CN114421791A - 双输出能量变换装置、调制方法及供电设备 - Google Patents

双输出能量变换装置、调制方法及供电设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供的双输出能量变换装置、调制方法及供电设备，通过采用第一电储能模块可以大幅度提升变换装置的母线电压提升能力，以使其能在较宽的输入电压范围内使用，设置第一变换输出电路及第二变换输出电路，所有开关管的电压应力均降低为直流母线电压的一半，可以大大降低变换装置在高频应用场合的系统EMI，提升装置的电源转换效率，相比传统的多级式结构需要同时实现前级与后级的中点电压箝位以及其他控制，控制结构复杂，本发明提供的双输出能量变换装置仅需要实现一级功率变换的控制，控制结构简单。

Description

双输出能量变换装置、调制方法及供电设备
技术领域
本发明涉及逆变技术领域，具体而言，涉及一种双输出能量变换装置、调制方法及供电设备。
背景技术
在新能源发电场合，如光伏发电、风力发电等，逆变器是有效实现电能变换的关键装置。新能源发电场合的逆变装置主要具备两种特点：电源输出电压范围宽以及多端口输出。为了适应这一应用特点，逆变装置通常需要具备升降压电能变化能力和多端口输出、灵活扩容的能力。前者往往采用两级式或多级式升降压电源变换装置，而后者通常采用多个电源变换装置并联，或者通过隔离型电路实现单输入、多输出。
上述两种解决方案均需要较多的电路组件以及复杂的控制方案，而且电路的电压应力会很大。而过高的电压应力会在功率管开关动作过程产生很大的瞬时电流，恶化电源装置的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)，甚至降低装置电能变换效率，严重制约着三族氮化物等宽禁带半导体器件的应用。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种双输出能量变换装置、调制方法及供电设备，其能够降低电路的电压应力，提升装置的电源转换效率。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种双输出能量变换装置，所述双输出能量变换装置包括：第一储能模块、第一组合串联桥臂模块、电容储能模块及第二组合串联桥臂模块；
所述第一储能模块、第一组合串联桥臂模块、电容储能模块、第二组合串联桥臂模块依次连接；
所述第一组合串联桥臂模块包括串联的第一主开关管桥臂单元及第一辅助管桥臂单元；
所述第二组合串联桥臂模块包括串联的第二主开关管桥臂单元及第二辅助管桥臂单元；
所述第一主开关管桥臂单元、所述第二主开关管桥臂单元形成第一变换输出电路，将所述第一储能模块和/或所述电容储能模块的能量输出至后级负载；
所述第一辅助管桥臂单元、所述第二辅助管桥臂单元形成第二变换输出电路，将所述第一储能模块和/或所述电容储能模块的能量输出至后级负载。
在可选的实施方式中，所述第一主开关管桥臂单元包括第一主开关管与第二主开关管，所述第一主开关管与所述第二主开关管串联；
所述第二主开关管桥臂单元包括第三主开关管与第四主开关管，所述第三主开关管与所述第四主开关管串联；
所述电容储能模块包括第一母线电容，所述第一母线电容的第一端与所述第一主开关管及所述第三主开关管电连接；所述第一母线电容的第二端与所述第二主开关管及所述第四主开关管电连接；
所述第一变换输出电路包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端形成于所述第一主开关管桥臂单元的中点，所述第二输出端形成于所述第二主开关管桥臂单元中点；
所述第一主开关管、第二主开关管、第三主开关管及第四主开关管用于根据驱动信号切换导通状态，以将所述第一储能模块及所述第一母线电容的能量通过所述第一输出端与所述第二输出端输出交变信号至后级负载。
在可选的实施方式中，所述第一辅助管桥臂单元包括第一辅助管与第二辅助管，所述第一辅助管与所述第二辅助管串联；
所述第二辅助管桥臂单元包括第三辅助管与第四辅助管，所述第三辅助管与所述第四辅助管串联；
所述电容储能模块包括第二母线电容，所述第二母线电容与所述第一母线电容串联；所述第二母线电容的第一端与所述第一母线电容的第二端电连接；
所述第二母线电容的第一端还与所述第二辅助管及所述第四辅助管电连接；所述第二母线电容的第二端与所述第一辅助管及所述第三辅助管电连接；
所述第二变换输出电路包括第三输出端及第四输出端，所述第三输出端形成于所述第一辅助管桥臂单元的中点，所述第四输出端形成于所述第二辅助管桥臂单元中点；
所述第一辅助管、第二辅助管、第三辅助管及第四辅助管用于根据驱动信号切换导通状态，以将所述第一储能模块及所述第二母线电容的能量通过所述第三输出端与所述第四输出端输出交变信号至后级负载。
在可选的实施方式中，所述双输出能量变换装置还包括第一滤波模块及第二滤波模块；
所述第一滤波模块与所述第一变换输出电路的输出端电连接，用于将所述第一变换输出电路输出的交变信号变换为标准正弦信号；
所述第二滤波模块与所述第二变换输出电路的输出端电连接，用于将所述第二变换输出电路输出的交变信号变换为标准正弦信号。
在可选的实施方式中，所述双输出能量变换装置包括第一防逆流模块；
所述第一防逆流模块设置于所述第一储能模块与所述第一变换输出电路之间；所述第一防逆流模块用于防止第一变换输出电路的能量回流。
在可选的实施方式中，所述双输出能量变换装置包括第二防逆流模块；
所述第二防逆流模块设置于所述第二变换输出电路与电源负极之间，所述第二防逆流模块用于防止第二变换输出电路的能量回流。
在可选的实施方式中，所述第一储能模块设置于电源正极与第一变换输出电路之间；
所述第一储能模块包括至少一个二极管，所述第一储能模块还包括电感及电容中的至少一种。
在可选的实施方式中，所述第一组合串联桥臂模块、所述第二组合串联桥臂模块中的开关管均为三族氮化物晶体管。
第二方面，本发明实施例提供一种调制方法，所述调制方法应用于如前述实施方式任意一项所述的双输出能量变换装置，所述调制方法包括：
将第一调制波输入信号分别与第一载波输入信号与第二载波输入信号通过比较生成第一正弦脉宽信号及第二正弦脉宽信号；
将第二调制波输入信号分别与第一载波输入信号与第二载波输入信号通过比较生成第二固定脉宽信号及第二固定脉宽信号；
