CN108566094A - 一种谐振变换器、谐振变换器的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种谐振变换器，包括：输入电源、分压电路、多电平开关网络、谐振单元和变压器；其中，输入电源的正极和负极分别与分压电路的两端连接，多电平开关网络的两个输入端分别与分压电路的两端连接，多电平开关网络的箝位中点与分压电路的中点连接，多电平开关网络的输出端的输出电平数大于3；谐振单元的一端与多电平开关网络的输出端相连，另一端与变压器的原边的一端相连，多电平开关网络根据控制装置的控制指示使多电平开关网络的输出端输出不同幅值的方波电压作为谐振单元的输入电压，输入电压用于调节谐振变换器的增益。本申请提供的方案可以降低低压输出时的半导体开关损耗，提高了谐振变换器在低压输出时的转换频率和带载能力。

Description

一种谐振变换器、谐振变换器的控制方法及系统
技术领域
本申请涉及DC-DC变换电路技术领域，具体涉及一种谐振变换器、谐振变换器的控制方法及系统。
背景技术
DC-DC变换电路是将不可调的直流电压转变为可调或固定的直流电压，是一个用开关调节方式控制电能的变换电路，这种技术被广泛应用于各种开关电源、直流调速、燃料电池、太阳能供电和分布式电源系统中。
电感-电感-电容(Inductor-Inductor-Capacitor，LLC)谐振变换器因具有原边开关管可实现(Zero Voltage Switch，ZVS)软开关，副边整流管可实现(Zero CurrentSwitch，ZCS)软开关开关损耗低和效率高的有点，因此，LLC广泛应用于DC-DC变换电路中。
LLC谐振变换器通过调节开关频率实现输出电压控制，通过调频来实现输出电压增益变化。当需要宽输出电压范围时，谐振变换器工作在一个很宽的频率范围。尤其当所需输出电压增益较小时，工作频率会远大于谐振频率，此时，原边开关管开关损耗增加、副边整流管ZCS丧失，导致系统效率明显降低，进而影响其带载能力。
发明内容
本申请实施例提供一种谐振变换器，可以通过多电平开关网络调整谐振单元的输入电压的方式来调整增益，不需要过度的调高谐振单元的频率，从而可以降低因工作频率过高导致的对谐振变换器的影响，可以提高谐振变换器的效率和带载能力。本申请实施例还提供了相应的功率变换系统、谐振变换器的控制方法及存储介质。
本申请第一方面提供一种谐振变换器，包括：输入电源、分压电路、多电平开关网络、谐振单元和变压器；该谐振变换器中还可包括整流滤波电路，其中，输入电源的正极和负极分别与分压电路的两端连接，分压电路用于对输入电源输入的直流电压进行分压；多电平开关网络的两个输入端分别与分压电路的两端连接，多电平开关网络的箝位中点与分压电路的中点连接，多电平开关网络的输出端的输出电平数大于3；谐振单元的一端与多电平开关网络的输出端相连，另一端与变压器的原边的一端相连；变压器的原边的另一端与分压电路的中点相连；多电平开关网络根据控制装置的控制指示工作在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下，控制指示为控制装置基于谐振变换器的工作参数做出的，控制装置位于包含谐振变换器的功率变换系统；也就是说，该控制装置可以包含于谐振该谐振变换器中，也可以不位于该谐振变换器中，多电平开关网络的输出端在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下输出不同幅值的方波电压作为谐振单元的输入电压，输入电压用于调节谐振变换器的增益。由以上第一方面可见，谐振变换器在谐振单元前设置多电平开关网络，该多电平开关网络能够调整谐振单元的输入电压，谐振单元的输入电压降低，必然导致整个谐振变换器的输出电压降低。此过程是通过调整谐振单元的输入电压来调整最终的输出电压，无需大幅度调整谐振变换器的开关频率。因此，当谐振变换器的输出电压较小时，该谐振变换器仍能工作在谐振频率附近，从而降低了低压输出时的半导体开关损耗，提高了谐振变换器在低压输出时的转换频率和带载能力。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，分压电路包括串联的电容C1和电容C2，C1和C2平分输入电源E的电压；多电平开关网络包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、双向开关和电容C3；双向开关包括第一双向开关和第二双向开关中的至少一个；Q1、Q2、Q3和Q4按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2、Q3和Q4连接在输入电源的正极和负极之间；第一双向开关包括反向串联的半导体管Q5和开关管Q6，第二双向开关包括反向串联的开关管Q7和半导体管Q8；第一双向开关的一端与Q1和Q2之间的连接点连接，另一端与分压电路的中点连接；第二双向开关的一端与Q3和Q4之间的连接点连接，另一端与分压电路的中点连接；C3的正极与Q1和Q2之间的连接点连接，C3的负极与Q3和Q4之间的连接点连接；Q2和Q3的中点作为多电平开关网络的输出端与谐振单元的一端相连接，C3两端的电压为E/4。由以上第一方面第一种可能的实现方式可见，通过多开关管的形式形成的多电平开关网络结构，可以有效的实现根据不同需求，控制不同开关管的开通和关断，进而实现对多电平开关网络不同大小的电压的输出。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，当Q5为开关管时，Q5的发射极与Q6的发射极相连，Q5的集电极与分压电路的中点相连；当Q5为二极管时，Q5的阳极与Q6的发射极相连，Q5的阴极与分压电路的中点相连；当Q8为开关管时，Q8的发射极与Q7的发射极相连，Q8的集电极与C3的负极相连；当Q8为二极管时，Q8的阳极与Q7的发射极相连，Q8的阴极与C3的负极相连。由以上第一方面第二种可能的实现方式可见，无论是开关管还是二极管，根据需要有效配置，都可以实现开关控制，从而体现了多电平开关网络结构的多样性。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，分压电路包括串联的电容C1和电容C2，C1和C2平分输入电源E的电压；多电平开关网络的输出电平数为5时，多电平开关网络包括：第一桥臂、第二桥臂和电容C3；第一桥臂包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4；第二桥臂和包括开关管Q5、开关管Q6、开关管Q7和开关管Q8；Q1、Q2、Q3和Q4按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2、Q3和Q4连接在输入电源的正极和负极之间，Q1和Q2之间的连接点为第一连接点，Q2和Q3之间的连接点为第二连接点,Q3和Q4之间的连接点为第三连接点，第二连接点与分压电路中点相连；Q5、Q6、Q7和Q8按顺序同向串联，串联后的Q5、Q6、Q7和Q8连接在第一连接点和第三连接点之间；Q6和Q7的中点作为多电平开关网络的输出端与谐振单元的一端相连接；C3的正极与Q5和Q6之间的连接点连接，C3的负极与Q7和Q8之间的连接点连接，C3两端的电压为E/4。由上述第一方面第三种可能的实现方式可见，多电平开关网络的结构可以通过不同的设计实现，只要能实现多电平开关网络的输出端大于3种电平的输出即可。
