CN114070079B - 具有相移的转换器模块 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有相移的转换器模块。转换器模块设置有第一功率输送电路、第二功率输送电路和控制器。第一功率输送电路在第一方向上将电流从第一直流(DC)源供应到谐振级。第一功率输送电路包括至少两个第一开关。第二功率输送电路在与第一方向相反的第二方向上将电流从第一DC源供应到谐振级。控制器包括存储器和处理器，处理器被编程为：交替地启用第一功率输送电路和第二功率输送电路以将作为周期性波形的功率提供到谐振级；以及按顺序单独地禁用至少两个第一开关以在周期性波形中产生相移，并禁用第一功率输送电路。

Description

具有相移的转换器模块
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月31日提交的序列号为63/059,400的美国临时申请的利益，该美国临时申请的公开内容在此通过引用被全部并入本文。
技术领域
一个或更多个实施例涉及用于产生相移方波的交通工具转换器模块。
背景
电气化交通工具(包括纯电动交通工具和混合电动交通工具)包括用于交通工具的推进或“牵引”并可被称为牵引电池的高压电池组。这样的电气化交通工具包括用于转换供应到牵引电池的功率和转换来自牵引电池的功率的转换器模块。直流到直流(DC/DC)转换器模块将输入DC电压转换成输出DC电压。转换器包括接收输入DC电压的电路以及控制器，该控制器控制电路的开关以在连续的开关周期期间每隔一段时间断开/闭合以产生经滤波、按比例缩放和整流的波形，从而提供可以不同于输入电压的输出DC电压。这样的开关产生可能影响其他系统和部件的电磁能量。电磁兼容性(EMC)指电气设备和系统在它们的电磁环境中通过限制电磁能量(电磁能量可能引起在操作设备中的不想要的影响，例如电磁干扰(EMI))的无意产生、传播和接收来正常运转的能力。
概述
在一个实施例中，转换器模块设置有第一功率输送电路、第二功率输送电路和控制器。第一功率输送电路在第一方向上将电流从第一直流(DC)源供应到谐振级。第一功率输送电路包括至少两个第一开关。第二功率输送电路在与第一方向相反的第二方向上将电流从第一DC源供应到谐振级。控制器包括存储器和处理器，处理器被编程为：交替地启用第一功率输送电路和第二功率输送电路以将作为周期性波形的功率提供到谐振级；以及按顺序单独地禁用至少两个第一开关以在周期性波形中产生相移，并禁用第一功率输送电路。
在另一个实施例中，转换器模块设置有第一功率输送电路以将正直流(DC)电压从第一DC源供应到谐振级。第一功率输送电路包括至少两个第一开关。第二功率输送电路将负DC电压供应到谐振级。第二功率输送电路包括至少两个第二开关。控制器包括存储器和处理器，处理器被编程为：交替地启用第一功率输送电路和第二功率输送电路以将作为周期性波形的功率提供到谐振级；以及按顺序单独地禁用至少两个第一开关以在周期性波形中产生下降相移，并禁用第一功率输送电路。
在又一实施例中，提供了一种用于产生具有相移的周期性波形的方法。耦合在直流(DC)源和谐振级之间的第一功率输送电路被禁止向谐振级供应正电压。第二功率输送电路被启用以向谐振级供应负电压。第二功率输送电路的第一开关被禁用。在预定时间段之后，第二功率输送电路的第二开关被禁用以在周期性波形的两个上升沿部分之间产生实质上恒定的电压段。
在一个实施例中，转换器模块设置有开关电路以接收来自电气总线的直流(DC)输入，并将DC输入转换成方波。开关电路包括与谐振滤波器串联连接以提供正功率输送路径的第一开关和第四开关以及与谐振滤波器串联连接以提供负功率输送路径的第二开关和第三开关。控制器包括存储器和处理器，处理器被编程为：按顺序禁用第二开关和第三开关以产生方波的相移上升沿；以及按顺序禁用第一开关和第四开关以产生方波的相移下降沿。
另一个实施例提供了一种转换器模块，该转换器模块包括开关电路以接收直流(DC)输入并将DC输入转换成方波。开关电路包括与负载串联连接以提供正功率输送路径的第一开关和第四开关以及与负载串联连接以提供负功率输送路径的第二开关和第三开关。转换器还包括控制器，控制器包括存储器和处理器，处理器被编程为：按顺序禁用第二开关和第三开关以产生方波的上升沿，其中实质上平坦的电压段插在其间；以及按顺序禁用第一开关和第四开关以产生方波的下降沿，其中实质上平坦的电压段插在其间。
附图简述
图1是根据一个或更多个实施例的转换器模块的示意图。
图2是示出图1的转换器模块的开关电路的电路图。
图3是示出用于控制图2的开关电路的方法的流程图。
图4A是图2中的处于第一配置中的开关电路的简化电路图，其示出了图3中的用于控制开关电路的方法。
