC-DC谐振软开关变换单元和直流均压电容的连接方式非常自由，二端口DC-DC谐振软开关变换单元可连接在相邻的直流均压电容之间或跨过多个直流均压电容连接在相隔直流均压电容之间，连接方式不同时，相应位置的二端口DC-DC谐振软开关变换单元所传输的能量也将不同。同时，在相邻或相隔的两个直流均压电容之间，也可同时连接多个二端口DC-DC谐振软开关变换单元，此时多个二端口DC-DC谐振软开关变换单元可均分所连接的两个直流均压电容之间所传输的能量。
本发明的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其控制策略是把所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元分为两组，在半个开关工作周期内，第一组二端口DC-DC谐振软开关变换单元接收直流均压电容组中部分电容的放电，第二组二端口DC-DC谐振软开关变换单元向直流均压电容组中的部分电容充电；在另半个开关工作周期内，第一组二端口DC-DC谐振软开关变换单元向直流均压电容组中的部分电容充电，第二组二端口DC-DC谐振软开关变换单元接收直流均压电容组中部分电容的放电；并且在每半个开关工作周期内，两组二端口DC-DC谐振软开关变换单元的充放电总能量相等或相差最小，从而最大程度地减小输入直流电源和输出直流电源(或负载)接线上的电流纹波。
本发明的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其直流均压电容组用交流电容组替换以及所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元中的开关用交流开关替换后，则该变换器就成了多电平均压软开关AC-AC变换器，可以实现交流电源多电平均压双向变换，如实现110Vac与220Vac的双向变换等。
图13是单路输入220Vac单路输出110Vac的2倍比交流降压变换器结构示意图。两个交流电容(C1，C2)串联后的两端作为220Vac的高压交流输入端，第1交流电容(C1)两端作为110Vac的低压交流输出端，两个直流电容(C1，C2)之间连接有两个二端口AC-AC谐振软开关变换单元，并且两个二端口AC-AC谐振软开关变换单元的两个能量传输阶段互相交替工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其特征在于，包括：
直流均压电容组，由m个直流均压电容串联而成，m为≥2的整数；
至少m-1个二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell，连接到直流均压电容组中不同电容之间。
2.如权利要求1所述的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其特征在于，直流均压电容组包括：
m个直流均压电容Cm，Cm-1，……，C2，C1自上而下依次串联，
m个直流均压电容Cm，Cm-1，……，C2，C1的电位自上而下依次降低，
m个直流均压电容Cm，Cm-1，……，C2，C1的正负极两端分别依次引出正接线端子(um1)和负接线端子(um2)、正接线端子(um-11)和负接线端子(um-12)、……、正接线端子(u21)和负接线端(u22)、正接线端子(u11)和负接线端子(u12)，且相邻两个直流均压电容的共同连接端引出的上方电容的负接线端子和下方电容的正接线端子共用一个接线端子。
3.如权利要求1所述的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其特征在于，二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell包括：
两个开关桥臂，第一开关桥臂(S1，S2)、第二开关桥臂(S3，S4)，
谐振支路，连接在两个开关桥臂中点，由谐振电感Lr与谐振电容Cr相串联组成；
其中：
第一开关桥臂(S1，S2)的上开关S1桥臂外端子引出第一端口P1的正接线端子A1，
第二开关桥臂(S3，S4)的上开关S3桥臂外端子引出第一端口P1的负接线端子B1，
第一开关桥臂(S1，S2)的下开关S2桥臂外端子引出第二端口P2的正接线端子A2，
第二开关桥臂(S3，S4)的下开关S4桥臂外端子引出第二端口P2的负接线端子B2。
4.如权利要求3所述的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其特征在于：根据第一开关桥臂(S1，S2)和第二开关桥臂(S3，S4)中开关选型的不同，二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell具体包含三种基本类型：
一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell-1，两个桥臂的所有4个开关(S1，S2，S3，S4)都采用双向可控开关或单向可控开关及其反并联二极管的组合，构成能量可在两个端口之间双向传输功能的一类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell-1；
二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell-2，把第二开关桥臂(S3，S4)换成二极管桥臂(D3，D4)，且二极管的方向与反并联二极管的方向一致，构成能量从第一端口P1传输到第二端口P2功能的二类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell-2；
三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell-3，把第一开关桥臂(S1，S2)换成二极管桥臂(D1，D2)，且二极管的方向与反并联二极管的方向一致，构成能量从第二端口P2传输到第一端口P1功能的三类二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell-3。
5.如权利要求1至4所述的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其特征在于，二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell和直流均压电容组中的电容连接方式如下：
直流均压电容组中，所有相邻或相隔的直流均压电容之间连接有至少m-1个二端口DC-DC谐振软开关变换单元DCRS cell；
所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元第一端口P1的正接线端子A1和负接线端子B1分别和直流均压电容的正负接线端子相连，
所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元第二端口P2的正接线端子A2和负接线端子B2分别和另一电位比相同二端口DC-DC谐振软开关单元第一端口P1连接电容电位更低的直流均压电容的正负接线端子相连，
直流均压电容组中的任一个直流均压电容的正负接线端子分别和至少一个二端口DC-DC谐振软开关变换单元的第一端口P1或第二端口P2的正负接线端子相连。
6.如权利要求1至5所述的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其特征在于：当用串联电池组替换所述直流均压电容组后，所述的变换器还可用于串联电池组中各电池均压控制管理；
直流均压电容组用交流电容组替换以及二端口DC-DC谐振软开关变换单元中的开关用交流开关替换后，所述变换器可以实现交流电源多电平均压双向变换。
7.如权利要求1至6所述的多电平均压谐振零电流软开关DC-DC变换器，其特征在于：所述变换器的控制策略是：
把所有二端口DC-DC谐振软开关变换单元分为两组，
在半个开关工作周期内，第一组二端口DC-DC谐振软开关变换单元接收电容组中部分电容的放电，第二组二端口DC-DC谐振软开关变换单元向电容组中的部分电容充电；
在另半个开关工作周期内，第一组二端口DC-DC谐振软开关变换单元向电容组中的部分电容充电，第二组二端口DC-DC谐振软开关变换单元接收电容组中部分电容的放电；
并且在每半个开关工作周期内，两组二端口DC-DC谐振软开关变换单元的充放电总能量相等或相差最小，从而最大程度地减小输入直流电源和输出直流电源(或负载)接线上的电流纹波。
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