结合第一方面第一种、第二种或第三种肯能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，当输出电平数为5电平时，5个输出电平包括E/2、E/4、0、-E/4和-E/2；5个输出电平组成10种不同幅值的方波电压；10种不同幅值的方波电压包含于4种工作模式中，同一种工作模式中的不同工作方式下的方波电压的幅值的电平差值相同。由第一方面第四种可能的实现方式可见，在多电平开关网络可以实现5电平输出时，就可以实现多种工作模式的控制，从而可以通过模式选择，控制多电平开关网络输出端的输出电压。
结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，分压电路包括串联的电容C1和电容C2，C1和C2平分输入电源E的电压；多电平开关网络包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、半导体管、双向开关和电容C3；Q1、Q2和Q3按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2和Q3连接在输入电源的正极和负极之间；双向开关的一端与Q2和Q3之间的连接点连接，另一端与C3的负极连接；C3的正极与Q1和Q2之间的连接点连接，当半导体管为开关管Q4时，Q4的集电极与C3的负极连接，Q4的发射极与分压电路的中点连接；当半导体管为二极管时，二极管的阳极与分压电路中点连接，二极管阴极与C3的负极连接；或者，双向开关的一端与Q1和Q2之间的连接点连接，另一端与C3的正极连接；C3的负极与Q2和Q3之间的连接点连接，当半导体管为开关管Q4时，Q4的发射极与C3的正极连接，Q4的集电极与分压电路的中点连接；当半导体管为二极管时，二极管的阳极与C3的正极连接，二极管的阴极与分压电路中点连接。由以上第一方面第五种可能的实现方式可见，通过对能输出五电平的多电平开关网络的简化就可以得到实现四电平输出的多电平开关网络。从而实现在使用较少硬件的情况下满足四电平输出的需求。
结合第一方面、第一方面第一种至第五种可能的实现方式中的任意一种，在第六种可能的实现方式中，多电平开关网络有M个，谐振单元有M个，M为大于1的整数，每个多电平开关网络之间驱动时序相位差依次为360°/M；其中，每个多电平开关网络的输出端与每个谐振单元中的一端一对一的连接，每个谐振单元的另一端与变压器的原边的一端连接。由第一方面第六种可能的实现方式可见，多电平开关网络和谐振单元的数量可以扩展，从而满足不同场景的使用需求。
结合第一方面第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，变压器有M个，每个谐振单元的另一端与每个变压器的原边的一端一对一连接。
本申请实施例第二方面提供一种功率变换系统，包括：输入电源、分压电路和N个谐振变换装置；N为大于1的整数，其中，每个谐振变换装置分别包括多电平开关网络、谐振单元和变压器，多电平开关网络、谐振单元和变压器分别为上述第一方面或第一方面第一种至第五种可能的实现方式中的谐振变换器中的多电平开关网络、谐振单元和变压器，N为大于1的整数；其中，输入电源的正极和负极分别与分压电路的两端连接，分压电路用于对输入电源输入的直流电压进行分压；N个谐振变换装置之间并联，并且每个谐振变换装置的一端连接到分压电路。由第二方面可见，可以对上述第一方面的谐振变换器的结构进行扩展，从而实现更复杂场景的需求。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，每个谐振变换装置中都包括M个多电平开关网络，M个谐振单元，M为大于1的整数，每个多电平开关网络之间驱动时序相位差依次为360°/M；其中，每个多电平开关网络的输出端与每个谐振单元中的一端一对一的连接，每个谐振单元的另一端与变压器的原边的一端连接。该第二方面第一种可能的实现方式中，通过对谐振变换器内多电平开关网络和谐振单元的扩展，可以使功率变换系统适用于更复杂的场景。
本申请第三方面提供一种谐振变换器的控制方法，谐振变换器包括：输入电源、分压电路、多电平开关网络、谐振单元和变压器；其中，输入电源的正极和负极分别与分压电路的两端连接，分压电路用于对输入电源输入的直流电压进行分压；多电平开关网络的两个输入端分别与分压电路的两端连接，多电平开关网络的箝位中点与分压电路的中点连接，多电平开关网络的输出端的输出电平数大于3；谐振单元的一端与多电平开关网络的输出端相连，另一端与变压器的原边的一端相连；变压器的原边的另一端与分压电路的中点相连；控制方法包括：控制装置获取谐振变换器的工作参数，控制装置位于包含谐振变换器的功率变换系统；控制装置根据工作参数确定控制指示，控制指示用于指示多电平开关网络工作在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下，以使多电平开关网络的输出端在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下输出不同幅值的方波电压作为谐振单元的输入电压，输入电压用于调节谐振变换器的增益。由第三方面可见，控制装置根据谐振变换器的需求控制多电平开关网络，从而控制多电平开关网络的输出端的输出电压，可以实现通过调整谐振单元的输入电压来调整最终的输出电压，无需大幅度调整谐振变换器的开关频率。因此，当谐振变换器的输出电压较小时，该谐振变换器仍能工作在谐振频率附近，从而降低了低压输出时的半导体开关损耗，提高了谐振变换器在低压输出时的转换频率和带载能力。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，工作参数包括多电平开关网络的所需输出电压或者谐振变换器所需达到的增益；控制装置根据工作参数确定控制指示，包括：控制装置根据所需输出电压所位于的电压区间确定多电平开关网关待切换到的工作模式；或者，控制装置根据谐振变换器所需达到的增益所位于的增益区间确定多电平开关网关待切换到的工作模式；控制装置根据多电平开关网关待切换到的工作模式确定控制指示。由第三方面第一种可能的实现方式可见，控制装置可以通过工作模式的选择实现对多电平开关网络的输出电压的控制。
结合第三方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，该控制方法还包括：控制装置周期性控制多电平开关网络工作在不同的工作模式，或者在一个控制周期中，控制多电平开关网络工作在一个工作模式下的不同工作方式。控制装置在一个控制周期可以切换不同的工作模式，或者一个工作模式中的不同工作方式，这样的控制方式可以更好的提高谐振变换器的工作效率。