根据所述第一调制波输入信号、第二调制波输入信号分别与驱动参考地信号经过比较生成第一过零点检测信号及第二过零点检测信号；
根据所述第一正弦脉宽信号、第一固定脉宽信号和第一过零点检测信号经过第一组合逻辑模块生成第一变换输出电路的驱动信号Vgs1～Vgs4；
根据所述第二正弦脉宽信号、第二固定脉宽信号和第二过零点检测信号经过第二组合逻辑模块生成第二变换输出电路的驱动信号Vgsub1～Vgsub4；
根据所述第一变换输出电路的驱动信号Vgs1～Vgs4对所述第一变换输出电路进行驱动；
根据所述第二变换输出电路的驱动信号Vgsub1～Vgsub4对所述第二变换输出电路进行驱动；
其中所述第一载波输入信号与所述第二载波输入信号相位差180度。
第三方面，本发明实施例提供一种供电设备，所述供电设备包括如前述实施方式任意一项所述的双输出能量变换装置。
相对于现有技术，本发明提供的双输出能量变换装置、调制方法及供电设备，通过采用第一储能模块可以大幅度提升变换装置的母线电压提升能力，以使其能在较宽的输入电压范围内使用，设置第一变换输出电路及第二变换输出电路，所有开关管的电压应力均降低为直流母线电压的一半，可以大大降低变换装置在高频应用场合的系统EMI，提升装置的电源转换效率，相比传统的多级式结构需要同时实现前级与后级的中点电压箝位以及其他控制，控制结构复杂，本发明提供的双输出能量变换装置仅需要实现一级功率变换的控制，控制结构简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本实施例提供的双输出能量变换装置的结构示意图；
图2A示出了本实施例提供的调制关键波形图(D>0.5)；
图2B示出了本实施例提供的调制关键波形图(D≤0.5)；
图3A～图3H示出了本实施例提供的双输出能量变换装置的升压型逆变(D>0.5)工作模态图；
图4A～图4E示出了本实施例提供的双输出能量变换装置的降压型逆变(D≤0.5)工作模态图；
图5A～图5C示出了本实施提供的开关管示意图；
图6示出了本实施例提供的三族氮化物二极管的示意性截面图；
图7A～图7B示出了本实施例提供的三族氮化物整流器件电连接示意图；
图8A～图8B示出了本实施例提供的三族氮化物整流器件平面剖视图；
图9A～图9C示出了本实施例提供的第一储能模块的示意图；
图10A～图10C示出了本实施例提供的双输出电能变换装置的实验结果示意图。
图标：LCD Unit-第一储能模块；110-第一组合串联桥臂模块；111-第一主开关管桥臂单元；112-第一辅助管桥臂单元；120-电容储能模块；130-第二组合串联桥臂模块；131-第二主开关管桥臂单元；132-第二辅助管桥臂单元；B-第一输出端；A-第二输出端；C-第三输出端；D-第四输出端；D1-第一防逆流模块；D1A-第一防逆流二极管；D1B-第二防逆流二极管；D2-第二防逆流模块；D2A-第三防逆流二极管；D2B-第四防逆流二极管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在新能源发电场合，如光伏发电、风力发电等，逆变器是有效实现电能变换的关键装置。新能源发电场合的逆变装置主要具备两种特点：①电源输出电压范围宽；②输出多端口。为了适应这一应用特点，逆变装置通常需要具备升降压电能变化能力和多端口输出、灵活扩容的能力。前者往往采用两级式或多级式升降压电源变换装置，而后者通常采用多个电源变换装置并联，或者通过隔离型电路实现单输入、多输出。
上述两种解决方案均需要较多的电路组件以及复杂的控制方案，而且电路的电压应力会很大。尤其是随着新一代半导体器件的应用，开关器件的工作频率会被大幅度提升，而过高的电压应力会在功率管开关动作过程产生很大dv/dt，恶化电源装置的EMI，甚至降低装置电能变换效率，严重制约着三族氮化物等宽禁带半导体器件的应用。
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种双输出能量变换装置，请参考图1，图1示出了本实施例提供的双输出能量变换装置的结构示意图。
双输出能量变换装置包括电源输入端、第一储能模块LCD Unit、第一组合串联桥臂模块110、电容储能模块120、及第二组合串联桥臂模块130。
第一储能模块LCD Unit、第一组合串联桥臂模块110、电容储能模块120、第二组合串联桥臂模块130依次连接。
第一储能模块LCD Unit与电源输入端电连接，用于接入电源(于本实施例中，电源为直流电源Uin)，储存能量提升母线电压，第一组合串联桥臂模块110包括串联的第一主开关管桥臂单元111及第一辅助管桥臂单元112；第二组合串联桥臂模块130包括串联的第二主开关管桥臂单元131及第二辅助管桥臂单元132，第一主开关管桥臂单元111与第二主开关管桥臂单元131形成第一变换输出电路(图未标示)，将第一储能模块LCD Unit和/或电容储能模块120的能量输出交变信号至后级负载；第一辅助管桥臂单元112、第二辅助管桥臂单元132形成第二变换输出电路(图未标示)，将第一储能模块LCD Unit和/或电容储能模块120的能量输出交变信号至后级负载。
本实施例提供的技术方案采用第一储能模块LCD Unit可以大幅度提升变换装置的母线电压提升能力，以使其能在较宽的输入电压范围内使用，通过设置辅助管与主开关管形成两个变换输出回路，主开关管负责第一变换输出回路的能量变换，辅助管负责第二变换输出回路的能量变换，形成双输出电路，同时利用辅助管将主开关管的电压应力进行分担，降低系统的电压应力，仅需要实现一级功率变换的控制，控制结构简单。
在一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，第一主开关管桥臂单元111包括第一主开关管S1与第二主开关管S2，第二主开关管桥臂单元131包括第三主开关管S3与第四主开关管S4，第一主开关管S1与第二主开关管S2串联；第三主开关管S3与第四主开关管S4串联。
在一种可能的实现方式中，电容储能模块120包括第一母线电容Cbus1，第一母线电容Cbus1的第一端(于本实施例中，第一端为正极)与第一主开关管S1及第三主开关管S3电连接；第一母线电容Cbus1的第二端(于本实施例中，第二端为负极)与第二主开关管S2及第四主开关管S4电连接。