图4B是图2中的处于第二配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图3中的用于控制开关电路的方法。
图4C是图2中的处于第三配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图3中的用于控制开关电路的方法。
图4D是图2中的处于第四配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图3中的用于控制开关电路的方法。
图5是示出根据图3的方法的选通序列的图。
图6是示出用于控制图2中的开关电路的另一方法的流程图。
图7A是图2中的处于第一配置中的开关电路的简化电路图，其示出了图6中的用于控制开关电路的方法。
图7B是图2中的处于第二配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图6中的用于控制开关电路的方法。
图7C是图2中的处于第三配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图6中的用于控制开关电路的方法。
图7D是图2中的处于第四配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图6中的用于控制开关电路的方法。
图7E是图2中的处于第五配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图6中的用于控制开关电路的方法。
图7F是图2中的处于第六配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图6中的用于控制开关电路的方法。
图7G是图2中的处于第七配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图6中的用于控制开关电路的方法。
图7H是图2中的处于第八配置中的开关电路的简化电路图，其另外示出了图6中的用于控制开关电路的方法。
图8是示出根据图6的方法的选通序列的图。
图9是在图3的方法期间进行的对图2中的开关电路的电压测量结果的曲线图。
图10是在图6的方法期间进行的对图2中的开关电路的电压测量结果的曲线图。
图11是根据图3的方法在对图2中的系统的电磁兼容性(EMC)测试期间测量的信号的曲线图。
图12是根据图6的方法在对图2中的系统的电磁兼容性(EMC)测试期间测量的信号的曲线图。
图13是示出根据图3和图6的方法控制开关电路时在300V的第一电池电压下转换器系统的效率比较的曲线图。
图14是示出根据图3和图6的方法控制开关电路时在400V的第一电池电压下转换器系统的效率比较的曲线图。
详细描述
按照要求，本文公开了本发明的详细实施例；然而，应当理解的是，所公开的这些实施例仅仅是本发明的能以不同形式和替代形式实施的示例。附图不一定是按比例的；一些特征可以被夸大或者最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定的结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域中的技术人员以不同的方式采用本发明的代表性基础。
参考图1，根据一个或更多个实施例示出了转换器，并且转换器通常由数字100表示。转换器100是连接在第一DC总线102和第二DC总线104之间的模块，并且转换和调节在总线之间传输的电功率。在一个或更多个实施例中，第一DC总线102是连接到高压DC电源(未示出)(例如300-400伏牵引电池)的高压(HV)DC总线，以及第二DC总线104是连接到低压DC电源(未示出)(例如12伏电池)的低压DC总线。在另一个实施例中，第一DC总线102代表从转换器100的功率因数校正级供应的HVDC总线，以及第二DC总线104代表300-400伏牵引电池。转换器100包括开关电路106、谐振级108、变压器110和整流器112。
开关电路106从HV DC总线102接收DC输入电压，并将DC电压转换成具有周期性波形(例如方波)的负载电压。开关电路106包括被成对地控制以产生方波的四个开关：Q1、Q2、Q3和Q4。第一开关(Q1)和第四开关(Q4)提供(在图4C和图7E中示出的)第一功率输送电路107以用正电压激励谐振级108。第二开关(Q2)和第三开关(Q3)提供(在图4A和图7A中示出的)第二功率输送电路109以用负电压激励谐振级108。这样的开关产生可能影响其他系统和部件的电磁能量。开关电路106被控制以移动方波的相位从而减少这个电磁能量。