结合第三方面、第三方面第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，当控制方法应用于上述第二方面的功率变换系统时，控制方法还包括：控制装置控制N个谐振变换装置工作在不同的工作模式，或者同一工作模式下的不同工作方式。控制装置控制不同的谐振变换装置工作在不同的工作模式，或者同一工作模式下的不同工作方式，可以从整体上更好的提高功率变换系统的工作效率。
本申请第四方面提供一种控制装置，控制装置应用于谐振变换器的控制系统，控制系统包括谐振变换器和控制装置，谐振变换器包括：输入电源、分压电路、多电平开关网络、谐振单元和变压器；其中，输入电源的正极和负极分别与分压电路的两端连接，分压电路用于对输入电源输入的直流电压进行分压；多电平开关网络的两个输入端分别与分压电路的两端连接，多电平开关网络的箝位中点与分压电路的中点连接，多电平开关网络的输出端的输出电平数大于3；谐振单元的一端与多电平开关网络的输出端相连，另一端与变压器的原边的一端相连；变压器的原边的另一端与分压电路的中点相连；控制装置包括至少一个处理器，至少一个处理器用于执行上述第三方面或第三方面任一可能的实现方式的控制方法。
本申请又一方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第三方面或第三方面任一可能的实现方式的方法。
本申请的又一方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第三方面或第三方面任一可能的实现方式所述的方法。
本申请实施例提供的谐振变换器在谐振单元前设置多电平开关网络，该多电平开关网络能够调整谐振单元的输入电压。谐振单元的输入电压降低，必然导致整个谐振变换器的输出电压降低。此过程是通过调整谐振单元的输入电压来调整最终的输出电压，无需大幅度调整谐振变换器的开关频率。因此，当输出电压较小时，该谐振变换器仍能工作在谐振频率附近，从而降低了低压输出时的半导体开关损耗，提高了谐振变换器在低压输出时的转换频率和带载能力。
附图说明
图1是本申请实施例中谐振变换器的一框架结构示意图；
图2是谐振变换器的工作频率与增益的一曲线图；
图3是本申请实施例中五电平开关网络的谐振变换器的一结构示意图；
图4是五电平开关网络的四种工作模式对应的方波电压的波形图；
图5是三电平和四电平开关网络的几种电路结构示意图；
图6是本申请实施例中五电平开关网络的谐振变换器的另一结构示意图；
图7是本申请实施例中多个多开关网络的谐振变换器的另一结构示意图；
图8是本申请实施例中功率变换系统的一结构示意图；
图9是本申请实施例中功率变换系统的一结构示意图；
图10是本申请实施例中控制装置的一结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本申请的实施例进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员可知，随着技术的发展和新场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
本申请实施例提供本申请实施例提供一种谐振变换器，可以通过调整输入电压的方式来调整增益，不需要过度的调高频率，从而可以降低因工作频率过高导致的对谐振变换器的影响，可以提高谐振变换器的效率和带载能力。本申请实施例还提供了相应的功率变换系统、谐振变换器的控制方法及存储介质。以下分别进行详细说明。
图1为本申请实施例中谐振变换器的一框架结构示意图。
如图1所示，本申请实施例提供的谐振变换器包括输入电源1、分压电路2、多电平开关网络3、谐振单元4和变压器5，该谐振变换器还可以包括整流滤波电路6。
其中，输入电源1的正极和负极分别与分压电路2的两端连接，分压电路2用于对输入电源1输入的直流电压进行分压。
多电平开关网络3的两个输入端分别与分压电路2的两端连接，多电平开关网络3的箝位中点与分压电路2的中点连接，多电平开关网络3输出端的输出电平数大于3。
谐振单元4的一端与多电平开关网络3的输出端相连，谐振单元4的另一端与变压器5的原边的一端相连。
变压器5的原边的另一端与分压电路2的中点相连。
变压器的副边可以与整流滤波电路6的输入端相连。
电源供电给变压器的绕组被定义为原边，变压器输出给负载的绕组被定义为副边。
多电平开关网络3根据控制装置的控制指示工作在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下，控制指示为控制装置7基于谐振变换器的工作参数做出的。
控制装置7可以包含于谐振变换器中，也可以不包含于谐振变换器中，控制装置7可以位于功率变换系统中，可以实现对该谐振变换器的控制即可，一个控制装置可以控制多个谐振变换器工作。
多电平开关网络3的输出端在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下输出不同幅值的方波电压作为谐振单元4的输入电压，输入电压用于调节谐振变换器的增益。
图2为谐振变换器的工作频率与增益的一曲线图。
如图2所示，图2中包括了四种不同负载下谐振变换器的增益-频率特性曲线。由图2中各条曲线的特征表现可见，当工作频率超过谐振频率很多时，谐振变换器就会工作在低增益，高频率工作区域。影响谐振变换器增益的单元主要包括多电平开关网络3、谐振单元4、变压器5和整流滤波电路6，其中，谐振单元4、变压器5和整流滤波电路6可以统称为LLC单元，谐振变换器的增益M_system可以通过如下公式计算：
M_system＝Vout/E＝M_开关网络*M_LLC
其中，Vout是LLC单元的输出电压，E是多电平开关网络3的输入电压，M_开关网络表示多电平开关网络3的增益，M_LLC表示LLC单元的增益；
M_LLC＝n*Vout/Vin；
则通过上述关系可以确定Vin＝E*M_开关网络。
其中：n是谐振变换器中变压器5的线圈的匝数比；Vin是谐振单元4的输入电压。
由以上关系可见，当所需M_system较小时，通过调节M_开关网络，可以使M_LLC保持在1附近。从图2可看出，LLC单元理想工作在谐振频率点处，此时M_LLC等于1，因此当所需输出电压Vout减小时，为保证M_LLC保持在1附近，可通过调整开关网络3的输出电压，降低公式中Vin来实现。
由以上实施例所描述的内容可知，通过多电平开关网络3可以实现对多电平开关网络3的输出电压的控制，该多电平开关网络3的输出电压就是谐振单元4的输入电压Vin，从而可以实现通过调整Vin来调节M_LLC，使M_LLC尽量等于1，此时谐振单元4工作在谐振频率点处，此时谐振变换器的效率最高，这样可以使谐振变换器有效的工作在低增益区，则不需要过度的调高工作频率，从而可以降低因工作频率过高导致的对谐振变换器的影响，可以提高谐振变换器的效率和带载能力。
本申请实施例中，多电平开关网络3输出端的输出电平数大于3，可以理解为本申请实施例中的多电平开关网络3可以是四电平开关网络、五电平开关网络，或者是更多输出电平数的开关网络。不同输出电平数的开关网络的电路结构不相同，下面以五电平开关网络的结构为例进行描述：
图3为本申请实施例中五电平开关网络的谐振变换器的一结构示意图。
如图3所示，分压电路2包括串联的电容C1和电容C2，C1和C2平分输入电源E的电压，C1和可以C2相同，也可以不同，只要能实现对E的均等分压即可，C1和C2各分担E/2的电压。