第一变换输出电路包括第一输出端B及第二输出端A，第二输出端A形成于第一主开关管桥臂单元111的中点，即第一主开关管S1与第二主开关管S2的连接点，第一输出端B形成于第二主开关管桥臂单元131中点，即第三主开关管S3与第四主开关管S4的连接点，第一主开关管S1、第二主开关管S2、第三主开关管S3及第四主开关管S4用于根据驱动信号切换导通状态，以将第一储能模块LCD Unit及第一母线电容Cbus1的能量进行变换通过第一输出端B与第二输出端A输出交变信号至后级负载。
在一种可能的实现方式中，请继续参阅图1，第一辅助管桥臂单元112包括第一辅助管Ssub1与第二辅助管Ssub2，第二辅助管桥臂单元132包括第三辅助管Ssub3与第四辅助管Ssub4，其中，第一辅助管Ssub1与第二辅助管Ssub2串联；第三辅助管Ssub3与第四辅助管Ssub4串联。
电容储能模块120包括第二母线电容Cbus2，第二母线电容Cbus2与第一母线电容Cbus1串联；第二母线电容Cbus2的第一端(于本实施例中，第一端为正极)与第一母线电容Cbus1的第二端电连接；第二母线电容Cbus2的第一端还与第二辅助管Ssub2及第四辅助管Ssub4电连接；第二母线电容Cbus2的第二端(于本实施例中，第二端为负极)与第一辅助管Ssub1及第三辅助管Ssub3电连接。
第二变换输出电路包括第三输出端C及第四输出端D，第三输出端C形成于第一辅助管桥臂单元112的中点，即第二辅助管Ssub2与第一辅助管Ssub1的连接点，第四输出端D形成于第二辅助管桥臂单元132中点，即第四辅助管Ssub4与第三辅助管Ssub3的连接点。
第一辅助管Ssub1、第二辅助管Ssub2、第三辅助管Ssub3及第四辅助管Ssub4用于根据驱动信号切换导通状态，以将第一储能模块LCD Unit及第二母线电容Cbus2的能量进行转换，通过第三输出端C与第四输出端D输出交变信号至后级负载。
于本实施例中，以第一组合串联桥臂模块110为例，第一组合串联桥臂模块110包括第一主开关管桥臂单元111及第一辅助管桥臂单元112，第一主开关管桥臂单元111与第一辅助管桥臂单元112串联，其中，第一辅助管桥臂单元112包括第一辅助管Ssub1与第二辅助管Ssub2，第二辅助管Ssub2与第二主开关管S2连接，同理，第四辅助管Ssub4与第四主开关管S4连接。
双输出能量变换装置包括第一防逆流模块D1及第二防逆流模块D2；第一防逆流模块D1设置于第一储能模块LCD Unit与第一变换输出电路之间；第一防逆流模块D1用于防止第一变换输出电路的能量回流。
在一种可能的实现方式中，第一防逆流模块D1包括第一防逆流二极管D1A、第二防逆流二极管D1B；第一防逆流二极管D1A、第二防逆流二极管D1B的正极均与第一储能模块LCD Unit的第二端电连接，第一防逆流二极管D1A的负极与第一输出端B电连接；第二防逆流二极管D1B的负极与第二输出端A电连接。
第二防逆流模块D2设置于第二变换输出电路与电源负极之间，第二防逆流模块D2用于防止第二变换输出电路的能量回流。
在一种可能的实现方式中，第二防逆流模块D2包括第三防逆流二极管D2A、第四防逆流二极管D2B；第三防逆流二极管D2A、第四防逆流二极管D2B的负极均与电源负极电连接，第三防逆流二极管D2A的正极与第三输出端C电连接；第四防逆流二极管D2B的正极与第四输出端D电连接。
在一种可能的实现方式中，第一储能模块LCD Unit用于当第二主开关管S2与第二辅助管Ssub2同时导通时或当第四主开关管S4与第四辅助管Ssub4同时导通时存储电能，其余情况下向第一变换输出电路、第二变换输出电路、第一母线电容Cbus1及第二母线电容Cbus2释放电能。
当第二主开关管S2与第二辅助管Ssub2同时导通时，第一储能模块LCD Unit等效于直连于电源输入端的两端，当第四主开关管S4与第四辅助管Ssub4同时导通时，第一储能模块LCD Unit等效于直连于电源输入端的两端，此时电源为第一储能模块LCD Unit充电，在其余情况下，第一储能模块LCD Unit均处于放电状态，将储存的能量向负载或者第一母线电容Cbus1及第二母线电容Cbus2转移。
在一种可能的实现方式中，第一变换输出电路的各开关管：第一主开关管S1、第二主开关管S2、第三主开关管S3及第四主开关管S4用于在驱动信号的控制下导通或关断，以根据第一储能模块LCD Unit的能量和/或第一母线电容Cbus1的能量通过第一输出端及第二输出端输出交变的脉冲信号。
第二变换输出电路的各开关管：第一辅助管Ssub1、第二辅助管Ssub2、第三辅助管Ssub3及第四辅助管Ssub4用于在驱动信号的控制下导通或关断，以根据第一储能模块LCDUnit的能量和/或第二母线电容Cbus2的能量通过第三输出端及第四输出端输出交变的脉冲信号。
在一种可能的实现方式中，双输出能量变换装置还包括第一滤波模块Filto1及第二滤波模块Filto2。
第一滤波模块Filto1与第一变换输出电路电连接，用于将第一变换输出电路输出的脉冲信号变换为正弦脉冲信号。其中，第一滤波模块Filto1包括第一输入端及第二输入端，第一滤波模块Filto1第一输入端与第一变换输出电路第一输出端B电连接，第一滤波模块Filto1第二输入端与第一变换输出电路第二输出端A电连接。
第二滤波模块Filto2与第二变换输出电路电连接，用于将第二变换输出电路输出的脉冲信号变换为正弦脉冲信号。第二滤波模块Filto2包括第一输入端及第二输入端，第二滤波模块Filto2第一输入端与第二变换输出电路第三输出端C电连接，第二滤波模块Filto2第二输入端与第二变换输出电路第四输出端D电连接。
在一种可能的实现方式中，该第一滤波模块Filto1和第二滤波模块Filto2可以是L型滤波模块、L-C型滤波模块或者L-C-L型滤波模块中的一种。
第一储能模块LCD Unit为包含至少两种若干元件组成的升压模块，例如第一储能模块LCD Unit包括至少一个二极管，还包括电感及电容中的至少一种。
在一种可能的实现方式，第一储能模块LCD Unit还可以由若干电容、二极管组成，如图9A所示，在一些其他的可能的实现方式中，第一储能模块LCD Unit还可以由若干电感、电容及二极管组成，如图9B、图9C所示。
在一种可能的实现方式中，该双输出能量变换装置还包括输入电容，输入电容的第一端与电源正极电连接，输入电容的第二端与电源负极电连接。输入电容用于吸收电源输出端输出的尖峰电压，使电源输出端输出的直流信号波形更加平滑。
