CN116683729A - 平衡器电路 - Google Patents

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CN116683729A
CN116683729A CN202310544541.XA CN202310544541A CN116683729A CN 116683729 A CN116683729 A CN 116683729A CN 202310544541 A CN202310544541 A CN 202310544541A CN 116683729 A CN116683729 A CN 116683729A
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CN
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switch
terminal
converter
output
voltage
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察希·格罗文斯基
伊兰·约瑟考维奇
G·塞拉
米兰·伊利奇
贾亚·迪普提·达思卡
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SolarEdge Technologies Ltd
Original Assignee
SolarEdge Technologies Ltd
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Publication date
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Abstract

提供一种装置，包含包括第一输出端子和第二输出端子的DC‑AC转换器。所述装置还包含包括第三输出的DC‑DC转换器。所述DC‑AC转换器配置成从DC电源接收DC输入电压，且在所述第一输出端子处产生第一交流输出电压，且在所述第二输出端子处产生第二交流输出电压。所述DC‑DC转换器配置成从所述DC电源接收DC输入电压，且降低所述第三输出处的所述DC输入电压。

Description

平衡器电路
本申请是申请日为2018年3月21日、申请号为201810235500.1的发明专利申请“平衡器电路”的分案申请。
相关申请
本申请要求于2017年3月23日提交的标题为“平衡器电路”的美国临时申请案序列号第62/475,452号的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
各种家庭和工业应用中的一些电力系统可为分相电力系统。分相电力系统是一种可包括两个交流(AC)电压线的单相电力系统。所述交流电压线可以有一个共同的中性线。相对于所述中性线的AC电压幅值和/或均方根(RMS)值可为所述AC电压线之间的AC电压幅值和/或RMS值的一半，即线与中性线之间的电压幅值和/或RMS值可能约为线与线之间的电压幅值和/或RMS值的一半。在为平衡负载提供电力的分相系统中(即，耦合在每个交流电压线与中性线之间的负载大致相同的情况下)，两条线的瞬时电流之和可大约为零，即流经中性线的电流可能远远小于流经交流电压线的电流。
其他电力系统可为三相电力系统。三相电力系统具有三条电力线，每条电力线的交流电相对于中性线具有相同的频率和电压幅值和/或RMS值。每条电力线相对于另外两条线发生了三分之一周期的相移。在馈入平衡负载的三相系统中，三条线路的瞬时电流之和可能大约为零。
发明内容
以下概述仅用于说明的目的，并非旨在限制或约束具体实施方式。
本文公开的说明性实施例可以呈现可向分相系统中的电负载供电的分相电力系统的系统和/或方法。
本文公开的说明性实施例可以呈现用于从DC电源生成用于分相电力系统和三相电力系统的电压线和中性线的有效系统和/或方法，所述分相电力系统和所述三相电力系统可以向电力负载供电。一些实施例可包括谐振开关电容器电路，其可以减少开关损耗且可以减少电磁干扰(EMI)。
本文公开的说明性实施例可以呈现用于减少分相电力系统和三相电力系统中的负载组之间的不平衡的系统和/或方法。
在本文公开的一些实施例中，所呈现的系统和/或方法可无需使用自耦变压器。
本文公开的实施例可包括但不限于用于将AC信号分成具有一半振幅和/或RMS值的两个AC信号的方法。
在一个或多个实施例中提及的DC-AC转换器可包括但不限于2电平或多电平逆变器(例如，中性点钳位电容器或飞跨电容逆变器)和/或微逆变器S)。
在一个或多个实施例中提及的DC电源和/或DC源可包括但不限于PV发电机(例如PV电池，PV串，PV子串，PV板，PV板和/或PV瓦阵列)，燃料电池和/或存储设备(例如电池，飞轮，电容器，超级电容器)。
在一个或多个实施例中提及的PV模块可包括但不限于PV发电机(例如PV电池，PV串，PV子串，PV板，PV板和/或PV瓦阵列)和/或PV电源模块(例如，PV优化器，PV串优化器，PV汇流箱，PV转换器等和/或PV主控制单元)。
在一个或多个实施例中提及的DC-DC转换器可包括但不限于降压转换器，降压/升压转换器，降压+升压转换器，Cuk转换器，反激式转换器，正向转换器，电荷泵转换器，开关电容转换器和/或谐振开关电容转换器。
在一个或多个实施例中提及的开关可包括但不限于MOSFET，IGBT，BJT，其他晶体管和/或继电器。
附图说明
结合以下描述，权利要求和附图，可更好地了解本公开的这些和其他特征，方面和优点。本公开通过示例的方式来说明，且不受附图的限制，在附图中相同的数字表示相似的元件。
图1是根据说明性实施例的多转换器的框图。
图2a是根据说明性实施例的多转换器的框图。
图2b示出根据说明性实施例的可由多转换器提供的电压波形。
图3是根据说明性实施例的多转换器的框图。
图4a是根据说明性实施例的多转换器的部分示意性框图。
图4b示出了根据说明性实施例的电容器电路的示意图。
图5是根据说明性实施例的多转换器的部分示意性框图。
图6a是根据说明性实施例的具有多转换器的电气系统的部分示意性框图。
图6b是根据说明性实施例的具有多转换器的电气系统的示意图。
图7示出了根据说明性实施例的具有多转换器的电气系统的框图。
图8a示出了根据说明性实施例的具有DC-AC转换器的电气系统的框图。
图8b示出了根据说明性实施例的切换系统的框图。
图8c示出了根据说明性实施例的切换系统的框图。
图8d图示了根据说明性实施例的切换装置的图形用户界面(GUI)应用程序。
图9示出了根据说明性实施例的多转换器的框图。
图10示出了根据说明性实施例的多转换器的框图。
图11a示出了根据说明性实施例的转换器的电路拓扑。
图11b示出了根据说明性实施例的转换器的电路拓扑。
图11c示出了根据说明性实施例的电压相对于时间的三个曲线图。
图11d示出了根据说明性实施例的电流相对于时间的两个曲线图。
图11e图示了根据说明性实施例的转换器的电路拓扑。
图12a和12b示出了根据说明性实施例的转换比率为一半的各自降压DC降压转换器。
图12c示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的曲线图。
图13a和13b示出了根据说明性实施例的转换比率为一半的各自的降压DC降压转换器。
图13c示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的曲线图。
图14a和14b示出了根据说明性实施例的转换比率为一半的各自的降压DC降压转换器。
图14c示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的曲线图。
图15a和15b示出了根据说明性实施例的转换比率为一半的各自的降压DC降压转换器。
图15c示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的曲线图。
图16a和16b示出根据说明性实施例的转换比率为一半的各自的降压DC降压转换器。
图16c示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的曲线图。
图17示出了根据说明性实施例的用于确定上述附图中描述的转换器的切换频率的算法的框图。
图18a示出了根据说明性实施例的双向AC-AC转换器。
图18b示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的曲线图。
具体实施方式
下文将参考附图对各种说明性实施例进行描述，附图构成本公开的一部分，且其中通过示例的方式示出了可以实践本公开的各方面的各种实施例。应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施例且可以进行结构和功能修改。
现参考图1，其图示了根据说明性实施例的多转换器的框图。多转换器102可包括端子104a和104b以及端子103a，103b和103c。端子104a和104b可耦合到直流(DC)电源101。端子103a和端子103b可提供AC电压，且端子103c可提供DC电压，相对于端子104b，所述DC电压可对应于端子104a处的电压的大约一半。例如，DC电源101可提供约400VDC，而端子103c可提供约200VDC。
在一些实施例中，端子103a和103b可提供相对于端子103c具有相反相位的AC电压。例如，端子103a可提供约sin(ωt)VAC而端子103b可提供相对于端子103c的约sin(ωt+π)VAC。
现参考图2a，其图示了根据说明性实施例的多转换器的框图。多转换器207可包括直流-交流(DC-AC)转换器202和DC-DC转换器204。DC-AC转换器202和DC-DC转换器204可被配置为接收来自DC电源201的输入电力。DC-AC转换器202可被配置为输出AC电压。DC-DC转换器204可被配置为将从DC电源201接收的DC电压降低大约一半(例如，接收约340V的输入DC电压但输出约170V的DC电压)。DC-DC转换器可包括两个输出端子。在某些情况下，可以仅将DC-DC转换器的一个输出用作其他输出端子的参考点。在一些实施例中，所述第二输出(图中未示出)可提供与DC-DC转换器204的输入之一相同的电压或不同的电压。
仍参考图2a，在第一输出203a处提供的电压可为AC电压，且在第二输出203b处提供的电压可为AC电压，且所述电压相对于在第一输出203a处的电压发生了180度的相移。在第三输出205a处提供的电压可为大约等于在第一输出203a处提供的电压和在第二输出203b处提供的电压之间的中点电压值的中间电压。作为数值示例，相对于DC电源201的所述第一端子，DC电源201的所述第二端子可以提供大约340V的电压，相对于DC电源201的所述第一端子，在第一输出203a处提供的电压可大约为170+sin(2πft)V，相对于DC电源201的所述第一端子，在第二输出203b处提供的电压可大约为170+sin(2πft+π)V，且相对于DC电源201的第二端子，在第三输出205a处提供的电压可大约为120V，其可大约为第一输出203a处的电压和第二输出203b处的电压之间的中间电压，也可为由DC电源201提供的电压的大约一半。
在一些实施例中，多转换器207可在输出203a，203b和205a中的一个或多个处执行电参数(例如，电压，电流和/或功率)的估计和/或确定。可以，例如，通过估计或确定的值的直接计算，概率计算，测量，感测，查找和/或接收(例如，通过有线或无线通信)来执行估计和/或确定。可以使用一个或多个传感器来测量和/或感测第一输出203a，第二输出203b和/或第三输出205a处的电参数。在一些实施例中，在测量电参数可包括测量电流的情况下，仅测量和/或感测两个输出中的两个电流可能就足够了。若需要确定和/或估计可能未被测量的第三输出处的电流，则可根据基尔霍夫(Kirchhoff)电路法则来确定和/或估计第三输出处的电流。例如，流出输出203a的电流可为10A，输出205a中流经的电流可为1A，且根据基尔霍夫电流定律，流入203b的电流可以计算为9A。在一些实施例中，仅确定和/或估计一个电参数可能就足够了。例如，控制DC-DC转换器的控制器可以测量和/或感测输出205a处的电流且可以相应地减小电流。
在一些实施例中，可以使用电学(例如，电压，功率和/或电流)测量结果作为用于DC-AC转换器202控制和DC-DC转换器204切换的反馈参数。在一些实施例中，测量结果可以用于记录数据，更新用于操作负载切换电路的用户界面和/或反馈(如下所述)。
在一些实施例中，DC-DC转换器204可包括用于各种应用的多个DC输出(例如，用于多电平转换器的附加DC电平和/或用于一个或多个DC负载的电力)。
现参考图2b，其示出了根据说明性实施例的可由多转换器(例如，图2a的多转换器207)输出的电压。为了说明的目的，DC电源201的第一端子处的电压可表示为零电压。DC电源201的第二端子处的电压相对于DC电源201的第一端子可为VDC。电压S1和S2可分别表示相对于DC的第一端子的输出203a和输出203b处的电压源201。电压S1和S2可表示相对于DC电源201的第一端子可在零和VDC之间摆动的AC电压。电压S3可表示输出205a处的电压，其相对于DC电源201的所述第一端子可为VDC的约一半。电压S4可表示输出203a相对于输出203b的电压。电压S4可能在±VDC之间以正弦方式摆动。电压S5可为具有在输出203a的电压幅值和输出205a的电压幅值之间的幅度的电压。电压S5可以正弦方式或任何其他类型的周期性波形在±1/2VDC之间摆动。电压S6可为具有在输出203b的电压幅值和输出205a的电压幅值之间的幅度的电压。电压S6可在±1/2VDC之间以周期性(例如正弦)方式摆动。电压S5和S6可以相对于彼此移相约180度。
现参考图3，其示出了根据说明性实施例的多转换器的框图。多转换器300可包括DC-DC转换器302和DC-AC转换器303。DC-DC转换器302可以类似于图2a的DC-DC转换器204。DC-AC转换器303可以类似于图2a的DC-AC转换器202。DC-DC转换器302和DC-AC转换器303的输入端子可耦合到节点N31和N32，其中节点N31和N32可分别耦合到输入301a和301b。DC-DC转换器302的输出端子可耦合到节点N33，节点N33可耦合到DC-AC转换器303的输入之一且可耦合到第三端子306。DC-AC转换器303可耦合到第一端子304和第二端子305。