多电平开关网络3包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、第一双向开关和第二双向开关中的至少一个。其中，开关管可以通过金属氧化物半导体(metal oxidesemiconductor，MOS)管、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)管、氮化镓(GaN)管、结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor，JFET)等开关器件中的任意一种或多种实现。
Q1、Q2、Q3和Q4按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2、Q3和Q4连接在输入电源的正极和负极之间。
第一双向开关包括反向串联的开关管Q5和开关管Q6，第一双向开关的一端与Q1和Q2之间的连接点连接，另一端与分压电路2的中点连接。第一双向开关用于对第一双向开关两端间的电流实现双向导通和关断控制。
第二双向开关包括反向串联的开关管Q7和开关管Q8，第二双向开关的一端与Q3和Q4之间的连接点连接，另一端与分压电路2的中点连接。第二双向开关用于对第二双向开关两端间的电流实现双向导通和关断控制。
C3的正极与Q1和Q2之间的连接点连接，C3的负极与Q3和Q4之间的连接点连接；Q2和Q3的中点作为多电平开关网络的输出端与谐振单元4的一端相连接，C3两端的电压为E/4。
图3中Q1和Q2的两端还可以并联上一个开关管S1，S1的耐压高于Q1和Q2的耐压，同理，Q3和Q4的两端也可以并联一个与S1相类似的开关管。
图3中的多电平开关网络3在Q1至Q8中的不同开关管导通和截止时，可以输出不同的电平，输出电平的情况可以参阅表1进行理解。
表1：开关管状态与输出电平的对应关系表
其中，表征开关管状态的第一行中的各开关管的状态为：Q1和Q2开通，Q3、Q4、Q6、Q8关断，Q5和Q7可开通也可以关断。Q5可开通也可关断的原理是当电流是正向时，正向是指Q5中的二极管导通的方向，若关断，电流流经其体内二极管，若开通，电流流经其本体。在电流是反向时，反向是指Q5中二极管截止的方向，需控制Q5一直处于导通。Q7可开通也可以关断的原理与Q5相同，后面第二行至第八行中的Q5、Q6、Q7和Q8可开通也可以关断的原理与此处的Q5和Q7基本相同，后面对此不再重复描述。针对第一行中各开关管所处的状态，Q2和Q3的中点的电压与电容C1所分担的电压E/2相同，也就是多电平开关网络3的输出端电压为E/2。
第二行中的各开关管的状态为：Q1和Q3开通，Q2、Q4、Q6和Q8关断，Q5和Q7可开通也可以关断。针对第二行中各开关管所处的状态，Q1和Q3导通，C1经过Q1和Q3为箝位电容C3充电，桥臂中点的电压等于C1的电压减去C3的电压，即，E/2-E/4＝E/4，Q2和Q3中点所分到的电压为E/4，也就是多电平开关网络3的输出端电压为E/4。
第三行中的各开关管的状态为：Q2和Q7开通，Q1、Q3、Q4和Q6关断，Q5和Q8可开通也可以关断。针对第三行中各开关管所处的状态，因C1和C2中点电压为0，所以无论Q8开通还是关断，Q2和Q3的中点的电压都由C3的电压E/4来提供，也就是多电平开关网络3的输出端电压为E/4，也就是说因Q2、Q7或Q8开通，桥臂中点电压等于C3电容电压，因此输出电平为E/4。
第四行中的各开关管的状态为：Q3、Q7和Q8开通，Q1、Q2、Q4和Q6关断，Q5可开通也可以关断。针对第四行中各开关管所处的状态，C1和C2中点电压0，所以Q2和Q3的中点的电压为0，也就是多电平开关网络3的输出端电压为0。
第五行中的各开关管的状态为：Q2、Q5和Q6开通，Q1、Q2、Q4和Q7关断，Q8可开通也可以关断。针对第五行中各开关管所处的状态，C1和C2中点电压0，所以Q2和Q3的中点的电压为0，也就是多电平开关网络3的输出端电压为0。
第六行中的各开关管的状态为：Q3和Q6开通，Q1、Q2、Q4和Q7关断，Q5和Q8可开通也可以关断。针对第六行中各开关管所处的状态，无论Q5开通还是关断，Q2和Q3的中点电压都由C3提供，因为Q3连接C3负极，所以，Q2和Q3的中点电压为-E/4，也就是多电平开关网络3的输出端电压为-E/4。
第七行中的各开关管的状态为：Q2和Q4开通，Q1、Q2和Q5关断，Q6和Q8可开通也可以关断。针对第七行中各开关管所处的状态，电容C2的电压-E/2，经过C3升压后变为-E/4后，Q2和Q3的中点得到的电压为-E/4，也就是多电平开关网络3的输出端电压为-E/4。
第八行中的各开关管的状态为：Q3和Q4开通，Q1、Q2、Q5和Q7关断，Q6和Q8可开通也可以关断。针对第八行中各开关管所处的状态，Q2和Q3的中点的电压与C2的电压相同，即-E/4，也就是多电平开关网络3的输出端电压为-E/2。
根据上表1可知，由于五电平开关网络可以在输出端产生5种电平幅值，任意两个电平相互组合，可在多电平开关网络的输出端产生10种不同幅值的方波电压，10中不同幅值的方波电压的组合的工作方式可以包括(E/2，-E/2)、(E/2，-E/4)、(E/4，-E/2)、(E/2，0)、(E/4，-E/4)、(0，-E/2)、(E/2，E/4)、(E/4，0)、(0，-E/4)和(-E/4，-E/2)。
这十种不同组合方式电平差值分别为E、3E/4、3E/4、E/2、E/2、E/2、E/4、E/4、E/4和E/4。按照电平差值进行划分，将电平差值相同的组合划分到一个工作公式，则可以有4中工作模式，对于电平差值为3E/4、E/2、和E/4的工作模式，每种工作模式中还包括多个工作方式。上述关系可以用下述表2进行表达。
表2：工作模式与不同幅值的方波电压的对应关系
由表2可知，工作模式1的电平差值为E，工作模式2的电平差值为3E/4；工作模式3的电平差值为E/2，工作模式4的电平差值为E/4。
表2中的四种工作模式对应的方波电压的波形图可以参阅图4中的(a)至(d)进行理解，(a)对应工作模式1，方波电平差为E，(b)对应工作模式2，方波电平差为3E/4，(c)对应工作模式3，方波电平差为E/2，(d)对应工作模式4，方波电平差为E/4。
不同的工作模式或者同一工作模式下的不同工作方式分别对应的表1中不同开关管的开关状态，所以，在需要调节多电平开关网络的输出端的输出电压时，控制装置可以先获取所述谐振变换器的工作参数；所述工作参数例如可以包括多电平开关网络的输出端所需输出电压或者所述谐振变换器所需达到的增益等，然后依据工作参数确定选择哪个工作模式或者哪个工作模式下的哪种工作方式，从而控制装置生成控制指示传递给多电平开关网络，控制各开关管开通或者关断，从而在输出端产生相应幅值的方波电压，进而确保谐振单元的输入电压与谐振单元的输出电压相配合可以达到所需增益。
控制装置根据所述所需输出电压所位于的电压区间确定所述多电平开关网关待切换到的工作模式；或者，所述控制装置根据所述谐振变换器所需达到的增益所位于的增益区间确定所述多电平开关网关待切换到的工作模式；所述控制装置根据所述多电平开关网关待切换到的工作模式确定所述控制指示。