下面结合附图，对本实施例提供的双输出能量变换装置的调制方法工作原理进行示例性的说明。
该调制方法包括：
步骤110：将第一调制波输入信号分别与第一载波输入信号与第二载波输入信号通过比较生成第一正弦脉宽信号及第二正弦脉宽信号。
步骤120：将第二调制波输入信号分别与第一载波输入信号与第二载波输入信号通过比较生成第二固定脉宽信号及第二固定脉宽信号。
步骤130：根据所述第一调制波输入信号、第二调制波输入信号分别与驱动参考地信号经过比较生成第一过零点检测信号及第二过零点检测信号。
步骤140：根据所述第一正弦脉宽信号、第一固定脉宽信号和第一过零点检测信号经过第一组合逻辑模块生成第一变换输出电路的驱动信号Vgs1～Vgs4。
步骤150：根据所述第二正弦脉宽信号、第二固定脉宽信号和第二过零点检测信号经过第二组合逻辑模块生成第二变换输出电路的驱动信号Vgsub1～Vgsub4。
步骤160：根据所述第一变换输出电路的驱动信号Vgs1～Vgs4对所述第一变换输出电路进行驱动。
步骤170：根据所述第二变换输出电路的驱动信号Vgsub1～Vgsub4对所述第二变换输出电路进行驱动。
其中所述第一载波输入信号与所述第二载波输入信号相位差180度。
具体地，双输出能量变换装置的调制信号包括第一载波输入信号Vtri1、第二载波输入信号Vtri2，第一调制波输入信号Vsine，第二调制波输入信号Vdc，第一至第五比较模块Comp1～Comp5，第一组合逻辑模块Log1，第二组合逻辑模块Log2，第一至第四主开关管管输出驱动信号Vgs1～Vgs4，第一至第四三电平辅助管驱动信号Vgsub1～Vgsub4。
第一载波输入信号Vtri1、第二载波输入信号Vtri2相位差180°，第一载波输入信号Vtri1和第二载波输入信号Vtri2均为锯齿波信号，第一调制波输入信号Vsine为正弦波信号，第二调制波输入信号Vdc为直流信号。
第一调制波输入信号Vsine与第一载波输入信号Vtri1经过第一比较模块Comp1产生第一正弦脉宽信号Vspwm1，第二调制波输入信号Vdc与第一载波输入信号Vtri1经过第二比较模块Comp1产生第一固定脉宽信号Vpwm1，第一调制波输入信号Vsine与驱动参考地信号AGND经过第五比较模块Comp5产生过零点检测信号Vzero，第一正弦脉宽信号Vspwm1、第一固定脉宽信号Vpwm1和过零点检测信号Vzero经过第一组合逻辑模块Log1产生第一至第四主开关管管输出驱动信号Vgs1～Vgs4。
同理，可由第一调制波输入信号Vsine、第二载波输入信号Vtri2、第二调制波输入信号Vdc经过第三比较模块Comp3、第四比较模块Comp4、第五比较模块Comp5产生第一正弦脉宽信号Vspwm2、第一固定脉宽信号Vpwm2和过零点检测信号Vzero，并由第二组合逻辑模块Log2产生第一至第四三电平辅助管驱动信号Vgsub1～Vgsub4。
双输出能量变换装置的升降压能力根据第一固定脉宽信号Vpwm1(或第二固定脉宽信号Vpwm2)的占空比D的取值有关，分为D>0.5和D≤0.5两种情况，调制关键波形图(正弦正半周)如图2A-2B所示，鉴于正负半周调制成对称，故于本实施例中仅给出正半周的调制关键波形图。
请参阅图3A～3H，分别示出了参照图2A所示的调制信号下，双输出能量变换装置八种升压模式下不同工作状态。
模态1：请参阅图3A，该阶段内，第二主开关管S2、第三主开关管S3和第二辅助管Ssub2、第四辅助管Ssub4导通，一方面电源通过第二主开关管S2、第二辅助管Ssub2给第一储能模块LCD Unit充电，第一储能模块LCD Unit储存能量；另一方面，第一母线电容Cbus1通过第二主开关管S2和第三主开关管S3通过第一滤波模块Filto1向第一输出负载Rl1提供能量。
此时A点、B点间电位差VAB＝-Vcbus1，第二变换输出电路通过第二辅助管Ssub2和第四辅助管Ssub4执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。第一主开关管S1的电压等于Vcbus1，第一辅助管Ssub1的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第三辅助管Ssub3的电压等于Vcbus2。
模态2：请参阅图3B，在该阶段内，第二主开关管S2、第四主开关管S4和第二辅助管Ssub2、第四辅助管Ssub4导通。一方面电源通过第二主开关管S2、第二辅助管Ssub2给第一储能模块LCD Unit充电，并通过第四主开关管S4、第四辅助管Ssub4给第一储能模块LCDUnit充电，第一储能模块LCD Unit充电储能；另一方面第一变换输出电路通过第二主开关管S2、第四主开关管S4执行续流任务，A点、B点间电位差VAB＝0，第二变换输出电路通过第二辅助管Ssub2和第四辅助管Ssub4执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。在该模态下，第一主开关管S1的电压等于Vcbus1，第一辅助管Ssub1的电压等于Vcbus2，第三主开关管S3的电压等于Vcbus1，第三辅助管Ssub3的电压等于Vcbus2。
模态3：请参阅图3C，在该阶段内，第二主开关管S2、第四主开关管S4和第一辅助管Ssub1、第三辅助管Ssub3导通。一方面电源通过第二主开关管S2、第一辅助管Ssub1给第二母线电容Cbus2充电，并通过第四主开关管S4、第三辅助管Ssub3给第二母线电容Cbus2充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一变换输出电路通过第二主开关管S2和第四主开关管S4执行续流任务，在该模态下，A点、B点间电位差VAB＝0，第二变换输出电路通过第一辅助管Ssub1和第三辅助管Ssub3执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。在该模态下，第一主开关管S1的电压等于Vcbus1，第二辅助管Ssub2的电压等于Vcbus2，第三主开关管S3的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