仍参考图3，在一些实施例中，根据转换器拓扑，DC-AC转换器303可使用由DC-DC转换器302输出的电压。例如，中性点钳位(NPC)逆变器或不同拓扑结构的多电平逆变器可通过建立比双电平逆变器更高的电压电平来使用中间电压来降低谐波。
在一些实施例中，多转换器300可被配置为将来自一个或多个PV模块的DC功率转换成用于住宅或商用分相电气系统的AC功率。多转换器300可包括被配置成用于增加功率和/或用于最大功率点跟踪(MPPT)和/或阻抗匹配的控制器。
现参考图4a，其是根据说明性实施例的多转换器的部分示意性框图。电源401可耦合到多转换器400。多转换器400可为图3中的多转换器300的实现。多转换器400可包括谐振开关电容器电路(RSCC)414和DC-AC转换器410。RSCC 414可为类似于图3中的DC-DC转换器302的DC-DC转换器的一部分。RSCC 414的输入端子可耦合到节点N41和N42，节点N41和N42可以类似于图3中的节点N31和N32。节点N41和N42可耦合到电源401。RSCC414的输出可耦合到节点N43，节点N43可以类似于图3中的节点N33。RSCC 414在一些实施例中可由DC-DC转换器的不同拓扑结构取代，例如，降压，升压，降压/升压，降压+升压，反激，正激或Cuk转换器等。当RSCC 414的期望输出大约是输入电压的一半时，使用RSCC 414的拓扑或与之类似的拓扑作为DC-DC转换器可以提高效率。信号C1，C2，C3和C4可被配置为RSCC 414的控制开关402...405以在RSCC 414的输出处提供大约为输入电压一半的电压。信号C1-C4可在两个电压电平之间切换，每个电平表示开关的状态(例如“接通”和“断开”)。在一些实施例中，RSCC414可包括但不限于四种切换模式。在第一模式期间，开关402和404可以处于“接通”状态。在第二模式期间，开关403和404可以处于“接通”状态。在第三模式期间，开关403和405可以处于“接通”状态。在第四模式期间，开关402和405可以处于“接通”状态。提供信号C1-C4的控制器(图4a中未示出)可控制模式之间的切换以及一个或多个模式的时间间隔。在一些实施例中，切换的定时以及电感器406和电容器407的值可被设计为实现软切换操作。电容器407的平均电压可为输入电压的大约一半。其他实施例可包括可以实现类似结果的不同切换模式。RSCC 414可包括电容器电路408。电容器电路408可被设计为减少RSCC 414的输出处的纹波。电容器电路408的一些实现可包括电容器的各种拓扑结构，且在一些实施例中还可包括开关。在一些实施例中，开关402，403，404，405中的每一个可以使用多个晶体管来实现，例如，MOSFET，IGBT，BJT或其他合适的电子器件。
与其他DC-DC转换器相比，RSCC可以减少功率损耗和电磁干扰(EMI)。例如，与降压转换器相比，RSCC可以具有更小的电感器，因为电容器电路408可以类似于开关电容器电路用于能量存储。与开关电容器电路(SCC)相比，RSCC可以具有附加的小型电感器，例如电感器406，其可以有助于软切换，这可以减少切换损耗且还可以有助于减少EMI。RSCC控制可以基于可能具有不同属性的各种方法。例如，RSCC控制可包括固定的周期性的闸控信号，控制消隐时间，切换频率，占空比和/或相移角。
仍参考图4a，一些输出电压可对应于图2b中所示的电压。例如，第三输出413处的电压可对应于图2中b的电压S3。第一输出411相对于第三输出413的电压可对应于电压S5。第二输出412相对于第三输出413的电压可对应于电压S6。
现参考图4b，其包括根据说明性实施例的电容器电路的示意图。端子CC1和CC2可耦合到DC电源的输出，端子CC4可耦合在图4a中的开关403和404之间，且端子CC3可耦合到RSCC 414的输出。电容器电路420a，420b和420c可为图4a中的电容器电路408的可能实现。电容器电路408可包括端子CC1，CC2，CC3和CC4。电容器电路420a可包括电容器422和421，其中电容器422的所述第一端子可耦合到端子CC2，其中电容器421的所述第二端子可耦合到端子CC1，且其中电容器421的所述第一端子和电容器422的所述第二端子可以彼此耦合并耦合到端子CC3和CC4。
仍参考图4b，电容器电路420b可包括电容器423，开关424和开关425。端子CC4和CC3可以彼此耦合。开关424和425可以将电容器423耦合到端子CC3和CC4以及端子CC1或CC2。电容器电路240b可被操作使得在第一时段内控制开关425以将电容器423的所述第一端子耦合到端子CC4，且可控制开关424以将电容器423的所述第二端子耦合到端子CC1。在第二时段内，可控制开关425以将电容器423的第一端子耦合到端子CC2，且可控制开关424以将电容器423的所述第二端子耦合到端子CC3。如果端子CC4和CC3处的电压相对于端子CC2处的电压大约为端子CC1处的电压相对于端子CC2处的电压的一半，则跨电容器423的电压可大约为端子CC1处的电压相对于端子CC2处的电压的一半，其中电容器423交替地钳位到端子CC1处的电压或端子CC2处的电压。
例如，可以操作开关425和424，使得在第一时段内，电容器423的第一端子经由开关425耦合(例如，连接)到端子CC2，且电容器423的第二端子经由开关424耦合(例如，连接)到端子CC3，且在第二时段内，电容器423的第一端子经由开关425耦合(例如，连接)到端子CC4，且电容器423的所述第二端子经由开关424耦合(例如，连接)到端子CC1。
仍参考图4b，电容器电路420c可包括电容器426，开关427，开关428和开关429。开关427，428和429可以将电容器426耦合到端子CC3和CC4以及端子CC1或CC2。开关427和428可以以互补方式切换，使得电容器426的端子可以不同时耦合到端子CC1和CC2，且开关429可以经由开关427和/或428选择性地将端子CC3连接到端子CC4。例如，当开关428被操作以将电容器426的所述第一端子耦合(例如，连接)到端子CC2且开关427被操作以将电容器426的所述第二端子耦合到端子CC4时，开关429可被操作以将端子CC3耦合到电容器426的所述第二端子。
例如，可以操作开关427，428和429，使得在第一时段内，电容器426的第一端子经由开关428耦合(例如，连接)到端子CC2且电容器423的第二端子经由开关427耦合(例如，连接)到端子CC4，且端子CC3经由开关429耦合到电容器426的所述第二端子，且在第二时段内，电容器426的所述第一端子经由开关428耦合(例如，连接)到端子CC4，且电容器426的所述第二端子经由开关427耦合(例如，连接)到端子CC1，且端子CC3经由开关429耦合到电容器426的所述第一端子。
在一些实施例中，开关424，425，427，428和429中的每一个可以使用多个晶体管来实现，例如，MOSFET，IGBT，BJT或其他合适的电子器件。
现参考图5，其是根据说明性实施例的具有多转换器的电气系统的部分示意性框图。DC电源501可耦合到多转换器500。多转换器500可包括框516和框517。框516可为可以与图4a中的RSCC 414类似的谐振开关电容器电路，且框517可为可以类似于图4a中的DC-AC转换器410的DC-AC转换器。关于框516，可以通过电感器506和电容器507的串联连接来提供谐振部分。电感器506和电容器507的串联连接可分别连接跨开关502和503串联且开关505和504串联的点和/或节点两端。开关502和505的另一端分别连接到DC电源501的正(+)和负(-)端。开关503和504的另一端连接在一起以向多转换器500提供输出515。
关于框517，控制开关508，509，510和511的信号可被配置为在框517的输出处生成AC电压。开关508和509的跨DC电源501的正极(+)和的负极(-)端子而串联连接。类似地，开关510和511跨DC电源501的正(+)和负(-)极端子而串联连接。开关508和509连接在一起，且其中开关510和511连接在一起的点和/或节点可以连接到滤波器512的输入。输出513和514可以由滤波器512的输出提供。
在一些实施例中，在框517的所述输出处生成的电压可以通过滤波器512而变得平滑。例如，滤波器512可包括被设计成以高频降低能量的电路(例如，LC电路)。框517可被称为双电平逆变器，因为框517的输出可耦合到两个电压电平，即DC电源501的所述第一端子处的电压和DC电源501的所述第二端子处的电压。框517可以用包括可被称为多电平逆变器(例如，中性点钳位逆变器或飞跨电容逆变器)的更多DC电平的DC-AC转换器来替换。多电平转换器可以使用框516的调节输出作为附加DC电平。
在一些实施例中，控制开关508-511的信号可在两个电压电平之间切换，每个电平表示开关的状态(例如“接通”和“断开”)。信号可以由外部设备和/或控制器生成，所述外部设备和/或控制器可为未在多转换器500的图示中示出的部分。控制器的不同类型的实施方式可包括数字信号处理器(DSP)，微控制单元(MCU)，现场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)和/或模拟控制电路。
现参考图6a，其示出了根据说明性实施例的多转换器的部分示意性框图。DC电源618可被耦合到多转换器600a。多转换器600a可为图3中的多转换器300的实现。多转换器600a可包括DC-DC转换器619，其可以与图3中的DC-DC转换器302类似。端子S3，其可耦合到DC-DC转换器619的输出，也可为多转换器600a的输出端子。多转换器600a可被配置为在端子S1处输出相对于端子S3的AC电压，且在端子S2处相对于端子S3输出AC电压。DC电源618的第二端子相对于DC电源618的第一端子的电压可为VDC。DC-DC转换器619可被配置为相对于DC电源618的第一端子输出约VDC/2的DC电压。多转换器600a可包括框624a和框624b。框624a和框624b可包括类似的组件。下文详细描述框624a。框624a可包括框625，其可包括开关614a和/或614c。在一些实施例中，可以仅存在开关614a或开关614c。
在框624b中，开关611b和611a与电容器610串联连接。框608的输出跨过开关611b和611a的串联连接以及电容器610而连接。开关609a和609b的串联连接跨过电容器610。可在开关609a和609b之间的连接处提供端子S2。关于与电容器604串联连接的开关605a和605b以及串联连接并跨过电容器604的开关606a和606b，框623可提供与框624b类似的电路连接。端子S1设置在开关606a和606b连接的点处且605a和605b可跨框608的输入而串联连接。
进一步关于框624b，电容器613可以跨开关611a和611b的串联连接而连接。电容器613可串联连接在开关612a和612b之间，所述开关612a和612b进一步跨DC电源618两端而连接。开关614d连接在开关612a/电容器613和端子S3之间的连接点处。以类似的方式，开关614b连接在开关612b/电容器613和端子S3之间的连接点处。
在一些实施例中，开关614a可将电容器602的所述第一端子耦合到DC-DC转换器619的输出，而电容器602的所述第二端子通过开关603b和/或当开关603a关闭时耦合到DC电源618。类似地，当电容器602的所述第一端子通过开关603a耦合到DC电源618时和/或当开关603b关闭时，开关614c可以将电容器602的所述第二端子耦合到DC-DC转换器619的输出。将电容器602的一个端子耦合到DC-DC转换器619的输出可将电压钳位于DC-DC转换器619的输出处的电压。钳位和/或电压钳位可包括将具有两个端子的电气部件的第一端子处的DC电压和第二端子处的电压以相同的值移位，使得所述第一端子和所述第二端子之间的差分电压基本上不变。电容器602的所述第二端子相对于电容器602的所述第一端子的平均电压可为DC电源618的电压的大约一半。
仍参考图6a，多转换器600a可包括框623。框623可包括两个输入。第一输入可耦合到电容器602的所述第一端子，且第二输入可耦合到电容器602的所述第二端子。框623的第二输入相对于框623的第一输入的电压可被称作框623的输入电压。框623的输入电压可通过切换开关603a，603b，614a和/或614c钳位到各种电压。框623的输出可耦合到端子S1且可在两个输入电压之间切换。框625和/或开关603a和603b可以改变框623的输入电压的钳位点。例如，DC电源618的所述第二端子相对于DC电源618的所述第一端子的电压可为VDC，而电容器602的所述第二端子相对于电容器602的所述第一端子的电压可为VDC/2。
当开关603a处于“断开”状态且开关614a处于“接通”状态时，电容器602的所述第二端子相对于DC电源618的所述第一端子的电压可为VDC且电容器602的所述第一端子处的电压相对于DC电源618的第一端子可为VDC/2。当开关614a处于“断开”状态且开关603a处于“接通”状态时，电容器602的所述第二端子相对于DC电源618的所述第一端子的电压可大约为VDC/2，且电容器602的所述第一端子处的电压相对于DC电源618的所述第一端子可大约为零。类似地，对于电容器602，电容器604的所述第二端子相对于电容器604的所述第一端子的平均电压可为电容器602的所述第二端子相对于电容器602的所述第一端子的电压的一半。
开关606a和606b可以以互补的方式切换。开关606a和606b的切换可以设置端子S1处的输出电压。例如，当开关606a处于“接通”状态而开关606b处于“断开”状态时，端子S1可耦合到电容器604的所述第二端子，且当开关606a处于“断开”状态且开关606b处于“接通”状态时，端子S1可耦合到电容器604的所述第一端子。端子S1处的电压可为相对于端子S3的AC电压。
仍参考图6a，多转换器600a可包括框608。框608可提供电容器602，604，610和613之间的电连接，其可提供用于电容器602，604，610和613之间的电流共享的路径。框608可以减小电容器602，604，610和613两端的切换纹波，例如，通过允许电流共享可以实现电流纹波的叠加，从而减少相关联的电流纹波的幅度。