对于上述四种工作模式对应的控制选择方案可以是：
工作模式1：多电平开关网络的输出端的所需输出电压>阀值电压1(或谐振变换器的增益M_system>0.75/n,n为变压器的匝数比)。以所需输出电压为例进行说明，增益M的原理与所需输出电压的原理相同。
当所需输出电压大于阀值电压1，控制装置通过控制指示控制开关管处于表1中相应的开关状态，使多电平开关网络工作于工作模式1，多电平开关网络输出方波电平如(a)所示，作为谐振单元的输入电压。
工作模式2：阀值电压1>多电平开关网络的输出端的所需输出电压>阀值电压2(或0.75/n≥增益M_system>0.5/n)。
当所需输出电压介于阀值电压1和阀值电压2之间时，控制装置可以通过控制指示使多电平网络中的开关管工作在表1中相应的状态，使所述多电平开关网络工作于工作模式2，多电平开关网络输出方波电平如(b)所示，作为谐振单元的输入电压。工作模式2下，有两种工作方式，分别对应不同幅值的方波电压，控制装置可以控制工作模式2下的两种工作方式互相切换。
工作模式3：阀值电压2>多电平开关网络的输出端的所需输出电压>阀值电压3(或0.5/n≥增益M_system>0.25/n)。
当所需输出电压介于阀值电压2和阀值电压3之间，控制装置可以通过控制指示使多电平网络中的开关管工作在表1中相应的状态，使所述多电平开关网络工作于工作模式3，多电平开关网络输出方波电平如(c)所示，作为谐振单元的输入电压。工作模式3下，有三种工作方式，分别对应不同幅值的方波电压，控制装置可以控制工作模式3下的三种工作方式互相切换。
本申请实施例中控制装置可以周期性控制所述多电平开关网络工作在不同的工作模式，或者在一个控制周期中，控制所述多电平开关网络工作在一个工作模式下的不同工作方式。
工作模式4：阀值电压3>多电平开关网络的输出端的所需输出电压(或0.25/n≥增益M_system)。
当所需输出电压小于阀值电压3，控制装置可以通过控制指示使多电平网络中的开关管工作在表1中相应的状态，使所述多电平开关网络工作于工作模式4。多电平开关网络输出方波电平如(d)所示，作为谐振单元的输入电压。工作模式4下，有四种工作方式，分别对应不同幅值的方波电压，控制装置可以控制工作模式3下的三种工作方式互相切换。
由上述分析可知，工作模式2、3、4下均对应多种开关状态，同一工作模式下各开关状态虽在多电平桥臂输出端产生的方波存在差异，但方波的电平差值相同，对应输出增益相同，所以可以在不同工作方式中进行切换。
上述图3中是以五电平开关网络为例进行的介绍，实际上本申请实施例中的多电平开关网络还可以是四电平开关网络或者三电平开关网络，也可以是其他高于五电平的多电平开关网络。
下面在图3所示的五电平开关网络的基础上做一定简化，介绍几种四电平开关网络和三电平开关网络。
如图5中的(a)所示，在图3的多电平开关网络的基础上减掉了包含Q5和Q6的第一双向开关。图5中的(a)所示的结构可以实现不包含-E/4的四电平输出，即四电平开关网络的输出端可以输出包含E/2、E/4、0和-E/2四种输出电平。
如图5中的(b)所示，在图3的多电平开关网络的基础上减掉了包含Q7和Q8的第二双向开关。图5中的(b)所示的结构可以实现不包含E/4的四电平输出，即四电平开关网络的输出端可以输出包含E/2、0、-E/4、和-E/2四种输出电平。
如图5中的(c)所示，在图3的多电平开关网络的基础上减掉了包含Q5和Q6的第一双向开关，并且Q8是二极管，二极管的阳极与Q7的发射极相连，二极管的阴极与C3的负极相连。开关管和二极管都属于半导体管。图5中的(c)所示的结构可以实现不包含-E/4和0的三电平输出，即三电平开关网络的输出端可以输出包含E/2、E/4和-E/2三种输出电平。
如图5中的(d)所示，在图3的多电平开关网络的基础上减掉了包含Q7和Q8的第二双向开关，并且Q5是二极管，二极管的阳极与Q6的发射极相连，二极管的阴极与分压电路的中点相连。开关管和二极管都属于半导体管。图5中的(d)所示的结构可以实现不包含E/4和0的三电平输出，即三电平开关网络的输出端可以输出包含E/2、-E/4和-E/2三种输出电平。
如图5中的(e)所示，该多电平开关网络可以实现四电平输出，该四电平开关网络可以包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、双向开关和电容C3；Q1、Q2和Q3按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2和Q3连接在输入电源的正极和负极之间；双向开关的一端与Q2和Q3之间的连接点连接，另一端与C3的负极连接；C3的正极与Q1和Q2之间的连接点连接，Q4的集电极与C3的负极连接，Q4的发射极与分压电路的中点连接。图5中的(e)所示的结构可以实现不包含-E/4的四电平输出，即四电平开关网络的输出端可以输出包含E/2、E/4、0和-E/2四种输出电平。
如图5中的(f)所示，该多电平开关网络可以实现四电平输出，该四电平开关网络可以包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、双向开关和电容C3；Q1、Q2和Q3按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2和Q3连接在输入电源的正极和负极之间；双向开关的一端与Q1和Q2之间的连接点连接，另一端与C3的正极连接；C3的正极与Q1和Q2之间的连接点连接，Q4的发射极与C3的正极连接，Q4的集电极与分压电路的中点连接。图5中的(f)所示的结构可以实现不包含E/4的四电平输出，即四电平开关网络的输出端可以输出包含E/2、0、-E/4、和-E/2四种输出电平。
如图5中的(g)所示，该多电平开关网络可以实现三电平输出，该三电平开关网络可以包括：该多电平开关网络可以实现三电平输出，该三电平开关网络可以包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、二极管D1、双向开关和电容C3；Q1、Q2和Q3按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2和Q3连接在输入电源的正极和负极之间；双向开关的一端与Q2和Q3之间的连接点连接，另一端与C3的负极连接；C3的正极与Q1和Q2之间的连接点连接，D1的阳极与分压电路中点连接，D1的阴极与C3的负极连接。图5中的(g)所示的结构可以实现不包含-E/4和0的三电平输出，即三电平开关网络的输出端可以输出包含E/2、E/4和-E/2四种输出电平。
如图5中的(h)所示，该多电平开关网络可以实现三电平输出，该三电平开关网络可以包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、二极管D1、双向开关和电容C3；Q1、Q2和Q3按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2和Q3连接在输入电源的正极和负极之间；双向开关的一端与Q1和Q2之间的连接点连接，另一端与C3的正极连接；C3的正极与Q1和Q2之间的连接点连接，D1的阳极与C3的正极连接，D1的阴极与分压电路中点连接。图5中的(h)所示的结构可以实现不包含E/4和0的三电平输出，即三电平开关网络的输出端可以输出包含E/2、-E/4、和-E/2三种输出电平。