模态4：请参阅图3D，该阶段内，第二主开关管S2、第四主开关管S4和第二辅助管Ssub2、Ssub3导通，一方面电源通过第二主开关管S2、第二辅助管Ssub2给第一储能模块LCDUnit充电，第一储能模块LCD Unit充电储能；另一方面第一变换输出电路通过第二主开关管S2和第四主开关管S4执行续流任务，A点、B点间电位差VAB＝0，第二母线电容Cbus2通过第二辅助管Ssub2和第三辅助管Ssub3向第二输出负载Rl2提供能量，C点、D点间电位差VCD＝Vcbus2。在该阶段内，第一主开关管S1的电压等于Vcbus1，第一辅助管Ssub1的电压等于Vcbus2，第三主开关管S3的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
模态5：请参阅图3E，该阶段内，第一主开关管S1、第三主开关管S3和第二辅助管Ssub2、第四辅助管Ssub4导通，一方面电源通过第一主开关管S1、第二辅助管Ssub2给第一母线电容Cbus1充电，并通过第三主开关管S3、第四辅助管Ssub4给第一母线电容Cbus1充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一变换输出电路通过第一主开关管S1和第三主开关管S3执行续流任务，A点、B点间电位差VAB＝0，第二变换输出电路通过第二辅助管Ssub2和第四辅助管Ssub4执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。第二主开关管S2的电压等于Vcbus1，第一辅助管Ssub1的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第三辅助管Ssub3的电压等于Vcbus2。
模态6：请参阅图3F，在该阶段内，第二主开关管S2、第三主开关管S3和第一辅助管Ssub1、第三辅助管Ssub3导通，第一储能模块LCD Unit释放能量通过第二主开关管S2和第一辅助管Ssub1给第二母线电容Cbus2充电，并通过第二主开关管S2和第三辅助管Ssub3给第二母线电容Cbus2充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一母线电容Cbus1通过第二主开关管S2和第三S3向第一输出负载Rl1提供能量，A点、B点间电位差VAB＝-Vcbus1，第二变换输出电路通过第一辅助管Ssub1和第三辅助管Ssub3执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。第一主开关管S1的电压等于Vcbus1，第二辅助管Ssub2的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
模态7：请参阅图3G，在该阶段内，第一主开关管S1、第三主开关管S3和第二辅助管Ssub2、第三辅助管Ssub3导通，一方面电源通过第一主开关管S1、第二辅助管Ssub2给第一母线电容Cbus1充电，并通过第三主开关管S3、第二辅助管Ssub2给第一母线电容Cbus1充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一变换输出电路通过第一主开关管S1和第三主开关管S3执行续流任务，A点、B点间电位差VAB＝0，第二母线电容Cbus2通过第二辅助管Ssub2和第三辅助管Ssub3向第二输出负载Rl2提供能量，C点、D点间电位差VCD＝Vcbus2。第二主开关管S2的电压等于Vcbus1，第一辅助管Ssub1的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
模态8：请参阅图3H，在该阶段内，第二主开关管S2、第三主开关管S3和第二辅助管Ssub2、第三辅助管Ssub3导通，一方面电源通过主第二开关管S2、第二辅助管Ssub2给第一储能模块LCD Unit充电，第一储能模块LCD Unit充电储能；另一方面第一母线电容Cbus1通过第二主开关管S2和第三主开关管S3向第一输出负载Rl1提供能量，A点、B点间电位差VAB＝-Vcbus1，第二母线电容Cbus2通过第二辅助管Ssub2和第三辅助管Ssub3向第二输出负载Rl2提供能量，C点、D点间电位差VCD＝Vcbus2。在该阶段内，第一主开关管S1的电压等于Vcbus1，第一辅助管Ssub1的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
通过上述八个不同阶段的工作状态中的至少六种状态，在正弦正半周，A点、B点间电位差VAB始终为-Vcbus1或0，C点、D点间电位差VCD始终为Vcbus2或0，从而分别经过输出侧的第一滤波模块Filto1、第二滤波模块Filto2滤波后转换为正弦交流信号，并输出给后级负载。由于母线电压Vbus＝Vcbus1+Vcbus2＝1/(1-D)*Vin，在该式中，D为第一固定脉宽信号Vpwm1或第二固定脉宽信号Vpwm2的占空比，而Vcbus1＝Vcbus2，所以当D>0.5时，Vcbus1＝Vcbus2>Vin，即第一变换输出电路与第二变换输出电路的两路输出的正弦脉冲电压均高于电源的电压Vin，为升压型逆变。
下面结合附图2B，对双向能量变换装置处于降压模式下的几种可能的模态进行介绍。
模态1：参阅图4A，该阶段内，第二主开关管S2、第三主开关管S3和第一辅助管Ssub1、第三辅助管Ssub3导通，一方面通过第二主开关管S2和第一辅助管Ssub1给第二母线电容Cbus2充电，并通过第二主开关管S2和第三辅助管Ssub3给第二母线电容Cbus2充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一母线电容Cbus1通过第二主开关管S2和第三主开关管S3向第一输出负载Rl1提供能量，A点、B点间电位差VAB＝-Vcbus1，第二变换输出电路通过第一辅助管Ssub1和第三辅助管Ssub3执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。第一主开关管S1的电压等于Vcbus1，第二辅助管Ssub2的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