现参考图6b，图6b示出了根据说明性实施例的多转换器的示意图。DC电源618可耦合到多转换器600b。多转换器600b可以类似于图6a中的多转换器600a。开关620a...620d，电感器620和电容器622可为谐振开关电容器电路(RSCC)626的一部分。RSCC 626可为类似于图6a中的DC-DC转换器619的DC-DC转换器的部分。在RSCC 626中，开关620a与电感器621，电容器622和开关620d串联连接。开关620a，电感器621，电容器622和开关620d可以跨DC电源618而并联连接。开关620b和620c串联连接并跨过电感器621和电容器622的串联连接。开关620b和620c之间的连接点可提供端子S3及在开关614a和614c之间的串联连接处提供至多转换器600b的剩余部分的连接。
开关614a和614c之间的串联连接可以跨电容器602两端而实现。开关603b，电容器602和开关603a的串联连接可以跨DC电源618两端而实现。开关605b，电容器604和开关605a的串联连接可以跨电容器602两端而实现。开关606a和606b的串联连接可以跨电容器604两端而实现。开关606a和606b之间的连接可提供端子S1。
开关612b，电容器613和开关612a的串联连接可以跨DC电源618而实现。开关611b，电容器610和开关611a的串联连接可以跨电容器613而实现。开关609a和609b的串联连接可跨电容器610而实现。开关609a和609b之间的连接点可提供端子S2。
开关608b连接在开关611a连接到电容器613的点和开关605b连接到开关614c/开关603b的点之间。开关608a连接在开关611b连接到电容器613的点和开关605a连接到开关614a/开关603a的点之间。
RSCC 626可被配置为输出可为DC电源618的电压的大约一半的电压。在一些实施例中，代替图6a的框624a和624b的一部分，电容器602和613以及用于电压钳位的开关可为电容器电路的一部分，所述部分可为RSCC 626的一部分，类似于图4a中的电容器电路408。
仍参考图6b，开关608a和608b可为框627的一部分，框627可能为框608的一部分。当开关608a处于“接通”状态时，其可提供电容器602的所述第一端子和电容器613的所述第二端子之间的电连接。当开关605a和608a处于“接通”状态时，电容器604的所述第一端子，电容器602的所述第一端子和电容器613的所述第二端子之间可能存在电连接。当开关611b和608a处于“接通”状态时，电容器610的第二端子，电容器602的第一端子和电容器613的第二端子之间可能存在电连接。当开关608b处于“接通”状态时，其可在电容器613的第一端子和电容器602的第二端子之间提供电连接。当开关611a和608b处于“接通”状态时，电容器610的第一端子，电容器613的第一端子和电容器602的第二端子之间可能存在电连接。当开关605b和608b处于“接通”状态时，电容器604的第二端子，电容器613的第一端子和电容器602的第二端子之间可能存在电连接。如上所述的电连接可提供用于电容器602，604，610和613之间的电流共享的路径。例如，通过允许可能实现电流纹波叠加的电流共享，框627可以一种减少相关电流纹波幅度的方式减小跨电容器602，604，610和613两端的开关纹波。
现参考图7，其示出了根据说明性实施例的具有多转换器的电气系统的框图。多转换器702可包括直流-交流(DC-AC)转换器703和DC-DC转换器704。DC-AC转换器703和DC-DC转换器704可被配置为接收来自DC电源701的输入功率。DC-AC转换器703可被配置为输出输出702a处的第一AC电压和输出702b处的第二AC电压。DC-DC转换器704可被配置为在输出702c处将从DC电源701接收的DC电压降低大约一半(例如，接收约340V的输入DC电压但输出约170V的电压)。负载组705a和负载组705b可耦合到多转换器702，且每个可包括一个或多个负载。如果负载组705a和705b基本平衡(即，负载组705a消耗与负载组705b基本相同量的功率)，则流经输出702a和702b的电流可以大致相等，且输出702c处的电压即使没有有源电压控制(例如，通过DC-DC转换器704)，也可为DC电源701的电压的大约一半。如果负载组705a和负载组705b不是基本平衡的(例如，负载组705a比负载组705b消耗更多的功率)，则DC-DC转换器704可以通过补充和/或吸收负载组705a和负载组705b之间的电流差将输出702c处的电压调节到为DC电源701的电压大约一半。
例如，1V的电压电源向两个串联连接的负载提供电压。如果两个负载基本平衡(例如都需要1瓦特(W)的功率)，那么两个负载之间的电压可为相同的，在这个例子中，电压将是0.5伏特(V)，其为电压电源的一半。在这种情况下，流经两个负载的电流可能相同。如果第一负载需要1W的功率而第二负载需要2W的功率，且DC-DC转换器正在平衡它们之间的电压(即，每个负载由0.5V供电)，则流经每个负载的电流可为不同的：流经第一负载的电流可为2Amps(A)而流经第二负载的电流可为4A。DC-DC转换器可补充和/或吸收(取决于电压电源的极性和负载的不平衡)2A的电流差。因此，减小两个负载之间的不平衡可以减小流经DC-DC转换器的电流和/或功率。类似地，负载组705a和负载组505b之间的功率差可能导致电流流经输出702c。正如最后一个例子所示，减小负载组705a和负载组705b之间的不平衡可以减少流经DC-DC转换器704的电流和/或功率。
例如，将流经DC-DC转换器704的电流和/或功率保持为低值可以允许具有低功率额定值的组件用于转换器704，这可在实现转换器704时节约成本。作为另一示例，将流经DC-DC转换器704的电流和/或功率保持在低值可以提高转换器704的操作效率。作为另一示例，保持电流和/或功率流经DC-DC转换器704降低到较低值可减少可从DC-DC转换器704耗散的热量。
仍参考图7，一些实施例可包括可耦合到输出702a和输出702b的负载706。负载706可被配置为耦合到AC电源。例如，输出702a相对于输出702c的电压和输出702b相对于输出702c的电压可为大约120V RMS且相对于彼此具有大约180度的相位差。输出702a相对于输出702b的电压可为大约240V RMS。负载706可被配置成耦合到240V RMS电源，其可以通过在输出702a和702b之间耦合负载706来提供。
现参考图8a，其示出了根据说明性实施例的包括多转换器的电气系统的框图。DC电源801可耦合到多转换器802。多转换器802可以类似于图2a中的多转换器207。多转换器802的输出802a，802b和802c可耦合到切换装置806。切换装置806可耦合到负载805a...805n中的一个或多个负载。多转换器802可包括DC-AC转换器803和DC-DC转换器804。DC-AC转换器803可以类似于图2a中的DC-AC转换器202，且DC-DC转换器804可为类似于图2a中的DC-DC转换器204。切换装置806可包括开关，其可以将负载805a...805n中的负载耦合到输出802c和输出802a或输出802b。切换装置806可以通过改变一个或多个开关的状态来改变负载805a...805n中的一个或多个负载805a...805n从多转换器802的输出802a到输出802b和/或从输出802b到输出802a的耦合。耦合到输出802a的负载可被称为第一组负载，且耦合到输出802b的负载可被称为第二组负载。切换装置806可包括控制器和/或可被配置为接收控制信号，所述控制信号可被配置为通过改变开关器件806的开关的状态，减小与第一组负载相关联的功率和/或电流及与第二组负载相关联的功率和/或电流。减小两组的不平衡可以减小流经DC-DC转换器804的电流和/或功率，如上文所述。
在一些实施例中，切换装置806可以具有用户接口，例如具有监视器和按钮的面板或者在耦合到诸如键盘，鼠标和/或触摸屏的输入设备的监视器上显示的GUI。用户界面可提供关于可耦合到切换装置806的负载805a...805n中的负载的信息，关于开关的状态的信息(例如哪些负载可耦合到DC-AC转换器803的哪些输出端子，可以将多少功率或电流与负载和/或一组负载相关联)和/或关于流经DC-DC转换器804的功率和/或电流的信息。用户界面可以接收来自用户的一个或多个约束，诸如迫使负载耦合到DC-AC转换器803的某个输出端子。
在一些实施例中，切换装置806和/或被配置为控制切换装置806的控制器可包括通信设备，所述通信设备能够实现与一个或多个设备(例如具有到因特网的连接的接入点或智能电话)的通信。在可包括用户界面的一些实施例中，可以使用到互联网的连接来在web浏览器或监视器上的应用程序中显示GUI。在一些实施例中，切换装置806可被配置为接收来自遥控器(例如，用户控制哪些负载经由智能手机或具有红外(IR)发射器或收发器的遥控器连接到哪个输出)的一个或多个信号。
仍参考图8a，一些实施例可包括可以与图7中的负载706类似的负载807。负载807可耦合到输出802a和输出802b。
现参考图8b，其示出了根据说明性实施例的切换系统的框图。切换装置812可为图8a中的切换装置806的实施方式。负载814a...814n可以类似于图8a中的负载805a...805n。切换装置812可将负载814a...814n中的一个或多个负载耦合到输入815c和输入815a或输入815b。切换装置812可包括开关813a...813n。如上所述，开关813a...813n中的每个开关可将负载814a...814n中的负载链接到两个输入。例如，每个负载可以具有第一端子和第二端子，开关813a...813n中的每个开关可包括第三端子，第四端子和公共端子。每个负载可以耦合到一个开关。负载的所述第一端子可耦合到开关的公共端子。负载的所述第二端子可耦合到输入815c。开关的所述第三端子可耦合到输入815a且所述第四端子可耦合到输入815b。开关813a...813n中的开关可包括第一状态和第二状态。开关的所述第一状态可以将公共端子耦合到所述第三端子，且开关的所述第二状态可以将公共端子耦合到所述第四端子。根据所示元件的上述耦合，改变开关的状态可允许改变负载自输入815a到815b的耦合，反之亦然，即，将负载从第一组负载切换到第二组负载。
图8b中的开关813a和813b使用单刀多掷开关来示出。在一些实施例中，可以使用多个单刀单掷开关。例如，可以使用一对晶体管(例如，MOSFET)来实现开关813a，第一晶体管设置在负载814a和输入815a之间且第二晶体管设置在负载814a和输入815b之间，在向负载814a提供电力时，第一晶体管或第二晶体管处于“接通”位置。
在一些实施例中，在输入功率以正弦方式摆动的情况下，开关813a...813n中的开关被切换的时刻可能会影响一个或多个负载814a...814n。例如，对于一些负载(例如电容负载)，最好在AC电压为零时(例如，当图2b的S5和S6为零时)进行切换，而对于一些负载(例如电感负载)最好当AC电流为零时进行切换。
如果在电压处于其峰值时开关813a的开关被切换(例如，当图2b的S4处于VDC时)，则可能电压会发生快速变化，电容性负载可能受到影响。
仍参考图8b，控制信号816可被配置为控制开关的状态。控制信号816可以由外部设备(例如，被配置为控制多转换器802的控制器)和/或可为切换装置812的一部分的控制器提供。
在一些实施例中，切换装置812可以测量和/或感测与814a...814n中的每个负载或负载组相关联的一个或多个电参数(例如，电流和/或功率)，且可以发送一个或多个测量结果到控制器。与控制器的通信可以用电力线通信(PLC)，有线通信，无线通信，声通信等各种方法来实现。
在一些实施例中，被配置为控制切换装置812的开关的控制器可被配置为接收与来自智能住宅系统的与负载相关联的电参数(例如，电压，电流和/或功率)的测量结果，所述智能住宅系统为可与控制器通信的智能插座或智能负载。
现参考图8c，其示出了根据说明性实施例的切换系统的框图。开关823a...823n可以类似于开关813a...813n。开关813a...813n可为单个切换装置的一部分，而开关823a...823n中的每个都可为智能插座822a...822n中的任何一个智能插座的一部分。智能插座822a...822n可将负载从输入825a切换到输入825b和/或从输入825b切换到输入825a。智能插座822a...822n中的智能插座可以测量和/或感测与可耦合到智能插座的负载824a...824n中的负载相关联的电流和/或功率。智能插座822a...822n可被配置成接收控制信号826。智能插座822a...822n可以与控制器通信且可以发送与负载824a...824a相关联的电(例如，当前功率和/或电压)测量值。
与控制器的通信可以以诸如电力线通信(PLC)，有线通信，无线通信，声通信等的各种方法来实现。例如，负载824a...824n中的每个负载可以具有第一端子和第二端子。智能插座822a...822n中的每个智能插座可包括开关823a...823n中的开关。开关823a...823n的每个开关可包括第三端子，第四端子和公共端子。每个负载可耦合到开关823a...823n中的任一开关。负载的所述第一端子可耦合到开关的公共端子。负载的所述第二端子可耦合到输入825c。开关的所述第三端子可耦合到输入825a且所述第四端子可耦合到输入825b。开关823a...823n中的开关可包括第一状态和第二状态。开关的所述第一状态可以将公共端子耦合到第三端子，且开关的所述第二状态可以将公共端子耦合到第四端子。根据所示元件的上述耦合，改变开关的状态可允许改变负载自输入825a到825b的耦合，反之亦然。智能插座822a...822n可根据控制信号826来控制开关823a...823n的状态。