以上图5的(a)至(h)的三电平或者四电平输出的电路结构的工作原理与上述图3所示的工作原理相似，差别只是在开关管的数量，工作模式和工作方式的数量会减少，因此上述图5的(a)至(h)电路结构的具体谐振控制的原理不再重复赘述。
以上图3至图5部分只是介绍了一种五电平开关网络以及对该五电平开关网络进行编程得到的四电平或三电平开关网络。下面结合图6，介绍另一种五电平开关网络。
如图6所示，分压电路包括串联的电容C1和电容C2，C1和C2相同，C1和C2平分输入电源E的电压；多电平开关网络的输出电平数为5时，多电平开关网络包括：第一桥臂、第二桥臂和电容C3。
第一桥臂包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4；第二桥臂和包括开关管Q5、开关管Q6、开关管Q7和开关管Q8。
Q1、Q2、Q3和Q4按顺序同向串联，串联后的Q1、Q2、Q3和Q4连接在输入电源的正极和负极之间，Q1和Q2之间的连接点为第一连接点，Q2和Q3之间的连接点为第二连接点,Q3和Q4之间的连接点为第三连接点，第二连接点与分压电路中点相连。
Q5、Q6、Q7和Q8按顺序同向串联，串联后的Q5、Q6、Q7和Q8连接在第一连接点和第三连接点之间。
所述Q7和所述Q8的中点作为所述多电平开关网络的输出端与所述谐振单元的一端相连接；所述C3的正极与所述Q5和所述Q6之间的连接点连接，所述C3的负极与所述Q7和所述Q8之间的连接点连接，所述C3两端的电压为E/4。
图6与图3的差别在于五电平开关网络的电路结构不同，但实现原理是相同的，例如：该图6的多电平开关网络的电路结构可以有如下表3中所描述的8种状态。
该五电平桥臂在桥臂中点可以得到E/2、E/4、0、-E/4、-E/2五种电平信号。该五电平桥臂的驱动控制逻辑如下表所示：
表3：开关管状态与输出电平的对应关系表
关于上述表3中开关管处于不同的开通或关断状态的电路分析，以及输出电平的得到的过程可以参阅图3表1的过程进行理解，电路原理和工作控制原理也可以参阅图3所对应实施例的相应部分进行理解，本处不再重复赘述。
以上实施例中谐振变换器中只包含一个多电平开关网络，一个谐振单元，实际上多电平开关网络可以有M个，谐振单元也可以有M个，M为大于1的整数，所述每个多电平开关网络之间驱动时序相位差依次为360°/M；其中，每个多电平开关网络的输出端与每个谐振单元中的一端一对一的连接，每个谐振单元的另一端与变压器的原边的一端连接。每个谐振单元的另一端与所述每个变压器的原边的一端一对一连接。
如图7所示，谐振变换器中包输入电源、分压电路、多电平开关网络1、多电平开关网络2和多电平开关网络3，谐振单元1、谐振单元2和谐振单元3，变压器和整流滤波电路，多电平开关网络1的输出端与谐振单元1连接，多电平开关网络2的输出端与谐振单元2连接，多电平开关网络3的输出端与谐振单元3连接。其他各单元之间的连接关系都可以参阅图1部分的连接关系进行理解，本处不再重复描述。多电平开关网络1、多电平开关网络2和多电平开关网络3中的电路结构可以相同，也可以不相同。
变压器5可以为六端口网络，变压器5的副边与整流滤波电路6的输入端相连。
也可以是有3个变压器，每个变压器的原边分别一对一地连接三个谐振单元的一端，每个变压器的副边分别一对一地连接三个副边桥臂的中点，变压器可能采用△-△型接法、△-Y型接法、Y-△型接法或Y-Y型等连接方式，采用Y型连接时，其Y的中点可以悬空或者连接于某一电平。
以上图7中关于各多电平开关网络的开关管处于不同的开通或关断状态的电路分析，以及输出电平的得到的过程可以参阅图3表1的过程进行理解，电路原理和工作控制原理也可以参阅图3所对应实施例的相应部分进行理解，本处不再重复赘述。
本申请实施例还提供的一种功率变换系统，包括：输入电源、分压电路和N个谐振变换装置，该功率变换系统还可以包括N个整流滤波电路；N为大于1的整数，其中，每个谐振变换装置分别包括多电平开关网络、谐振单元和变压器，多电平开关网络、谐振单元和变压器分别为上述图1至图7所描述的实施例的谐振变换器中的多电平开关网络、谐振单元和变压器，N为大于1的整数；其中，输入电源的两端分别与分压电路的两端连接，分压电路用于对输入电源输入的直流电压进行分压；N个谐振变换装置之间并联，并且每个谐振变换装置的一端连接到分压电路，另一端分别连接到到各自对应的整流滤波电路。
如图8所示的功率变换系统中，N＝2，即两个谐振变换装置并联，输入电源和分压电路可以为两个谐振变换装置提供电压，控制装置可以控制这两个谐振变换装置中的多电平开关网络工作在不同的工作模式或者同一工作模式的不同工作方式下。
该功率变换系统的每个谐振变换装置中都包括M个所述多电平开关网络，M个所述谐振单元，所述M为大于1的整数，所述每个多电平开关网络之间驱动时序相位差依次为360°/M；其中，每个多电平开关网络的输出端与每个谐振单元中的一端一对一的连接，所述每个谐振单元的另一端与所述变压器的原边的一端连接。
也就是可以是将图7的结构应用在图8中，得到图9所示的功率变换系统。控制装置可以控制所述N个谐振变换装置工作在不同的工作模式，或者所述同一工作模式下的不同工作方式。
本申请实施例还提供一种功率控制的方法，该功率控制的方法应用于上述图1至图9所述的谐振变换器中，该功率控制的过程可以是通过硬件实现，也可以是通过软件实现，无论是通过硬件实现还是通过软件实现，都可以参阅上述图1至图9中控制装置的相应功能进行理解。
当所述功率控制的过程通过软件实现时，可以参阅图10理解本申请实施中的控制装置。
图10是本申请实施例提供的控制装置50的结构示意图。所述控制装置50可以为一个芯片或者一个芯片系统，该芯片或芯片系统可以包括至少一个处理器510、该处理器510可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)，该处理器510中可以包括存储器，或者该芯片或芯片系统中可以包括存储器550，该芯片或芯片系统中还可以包括输入输出(I/O)接口530，存储器550可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器510提供操作指令和数据。存储器550的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。
在一些实施方式中，存储器550存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集:
在本发明实施例中，在摘要获取的过程中，通过调用存储器550存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，
取所述谐振变换器的工作参数；