根据一个或更多个实施例，谐振级108包括谐振电感器(Lr)、谐振电容器(Cr)和变压器110的绕组以形成与开关电路106串联连接的LLC谐振级。谐振级108将方波转换成交流电(AC)。变压器110按比例缩放(例如增加或减小)AC信号的振幅。整流器112将AC转换回到DC。转换器100还包括分别用于对输入和输出信号滤波的输入滤波器和输出滤波器。转换器100可以逐步减小或逐步增加电压。转换器100通过将高输入电压(例如300-400伏)减小到低输出电压(例如12伏)来充当降压转换器。转换器100还可以通过将电压输入(例如，从功率因数校正级供应的大约400V的电压)增加到更高的电压输出(例如，向HV电池供应的500V)来充当升压转换器。在一个或更多个实施例中，转换器100起双向降压/升压转换器的作用，并在HV DC总线102和LV DC总线104之间在两个方向上转换DC电压。
图2示出了转换器100的开关电路106的简图，其中谐振级108连同LV DC总线104、变压器110和整流器112一起由单个“负载”元件113表示。转换器100包括用于控制开关电路106的控制器114。开关电路106包括四个开关，包括第一开关116、第二开关118、第三开关120和第四开关122。根据一个或更多个实施例，开关116、118、120、122是布置在全H桥配置中的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。MOSFET是包括源极(S)、栅极(G)和漏极(D)的三端子半导体设备。
根据一个或更多个实施例，控制器114包括处理器124和用于控制四个开关的四个驱动器，包括第一驱动器126、第二驱动器128、第三驱动器130和第四驱动器132。根据一个或更多个实施例，控制器114根据存储在存储器134中的预定开关周期来控制开关进行断开/闭合来形成方波负载电压。MOSFET包括四个体二极管，包括分别与第一开关116、第二开关118、第三开关120和第四开关122并联连接的第一二极管136、第二二极管138、第三二极管140和第四二极管142。当相对应的并联开关116、118、120和122断开时，二极管136、138、140和142提供用于使电流绕过开关116、118、120和122的路径。
开关电路106包括缓冲电路以减少电磁干扰(EMI)。当每个开关116、118、120、122断开时，其漏极电流迅速减小，这使在漏极和源极之间的电压电势(Vds)由于杂散电感而急剧增加。该瞬态电压在稳定下来之前振荡，这可能在其他设备中引起电磁干扰(EMI)。开关电路106包括第一缓冲电路146、第二缓冲电路148、第三缓冲电路150和第四缓冲电路152，它们分别与第一二极管136、第二二极管138、第三二极管140和第四二极管142并联布置以抑制在切断(switch-off)条件期间存在于Vds上的瞬态电压。缓冲电路可以包括一个或更多个电阻器(R)、电容器(C)和二极管(D)。所示实施例包括RC缓冲电路，每个RC缓冲电路包括与每个体二极管136、138、140、142并联连接在一起的电阻器和电容器。在其他实施例中，开关电路106可以包括其他缓冲电路配置，例如二极管(D)缓冲电路或电阻器、电容器、二极管(RCD)缓冲电路(未示出)。
参考图3-5，根据一个或更多个实施例，控制器114控制开关电路106以产生具有方波的负载电压(VAB)。参考图3，根据一个或更多个实施例示出了用于控制开关电路106的方法，并且该方法通常用数字300指示。根据一个或更多个实施例，使用被包含在控制器114内的软件代码来实现该方法。控制器114通常包括任何数量的处理器124、微处理器、ASIC、IC、存储器134(例如闪存、ROM、RAM、EPROM和/或EEPROM)和软件代码以彼此间共同合作来执行一系列操作。根据一个或更多个实施例，控制器114还包括存储在存储器134中的预定数据或“查找表”。虽然该方法使用以多个按次序的步骤示出的流程图进行描述，但是一个或更多个步骤可以在一个或更多个其他实施例中被省略和/或以另外的方式被执行。在步骤302，控制器114闭合或接通第二开关(Q2)118和第三开关(Q3)120。
图4A示出了在步骤302之后的开关电路106的第一配置，其中第一开关116和第四开关122断开以及第二开关118和第三开关120闭合。在该配置期间，电流通过开关电路106改变它的方向。如由图4A中的虚线所示，最初，电流从左向右流过谐振负载113且然后从右向左流过第二功率输送电路109，以用负电压激励谐振负载113。
图5是第一驱动器126、第二驱动器128、第三驱动器130和第四驱动器132分别提供给第一开关116(Q1)、第二开关118(Q2)、第三开关120(Q3)和第四开关122(Q4)的门信号的曲线图500。曲线图500还包括在序列期间测量的负载电压(VAB)。如在时间T1所示，当开关电路106布置在第一配置中时，负载电压(VAB)大约等于-300V的负HV总线电压。