模态2：请参阅图4B，在该阶段内，第二主开关管S2、第四主开关管S4和第一辅助管Ssub1、第三辅助管Ssub3导通。一方面电源通过第二主开关管S2、第一辅助管Ssub1给第二母线电容Cbus2充电，并通过第四主开关管S4、第三辅助管Ssub3给第二母线电容Cbus2充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一变换输出电路通过第二主开关管S2和第四主开关管S4执行续流任务，在该模态下，A点、B点间电位差VAB＝0，第二变换输出电路通过第一辅助管Ssub1和第三辅助管Ssub3执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。在该模态下，第一主开关管S1的电压等于Vcbus1，第二辅助管Ssub2的电压等于Vcbus2，第三主开关管S3的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
模态3：请参阅图4C，在该阶段内，第一主开关管S1、第三主开关管S3和第二辅助管Ssub2、第三辅助管Ssub3导通，一方面电源通过第一主开关管S1、第二辅助管Ssub2给第一母线电容Cbus1充电，并通过第三主开关管S3、第二辅助管Ssub2给第一母线电容Cbus1充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一变换输出电路通过第一主开关管S1和第三主开关管S3执行续流任务，A点、B点间电位差VAB＝0，第二母线电容Cbus2通过第二辅助管Ssub2和第三辅助管Ssub3向第二输出负载Rl2提供能量，C点、D点间电位差VCD＝Vcbus2。第二主开关管S2的电压等于Vcbus1，第一辅助管Ssub1的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
模态4：请参阅图4D，该阶段内，第一主开关管S1、第三主开关管S3和第二辅助管Ssub2、第四辅助管Ssub4导通，一方面电源通过第一主开关管S1、第二辅助管Ssub2给第一母线电容Cbus1充电，并通过第三主开关管S3、第四辅助管Ssub4给第一母线电容Cbus1充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一变换输出电路通过第一主开关管S1和第三主开关管S3执行续流任务，A点、B点间电位差VAB＝0，第二变换输出电路通过第二辅助管Ssub2和第四辅助管Ssub4执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。第二主开关管S2的电压等于Vcbus1，第一辅助管Ssub1的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第三辅助管Ssub3的电压等于Vcbus2。
模态5：请参阅图4E，该阶段内，第一主开关管S1、第三主开关管S3和第一辅助管Ssub1、第三辅助管Ssub3导通，一方面电源通过第一主开关管S1、第一辅助管Ssub1由第一路径给第一母线电容Cbus1、第二母线电容Cbus2充电，并由第二路径通过主开关管S3、第四辅助管Ssub4给第一母线电容Cbus1、第二母线电容Cbus2充电，第一储能模块LCD Unit放电，释放能量；另一方面第一变换输出电路通过第一主开关管S1和第三主开关管S3执行续流任务，A点、B点间电位差VAB＝0，第二变换输出电路通过第一辅助管Ssub1和第三辅助管Ssub3执行续流任务，C点、D点间电位差VCD＝0。第二主开关管S2的电压等于Vcbus1，第二辅助管Ssub2的电压等于Vcbus2，第四主开关管S4的电压等于Vcbus1，第四辅助管Ssub4的电压等于Vcbus2。
通过上述五个不同阶段的工作状态，在正弦正半周，A点、B点间电位差VAB始终为-Vcbus1或0，C点、D点间电位差VCD始终为Vcbus2或0，从而分别经过输出侧的第一滤波模块Filto1、第二滤波模块Filto2滤波后转换为正弦交流信号，并输出给后级负载。由于母线电压Vbus＝Vcbus1+Vcbus2＝1/(1-D)*Vin，而Vcbus1＝Vcbus2，所以当D≤0.5时，Vcbus1＝Vcbus2≤Vin，即第一变换输出电路与第二变换输出电路两路输出的正弦脉冲电压均不高于电源的电压Vin，为降压型逆变。
结合升压型逆变以及降压型逆变的原理，本实施例提供的双输出能量变换装置无论工作在何种状态，其主开关管与辅助管的电压应力均为母线电压Vbus的一半，即该电路可以降低器件电压应力，而两个输出电路路输出电压均可以低于Vcbus1(或Vcbus2)或者高于Vcbus1(或Vcbus2)，从而使得输入电压Vin和输出电压具备升降压调节能力。
在一种可能的实现方式中，本实施例提供的双输出能量变换装置中的主开关管S1～S4与辅助管Ssub1～Ssub4均为三族氮化物晶体管，其可以是场效应晶体管(FET)，诸如高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结场效应晶体管(HFET)、POLFET、JFET、MESFET、CAVET或适用于功率切换应用的任何其他三族氮化物晶体管结构。
在一些实施方式中，三族氮化物晶体管是增强型(E型)器件，如图5A所示，即常关器件，使得阈值电压大于0V，例如约1.5V-2V或大于2V，采用所述增强型(E型)器件时不含反向体二极管，这可以降低电源装置在器件反向续流时的导通损耗。在其他可能的实现方式中，三族氮化物晶体管是由高电压三族氮化物耗尽型(D型)晶体管和低电压增强型(E型)晶体管级联组成，如图5B中所示方式进行连接，所述耗尽型(D型)器件，即常开器件，使得阈值电压小于0V，所述低电压增强型(E型)晶体管可以是低压Si MOS器件，在一些实施例中，图5B所述三族氮化物晶体管还包括一外接的反向并联二极管，用于减低器件反向恢复损耗，如图5C所示。
在一些实施方式中，三族氮化物晶体管是高电压开关晶体管。如本实施例所采用的开关管，高电压开关晶体管是优化用于高电压切换应用的晶体管。即，当晶体管截止时，能够阻断高电压，诸如约300V、或更高约600V、或更高约1200V或更高的电压，并且当晶体管导通时，其具有用于上述应用时的足够低的导通电阻，即，当大量电流通过该器件时，实现较低的导通损耗。