根据所述工作参数确定控制指示，所述控制指示用于指示所述多电平开关网络工作在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下，以使所述多电平开关网络的输出端在所述不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下输出不同幅值的方波电压作为所述谐振单元的输入电压，所述输入电压用于调节所述谐振变换器的增益。
本申请实施例可以通过调整输入电压的方式来调整增益，不需要过度的调高频率，从而可以降低因工作频率过高导致的对谐振变换器的影响，可以提高谐振变换器的效率和带载能力。
处理器510控制控制装置50的操作，处理器510还可以称为CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)。存储器550可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器510提供指令和数据。存储器550的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。具体的应用中控制装置50的各个组件通过总线系统520耦合在一起，其中总线系统520除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统520。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器510中，或者由处理器510实现。处理器510可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器510中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器510可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器550，处理器510读取存储器550中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可选地，处理器510用于：
当所述工作参数包括所述多电平开关网络的所需输出电压或者所述谐振变换器所需达到的增益时，根据所述所需输出电压所位于的电压区间确定所述多电平开关网关待切换到的工作模式；或者，根据所述谐振变换器所需达到的增益所位于的增益区间确定所述多电平开关网关待切换到的工作模式；根据所述多电平开关网关待切换到的工作模式确定所述控制指示。
可选地，处理器510还用于：
周期性控制所述多电平开关网络工作在不同的工作模式，或者在一个控制周期中，控制所述多电平开关网络工作在一个工作模式下的不同工作方式。
可选地，处理器510用于：
控制所述N个谐振变换装置工作在不同的工作模式，或者所述同一工作模式下的不同工作方式。
上对控制装置50的描述可以参阅图1至图9部分的控制装置描述进行理解，本处不再重复赘述。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上对本申请实施例所提供的谐振变换器、功率变换系统、谐振变换器的控制方法、控制装置以及计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (16)

1.一种谐振变换器，其特征在于，包括：
输入电源、分压电路、多电平开关网络、谐振单元和变压器；
其中，所述输入电源的正极和负极分别与所述分压电路的两端连接，所述分压电路用于对所述输入电源输入的直流电压进行分压；
所述多电平开关网络的两个输入端分别与所述分压电路的两端连接，所述多电平开关网络的箝位中点与所述分压电路的中点连接，所述多电平开关网络的输出端的输出电平数大于3；
所述谐振单元的一端与所述多电平开关网络的输出端相连，另一端与所述变压器的原边的一端相连；
所述变压器的原边的另一端与所述分压电路的中点相连；
所述多电平开关网络根据控制装置的控制指示工作在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下，所述控制指示为所述控制装置基于所述谐振变换器的工作参数做出的，所述控制装置位于包含所述谐振变换器的功率变换系统；
所述多电平开关网络的输出端在所述不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下输出不同幅值的方波电压作为所述谐振单元的输入电压，所述输入电压用于调节所述谐振变换器的增益。
2.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述分压电路包括串联的电容C1和电容C2，所述C1和所述C2平分所述输入电源E的电压；
所述多电平开关网络包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、双向开关和电容C3；所述双向开关包括第一双向开关和第二双向开关中的至少一个；
所述Q1、所述Q2、所述Q3和所述Q4按顺序同向串联，串联后的所述Q1、所述Q2、所述Q3和所述Q4连接在所述输入电源的所述正极和所述负极之间；
所述第一双向开关包括反向串联的半导体管Q5和开关管Q6，所述第二双向开关包括反向串联的开关管Q7和半导体管Q8；
所述第一双向开关的一端与所述Q1和所述Q2之间的连接点连接，另一端与所述分压电路的中点连接；
所述第二双向开关的一端与所述Q3和所述Q4之间的连接点连接，另一端与所述分压电路的中点连接；
所述C3的正极与所述Q1和所述Q2之间的连接点连接，所述C3的负极与所述Q3和所述Q4之间的连接点连接；所述Q2和Q3的中点作为所述多电平开关网络的输出端与所述谐振单元的一端相连接，所述C3两端的电压为E/4。
3.根据权利要求2所述的谐振变换器，其特征在于，
当所述Q5为开关管时，所述Q5的发射极与所述Q6的发射极相连，所述Q5的集电极与所述分压电路的中点相连；
当所述Q5为二极管时，所述Q5的阳极与所述Q6的发射极相连，所述Q5的阴极与所述分压电路的中点相连；
当所述Q8为开关管时，所述Q8的发射极与所述Q7的发射极相连，所述Q8的集电极与所述C3的负极相连；
当所述Q8为二极管时，所述Q8的阳极与所述Q7的发射极相连，所述Q8的阴极与所述C3的负极相连。
4.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述分压电路包括串联的电容C1和电容C2，所述C1和所述C2平分所述输入电源E的电压；
所述多电平开关网络的输出电平数为5时，所述多电平开关网络包括：
第一桥臂、第二桥臂和电容C3；
所述第一桥臂包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4；所述第二桥臂和包括开关管Q5、开关管Q6、开关管Q7和开关管Q8；
所述Q1、所述Q2、所述Q3和所述Q4按顺序同向串联，串联后的所述Q1、所述Q2、所述Q3和所述Q4连接在所述输入电源的正极和负极之间，所述Q1和所述Q2之间的连接点为第一连接点，所述Q2和所述Q3之间的连接点为第二连接点,所述Q3和所述Q4之间的连接点为第三连接点，所述第二连接点与所述分压电路中点相连；