参考图3，在步骤304，控制器114断开第二开关(Q2)118和第三开关(Q3)120。图4B示出了在步骤304之后的开关电路106的第二配置，其中所有开关是断开的以避免布置在不同功率输送电路上的开关(例如Q1和Q2或Q3和Q4)同时闭合，这将引起短路。如由图4B中的虚线所示，电流继续从右向左流过谐振负载113，且现在电流流过第一二极管136和第四二极管142。如在图5中在时间T2之后所示，第二配置使VAB快速增加到300V的正HV总线电压。
参考图3，在步骤306，控制器114闭合第一开关(Q1)116和第四开关(Q4)122。图4C示出了在步骤306之后的开关电路106的第三配置，其中第一开关116和第四开关122闭合以及第二开关118和第三开关120断开。在这个配置期间，电流通过开关电路106改变它的方向。如由图4C中的虚线所示，最初，电流从右向左流过谐振负载113，且然后从左向右流过第一功率输送电路107以用正电压激励谐振负载113。如在图5中在时间T3之后所示，第三配置使VAB保持在300V的正HV总线电压处。
参考图3，在步骤308，控制器114断开第一开关(Q1)116和第四开关(Q4)122。图4D示出了在步骤308之后的开关电路106的第四配置，其中所有开关是断开的。如由图4D中的虚线所示，电流继续从左向右流过谐振负载113，且现在电流流过第二二极管138和第三二极管140。如在图5中在时间T4之后所示，第四配置使VAB快速降低到-300V的负HV总线电压。
参考图6-8，根据一个或更多个实施例，控制器114控制开关电路106以产生具有相移上升沿和下降沿的方波。参考图6，根据一个或更多个实施例示出了用于控制开关电路106以产生相移方波的方法，并且该方法通常用数字600指示。根据一个或更多个实施例，使用被包含在控制器114内的软件代码来实现该方法。控制器114通常包括任何数量的处理器124、微处理器、ASIC、IC、存储器134(例如闪存、ROM、RAM、EPROM和/或EEPROM)和软件代码以彼此间共同合作来执行一系列操作。根据一个或更多个实施例，控制器114还包括存储在存储器134中的预定数据或“查找表”。虽然该方法使用以多个按次序的步骤示出的流程图进行描述，但是一个或更多个步骤可以在一个或更多个其他实施例中被省略和/或以另外的方式被执行。在步骤602，控制器114闭合或接通第二开关(Q2)118和第三开关(Q3)120。
图7A示出了在步骤602之后的开关电路106的第一配置，其中第一开关116和第四开关122断开以及第二开关118和第三开关120闭合。该第一配置导致电流最初从左向右流过谐振负载113，且然后从右向左流过第二功率输送电路109(如由图7A中的虚线所示)，以用负电压激励谐振负载113。
图8是根据图6的方法600第一驱动器126、第二驱动器128、第三驱动器130和第四驱动器132提供给第一开关116(Q1)、第二开关118(Q2)、第三开关120(Q3)和第四开关122(Q4)的门信号的曲线图800。曲线图800还包括在序列期间测量的负载电压(VAB)。如在时间T1所示，当开关电路106被布置在第一配置中时，负载电压(VAB)大约等于-300V的负HV总线电压。
参考图6，在步骤604，控制器114断开第二开关(Q2)118。图7B示出了在步骤604之后的开关电路106的第二配置，其中第三开关120闭合以及其余开关断开。如由图7B中的虚线所示，电流从右向左流过第三开关120、谐振负载113和第一二极管136以提供零电压电势。如在图8中在时间T2之后所示，第二配置使VAB快速增加到零电压。
参考图6，在步骤606，控制器114断开第三开关(Q3)120。图7C示出了在步骤606之后的开关电路106的第三配置，其中所有开关是关断的(断开的)。如由图7C中的虚线所示，电流继续从右向左流过谐振负载113，且现在电流流过第一二极管136和第四二极管142。如在图8中在时间T3之后所示，第三配置使VAB快速增加到300V的正HV总线电压
参考图6，在步骤608，控制器114闭合第一开关(Q1)116。图7D示出了在步骤608之后的开关电路106的第四配置，其中第一开关116闭合以及所有其他开关关断(断开)。如由图7D中的虚线所示，电流继续从右向左流过第四二极管142、谐振负载113和第一开关116。如在图8中在时间T4之后所示，第四配置使VAB保持300V的正HV总线电压。