在一些实施例中，双输出能量变换装置中的防逆流模块均为三族氮化物整流器件，三族氮化物整流器件可以是至少两个横向三族氮化物二极管，其相对于所有电极在半导体主体的相对侧上具有绝缘或半绝缘部分，诸如图6中所示的三族氮化物二极管。图6的三族氮化物二极管包括绝缘或半绝缘部分61、包括三族氮化物缓冲层63(诸如GaN)以及三族氮化物势垒层64(诸如AlGaN)、二维电子气(2DEG)沟道65的半导体主体62、在绝缘或半绝缘部分61的相对侧上接触半导体主体62并且形成与半导体主体62的半导体材料的肖特基接触的阳极触点28以及形成与2DEG沟道65的欧姆接触的阴极触点29。三族氮化物二极管可选地可以包括导电或半导电部分66，例如硅衬底。
在一种可能的实现方式中，三族氮化物整流器件中的三族氮化物二极管可以是共阳极连接方式，如图7A所示，或共阴极连接方式，如图7B所示。
在一些实施例中，是三族氮化物整流器件由两个独立封装体的三族氮化物二极管并通过外部电连接构成三族氮化物整流器件，独立封装体的三族氮化物二极管如图8A所示，图8A的平面图图示了封装体的多个部分以及封装或密封在封装体中的电子器件。电子部件90包括封装、包封或密封在独立封装体中的单个三族氮化物二极管22。独立封装体包括多个密封结构部分，例如封装体基座94，以及非结构部分，例如引脚91、92和93。如本文所使用的封装体的“结构部分”是形成封装体的基本形状或成型并且提供保护所包封的器件所需要的封装体的结构刚性的部分。在多数情况下，当在分立电路中使用包括了封装体的电子部件时，封装体的结构部分被直接安装到电路或电路板。在图8A的独立封装体中，封装体基座94由导电材料形成，即封装体基座94是封装体的导电结构部分。单个封装体包括至少两个引脚，阳极引脚91和阴极引脚93，并且可选地包括至少一个其他引脚，例如开路引脚92。引脚91～93都由导电材料形成。当包括开路引脚92时，其可以电连接到封装体基座94或与封装体基座94电绝缘，并且所有其他引脚都与封装体基座电绝缘。如本文所用，如果两个或多个触点或其他项由能充分导电以确保触点或其他项中的每一个处的电势在任何偏置条件下总是相同，即近似相同的材料来连接，则两个或多个触点或其他项被称为“电连接”。
当三族氮化物二极管22用于三族氮化物整流器件时，三族氮化物二极管22被安装在单个封装体内部并且如下进行连接，可以是单个或多个线键合的电键合线38-39用于将封装体的多个部分以及三族氮化物二极管22彼此电连接。其中三族氮化物二极管22相应的绝缘或半绝缘衬底都与封装体基座94接触。三族氮化物二极管22的阴极触点29电连接到封装体的导电结构部分，诸如封装体基座94，或者另外可以诸如通过导电键合线39电连接到封装体的阴极引脚93。三族氮化物二极管22的阳极触点28诸如通过导电键合线38来电连接到封装体的阳极引脚91。
在一些其他实施例中，三族氮化物整流器件是一个双管封装体的三族氮化物二极管组成，如图8B所示，图8B的平面图图示了封装体的多个部分以及封装或密封在封装体中的电子器件。电子部件90’包括都封装、包封或密封在双管封装体中的三族氮化物二极管22和三族氮化物二极管22’。双管封装体包括多个密封结构部分，例如封装体基座94，以及非结构部分，例如引脚91、92和93。如本文所使用的封装体的“结构部分”是形成封装体的基本形状或成型并且提供保护所包封的器件所需要的封装体的结构刚性的部分。在多数情况下，当在分立电路中使用包括了封装体的电子部件时，封装体的结构部分被直接安装到电路或电路板。在图8B的双管封装体中，封装体基座94由导电材料形成，即封装体基座94是封装体的导电结构部分。单个封装体包括至少三个引脚，阳极引脚91、阳极引脚93和共阴极引脚92。引脚91～93都由导电材料形成。共阴极引脚92可以电连接到封装体基座94或与封装体基座94电绝缘，并且所有其他引脚都与封装体基座电绝缘。如本文所用，如果两个或多个触点或其他项由能充分导电以确保触点或其他项中的每一个处的电势在任何偏置条件下总是相同，即近似相同的材料来连接，则两个或多个触点或其他项被称为“电连接”。
当三族氮化物二极管用于三族氮化物整流器件时，三族氮化物二极管22和三族氮化物二极管22’被安装在双管封装体内部并且如下进行连接，可以是单个或多个线键合的电键合线38、38’、39用于将封装体的多个部分、三族氮化物二极管22以及三族氮化物二极管22’彼此电连接。其中三族氮化物二极管22和三族氮化物二极管22’相应的绝缘或半绝缘衬底都与封装体基座94接触。三族氮化物二极管22的阴极触点29和三族氮化物二极管22’的阴极触点29’电连接到封装体的导电结构部分，诸如封装体基座94，另外通过导电键合线39电连接到封装体的共阴极引脚92。三族氮化物二极管22的阳极触点28诸如通过导电键合线38来电连接到封装体的阳极引脚91，三族氮化物二极管22’的阳极触点28’诸如通过导电键合线38’来电连接到封装体的阳极引脚93。
请参阅图10A～图10C，示出了双输出能量变换装置的实验结果，其中，图10A为双输出能量变换装置在升压型逆变时的(Vin＝200V，Po＝1000W)第一输入直流电源Uin电流Iin，第一输入直流电源Uin电压Vin，第一输出电压Vo1，第二输出电压Vo1的波形，可以看出，第一输出负载Rl1、第二输出负载Rl2侧的电压Vo1(311.58V)和Vo2(311.74V)均高于第一输入直流电源Uin电压Vin。
图10B为双输出能量变换装置在降压型逆变时的(Vin＝200V，Po＝1000W)第一输入直流电源Uin电流Iin，第一输入直流电源Uin电压Vin，第一输出电压Vo1，第二输出电压Vo1波形，可以看出，第一输出负载Rl1、第二输出负载Rl2侧的电压Vo1(87.84V)和Vo2(87.71V)均低于第一输入直流电源Uin电压Vin。
参阅图10C，图10C为双输出能量变换装置的母线电压Vbus、主开关管S1-S4的电压应力以及三电平辅助管Ssub1-Ssub4的电压应力，可以看出所有主开关管和辅助管的电压应力均为母线电压Vbus的一半，可以降低器件的电压应力。
本实施例还提供了一种供电设备，该供电设备包括如上述实施例所提供的双输出能量变换装置。
以上，仅为本发明的具体实施方式，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双输出能量变换装置，其特征在于，所述双输出能量变换装置包括：第一储能模块、第一组合串联桥臂模块、电容储能模块及第二组合串联桥臂模块；
所述第一储能模块、第一组合串联桥臂模块、电容储能模块、第二组合串联桥臂模块依次连接；