现参考图8d，其示出了切换装置的图形用户界面(GUI)应用程序。所述应用程序可被配置为控制诸如图8a中的切换装置806，图8b中的切换装置812和/或图8c中的智能插座822a...822n的切换装置。所述应用程序可以向切换装置提供控制信号(诸如图8b中的控制信号816和/或图8c中的控制信号826)。应用程序可提供负载833(例如，图8a中的负载805a...805n，图8b中的负载814a...814n，和/或图8c中的负载824a...824n)的列表。所述应用程序可提供每个负载的描述性名称(例如“餐厅插座#1”，“主卧室灯”)。在一些实施例中，在各个负载值可获得的情况下，应用程序可为每个负载提供电流负载值。在一些实施例中，应用程序可以指示当前与列表上的每个负载相关联的负载组。应用程序可提供手动更改与负载关联的负载组的选项。例如，用户可以激活(例如，使用移动电话上的触摸屏或计算机上的鼠标)按钮834以将模式从自动改变为手动，反之亦然。在自动模式下，程序可以启用，程序配置为设置一个或多个负载与一组负载的关联。例如，当处于自动模式时，控制器被配置为操作切换装置806以将每个负载连接到第一组负载或连接到第二组负载。处于手动模式时，程序可能被禁用和/或可能允许用户设置一个或多个负载与一组负载的关联。在另一个示例中，用户可以激活“开关组”按钮831中的一个或多个，且可以呈现将负载从第一组负载切换到第二组负载的选项。当系统维护者(例如，安装工或电气工人)想要关闭电气系统的一部分(例如，对电气系统进行日常维护)且想要首先将一个或多个负载与连接至所述电气系统的待维修部分的一组负载之间的关联改变为连接至所述电气系统的不同部分的不同负载组之间的关联时，可能希望执行这样的动作。在一些实施例中，负载在不同负载组之间的自动分配可导致次优分配(例如，一组负载比第二组负载消耗更多的功率)，且手动校正可为有益的。
仍参考图8d，所述应用程序可以连接到有线通信网络，无线通信网络和/或数据网络，包括内联网或因特网。所述应用程序可以经由执行所述应用程序的计算设备从系统设备(例如，多转换器802，负载805a...805n和/或图8a中的切换装置806)接收数据并向其发送命令。除了向终端用户提供信息和控制相关的服务之外，应用程序还可以从一个或多个系统连接的控制和/或通信设备接收潜在的不安全状况的通知，并警告用户(例如用户和/或系统维护工作人员)。这些警告可为音频和/或视觉警告。例如，所述警告可为弹出式窗口，文本消息，哔哔声，音调，警笛声，LED和/或高流明LED。例如，当流经图8b中的输入815c的电流和/或功率高于预定阈值时，应用程序可在文本框832中显示警告消息。所述警告消息可以由应用程序或由包括在切换装置和/或包括在多转换器(例如多转换器802)中的控制器和/或通信装置(例如图8a中的切换装置806和/或图8b中的切换装置812)触发。
应当理解的是，如图8d所示的应用程序仅仅是说明性实施例。用户界面应用程序可能提供许多附加功能，例如时间和日期指示，图形系统插图，通信服务，天气预报，发电和负载预测，服务呼叫功能等等。此外，一些应用程序可以服务于多个电力系统，用户能够在指示不同电气系统的屏幕之间滚动，并单独查看和控制每个系统。
现参考图9，其示出了根据说明性实施例的三相多转换器的框图。DC电源901可耦合到三相多转换器902。三相多转换器902可包括输出903a...903d。输出903a-903c可以相对于输出903d提供具有大致相同的电压幅值和/或RMS值以及相对于彼此大约相同的频率和大约±120度的相移的AC电压。输出903d可提供输入DC电压的大约一半的DC电压。
仍参考图9，输出903a和903b之间的电压可为Vab，输出903b和903c之间的电压可为Vbc且输出903c和903a之间的电压可为Vca。在一些实施例中，电压Vac，Vbc和Vca可为具有大致相同的电压幅值和/或RMS值以及大约相同的频率和相对于彼此大约±120度的相移的AC电压。输出903a和输出903d之间的电压可为Vad，且输出903d和输出903b之间的电压可为Vdb。在一些实施例中，Vad可以等于Vdb，且Vcd可以具有电压幅值和/或Vad的RMS值的大约√3的电压幅值和/或RMS值，且相对于Vad和Vbd具有大约π/2的相移。例如，Vad可为170sin(wt)(120V RMS)，Vbd可为170sin(wt+π)(120V RMS)，Vcd可为294sin(wt+π/2)(208VRMS)。
现参考图10，其示出了根据说明性实施例的三相多转换器的框图。三相多转换器1000可以类似于图9中的三相多转换器902。DC电源1001可耦合到多转换器1000。多转换器1000可包括DC-DC转换器1002和三相DC-AC转换器1003。DC-DC转换器1002可类似于图3中的DC-DC转换器302。在一些实施例中，DC-DC转换器1002可包括谐振开关电容器电路。输出1004，1005和1006可提供具有大约相同的电压幅值和/或RMS值和大约相同的频率且相对于其他两个输出具有±120度的相移的AC电压。例如，DC电源1001的第二端子处的电压相对于DC电源1001的第一端子可为VDC。DC电源1001连接到多转换器1000的输入1008a和1800b。根据DC电源1001的第一端子。输出1004，1005和1006处的电压可分别为0.5(VDC+VDC*sin(2πft))，0.5(VDC+VDC*sin(2πft+2π/3))，0.5(VDC+VDCsin(2πft+4π/3)。输出1007处的电压可为DC电源1001相对于DC电源1001的第一端子处的电压的约一半的DC电压。
现参考图11a，其示出了根据说明性实施例的转换器1100A的电路拓扑。转换器1100A可被描述为用于以单位增益反转谐振开关电容器的电路。输入电压Vin可以施加在端子Vin和G之间。连接在端子Vin和G之间的可为电容器Cin。作为转换器1100A将端子Vin和G上的输入电压Vin转换成端子Vout和G上的输出电压Vout的结果，可在端子Vout和G之间导出输出电压Vout，下文将更详细地描述。输出电容器Cout跨接端子Vout和G。负载(未示出)可以连接在端子Vout和G之间。负载可为DC-AC转换器，例如DC-AC转换器202，204，303，410，703，704，803和1003。下文描述的转换器1100A和其他转换器类似于上述的谐振转换电容器电路414。
根据转换器的期望的操作功能，端子G可以或可以不接地和/或连接到地面。作为期望的操作功能的非限制性示例，端子Vin和G上的输入电压Vin可以不具有接地和/或连接到地面的端子G，以便输入电压Vin和/或输出电压Vout可为浮动电压。
关于下文的讨论，可以假设端子G接地和/或连接到地面。下文更详细描述的一般的转换器可以关于可以扩展以给出转换比率为二分之一和/或三分之一的降压转换器的拓扑结构，转换比率为二和/或三的升压转换器，以及转换比率为一半和/或三分之一的反相转换器。以下描述主要涉及将直流(DC)输入电压(Vin)转换为DC输出电压(Vout)的转换器。因此，参考图11a作为非限制性示例，术语“反相”转换器意味着电压Vout＝-Vin，换句话说，输出电压(Vout)是输入电压(Vin)的倒数。
开关SW1，SW2，SW1a和SW2a串联连接。开关SW1，SW2，SW1a和SW2a的串联连接跨端子Vin和Vout并联连接。开关SW2连接到开关SW1a的点也连接到端子G。电感器Lr和电容器Cr的串联连接分别连接在开关SW2和SW1a两端，其中开关SW1连接到开关SW2，且开关SW1a连接到开关SW2a。
开关SW1，SW2，SW1a和SW2a中的每个开关可以具有连接在每个开关两端的体二极管和/或每个开关的体二极管可为开关的整体部分。开关SW1，SW2，SW1a和SW2a以及上文以及下文的描述中讨论的其他开关可为半导体开关，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，绝缘栅FET(IGFET)，绝缘栅双极结型晶体管IGBJT)和/或结型FET(JFET)。开关SW1，SW2，SW1a和SW2a，且可为机械和/或机电开关，例如单刀双掷开关和/或继电器。
现参考图11b，其示出了根据说明性实施例的转换器1100B的电路拓扑。转换器1100B类似于转换器1100A，因为它们都是一体化模式反相转换器，其中Vout＝-Vin，换句话说，输出电压(Vout)是输入电压(Vin)的倒数。转换器1100B类似于转换器1100A，除了现电容器Cr分别连接在开关SW2和SW1a两端，其中开关SW1连接到开关SW2且开关SW1a连接到开关SW2a。电感器Lr现连接在开关SW2连接到开关SW1a的点和端子G之间。负载(未示出)可以连接在端子Vout和G之间。转换器1100B可被描述为具有修改的一体化模式谐振开关电容器转换器电感位置。
现参考图11c，图11c示出了根据说明性实施例的电压相对于时间的三个曲线图。转换器1100A和1100B的操作可以使得当SW1和SW1a导电时，在第一时间间隔(Tres)中，电感器Lr和电容器Cr谐振且电流ILr开始正弦变化。在图(a)中，开关SW1a(由虚线示出)在谐振周期的一半之前关闭，且SW1a的体二极管开始传导电流ILr，且当电流ILr达到零时谐振停止。在开关SW1a(虚线所示)关闭后，开关Sw1(用实线表示)变为“断开”状态，且电流为零。在第一时间间隔(Tres)期间，能量从输入电压Vin传输到电容器Cr。
在图(b)中，在第二时间间隔(Tsw-Tres)中，开关Sw2和Sw2a以零电流开启。电感Lr和电容Cr开始共振，电容Cr中的能量转移到输出端子Vout。类似于之前的时间间隔，开关Sw2a(由虚线示出)在谐振周期的一半之前关闭，以实现开关Sw2a之后关断的开关Sw2(通过虚线示出线)的零电流关断被“关闭”。对于转换器1100A和1100B的电路拓扑结构，开关SW1和SW2的所有开关导电和导电都发生在电流为零时。
图(c)示出了转换器1100A和1100B两者，输入电压Vin(由较接近的虚线示出)，输出电压Vout和电容器Cr两端的电压的三个曲线。图(c)显示输出电压(Vout)是单位增益的输入电压(Vin)的倒数。
现参考图11d，图11d示出了根据说明性实施例的两个曲线图1102A和1102B。图11d示出了转换器1100A和1100B之间的差异。转换器1100A和1100B之间的差异可以关于电感器电流ILr。曲线图1102A和1102B分别示出了转换器1100A和1100B的谐振电感器电流ILr相对于时间的曲线图。从图1102B可以看出，与转换器1100A的曲线图1102A相比，转换器1100B具有较低的电感器(ILr)纹波电流。正如转换器1100B的这种实现与转换器1100A的实现相比可能导致电感器Lr的较低的电感器体积。
对于转换器1100A(曲线图1102A)，电感器电流ILr在间隔1(Tres)中沿正方向谐振且在间隔2(Tsw-Tres)中在负方向谐振且电感器电流中的纹波是2×I。然而，对于转换器1100B，电感器电流ILr总是处于相同的方向，因此纹波电流的幅值减小为1×I。
现参考图11e，其示出了根据说明性实施例的转换器1100C的电路拓扑。转换器1100C是三支路反相一体化模式谐振开关电容转换器，其包括相对于彼此以120度的相位差操作的三个反转谐振开关电容转换器。与Leg2和Leg3类似的Leg1包括串联连接的开关S11，S21，S1a1和S2a1，其连接在端子Vin和Vout两端。通常，Leg1的末端下标数字“1”包括开关S11，S21，S1a1和S2a1，电容器Cr1和电感器Lr1。末端数字下标“2”和“3”在相应的Leg2和Leg3中分别对应于电容器(Cr2和Cr3)和电感器(Lr2和Lr3)。正如这种Leg2包括开关S12，S22，S1a2和S2a2，电容器Cr2和电感器Lr1。Leg3包括开关S13，S23，S1a3和S2a3，电容器Cr3和电感器Lr1。Leg1，Leg2和Leg3中的每一个中的每个开关都可在每个开关上连接其自身的体二极管。负载(未示出)可以连接在端子Vout和G之间。
使用适当解释其他支路的连接的Leg1，电容器Cr1在S21连接到开关S11且开关S1a1连接到开关S2a1的点处跨过开关S21和S1a1连接。Leg1的电感器Lr1连接到端子G和开关S21连接到开关S1a1的点。电容器Cin连接在端子Vin和G之间。电容器Cout连接在端子G和Vout之间。
在操作中，转换器1100C的每个支路处理从转换器1100C的输入到输出转换的功率的三分之一。由输入电容器Cin和输出电容器Cout处理的纹波电流是通过彼此相位差120度的三个电流Ir1，Ir2和Ir3的电流的总和，因为这样使用三条支路可以降低纹波电流额定值电容器Cin和Cout。总之，转换器1100C可以通过重新定位电感器来提供较低的电感器纹波电流，这可能导致具有较小电感器体积的电感器以及使用可能降低电容器Cin和Cout的纹波电流额定值的一个或多个支路。
通常，对于下文的描述，可以参考可以扩展到具有各种转换比率的降压，升压和反相转换器的拓扑结构。更具体而言说，拓扑结构可以扩展到转换比率为一半和/或三分之一的降压转换器，转换比率为二和/或三的升压转换器，以及转换比率为一半和/或三分之一的反相转换器。
下文的图和及其描述显示了类似的转换器。例如，类似于另一个转换器的转换器之间的差异可为第一类型的一个转换器可以使用电感器Lr和电容器Cr的串联连接跨接到转换器拓扑中的串联连接的开关(例如SW2和Sw1a)。而第二类型的另一个转换器可具有连接在串联连接的开关(例如SW2和Sw1a)和电感器Lr之间的电容器Cr，电感器Lr位于和/或连接在串联连接的开关(开关SW2和Sw1a)和电容器Cin和/或Cout之间。
通常，对于下文针对第一和/或第二类型的转换器描述的拓扑，可以实现类似于图11d中的转换器的多支路版本。第一和/或第二类型转换器的多支路版本的益处可为电容器Cin和/或Cout提供较低的纹波电流额定值。特别是对于与第一类型相比的第二类型的转换器，通过电感器的重新定位可提供较低的电感器纹波电流，如先前在图11b和11e中所示。因此，当两种类型在相同条件下操作时，第二类型转换器的实现可以看到电感器Lr，所述电感器Lr可以用与第二类型转换器的感应器体积分隔的较低感应器体积来实现。第二转换器类型(例如转换器1100B和/或1100C)的较低电感纹波电流可以通过处于相同方向电感器电流(ILr)来实现。然而第一类型的转换器可能由于电感器电流ILr而具有较大的纹波电流，所述电感器电流ILr在第一时间间隔中在正方向上谐振，且在第二时间间隔中在负方向上谐振，如上文关于图11d所述。