如图7A-7C所示，控制器114按顺序单独地禁用或断开第二开关118和第三开关120。参考图8，对开关的这种单独控制导致在时间T2和时间T4之间示出的方波的相移上升沿，以及在时间T2之后的第一上升沿部分802、在时间T2和时间T3之间的第一死区时间804或实质上恒定的电压以及在时间T3之后的第二上升沿部分806。第一上升沿部分802和第二上升沿部分806是在比死区时间804更短的时间段内出现的瞬态条件。在一个实施例中，第一上升沿部分802和第二上升沿部分806均出现在大约15ns内，并且第一死区时间804是大约350ns。
参考图6，在步骤610，控制器114闭合第四开关(Q4)122。图7E示出了在步骤610之后的开关电路106的第五配置，其中第一开关116和第四开关122闭合以及第二开关118和第三开关120断开。第五配置导致电流最初从右向左流过谐振负载113，且然后从左向右流过第一功率输送电路107，以用正电压激励谐振负载113，如由图7E中的虚线所示。如在图8中在时间T5之后所示，第五配置使VAB保持在300V的正HV总线电压处。
参考图6，在步骤612，控制器114断开第一开关(Q1)116。图7F示出了在步骤612之后的开关电路106的第六配置，其中第四开关122闭合以及所有其他开关关断(断开)。如由图7F中的虚线所示，电流流过第二二极管138、谐振负载113和第四开关122。如在图8中在时间T6之后所示，第六配置使VAB快速降低到零伏。
参考图6，在步骤614，控制器114断开第四开关(Q4)122。图7G示出了在步骤614之后的第七配置，其中所有开关是断开的。电流继续从左向右流过谐振负载113，且现在电流流过第二二极管138和第三二极管140，如由图7G中的虚线所示。如在图8中在时间T7之后所示，第七配置使VAB快速降低到-300V的负HV总线电压。
如图7E-7G所示的，控制器114按顺序单独地禁用或断开第一开关116和第四开关122。参考图8，对开关的这种单独控制导致在时间T6和时间T8之间所示的方波的相移下降沿，以及在时间T6之后的第一下降沿部分808、在时间T6和时间T7之间的第二死区时间810或实质上恒定的电压以及在时间T7之后的第二下降沿部分812。第一下降沿部分808和第二下降沿部分812是在比第二死区时间810更短的时间段内出现的瞬态条件。在一个实施例中，第一下降沿部分808和第二下降沿部分812均出现在大约15ns内，且第二死区时间大约为350ns。
参考图6，在步骤616，控制器114闭合第二开关(Q2)118。图7H示出了步骤616之后的开关电路106的第八配置，其中第二开关118闭合以及其余开关断开。如由图7H中的虚线所示，电流从左到右流过第二开关118、谐振负载113和第三二极管140。如在图8中在时间T8之后所示，第八配置使得VAB保持在-300V的负HV总线电压处。返回参考图6，在步骤618，控制器114闭合第三开关(Q3)120，且然后返回到步骤604。
图9是在图3的第一方法300期间进行的对图2的开关电路的电压测量结果(Vds2_1、Vds4_1和VAB_1)的曲线图900。曲线图900包括第一曲线(Vds2_1)和第二曲线(Vds4_1)，它们表示在开关118、122关断之后、例如在时间T2之后在第二开关118和第四开关122的漏极(D)和源极(S)之间的电压电势。曲线图900还包括第三曲线(VAB_1)，其示出了在方法300期间在时间T2之后由开关电路106产生的方波负载电压的上升沿。如图9所示，在第一开关118断开之后，因而得到的Vds2_1的瞬态电压超过电源电压大约55伏，如由数字902指示的。
图10是在图6的第二方法600期间进行的对图2的开关电路的电压测量结果(Vds2_2、Vds4_2和VAB_2)的曲线图1000。曲线图1000包括第一曲线(Vds2_2)和第二曲线(Vds4_2)，其表示在开关118、122关断之后、例如在时间T2之后在第二开关118和第四开关122的漏极(D)和源极(S)之间的电压电势。曲线图1000还包括第三曲线(VAB_2)，其示出了在方法600期间在时间T2之后由开关电路106产生的相移方波负载电压的上升沿。如图10所示，在第二开关118断开之后，因而得到的Vds2_2的瞬态电压超过420伏的电源电压约30伏到最大值449伏(如由数字1002所指示)，其比上面参考图9中的曲线图900所述的过冲902小约25伏。
图11是在根据图3的第一方法300控制开关电路106时在转换器100的无线电宽带电磁兼容性(EMC)测试期间测量的信号的曲线图1100。一般来说，如果系统具备以下条件，则系统是电磁兼容性的：不对其他系统造成干扰；不易受来自其他系统的放射(emissions)的影响；并且不对自身造成干扰。转换器100在30MHz至200MHz的频率范围内被测试。如参考曲线(REF)所表示的，测试限制为40-50dB(μV/m)。曲线(S1)表示转换器100(包括开关电路106)的宽带发射。如在曲线图1100中所示，S1在83.13MHz处达到最大值37.362dBμV/M，如数字1102所指示的。