所述第一组合串联桥臂模块包括串联的第一主开关管桥臂单元及第一辅助管桥臂单元；
所述第二组合串联桥臂模块包括串联的第二主开关管桥臂单元及第二辅助管桥臂单元；
所述第一主开关管桥臂单元、所述第二主开关管桥臂单元形成第一变换输出电路，将所述第一储能模块和/或所述电容储能模块的能量输出至后级负载；
所述第一辅助管桥臂单元、所述第二辅助管桥臂单元形成第二变换输出电路，将所述第一储能模块和/或所述电容储能模块的能量输出至后级负载。
2.根据权利要求1所述的双输出能量变换装置，其特征在于，所述第一主开关管桥臂单元包括第一主开关管与第二主开关管，所述第一主开关管与所述第二主开关管串联；
所述第二主开关管桥臂单元包括第三主开关管与第四主开关管，所述第三主开关管与所述第四主开关管串联；
所述电容储能模块包括第一母线电容，所述第一母线电容的第一端与所述第一主开关管及所述第三主开关管电连接；所述第一母线电容的第二端与所述第二主开关管及所述第四主开关管电连接；
所述第一变换输出电路包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端形成于所述第一主开关管桥臂单元的中点，所述第二输出端形成于所述第二主开关管桥臂单元中点；
所述第一主开关管、第二主开关管、第三主开关管及第四主开关管用于根据驱动信号切换导通状态，以将所述第一储能模块及所述第一母线电容的能量通过所述第一输出端与所述第二输出端输出交变信号至后级负载。
3.根据权利要求2所述的双输出能量变换装置，其特征在于，所述第一辅助管桥臂单元包括第一辅助管与第二辅助管，所述第一辅助管与所述第二辅助管串联；
所述第二辅助管桥臂单元包括第三辅助管与第四辅助管，所述第三辅助管与所述第四辅助管串联；
所述电容储能模块包括第二母线电容，所述第二母线电容与所述第一母线电容串联；所述第二母线电容的第一端与所述第一母线电容的第二端电连接；
所述第二母线电容的第一端还与所述第二辅助管及所述第四辅助管电连接；所述第二母线电容的第二端与所述第一辅助管及所述第三辅助管电连接；
所述第二变换输出电路包括第三输出端及第四输出端，所述第三输出端形成于所述第一辅助管桥臂单元的中点，所述第四输出端形成于所述第二辅助管桥臂单元中点；
所述第一辅助管、第二辅助管、第三辅助管及第四辅助管用于根据驱动信号切换导通状态，以将所述第一储能模块及所述第二母线电容的能量通过所述第三输出端与所述第四输出端输出交变信号至后级负载。
4.根据权利要求3所述的双输出能量变换装置，其特征在于，所述双输出能量变换装置还包括第一滤波模块及第二滤波模块；
所述第一滤波模块与所述第一变换输出电路的输出端电连接，用于将所述第一变换输出电路输出的交变信号变换为标准正弦信号；
所述第二滤波模块与所述第二变换输出电路的输出端电连接，用于将所述第二变换输出电路输出的交变信号变换为标准正弦信号。
5.根据权利要求3所述的双输出能量变换装置，其特征在于，所述双输出能量变换装置包括第一防逆流模块；
所述第一防逆流模块设置于所述第一储能模块与所述第一变换输出电路之间；所述第一防逆流模块用于防止第一变换输出电路的能量回流。
6.根据权利要求3所述的双输出能量变换装置，其特征在于，所述双输出能量变换装置包括第二防逆流模块；
所述第二防逆流模块设置于所述第二变换输出电路与电源负极之间，所述第二防逆流模块用于防止第二变换输出电路的能量回流。
7.根据权利要求1所述的双输出能量变换装置，其特征在于，所述第一储能模块设置于电源正极与第一变换输出电路之间；
所述第一储能模块包括至少一个二极管，所述第一储能模块还包括电感及电容中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的双输出能量变换装置，其特征在于，所述第一组合串联桥臂模块、所述第二组合串联桥臂模块中的开关管均为三族氮化物晶体管。
9.一种调制方法，其特征在于，所述调制方法应用于如权利要求1～8任意一项所述的双输出能量变换装置，所述调制方法包括：
将第一调制波输入信号分别与第一载波输入信号与第二载波输入信号通过比较生成第一正弦脉宽信号及第二正弦脉宽信号；
将第二调制波输入信号分别与第一载波输入信号与第二载波输入信号通过比较生成第二固定脉宽信号及第二固定脉宽信号；
根据所述第一调制波输入信号、第二调制波输入信号分别与驱动参考地信号经过比较生成第一过零点检测信号及第二过零点检测信号；
根据所述第一正弦脉宽信号、第一固定脉宽信号和第一过零点检测信号经过第一组合逻辑模块生成第一变换输出电路的驱动信号Vgs1～Vgs4；
根据所述第二正弦脉宽信号、第二固定脉宽信号和第二过零点检测信号经过第二组合逻辑模块生成第二变换输出电路的驱动信号Vgsub1～Vgsub4；
根据所述第一变换输出电路的驱动信号Vgs1～Vgs4对所述第一变换输出电路进行驱动；
根据所述第二变换输出电路的驱动信号Vgsub1～Vgsub4对所述第二变换输出电路进行驱动；
其中所述第一载波输入信号与所述第二载波输入信号相位差180度。
10.一种供电设备，其特征在于，所述供电设备包括如权利要求1～8任意一项所述的双输出能量变换装置。
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US5113337A (en) * 1991-02-08 1992-05-12 General Electric Company High power factor power supply
CN102711346B (zh) * 2011-03-28 2015-04-08 台达电子工业股份有限公司 多输出的电子安定器
CN103001523B (zh) * 2012-10-31 2015-07-08 上海交通大学 无附加电压零电压开关储能桥式逆变器及调制方法
US9871379B2 (en) * 2015-02-18 2018-01-16 Cyboenergy, Inc. Smart microgrids and dual-output off-grid power inverters with DC source flexibility
CN107070227A (zh) * 2017-06-09 2017-08-18 黑龙江大学 输入串联型多输出辅助电源的电流采样方法、控制策略

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