现参考图12a和图12b，其示出了根据说明性实施例的转换比率为一半的各自降压DC降压转换器1200A和1200B。图12a和图12b共同的是开关SW1，SW2，SW1a和SW2a的串联连接，其中每个开关可以具有连接在开关两端的体二极管和/或每个开关的体二极管可为每个开关的整体部分。电容器Cin连接在端子Vin与地和/或地面之间。电容器Cout连接在端子Vout和地和/或地面之间。端子Vout连接到开关SW1，且地和/或地面连接到开关SW2a。负载(未示出)可以跨端子Vout且接地和/或地面连接。
具体而言，关于图12a，电感器Lr与电容器Cr串联连接，且电感器Lr和电容器Cr的串联连接跨过串联连接的开关SW2和SW1a连接。开关SW2和SW1a之间的连接点连接到端子Vout。
具体而言，关于图12b，电容器Cr跨开关SW2和SW1a的串联连接而连接。电感器Lr连接在开关SW2和SW1a之间的连接点与端子Vout之间。
现参考图12c，图12c示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)。四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)是降压转换器1200B的曲线图，其转换比率为一半。当SW1和SW1a在第一时间间隔内导电时，电感Lr和电容Cr会发生谐振，电流ILr开始正弦变化，并在第一时间间隔(Tres)期间将能量传输到谐振电容Cr。在曲线图(a)中，开关SW1a(用虚线表示)在一半谐振周期之前关断，之后开关SW1(用实线表示)关闭。与开关SW1a并联的二极管开始传导电感器电流ILr，当电感器电流ILr达到零时，谐振停止。谐振电容器电压具有等于的直流分量和一个小交流分量。在第二曲线图(b)所示的第二时间间隔(Tsw-Tres)中，开关SW2和SW2a以零电流接通。电感Lr和电容Cr连接到输出端子Vout。电感Lr和电容Cr开始谐振，电容Cr中的能量传输到输出端子Vout。类似于之前的时间间隔，开关SW2a(由虚线示出)在谐振周期的一半之前关闭，且开关SW2a并联连接的二极管开始导电。
在曲线图(c)中，例如，借助于电感器电流(ILr)处于相同方向，转换器1200B的较低电感器纹波电流(ILr)可与转换器1200A的较大双向电感器电流(ILr)相比较。转换器1200B的电感纹波电流(ILr)为正向。
图(d)示出了转换器1200B，输入电压Vin(由较宽间隔的虚线示出)，输出电压Vout(由较窄间隔的虚线示出)和电容器Cr两端的电压(由实线示出)的三个绘图。第四个曲线图(d)示出了转换器1200B的降压操作，使得输出电压(Vout)由于一半的转换比率而低于输入电压(Vin)。
现参考图13a和图13b，图13a和图13b示出了根据说明性实施例的转换比率为2的各自升压DC升压转换器1300A和1300B。图13a和13b共同的是开关SW1，SW2，SW1a和SW2a的串联连接。电容器Cin连接在端子Vin与地和/或地面之间。电容器Cout连接在端子Vout和地和/或地面之间。端子Vin连接到开关SW1，且地和/或地面连接到开关SW2a。
具体而言，关于图13a，电感器Lr与电容器Cr串联连接，且电感器Lr和电容器Cr的串联连接跨过串联连接的开关SW2和SW1a连接。开关SW2和SW1a之间的连接点连接到端子Vin。
具体而言，关于图13b，电容器Cr跨开关SW2和SW1a的串联连接而连接。电感器Lr连接在开关SW2和SW1a之间的连接点与端子Vin之间。图12a的电路拓扑与图13a的比较表明图13a的升压转换器拓扑结构是通过交换图12a的输入和输出电压连接来实现的。类似地，图12b的电路拓扑与图13b的比较示出了图12b的升压转换器拓扑通过交换图12b的输入和输出电压连接来实现。
现参考图13c，图13c示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)。四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)针对升压(升压)转换比率为2的转换器1300B。在图(b)中，在的第一时间间隔Tres中，SW2和SW2a导电，输入电压Vin与电感Lr，电容Cr串联。电感器Lr和电容器Cr共振，且电感器电流ILr开始正弦变化，能量传递到谐振电容器Cr。开关SW2a(由虚线示出)在谐振周期(Tres)的一半之前关闭，此后开关SW2a(由实线示出)被关闭。并联在开关SW2两端的二极管开始传导电感器电流ILr。当电感器电流ILr达到零时，谐振停止。谐振电容器Cr电压具有等于Vin的DC分量和小AC分量。在图(a)所示的第二时间间隔(TSW-Tres)中，所述开关SW1和SW1a以零电流接通。电感器Lr和电容器Cr开始共振，并将能量传输到输出端子Vout。类似于之前的时间间隔，开关SW1在谐振周期的一半之前关闭，且与开关SW1并联连接的二极管开始导电。
在曲线图(c)中，例如，借助于电感器电流(ILr)处于相同方向，转换器1300B的较低电感器纹波电流(ILr)可与转换器1300A的较大双向电感器电流(ILr)相比较。转换器1300B的电感纹波电流(ILr)在零伏以下为负值。
图(d)示出了转换器1300B，输入电压Vin(由较宽间隔虚线示出)，输出电压Vout(由较窄间隔虚线示出)和电容器Cr两端的电压(由实线示出)的三个绘图。第四个曲线图(d)示出了转换器1300B的升压操作，使得输出电压(Vout)由于转换比率2而高于输入电压(Vin)。
现参考图14a和图14b，图14a和图14b示出了根据说明性实施例的转换比率为一半的各自反相转换器1400A和1400B。图14a和14b两者共同的是，开关SW1，SW2，SW1a和SW2a的串联连接。电容器Cin连接在端子Vin和端子G之间。电容器Cout连接在端子Vout和端子G之间。端子Vin连接到开关SW1，且端子Vout连接到开关SW2a。
具体而言，关于图14a，开关SW2连接到开关SW1a的点也连接到端子G。电感器Lr的一端连接到开关SW1连接到开关SW2的点。电感器Lr的另一端连接到一端断开开关S2b和电容器Cra的一端。电容器Cra的另一端连接到开关S1b的一端和开关S2c的一端。开关S2b的另一端连接到开关S1b的另一端和电容器Crb的一端。电容器Crb的另一端连接到开关SW1a连接到开关SW2a的点。开关S2c的另一端连接到端子Vout。
具体而言，关于图14b，电感器Lr连接在开关SW2连接到开关SW1a的点和端子G之间。开关SW1连接到开关SW2的点连接到一端断开开关S2b和电容器Cra的一端。电容器Cra的另一端连接到开关S1b的一端和开关S2c的一端。开关S2b的另一端连接到开关S1b的另一端和电容器Crb的一端。电容器Crb的另一端连接到开关SW1a连接到开关SW2a的点。开关S2c的另一端连接到端子Vout。
现参考图14c，其示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)。四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)针对转换比率为一半的降压转换器1400B。
当SW1，SW1a和S1b在第一时间间隔中导电时，由开关S1b串联连接的电感器Lr和电容器Cra和Crb谐振。电流ILr开始正弦变化，能量在所述第一时间间隔(Tres)内传输到谐振电容器Cra和Crb。在图(a)中，开关SW1a和SW1b(由虚线示出)在一半谐振周期之前关断，之后开关SW1(由实线示出)关闭。与开关SW1a并联的二极管开始传导电感器电流ILr，且当电感器电流ILr达到零时，谐振停止。谐振电容器电压具有等于的直流分量和一个小交流分量。在第二曲线图(b)所示的第二时间间隔(Tsw-Tres)中，开关SW2，SW2a，S2b和S2c以零电流接通。电感器Lr和电容器Crb连接到输出端子Vout。电感器Lr和电容器Crb开始谐振，且电容器Crb中的能量被传输到输出端子Vout。类似于之前的时间间隔，开关SW2a(由虚线示出)在谐振周期的一半之前变为“断开”，且跨开关SW2a并联连接的二极管开始导电。
在曲线图(c)中，例如，借助于电感器电流(ILr)处于相同方向，转换器1400B的较低电感器纹波电流(ILr)可与转换器1400A的较大双向电感器电流(ILr)相比较。转换器1400B的电感纹波电流(ILr)为正向。
图(d)示出了对于转换器1400B，输入电压Vin(通过较宽间隔的虚线示出)，输出电压Vout(通过较窄间隔的虚线示出)和电容器Cra和Crb两端的电压(如实线所示)的三个绘图。图(d)示出了转换器1400B的降压操作，使得输出电压(Vout)由于一半的转换比率而比输入电压(Vin)更低且是负的和/或反相的。
现参考图15a和15b，其示出了根据说明性实施例的具有三分之一转换比率的各自降压转换器1500A和1500B。图15a和15b两者共同的是，开关SW1，SW2，SW1a和SW2a的串联连接。电容器Cin连接在端子Vin与地和/或地面之间。电容器Cout连接在端子Vout和地和/或地面之间。端子Vin连接到开关SW1，且地和/或地面连接到开关SW2a。
具体而言，关于图15a，开关SW2连接到开关SW1a的点也连接到端子Vout。电感器Lr的一端连接到开关SW1连接到开关SW2的点。电感器Lr的另一端连接到一端断开开关S2b和电容器Cra的一端。电容器Cra的另一端连接到开关S1b的一端和开关S2c的一端。开关S2b的另一端连接到开关S1b的另一端和电容器Crb的一端。电容器Crb的另一端连接到开关SW1a连接到开关SW2a的点。开关S2c的另一端连接到和/或接地。
具体而言，关于图15b，电感器Lr连接在开关SW2连接到开关SW1a的点和端子Vout之间。开关SW1连接到开关SW2的点连接到一端断开开关S2b和电容器Cra的一端。电容器Cra的另一端连接到开关S1b的一端和开关S2c的一端。开关S2b的另一端连接到开关S1b的另一端和电容器Crb的一端。电容器Crb的另一端连接到开关SW1a连接到开关SW2a的点。开关S2c的另一端连接到和/或接地。
图14a的电路拓扑与图15a的比较示出了图14a中电容器Cin和Cout与端子Vin和Vout以及与端子G的连接和图15a中的电容器Cin和Cout与Vin的连接以及Vout和接地和/或地面的连接的差。类似地，图14b和15b是电容器Cin和Cout连接到端子Vin和Vout以及连接到图14b中的端子G以及电容器Cin和Cout连接到Vin和Vout以及连接到图15b的地和/或地面的差。
现参考图15c，其示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)。四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)是针对降压转换器1500B的曲线图，其转换比率为三分之一。当SW1，SW1a和S1b在第一时间间隔中导电时，由开关S1b串联连接的电感器Lr和电容器Cra和Crb谐振。电流LIr开始正弦变化，能量在第一时间间隔(Tres)内传输到谐振电容器Cra和Crb。在图(a)中，开关SW1a和SW1b(由虚线示出)在一半谐振周期之前关断，之后开关SW1(由实线示出)关闭。与开关SW1a并联的二极管开始传导电感器电流ILr，当电感器电流ILr达到零时，谐振停止。谐振电容器电压具有等于的直流分量和一个小交流分量。在第二曲线图(b)所示的第二时间间隔(Tsw-Tres)中，开关SW2，SW2a，S2b和S2c以零电流接通。电感器Lr和电容器Crb连接到输出端子Vout。电感器Lr和电容器Crb开始谐振，且电容器Crb中的能量被传输到输出端子Vout。类似于之前的时间间隔，开关SW2a，S2b和S2c(由虚线示出)在谐振周期的一半之前被关断，且与开关SW2a并联连接的二极管开始导电。
在曲线图(c)中，例如，借助于电感器电流(ILr)处于相同方向，转换器1500B的较低电感器纹波电流(ILr)可与转换器1500A的较大双向电感器电流(ILr)相比较。转换器1500B的电感纹波电流(ILr)为正向。
图(d)示出了对于转换器1500B，输入电压Vin(通过较宽间隔的虚线示出)，输出电压Vout(通过较窄间隔的虚线示出)和电容器Cra和Crb两端的电压(如实线所示)的三个绘图。图(d)示出了转换器1500B的降压操作，使得输出电压(Vout)由于三分之一的转换比率而比输入电压(Vin)更低且是负的和/或反相的。
现参考图16a和16b，图16a和图16b示出根据说明性实施例的转换比率为三分之一的各自反相转换器1600A和1600B。图16a和16b两者共同的是，开关SW1，SW2，SW1a和SW2a的串联连接。电容器Cin连接在端子Vin和端子G之间。电容器Cout连接在端子Vout和端子G之间。端子Vin连接到开关SW1，且端子Vout连接到开关SW2a。
具体而言，对于转换器1600A，电感器Lr连接在开关SW1连接到开关SW2的点和开关S2b，S3c的端部以及电容器Cra之间。端子G也连接到开关SW2连接到开关Sw1a的点。
具体而言，对于转换器1600B，开关SW1连接到开关SW2的点连接到开关S2b，S3c和电容器Cra的末端。电感器Lr连接在端子G和开关SW2连接到开关Sw1a的点之间。
对于转换器1600A和1600B两者而言共同的是，电容器Cra的另一端连接到开关S1b，电容器Crb，开关S1c和电容器Crc的串联连接。开关S1b和S1c的体二极管与转换器1600A和1600B中包括的其他开关的方向相反。开关S2c的另一端连接到开关S1b连接到电容器Crb的点。开关S2b的另一端连接到开关S1c连接到电容器Crc的点。电容器Crc的另一端连接到开关SW1a连接到开关SW2a的点。开关S2d连接在端子Vout和电容器Crb连接到开关S1c的点之间。开关S2e连接在端子Vout和电容器Cra连接到开关S1b的点之间。