图12是在根据图6的第二方法600控制开关电路106时在转换器100的无线电宽带电磁兼容性(EMC)测试期间测量的信号的曲线图1200。转换器100在30MHz至200MHz的频率范围内被测试，且测试限制为40-50dB(μV/m)，如参考曲线(REF)所表示的。曲线(S2)表示在测试期间转换器100(包括开关电路106)的宽带放射。如在曲线图1200中所示，S2在83.37MHz处达到最大值29.179dBμV/M，如数字1202所指示的，其比在图11的曲线图1100中的S1的最大值小8.183dBμV/m，这示出用于控制开关电路的第二方法600如何提供优于其他策略(例如第一方法300)的EMC兼容性改进。
图13-14是曲线图1300、1400，其示出当使用图3的第一方法300和图6的第二方法600控制开关电路106时转换器100的效率的比较。可以基于输入功率(P输入)与输出功率(P输出)的比较来计算效率，例如，E＝P输出/P输入。电池电压在负载下、即当从电池中吸取电流出时降低。曲线图1300示出了当电池电压下降到300伏时在高电流条件下的效率值，以及曲线图1400示出了当电池电压为400伏时在低电流条件下的效率值。与曲线图1300相比，电气部件在高电流条件期间变热，这导致效率损失，如在曲线图1400中的更高的效率值所示出的。
曲线图1300、1400包括第一曲线(E1)，其示出当控制器114根据图3的第一方法300控制开关电路106时包括具有缓冲电路146、148、150、152的开关电路106的转换器100的效率。曲线图还包括第二曲线(E2)，其示出当控制器114根据图6的第二方法600控制开关电路106时转换器100的效率。曲线图1300示出了E2比E1大约0.5％，如由数字1302所指示的。这说明第二方法600提供优于第一方法300的效率改进。缓冲电路在高负载条件期间变热，这促成效率损失。第二方法600的效率改进可以允许对有较低容量缓冲电路部件的选择，从而成本节省。
虽然上文描述了示例性实施例，但这不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能形式。相反，在本说明书中使用的这些言词是说明性而非限制性的言词，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。此外，可以组合不同的实现实施例的特征以形成本发明的另外的实施例。
可在以下一个或更多个实施例中实现本发明的各方面。
1)一种转换器模块，包括：
第一功率输送电路，所述第一功率输送电路在第一方向上将电流从第一直流(DC)源供应到谐振级，所述第一功率输送电路包括至少两个第一开关；
第二功率输送电路，所述第二功率输送电路在与所述第一方向相反的第二方向上将所述电流从所述第一DC源供应到所述谐振级；以及
控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述处理器被编程为：
交替地启用所述第一功率输送电路和所述第二功率输送电路以将作为周期性波形的功率提供到所述谐振级；以及
按顺序单独地禁用所述至少两个第一开关以在所述周期性波形中产生相移，并禁用所述第一功率输送电路。
2)根据1)所述的转换器模块，其中，所述周期性波形的所述相移包括在最大电压和最小电压之间延伸的两个边缘部分之间的恒定电压段。
3)根据2)所述的转换器模块，其中，所述恒定电压段约等于零伏。
4)根据1)所述的转换器模块，其中，所述第二功率输送电路包括至少两个第二开关，并且适合于向所述谐振级供应负电压，其中，所述控制器还被编程为：
单独地禁用所述至少两个第二开关以在所述周期性波形的两个上升沿部分之间产生上升相移，并禁用所述第二功率输送电路。
5)根据1)所述的转换器模块，其中，所述第一功率输送电路适合于向所述谐振级供应正电压，其中，所述控制器还被编程为：
单独地禁用所述至少两个第一开关以在所述周期性波形的两个下降沿部分之间产生下降相移。
6)根据1)所述的转换器模块，其中，所述谐振级将所述周期性波形转换成交流(AC)信号，所述转换器模块还包括：
变压器，所述变压器耦合到所述谐振级以调整所述AC信号的振幅；以及
整流器，所述整流器耦合在所述变压器和第二DC源之间以将调整后的AC信号转换成DC信号。
7)根据6)所述的转换器模块，其中，所述第一DC源适合于提供第一电压，以及所述第二DC源适合于提供小于所述第一电压的第二电压。