所述Q5、所述Q6、所述Q7和所述Q8按顺序同向串联，串联后的所述Q5、所述Q6、所述Q7和所述Q8连接在所述第一连接点和第三连接点之间；
所述Q6和所述Q7的中点作为所述多电平开关网络的输出端与所述谐振单元的一端相连接；所述C3的正极与所述Q5和所述Q6之间的连接点连接，所述C3的负极与所述Q7和所述Q8之间的连接点连接，所述C3两端的电压为E/4。
5.根据权利要求2-4任一所述的谐振变换器，其特征在于，当所述输出电平数为5电平时，5个输出电平包括E/2、E/4、0、-E/4和-E/2；
所述5个输出电平组成10种不同幅值的方波电压；
所述10种不同幅值的方波电压包含于4种工作模式中，同一种工作模式中的不同工作方式下的方波电压的幅值的电平差值相同。
6.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述分压电路包括串联的电容C1和电容C2，所述C1和所述C2平分所述输入电源E的电压；
所述多电平开关网络包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、半导体管、双向开关和电容C3；
所述Q1、所述Q2和所述Q3按顺序同向串联，串联后的所述Q1、所述Q2和所述Q3连接在所述输入电源的所述正极和所述负极之间；
所述双向开关的一端与所述Q2和所述Q3之间的连接点连接，另一端与所述C3的负极连接；所述C3的正极与所述Q1和所述Q2之间的连接点连接，当所述半导体管为开关管Q4时，所述Q4的集电极与所述C3的负极连接，所述Q4的发射极与所述分压电路的中点连接；当所述半导体管为二极管时，所述二极管的阳极与所述分压电路中点连接，所述二极管阴极与所述C3的负极连接；或者，
所述双向开关的一端与所述Q1和所述Q2之间的连接点连接，另一端与所述C3的正极连接；所述C3的负极与所述Q2和所述Q3之间的连接点连接，当所述半导体管为开关管Q4时，所述Q4的发射极与所述C3的正极连接，所述Q4的集电极与所述分压电路的中点连接；当所述半导体管为二极管时，所述二极管的阳极与所述C3的正极连接，所述二极管的阴极与所述分压电路中点连接。
7.根据权利要求1-6任一所述的谐振变换器，其特征在于，所述多电平开关网络有M个，所述谐振单元有M个，所述M为大于1的整数，所述每个多电平开关网络之间驱动时序相位差依次为360°/M；
其中，每个多电平开关网络的输出端与每个谐振单元中的一端一对一的连接，所述每个谐振单元的另一端与所述变压器的原边的一端连接。
8.根据权利要求7所述的谐振变换器，其特征在于，所述变压器有M个，
所述每个谐振单元的另一端与所述每个变压器的原边的一端一对一连接。
9.一种功率变换系统，其特征在于，包括：输入电源、分压电路和N个谐振变换装置；所述N为大于1的整数，其中，每个谐振变换装置分别包括多电平开关网络、谐振单元和变压器，所述多电平开关网络、所述谐振单元和所述变压器分别为所述权利要求1-6中所述的谐振变换器中的多电平开关网络、谐振单元和变压器，所述N为大于1的整数；
其中，所述输入电源的正极和负极分别与所述分压电路的两端连接，所述分压电路用于对所述输入电源输入的直流电压进行分压；
所述N个谐振变换装置之间并联，并且每个谐振变换装置的一端连接到所述分压电路。
10.根据权利要求9所述的功率变换系统，其特征在于，所述每个谐振变换装置中都包括M个所述多电平开关网络，M个所述谐振单元，所述M为大于1的整数，所述每个多电平开关网络之间驱动时序相位差依次为360°/M；
其中，每个多电平开关网络的输出端与每个谐振单元中的一端一对一的连接，所述每个谐振单元的另一端与所述变压器的原边的一端连接。
11.一种谐振变换器的控制方法，其特征在于，所述谐振变换器包括：输入电源、分压电路、多电平开关网络、谐振单元和变压器；其中，所述输入电源的正极和负极分别与所述分压电路的两端连接，所述分压电路用于对所述输入电源输入的直流电压进行分压；所述多电平开关网络的两个输入端分别与所述分压电路的两端连接，所述多电平开关网络的箝位中点与所述分压电路的中点连接，所述多电平开关网络的输出端的输出电平数大于3；所述谐振单元的一端与所述多电平开关网络的输出端相连，另一端与所述变压器的原边的一端相连；所述变压器的原边的另一端与所述分压电路的中点相连；
所述控制方法包括：
控制装置获取所述谐振变换器的工作参数，所述控制装置位于包含所述谐振变换器的功率变换系统；
所述控制装置根据所述工作参数确定控制指示，所述控制指示用于指示所述多电平开关网络工作在不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下，以使所述多电平开关网络的输出端在所述不同工作模式或同一工作模式的不同工作方式下输出不同幅值的方波电压作为所述谐振单元的输入电压，所述输入电压用于调节所述谐振变换器的增益。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述工作参数包括所述多电平开关网络的所需输出电压或者所述谐振变换器所需达到的增益；
所述控制装置根据所述工作参数确定控制指示，包括：
所述控制装置根据所述所需输出电压所位于的电压区间确定所述多电平开关网关待切换到的工作模式；或者，
所述控制装置根据所述谐振变换器所需达到的增益所位于的增益区间确定所述多电平开关网关待切换到的工作模式；
所述控制装置根据所述多电平开关网关待切换到的工作模式确定所述控制指示。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
所述控制装置周期性控制所述多电平开关网络工作在不同的工作模式，或者在一个控制周期中，控制所述多电平开关网络工作在一个工作模式下的不同工作方式。
14.根据权利要求11-13任一所述的控制方法，其特征在于，当所述控制方法应用于权利要求8所述的功率变换系统时，所述控制方法还包括：
所述控制装置控制所述N个谐振变换装置工作在不同的工作模式，或者所述同一工作模式下的不同工作方式。
15.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置应用于谐振变换器的控制系统，所述控制系统包括谐振变换器和所述控制装置，所述谐振变换器包括：输入电源、分压电路、多电平开关网络、谐振单元和变压器；其中，所述输入电源的正极和负极分别与所述分压电路的两端连接，所述分压电路用于对所述输入电源输入的直流电压进行分压；所述多电平开关网络的两个输入端分别与所述分压电路的两端连接，所述多电平开关网络的箝位中点与所述分压电路的中点连接，所述多电平开关网络的输出端的输出电平数大于3；所述谐振单元的一端与所述多电平开关网络的输出端相连，另一端与所述变压器的原边的一端相连；所述变压器的原边的另一端与所述分压电路的中点相连；
所述控制装置包括至少一个处理器，所述至少一个处理器用于执行权利要求11-14中任一所述的控制方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述权利要求11-14任一所述的控制方法。
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