现参考图16c，图16c示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)。四个曲线图(a)，(b)，(c)和(d)是针对降压转换器1600B的曲线图，其转换比率为三分之一。当SW1，SW1a，S1b和S1c在第一时间间隔中“接通”时，由开关S1b和S1c串联连接的电感器Lr和电容器Cra，Crb和Crc谐振。电流ILr开始正弦变化，能量在第一时间间隔(Tres)内传输到谐振电容器Cra，Crb和Crc。在图(a)中，开关SW1a，S1b和S1c(由虚线示出)在一半谐振周期之前关断，之后开关SW1(由实线示出)关闭。与开关SW1a并联的二极管开始传导电感器电流ILr，当电感器电流ILr达到零时，谐振停止。谐振电容器电压具有等于的直流分量和一个小交流分量。在第二曲线图(b)所示的第二时间间隔(Tsw-Tres)中，开关SW2，SW2a，S2b，S2c，S2d和S2e以零电流接通。电感Lr和电容器Crc连接到输出端子Vout。电感器Lr和电容器Crc开始谐振，电容器Crc中的能量传输到输出端子Vout。类似于之前的时间间隔，开关SW2a，S2b，S2c，S2d和S2e(由虚线示出)在谐振周期的一半之前变为“断开”，且与开关SW2a并联连接的二极管开始导电。
在曲线图(c)中，借助于电感器电流(ILr)处于相同方向，转换器1600B的较低电感器纹波电流(ILr)可与转换器1600A的较大双向电感器电流(ILr)相比较。转换器1600B的电感纹波电流(ILr)为正向。
图(d)示出了对于转换器1600B，输入电压Vin(由较宽间隔的虚线示出)，输出电压Vout(由较窄间隔的虚线示出)和电容器Cra和Crb两端的电压(如实线所示)的三个绘图。图(d)示出了转换器1600B的降压操作，使得输出电压(Vout)由于三分之一的转换比率而比输入电压(Vin)更低且是负的和/或反相的。
现参考图17，其示出了根据说明性实施例的用于确定上述转换器的切换频率(fSW)的算法的框图1700。由于谐振电容器(Cr，Cra，Crc，Crd和Cre)和谐振电感器(Lr)的公差可能导致转换器的谐振频率(fres)不同于初始设计值，所以可以对上述转换器实施所述算法。以更高或更低的切换频率(fSW)运行会导致非零电流切换并增加转换器中的总损耗。为了补偿转换器中的部件的容差，在切换信号Sg1的上升沿处通过使用采样器1705和采样器1707经由谐振电感器电流(ILr)的统一(|u|)模数1703对谐振电感器电流(ILr)进行采样。当切换频率(fSW)通过减法器1709等于谐振频率(fres)时，电流的大小为零。比例积分(PI)控制器1715可被实现为根据需要改变切换频率(fSW)以使得电流按要求为零。为了确定从错误单元1713输入到PI控制器1715的错误的指示符1711，在来自延迟1701的延迟(Td)(作为非限制性示例，200ns)之后测量第二电流样本。基于当前样本采样器1705/1707中，确定误差1713的幅度，以便从加法器单元1717的输出中获得正确的切换频率(fSW)。
现参考图18a，其示出了根据说明性实施例的双向AC-AC转换器1800。转换器1800可以类似于上述的DC-DC转换器且可被扩展以促进AC-AC转换的操作。电容器Cin连接端子Live(L)和中性点(N)处的单相AC输入电压VinAC。一系列双向开关连接端子L上的电容器Cin和输出Live(L)端子Vout。输出电容器Cout连接端子Live(L)端子Vout和端子中性线(N)。
串联的双向开关BDSW包括，例如，开关SW1d，且体二极管并联连接在开关SW1d上，开关SW1d的阴极连接开关SW1d的一端。开关SW1d的阳极连接到开关SW1d的另一端，并连接到开关SW1r的一端和开关SW1r的体二极管的阳极。开关SW1r的另一端连接到开关SW1r的体二极管的阴极。这样，串联的一串双向开关BDSW将开关SW1d的阴极连接到交流电源VinAC的Live(L)端子，开关SW1r的阴极连接到开关SW2d的阴极，开关SW2r的阴极连接到开关SW1ad的阴极，开关SW1ar的阴极连接到开关SW2ad的阴极，开关SW2ar的阴极连接到端子Vout。电感器Lr连接在中性点(N)和开关SW2r的阴极连接到开关SW1ad的阴极的点之间。电容器Cr连接到开关SW1r的阴极连接到开关SW2d的阴极的点和开关SW1ar的阴极连接到开关SW2ad的阴极的点。
现参考图18b，图18b示出了根据说明性实施例的电压和电流相对于时间的三个曲线图(a)，(b)和(c)。转换器1800可以类似于上述的DC-DC转换器且可被扩展以促进AC-AC转换的操作。特别地，转换器1800可以与图11b中所示的转换器1100b最相似，因为如图(b)中所示，双向开关BDSW在AC电源VinAC的相应正负循环的反相转换的一体化模式中提供两个切换方向。图(b)显示了端子Vout上的反向单位输出电压。换句话说，开关SW1d，SW2d，SW1ad，SW2ad和开关SW1r，SW2r，SW1ar，SW2ar的串以与上文关于图11c和图11d描述的其开关串相同的方式转换，而是分别针对AC电源VinAC的正和负周期。如图(a)所示，这样的电感器电流ILr是AC电源VinAC的负周期的一个正方向，且是AC电源VinAC的正周期的一个负方向。电容器Cr两端的电压如图(c)所示。
转换器1800可以类似于上述DC-DC转换器，其中电感器Lr位于和/或连接在串联连接的串联开关的中性点/接地点和中点之间。转换器1800可以类似于上述DC-DC转换器，其中电感器Lr与电容器Cr串联连接且可以跨串联连接的开关串中的两个开关而实现。转换器1800可以类似于上述DC-DC转换器，其中类似于图11e中的转换器1100C和/或转换器1100A/B，1200A/B，1300A/B，1400A/B，1500A/B，1600A/B。如此，类似于图11e中的转换器1100C的多支路版本可被连接和/或操作以提供使电容器Cin和Cout中的纹波电流最小化的单相(VinAC)AC降压和/或升压功能。
此外，可以连接和/或操作与图11e中的转换器1100C类似的多支路版本，以提供单相到三相输出和/或具有逐相AC降压和/或升压功能，其中，使电容器Cin和Cout中的纹波电流最小化。AC-AC转换器1800可用于实现DC-DC转换器和DC-AC转换器，诸如上述的DC-DC转换器302，DC-AC转换器303和其他DC-DC和DC-AC转换器。总之，AC-AC转换器1800可以类似于上文描述的可包括图11a至图16b的DC-DC转换器。以便通过重新定位/重新连接电感器Lr来提供较低的电感器纹波电流(ILr)，重新定位/重新连接电感器Lr可导致具有较低电感器体积的电感器Lr和/或使用一个或多个支路，这可降低电容器Cin和Cout的纹波电流额定值。
应当注意的是，本文中的元件之间提出了各种连接。一般性地描述了这些连接，除非另有说明，这些连接可为直接的或间接的；本说明书并不旨在局限于这一方面。此外，虽然本文中的元件根据硬件或软件来描述，但是它们可以以硬件和/或软件来实现。另外，一个实施例的元件可以以适当的组合或子组合与来自其他实施例的元件组合。例如，一个实施例的开关，传感器，电源，存储元件和互连可以与另一个实施例的类似元件结合并以任何组合或子组合使用。而且，附图中示出的电源可为交流(AC)电源，且与其连接的多转换器可以用作例如整流器和/或开关模式电源的AC-DC转换器。本领域技术人员将认识到，以上详述的各种实施例可以以适当的组合进行组合，且实施例的各部分可以以各种子组合被组合。
根据第一说明性实施例，提供了一种装置，其包括具有第一端子和第二端子的DC-AC转换器。所述装置还包括具有第三端子的DC-DC转换器。DC-AC转换器可被配置为从DC电源接收DC输入电压，且在第一端子处产生第一交流输出电压，在第二端子处产生第二交流输出电压。DC-DC转换器可被配置为从DC电源接收DC输入电压。
关于第一说明性实施例，DC-DC转换器可被配置为在第三端子处将DC输入电压降低大约一半。
关于第一说明性实施例，所述DC-DC转换器可为电荷泵电路。
关于第一说明性实施例，DC-DC转换器可为谐振开关电容器电路。
根据第一说明性实施例的装置还可包括切换装置，所述切换装置被配置为将DC-AC转换器和DC-DC转换器耦合到至少一个电负载。关于根据第一说明性实施例的包括切换装置的所述装置，所述切换装置可被配置为将第一组电负载耦合到第一端子且将第二组电负载耦合到第二端子，其中第一功率需求与第一组电负载关联且第二功率需求与第二组电负载相关联。
关于根据第一说明性实施例的包括切换装置的装置，所述切换装置可被配置成接收控制信号，且其中，响应于控制信号，所述切换装置可被配置以通过改变所述第一组电负载中的至少一个电负载与所述第二组电负载的关联或所述第二组电负载中至少一个电负载与所述第一组电负载的关联而改变所述第一功率需求和所述第二功率需求之间的不平衡。
根据第二说明性实施例，提供了一种包括DC-AC转换器的装置。所述DC-AC转换器可包括第一输出，与第一输出具有120度相位差的第二输出，以及具有与第一输出120度相位差和与第二输出120度相位差的第三输出。所述装置还包括具有第四输出的DC-DC转换器。所述DC-AC转换器可被配置为从DC电源接收DC输入电压。所述第一输出，所述第二输出和所述第三输出可被配置为输出具有大约相同频率和相同电压幅值的AC电压。所述DC-DC转换器可被配置为从DC电源接收DC输入电压。
关于第二说明性实施例，所述DC-DC转换器可被配置为在所述第四输出处将输入电压降低大约一半。
关于第二说明性实施例，所述DC-AC转换器的三个输出可被配置为耦合到三相电力系统的三相线，且所述第四输出可被配置为耦合到三相电力系统的中性线。
根据第三说明性实施例，提供了一种方法，所述方法包括通过包括第一端子和第二端子的DC-AC转换器接收由DC电源提供的DC输入电压。所述方法还包括通过包括第三端子的DC-DC转换器接收由DC电源提供的DC输入电压。所述方法还包括通过所述DC-AC转换器在第一端子处产生第一交流输出电压。所述方法还进一步包括通过DC-AC转换器在第二端子处产生第二交流输出电压。所述方法还包括通过所述DC-DC转换器在第三端子处产生相对于DC输入电压的降压DC输出电压。
关于第三说明性实施例，所述DC-DC转换器可为电荷泵电路。
关于第三说明性实施例，所述DC-DC转换器可为谐振开关电容器电路。
根据第三说明性实施例的方法可进一步包括经由开关将DC-AC转换器和DC-DC转换器选择性地耦合到至少一个电负载。
根据第四说明性实施例，提供了一种方法，所述方法包括通过DC-AC转换器接收由DC电源提供的DC输入电压，所述DC-AC转换器包括第一输出，与所述第一输出具有120度相位差的第二输出，以及与所述第一输出具有120度相位差且与所述第二输出具有120度相位差的第三输出。所述方法还包括通过包括第四输出的DC-DC转换器接收来自DC电源的DC输入电压。所述方法进一步包括通过所述DC-AC转换器在所述第一输出、所述第二输出及所述第三输出上输出具有大约相同频率和相同电压幅值的AC电压。所述方法还包括通过所述DC-DC转换器在第四输出上输出相对于DC输入电压的降压DC电压。
关于第四说明性实施例，所述DC-DC转换器可为电荷泵电路。
关于第四说明性实施例，所述DC-DC转换器可为谐振开关电容器电路。
根据第四说明性实施例的方法还可包括经由开关选择性地将所述DC-AC转换器和所述DC-DC转换器耦合到至少一个电负载。
下文在一组编号的权利要求中突出显示了本发明的各种实施例的各种特征。这些特征不应被解释为限制本发明或发明构思，而是仅提供来凸出如说明书中所描述的本发明的一些特征，而不指示这些特征的重要性或相关性的特定顺序。
条款1：一种装置，其包括：
包括第一端子和第二端子的DC-AC转换器；以及
包括第三端子的DC-DC转换器，
其中所述DC-AC转换器被配置为接收来自DC电源的DC输入电压且在所述第一端子处产生第一交流输出电压，在所述第二端子处产生第二交流输出电压，且
其中所述DC-DC转换器被配置为从所述DC电源接收DC输入电压。
条款2：根据条款1所述的装置，其中所述DC-DC转换器被配置为在所述第三端子处将所述DC输入电压降低大约一半。
条款3：根据条款1所述的装置，其中所述DC-DC转换器是电荷泵电路。
条款4：根据条款1所述的装置，其中所述DC-DC转换器是谐振开关电容器电路。
条款5：根据条款1所述的装置，其还包括切换装置，其中所述切换装置被配置为将所述DC-AC转换器和所述DC-DC转换器耦合到至少一个电负载。
条款6：根据条款5所述的装置，其中所述切换装置被配置为将第一组电负载耦合到所述第一端子，且将第二组电负载耦合到所述第二端子，且其中第一功率需求与所述第一组电负载相关且第二功率需求与第二组电负载相关。
条款7：根据条款6所述的装置，其中所述切换装置被配置为接收控制信号，且其中，响应于所述控制信号，以通过改变所述第一组电负载中的至少一个电负载与所述第二组电负载的关联或所述第二组电负载中至少一个电负载与所述第一组电负载的关联而改变所述第一功率需求和所述第二功率需求之间的不平衡。
条款8：一种装置，其包括：
DC-AC转换器，其包括：
第一输出；
与第一输出具有120度相位差的第二输出；以及
第三输出，其与第一输出具有120度的相位差且与第二输出具有120度的相位差；以及
包括第四输出的DC-DC转换器，
其中所述DC-AC转换器被配置为从DC电源接收DC输入电压；
其中所述第一输出，所述第二输出和所述第三输出被配置为输出具有大约相同频率和相同电压幅值的AC电压；且
其中所述DC-DC转换器被配置为从所述DC电源接收DC输入电压。
条款9：根据条款8所述的装置，其中所述DC-DC转换器被配置为在第四输出处将输入电压降低大约一半。
条款10：根据条款8所述的装置，其中所述DC-AC转换器的三个输出被配置为耦合到三相电力系统的三相线路，且所述第四输出被配置为耦合到三相电力系统的中性线。
条款11：一种方法，其包括：
通过包括第一端子和第二端子的DC-AC转换器接收由DC电源提供的DC输入电压，
通过包括第三端子的DC-DC转换器接收由DC电源提供的DC输入电压，
通过所述DC-AC转换器在第一端子处产生第一交流输出电压；
通过所述DC-AC转换器在第二端子处产生第二交流输出电压；以及
通过所述DC-DC转换器在第三端子处产生相对于DC输入电压的降压DC输出电压。
条款12：根据条款11所述的方法，其中所述DC-DC转换器是电荷泵电路。
条款13：根据条款11所述的方法，其中所述DC-DC转换器是谐振开关电容器电路。
条款14：根据条款11的方法，其还包括：
经由开关选择性地将所述DC-AC转换器和所述DC-DC转换器耦合到至少一个电负载。