8)根据6)所述的转换器模块，其中，所述处理器还被编程为便于在所述第一DC源和所述第二DC源之间在两个方向上的电流流动。
9)根据1)所述的转换器模块，其中，所述周期性波形包括方波。
10)根据1)所述的转换器模块，还包括与所述至少两个第一开关中的一个并联布置的缓冲电路。
11)一种转换器模块，包括：
第一功率输送电路，所述第一功率输送电路将正直流(DC)电压从第一DC源供应到谐振级，所述第一功率输送电路包括至少两个第一开关；
第二功率输送电路，所述第二功率输送电路将负DC电压供应到所述谐振级，所述第二功率输送电路包括至少两个第二开关；以及
控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述处理器被编程为：
交替地启用所述第一功率输送电路和所述第二功率输送电路以将作为周期性波形的功率提供到所述谐振级；以及
按顺序单独地禁用所述至少两个第一开关以在所述周期性波形中产生下降相移，并禁用所述第一功率输送电路。
12)根据11)所述的转换器模块，其中，所述周期性波形的所述下降相移包括在所述周期性波形的最大电压和最小电压之间延伸的两个下降沿部分之间的实质上恒定的电压段。
13)根据12)所述的转换器模块，其中，所述实质上恒定的电压段约等于零伏。
14)根据11)所述的转换器模块，其中，所述控制器还被编程为：
启用所述第二功率输送电路以向所述谐振级供应所述负DC电压；以及
单独地禁用所述至少两个第二开关以在所述周期性波形的两个上升沿部分之间产生上升相移，并禁用所述第二功率输送电路。
15)根据11)所述的转换器模块，还包括与所述至少两个第一开关中的一个并联布置的缓冲电路。
16)根据11)所述的转换器模块，其中，所述谐振级将所述周期性波形转换成交流(AC)信号，所述转换器模块还包括：
变压器，所述变压器耦合到所述谐振级以调整所述AC信号的振幅；以及
整流器，所述整流器耦合在所述变压器和第二DC源之间以将调整后的AC信号转换成DC信号。
17)根据16)所述的转换器模块，其中，所述第一DC源适合于提供第一电压，以及所述第二DC源适合于提供小于所述第一电压的第二电压。
18)根据16)所述的转换器模块，其中，所述处理器还被编程为便于在所述第一DC源和所述第二DC源之间在至少一个方向上的电流流动。
19)一种用于产生具有相移的周期性波形的方法，包括：
禁止耦合在直流(DC)源和谐振级之间的第一功率输送电路向所述谐振级供应正电压；
启用第二功率输送电路以向所述谐振级供应负电压；
禁用所述第二功率输送电路的第一开关；以及
在预定时间段之后，禁用所述第二功率输送电路的第二开关以在所述周期性波形的两个上升沿部分之间产生实质上恒定的电压段。
20)根据19)所述的方法，还包括：
启用所述第一功率输送电路以向所述谐振级供应正电压；以及
单独地禁用所述第一功率输送电路的至少两个第一开关以在所述周期性波形中产生下降相移，并禁用所述第一功率输送电路。

Claims (20)

1.一种转换器模块，包括：
第一功率输送电路，所述第一功率输送电路在第一方向上将电流从第一直流源供应到谐振级，所述第一功率输送电路包括至少两个第一开关；
第二功率输送电路，所述第二功率输送电路在与所述第一方向相反的第二方向上将所述电流从所述第一直流源供应到所述谐振级，所述第二功率输送电路包括至少两个第二开关；
以及
控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述处理器被编程为：
交替地启用所述第一功率输送电路和所述第二功率输送电路以将作为周期性波形的功率提供到所述谐振级；以及
闭合所述至少两个第二开关并且禁用所述至少两个第一开关以使得电流改变方向；
按顺序单独地禁用所述至少两个第二开关，以在所述周期性波形的两个倾斜的上升沿部分之间产生上升相移并禁用所述第二功率输送电路；
闭合所述至少两个第一开关并且禁用所述至少两个第二开关以使得电流改变方向；
按顺序单独地禁用所述至少两个第一开关，以在所述周期性波形的两个倾斜的下降沿部分之间产生下降相移并禁用所述第一功率输送电路；
其中，在所有开关都被禁用的时间段内，所述周期性波形快速增加到最大电压或者快速降低到最小电压；
其中，所述控制器根据存储在所述存储器中的预定开关周期来控制所述至少两个第一开关和所述至少两个第二开关进行禁用和闭合以在所述周期性波形中产生相移从而减少所述至少两个第一开关和所述至少两个第二开关所产生的电磁能量。
2.根据权利要求1所述的转换器模块，其中，所述上升相移和所述下降相移都包括在所述最大电压和所述最小电压之间延伸的两个边缘部分之间的恒定电压段。
3.根据权利要求2所述的转换器模块，其中，所述恒定电压段约等于零伏。
4.根据权利要求1所述的转换器模块，其中，所述第二功率输送电路适合于向所述谐振级供应负电压。