条款15：一种方法，其包括：
通过DC-AC转换器接收由DC电源提供的DC输入电压，所述DC-AC转换器包括第一输出，与所述第一输出具有120度相位差的第二输出，以及与所述第一输出具有120度相位差且与所述第二输出具有120度相位差的第三输出；
通过包括第四输出的DC-DC转换器接收来自DC电源的所述DC输入电压；
通过所述DC-AC转换器在所述第一输出、所述第二输出和所述第三输出上输出具有大致相同的频率和相同的电压幅值的AC电压；以及
通过所述DC-DC转换器在所述第四输出上输出相对于所述DC输入电压的降压DC电压。
条款16：根据条款15所述的方法，其中所述DC-DC转换器是电荷泵电路。
条款17：根据条款15所述的方法，其中所述DC-DC转换器是谐振开关电容器电路。
条款18：根据条款15所述的方法，其还包括：
经由开关选择性地将所述DC-AC转换器和所述DC-DC转换器耦合到至少一个电负载。

Claims (97)

1.一种装置，包括：
直流到交流DC-AC转换器，其包括第一交流AC输出、第二AC输出和第三AC输出；以及
直流到直流DC-DC转换器，其包括直流DC输出，
其中所述DC-DC转换器被配置成：
从DC电源接收DC输入电压；
经由所述DC-DC转换器的所述DC输出向多组电负载提供DC输出电压，所述多组电负载包括至少第一组电负载和第二组电负载；以及
通过补充或吸收与所述第一组电负载相关联的电流和与所述第二组电负载相关联的电流之间的电流差，来调节所述DC-DC转换器的所述DC输出处的所述DC输出电压，
其中所述DC-AC转换器被配置成：
接收来自所述DC电源的所述DC输入电压以及来自所述DC-DC转换器的所述DC输出的所述DC输出电压；
经由所述DC-AC转换器的所述第一AC输出向来自所述多组电负载的所述第一组电负载或所述第二组电负载中的至少一个提供第一AC输出电压；
经由所述DC-AC转换器的所述第二AC输出向来自所述多组电负载的所述第一组电负载或所述第二组电负载中的至少一个提供第二AC输出电压；并且
经由所述DC-AC转换器的所述第三AC输出向来自所述多组电负载的所述第一组电负载或所述第二组电负载中的至少一个提供第三AC输出电压，
其中，所述第一AC输出电压、所述第二AC输出电压和所述第三AC输出电压具有基本相同的频率和相同的电压幅度，并且
其中，所述第二AC输出电压与所述第一AC输出电压具有120度相位差，并且所述第三AC输出电压与所述第一AC输出电压具有120度相位差并且与所述第二AC输出电压具有120度相位差。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述DC-DC转换器被配置成在所述DC-DC转换器的所述DC输出处将所述DC输入电压降低一半。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述DC-DC转换器包括电荷泵电路。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述DC-DC转换器包括谐振开关电容器电路。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括切换装置，其中所述切换装置被配置成将所述DC-AC转换器和所述DC-DC转换器耦合到所述多组电负载。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述切换装置包括：
耦合到所述第一组电负载的第一输出端子；以及
耦合到所述第二组电负载的第二输出端子。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述切换装置包括：
用户接口，其被配置成提供信息并且引起提供给所述第一组电负载的功率量和提供给所述第二组电负载的功率量的改变。
8.根据权利要求5所述的装置，其中所述切换装置被配置成接收控制信号，并且其中，响应于所述控制信号，所述切换装置被配置成通过将至少一个电负载的关联从所述第一组电负载改变为所述第二组电负载或者从所述第二组电负载改变为所述第一组电负载，而减少所述第一组电负载的第一功率需求和所述第二组电负载的第二功率需求之间的不平衡。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述DC-AC转换器连接到电网的单相或电气设备的单相中的一者。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述DC-DC转换器被配置成经由所述DC-DC转换器的第二DC输出端子向所述DC-AC转换器的第二DC输入端子提供所述DC输出电压。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述DC-AC转换器的所述第一AC输出、所述第二AC输出和所述第三AC输出被配置成耦合到三相电力系统的三相线，并且所述DC-DC转换器的所述DC输出被配置成耦合到所述三相电力系统的中性线。
12.一种装置，包括：
DC-AC转换器(703)，其包括输入端子、第一输出端子(702a)和第二输出端子(702b)；以及
DC-DC转换器(704)，其包括输入端子和输出端子(702c)，
其中所述DC-DC转换器被配置成：
经由所述DC-DC转换器的所述输入端子接收来自DC电源(701)的DC输入电压，
经由所述DC-DC转换器的所述输出端子向多组电负载提供DC输出电压，其中所述多组电负载包括具有向其提供所述DC输出电压的第一输入端子的第一组电负载(705a)，以及具有向其提供所述DC输出电压的第一输入端子的第二组电负载(705b)，以及
通过补充或吸收与所述第一组电负载(705a)相关联的电流和与所述第二组电负载(705b)相关联的电流来调节所述DC-DC转换器的所述输出端子处的所述DC输出电压，其中所述DC-DC转换器(704)被配置成在所述DC-DC转换器的所述输出端子(702c)处将所述DC输入电压降低一半；并且
其中所述DC-AC转换器(703)被配置成：
经由所述DC-AC转换器的所述输入端子接收来自所述DC电源的所述DC输入电压，
经由所述DC-AC转换器的所述第一输出端子(702a)向来自所述多组电负载的所述第一组电负载(705a)的第二输入端子提供第一交流输出电压，以及
经由所述DC-AC转换器的所述第二输出端子(702b)向来自所述多组电负载的所述第二组电负载(705b)的第二输入端子提供第二交流输出电压。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述DC-DC转换器被配置成在所述DC-DC转换器的所述DC输出处将所述DC输入电压降低一半。
14.根据权利要求12所述的装置，其中所述DC-DC转换器包括电荷泵电路。
15.根据权利要求12所述的装置，其中所述DC-DC转换器包括谐振开关电容器电路。
16.根据权利要求12所述的装置，还包括切换装置，其中所述切换装置被配置成将所述DC-AC转换器和所述DC-DC转换器耦合到所述多组电负载。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述切换装置包括：
耦合到所述第一组电负载的第一输出端子；以及
耦合到所述第二组电负载的第二输出端子。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述切换装置包括：
用户接口，其被配置成提供信息并且引起提供给所述第一组电负载的功率量和提供给所述第二组电负载的功率量的改变。
19.根据权利要求16所述的装置，其中所述切换装置被配置成接收控制信号，并且其中，响应于所述控制信号，所述切换装置被配置成通过将至少一个电负载的关联从所述第一组电负载改变为所述第二组电负载或者从所述第二组电负载改变为所述第一组电负载，而减少所述第一组电负载的第一功率需求和所述第二组电负载的第二功率需求之间的不平衡。
20.根据权利要求12所述的装置，其中所述DC-AC转换器连接到电网的单相或电气设备的单相中的一者。
21.根据权利要求12所述的装置，其中所述DC-DC转换器被配置成经由所述DC-DC转换器的第二DC输出端子向所述DC-AC转换器的第二DC输入端子提供所述DC输出电压。
22.根据权利要求12所述的装置，其中所述DC-AC转换器(703)还包括第三输出端子，在所述第三输出端子处产生第三交流输出电压；并且其中所述第二交流输出电压与所述第一交流输出电压具有120度相位差，并且所述第三交流输出电压与所述第一交流输出电压具有120度相位差并且与所述第二交流输出电压具有120度相位差；并且
其中所述第一交流输出电压、所述第二交流输出电压和所述第三交流输出电压具有大约相同的频率和相同的电压幅度。
23.根据权利要求22所述的装置，其中所述DC-AC转换器的所述第一AC输出、所述第二AC输出和所述第三AC输出被配置成耦合到三相电力系统的三相线，并且所述DC-DC转换器的所述DC输出被配置成耦合到所述三相电力系统的中性线。
24.一种装置，包括：
输入电容器，其被连接在第一端子和第二端子之间；
输出电容器，其被连接在所述第二端子和第三端子之间；
多个开关，包括：
第一开关，其被连接在所述第一端子和第一节点之间；
第二开关，其被连接在所述第一节点和第二节点之间；
第三开关，其被连接在所述第二节点和第三节点之间；以及
第四开关，其被连接在所述第三节点和所述第三端子之间；
电感器，其被连接在所述第二节点和所述第二端子之间；以及控制器，其被配置成：
通过以不同于第一频率的第二频率切换所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关，使得所述装置在所述第二端子和所述第三端子之间输出所述第一频率的单相交流AC电压，其中所述切换包括：
在所述第二频率的周期中的每个第一时间间隔期间，接通所述第一开关和所述第三开关，并且关断所述第二开关和所述第四开关；以及
在所述第二频率的周期中的每个第二时间间隔期间，接通所述第二开关和所述第四开关，并且关断所述第一开关和所述第三开关。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述装置被配置成通过以下操作输出所述单相AC电压：
接收跨所述第一端子和所述第二端子的第二单相AC电压；以及
基于所述切换，将所述第二单相AC电压转换为所述单相AC电压。
26.根据权利要求25所述的装置，其中所述单相AC电压和所述第二单相AC电压具有相反的相位。
27.根据权利要求24所述的装置，还包括连接在所述第一节点和所述第三节点之间的电容器。
28.根据权利要求24所述的装置，其中所述控制器还被配置成在所述第二频率的每个前半周期期间，基本上同时接通所述第一开关和所述第三开关。
29.根据权利要求28所述的装置，其中所述控制器被配置成在所述第二频率的每个前半周期期间，在关断所述第一开关之前关断所述第三开关。
30.根据权利要求28所述的装置，其中所述控制器被配置成在零电流条件下切换所述第一开关。
31.根据权利要求24所述的装置，其中所述控制器还被配置成：
确定流经所述电感器的电流的谐振频率；以及
基于所述谐振频率调整所述第二频率。
32.根据权利要求24所述的装置，其中所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的每个开关包括体二极管。
33.根据权利要求24所述的装置，其中所述多个开关还包括：
第五开关，其被连接在所述第一端子和所述第一节点之间；
第六开关，其被连接在所述第一节点和所述第二节点之间；
第七开关，其被连接在所述第二节点和所述第三节点之间；以及
第八开关，其被连接在所述第三节点和所述第三端子之间，并且其中所述控制器还被配置成：
感测所述第一端子与所述第二端子之间的第二单相AC电压；以及
在所述第二单相AC电压的正半周或负半周期间，关断所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关和所述第八开关。
34.根据权利要求24所述的装置，其中所述第一时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半，并且所述第二时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半。
35.一种装置，包括：
输入电容器，其被连接在第一端子和第二端子之间；
输出电容器，其被连接在所述第二端子和第三端子之间；
多个并联连接的交流到交流AC-AC转换器，其中所述多个并联连接的AC-AC转换器中的每个转换器包括：
节点；
第一多个串联连接的开关，其被连接在所述第一端子和所述节点之间；
第二多个串联连接的开关，其被连接在所述节点和所述第三端子之间；以及
电感器，其被连接在所述节点和所述第二端子之间；以及
控制器，其被配置成：
接收所述第一端子与所述第二端子之间的输入单相交流AC电压；以及
通过以不同于第一频率的第二频率切换所述第一多个串联连接的开关中的第一开关和第二开关，以及所述第二多个串联连接的开关中的第三开关和第四开关，将所述输入单相AC电压转换为所述第二端子和所述第三端子之间的所述第一频率的输出单相交流AC电压，其中，在所述第二频率的周期中的每个时间间隔期间并且对于所述多个并联连接的AC-AC转换器中的每个转换器，所述切换包括：
接通所述第一开关，并且关断所述第二开关，以及
接通所述第三开关，并且关断所述第四开关。
36.根据权利要求35所述的装置，其中所述输出AC电压和所述输入AC电压具有相反的相位。
37.根据权利要求35所述的装置，其中，在所述多个并联连接的AC-AC转换器中的每个转换器中，所述控制器还被配置成：
确定流经所述电感器的电流的谐振频率；以及
基于所述谐振频率调整所述第二频率。
38.根据权利要求35所述的装置，其中所述多个并联连接的AC-AC转换器中的每个转换器还包括电容器，所述电容器被连接在所述第一多个串联连接的开关中的所述第一开关和所述第二多个串联连接的开关中的所述第四开关之间。
39.根据权利要求35所述的装置，其中所述控制器还被配置成在所述第二频率的每个前半周期期间，基本上同时接通所述第一开关和所述第三开关。
40.根据权利要求35所述的装置，其中所述控制器被配置成在零电流条件下切换所述第一开关。