5.根据权利要求1所述的转换器模块，其中，所述第一功率输送电路适合于向所述谐振级供应正电压。
6.根据权利要求1所述的转换器模块，其中，所述谐振级将所述周期性波形转换成交流信号，所述转换器模块还包括：
变压器，所述变压器耦合到所述谐振级以调整所述交流信号的振幅；以及
整流器，所述整流器耦合在所述变压器和第二直流源之间以将调整后的交流信号转换成直流信号。
7.根据权利要求6所述的转换器模块，其中，所述第一直流源适合于提供第一电压，以及所述第二直流源适合于提供小于所述第一电压的第二电压。
8.根据权利要求6所述的转换器模块，其中，所述处理器还被编程为便于在所述第一直流源和所述第二直流源之间在两个方向上的电流流动。
9.根据权利要求1所述的转换器模块，其中，所述周期性波形包括方波。
10.根据权利要求1所述的转换器模块，还包括与所述至少两个第一开关中的一个并联布置的缓冲电路。
11.一种转换器模块，包括：
第一功率输送电路，所述第一功率输送电路将正直流(DC)电压从第一DC源供应到谐振级，所述第一功率输送电路包括至少两个第一开关；
第二功率输送电路，所述第二功率输送电路将负DC电压供应到所述谐振级，所述第二功率输送电路包括至少两个第二开关；以及
控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述处理器被编程为：
交替地启用所述第一功率输送电路和所述第二功率输送电路以将作为周期性波形的功率提供到所述谐振级；
闭合所述至少两个第一开关并且禁用所述至少两个第二开关以使得电流改变方向；以及
按顺序单独地禁用所述至少两个第一开关，以在所述周期性波形的两个倾斜的下降沿部分之间产生下降相移并禁用所述第一功率输送电路；
其中，在所有开关都被禁用的时间段内，所述周期性波形快速增加到最大电压或者快速降低到最小电压；
其中，所述控制器根据存储在所述存储器中的预定开关周期来控制所述至少两个第一开关和所述至少两个第二开关进行禁用和闭合以在所述周期性波形中产生相移从而减少所述至少两个第一开关和所述至少两个第二开关所产生的电磁能量。
12.根据权利要求11所述的转换器模块，其中，所述周期性波形的所述下降相移包括在所述周期性波形的所述最大电压和所述最小电压之间延伸的两个下降沿部分之间的实质上恒定的电压段。
13.根据权利要求12所述的转换器模块，其中，所述实质上恒定的电压段约等于零伏。
14.根据权利要求11所述的转换器模块，其中，所述控制器还被编程为：
启用所述第二功率输送电路以向所述谐振级供应所述负DC电压。
15.根据权利要求11所述的转换器模块，还包括与所述至少两个第一开关中的一个并联布置的缓冲电路。
16.根据权利要求11所述的转换器模块，其中，所述谐振级将所述周期性波形转换成交流信号，所述转换器模块还包括：
变压器，所述变压器耦合到所述谐振级以调整所述交流信号的振幅；以及
整流器，所述整流器耦合在所述变压器和第二DC源之间以将调整后的交流信号转换成DC信号。
17.根据权利要求16所述的转换器模块，其中，所述第一DC源适合于提供第一电压，以及所述第二DC源适合于提供小于所述第一电压的第二电压。
18.根据权利要求16所述的转换器模块，其中，所述处理器还被编程为便于在所述第一DC源和所述第二DC源之间在至少一个方向上的电流流动。
19.一种用于产生具有相移的周期性波形的方法，包括：
禁止耦合在直流(DC)源和谐振级之间的第一功率输送电路向所述谐振级供应正电压，其中，所述第一功率输送电路包括至少两个第一开关；
闭合第二功率输送电路中的第二开关和第三开关并且禁用所述至少两个第一开关，来启用第二功率输送电路以向所述谐振级供应负电压，并且使得电流改变方向；
禁用所述第二功率输送电路的第二开关；以及
在预定时间段之后，禁用所述第二功率输送电路的第三开关以在所述周期性波形的两个倾斜的上升沿部分之间产生实质上恒定的电压段作为上升相移；
其中，在所有开关都被禁用的时间段内，所述周期性波形快速增加到最大电压或者快速降低到最小电压；
其中，控制器根据存储在存储器中的预定开关周期来控制所述至少两个第一开关、所述第二开关和所述第三开关进行禁用和闭合以在所述周期性波形中产生相移从而减少所述至少两个第一开关、所述第二开关和所述第三开关所产生的电磁能量。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
启用所述第一功率输送电路以向所述谐振级供应正电压；以及
单独地禁用所述第一功率输送电路的至少两个第一开关以在所述周期性波形中产生下降相移，并禁用所述第一功率输送电路。
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