41.根据权利要求35所述的装置，其中所述第一多个串联连接开关和所述第二多个串联连接开关中的每个开关包括体二极管。
42.根据权利要求35所述的装置，其中所述时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半。
43.一种方法，包括：
通过交流到交流AC-AC转换器并在所述AC-AC转换器的输入端子和所述AC-AC转换器的中性端子之间接收由单相交流AC电压源提供的输入AC电压；
通过以不同于第一频率的第二频率切换连接在所述输入端子和所述AC-AC转换器的输出端子之间的多个串联连接的开关，在所述输出端子和所述中性端子之间产生所述第一频率的输出AC电压，其中所述切换包括：
在所述第二频率的周期中的每个第一时间间隔期间，由控制器接通所述多个串联连接的开关中的第一开关和第二开关，并且由所述控制器关断所述多个串联连接的开关中的第三开关和第四开关；以及
在所述第二频率的周期中的每个第二时间间隔期间，由所述控制器关断所述第一开关和所述第二开关，并且由所述控制器接通所述第三开关和所述第四开关；以及
在连接到所述多个串联连接的开关的中点和所述中性端子的电感器和跨所述多个串联连接的开关中的两个开关连接的电容器之间以谐振频率产生谐振。
44.根据权利要求43所述的方法，还包括：
关断所述多个串联连接的开关中的所述第一开关；
感测流经所述第一开关的体二极管的电流；以及
基于所述电流为零的确定，关断所述多个串联连接的开关中的所述第二开关。
45.根据权利要求43所述的方法，还包括：
确定所述谐振频率；以及
基于所述谐振频率调整所述第二频率。
46.根据权利要求43所述的方法，其中所述输出AC电压和所述输入AC电压具有相反的相位。
47.根据权利要求43所述的方法，其中所述第一时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半，并且所述第二时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半。
48.一种装置，包括：
输入端子、参考端子和输出端子；以及
至少一个串联开关串，其连接在所述输入端子和所述输出端子之间，其中所述至少一个串联开关串中的每一个串联开关串包括至少：
第一开关，其连接在所述输入端子和第一公共端子之间；
第二开关，其连接在所述第一公共端子和中间节点之间；
第三开关，其连接在所述中间节点和第二公共端子之间；以及
第四开关，其连接在所述第二公共端子和所述输出端子之间；
至少一个第一电容器，其连接在所述第一公共端子和所述第二公共端子之间；
电感器，其连接在所述中间节点和所述参考端子之间；以及
控制器，其被配置成通过以第一频率切换所述至少一个串联开关串中的所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关，使得所述装置在所述参考端子和所述输出端子之间输出电压，其中所述切换包括：
在所述第一频率的周期中的每个第一时间间隔期间，接通所述第一开关和所述第三开关，并且关断所述第二开关和所述第四开关；以及
在所述第一频率的周期中的每个第二时间段期间，接通所述第二开关和所述第四开关，并且关断所述第一开关和所述第三开关。
49.根据权利要求48所述的装置，其中所述至少一个串联开关串中的每一个串联开关串被配置成通过将所述输入端子和所述参考端子之间的输入功率转换为所述输出端子和所述参考端子之间的输出功率来输出所述电压；并且
其中所述转换基于对所述输入功率进行降压、升压或反相。
50.根据权利要求48所述的装置，还包括：
第二电容器，其跨所述输入端子和所述参考端子连接；以及
第三电容器，其跨所述输出端子和所述参考端子连接。
51.根据权利要求48所述的装置，其中，所述装置包括N个串联开关串；并且
其中所述控制器还被配置成相对于所述N个串联开关串中的至少另一个串联开关串以360°/N的相移操作所述N个串联开关串中的每一个串联开关串。
52.根据权利要求51所述的装置，其中所述N个串联开关串中的每一个串联开关串在所述输出端子和所述参考端子之间输出1/N的输出功率。
53.根据权利要求48所述的装置，其中所述至少一个串联开关串包括多个串联开关串；并且
其中所述多个串联开关串中的每一个串联开关串被配置成具有经由所述多个串联开关串中的所述每一个串联开关串的所述电感器沿相同方向流动的电流。
54.根据权利要求48所述的装置，还包括：
多个二极管，其中所述多个二极管中的每个二极管并联连接到所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关或所述第四开关中的一个开关；
其中所述多个二极管中的每个二极管被配置成具有沿相同方向流动的电流。
55.根据权利要求54所述的装置，其中所述多个二极管中的每个二极管被集成在所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关或所述第四开关中的一个开关内。
56.根据权利要求48所述的装置，其中所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的每个开关包括双向开关。
57.根据权利要求56所述的装置，其中所述电压是不同于所述第一频率的第二频率的单相交流AC电压。
58.根据权利要求57所述的装置，其中所述装置被配置成通过以下操作输出所述单相AC电压：
接收所述输入端子和所述参考端子之间的第二单相AC电压，其中所述单相AC电压和所述第二单相AC电压具有相反的相位；以及
基于所述切换，将所述第二单相AC电压转换为所述单相AC电压。
59.根据权利要求48所述的装置，其中所述电压是直流DC输入电压；并且
其中，所述输入端子和所述参考端子之间的DC输出电压和所述DC输入电压具有相反的相位。
60.根据权利要求48所述的装置，其中所述控制器还被配置成在所述第一频率的每个前半周期期间，基本上同时接通所述至少一个串联开关串中的所述第一开关和所述第三开关。
61.根据权利要求60所述的装置，其中所述控制器还被配置成在所述第一频率的每个前半周期期间，在关断所述至少一个串联开关串中的所述第一开关之前，关断所述至少一个串联开关串中的所述第三开关。
62.根据权利要求60所述的装置，其中所述控制器还被配置成在零电流条件下切换所述至少一个串联开关串中的所述第一开关。
63.根据权利要求48所述的装置，其中所述控制器还被配置成：
确定流经所述电感器的电流的谐振频率；以及
基于所述谐振频率调整所述第一频率。
64.根据权利要求48所述的装置，还包括：
直流到交流DC-AC转换器，其包括第一AC输出端子和第二AC输出端子；
其中所述输入端子和所述参考端子被配置成从DC电源接收DC输入电压，并向所述DC-AC转换器提供DC输出电压；并且
其中所述DC-AC转换器被配置成：
从所述DC电源接收所述DC输入电压和所述DC输出电压；以及
在所述第一AC输出端子处产生第一AC输出电压，并且在所述第二AC输出端子处产生第二AC输出电压。
65.根据权利要求64所述的装置，其中所述DC输出电压基本上是所述DC输入电压的一半。
66.根据权利要求64所述的装置，其中所述装置被配置成：
在所述参考端子和所述输出端子之间，向多组电负载提供所述DC输出电压，所述多组电负载包括第一组电负载和第二组电负载；以及
通过补充或吸收与所述第一组电负载相关联的电流和与所述第二组电负载相关联的电流之间的电流差来调节所述DC输出电压。
67.根据权利要求64所述的装置，其中所述DC-AC转换器还被配置成：
经由所述DC-AC转换器的所述第一AC输出端子向来自所述多组电负载的至少所述第一组电负载提供所述第一AC输出电压，以及
经由所述DC-AC转换器的所述第二AC输出端子向来自所述多组电负载的至少所述第二组电负载提供所述第二AC输出电压。
68.根据权利要求48所述的装置，其中所述第一时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半，并且所述第二时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半。
69.一种装置，包括：
输入端子、参考端子和输出端子；以及
至少一个串联开关串，其连接在所述输入端子和所述输出端子之间，其中所述至少一个串联开关串中的每一个串联开关串包括至少：
第一开关，其连接在所述输入端子和第一公共端子之间；
第二开关，其连接在所述第一公共端子和中间节点之间；
第三开关，其连接在所述中间节点和第二公共端子之间；以及
第四开关，其连接在所述第二公共端子和所述输出端子之间；
电感器和至少一个第一电容器的串联连接，其中所述电感器和所述至少一个第一电容器的串联连接被连接在所述第一公共端子和所述第二公共端子之间；以及
控制器，其被配置成通过以第一频率切换所述至少一个串联开关串中的所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关，使得所述装置在所述参考端子和所述输出端子之间输出电压，其中所述切换包括：
在所述第一频率的周期中的每个第一时间间隔期间，接通所述第一开关和所述第三开关，并且关断所述第二开关和所述第四开关；以及
在所述第一频率的周期中的每个第二时间间隔期间，接通所述第二开关和所述第四开关，并且关断所述第一开关和所述第三开关。
70.根据权利要求69所述的装置，其中所述至少一个串联开关串中的每一个串联开关串被配置成通过将所述输入端子和所述参考端子之间的输入功率转换为所述输出端子和所述参考端子之间的输出功率来输出所述电压；以及
其中所述转换基于对所述输入功率进行降压、升压或反相。
71.根据权利要求69所述的装置，还包括：
第二电容器，其跨所述输入端子和所述参考端子连接；以及
第三电容器，其跨所述输出端子和所述参考端子连接。
72.根据权利要求69所述的装置，其中，所述装置包括N个串联开关串；并且
其中所述控制器进一步被配置成相对于所述N个串联开关串中的至少另一个串联开关串以360°/N的相移操作所述N个串联开关串中的每一个串联开关串。
73.根据权利要求72所述的装置，其中所述N个串联开关串中的每一个串联开关串在所述输出端子和所述参考端子之间输出1/N的输出功率。
74.根据权利要求69所述的装置，其中所述至少一个串联开关串包括多个串联开关串；并且
其中所述多个串联开关串中的每一个串联开关串被配置成具有经由所述多个串联开关串中的所述每一个串联开关串的所述电感器沿相同方向流动的电流。
75.根据权利要求69所述的装置，还包括：
多个二极管，其中所述多个二极管中的每个二极管并联连接到所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关或所述第四开关中的一个开关；
其中所述多个二极管中的每个二极管被配置成具有沿相同方向流动的电流。
76.根据权利要求75所述的装置，其中所述多个二极管中的每个二极管被集成在所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关或所述第四开关中的一个开关内。
77.根据权利要求69所述的装置，其中所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的每个开关包括双向开关。
78.根据权利要求77所述的装置，其中所述电压是不同于所述第一频率的第二频率的单相交流AC电压。
79.根据权利要求78所述的装置，其中所述装置被配置成通过以下操作输出所述单相AC电压：
接收所述输入端子和所述参考端子之间的第二单相AC电压，其中所述单相AC电压和所述第二单相AC电压具有相反的相位；以及
基于所述切换，将所述第二单相AC电压转换为所述单相AC电压。
80.根据权利要求69所述的装置，其中所述电压是直流DC输入电压；并且
其中，所述输入端子和所述参考端子之间的DC输出电压和所述DC输入电压具有相反的相位。
81.根据权利要求69所述的装置，其中所述控制器还被配置成在所述第一频率的每个前半周期期间，基本上同时接通所述至少一个串联开关串中的所述第一开关和所述第三开关。
82.根据权利要求81所述的装置，其中所述控制器还被配置成在所述第一频率的每个前半周期期间，在关断所述至少一个串联开关串中的所述第一开关之前，关断所述至少一个串联开关串中的所述第三开关。
83.根据权利要求81所述的装置，其中所述控制器还被配置成在零电流条件下切换所述至少一个串联开关串中的所述第一开关。
84.根据权利要求69所述的装置，其中所述控制器还被配置成：
确定流经所述电感器的电流的谐振频率；以及
基于所述谐振频率调整所述第一频率。
85.根据权利要求69所述的装置，还包括：
直流到交流DC-AC转换器，其包括第一AC输出端子和第二AC输出端子；
其中所述输入端子和所述参考端子被配置成从DC电源接收DC输入电压，并向所述DC-AC转换器提供DC输出电压；并且
其中所述DC-AC转换器被配置成：
从所述DC电源接收所述DC输入电压和所述DC输出电压；以及
在所述第一AC输出端子处产生第一AC输出电压，并且在所述第二AC输出端子处产生第二AC输出电压。
86.根据权利要求85所述的装置，其中所述DC输出电压基本上是所述DC输入电压的一半。
87.根据权利要求85所述的装置，其中所述装置被配置成：
在所述参考端子和所述输出端子之间，向多组电负载提供所述DC输出电压，所述多组电负载包括第一组电负载和第二组电负载；以及
通过补充或吸收与所述第一组电负载相关联的电流和与所述第二组电负载相关联的电流之间的电流差来调节所述DC输出电压。
88.根据权利要求85所述的装置，其中所述DC-AC转换器还被配置成：
经由所述DC-AC转换器的所述第一AC输出端子向来自所述多组电负载的至少所述第一组电负载提供所述第一AC输出电压，以及
经由所述DC-AC转换器的所述第二AC输出端子向来自所述多组电负载的至少所述第二组电负载提供所述第二AC输出电压。
89.根据权利要求69所述的装置，其中所述第一时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半，并且所述第二时间间隔是所述第二频率的所述周期的一半。
90.一种方法，包括：
经由切换电路将多个电负载中的第一组电负载连接到DC-AC转换器的第一输出端子，并且将所述多个电负载中的第二组电负载连接到所述DC-AC转换器的第二输出端子；
经由所述DC-AC转换器的输入端子从DC电源接收DC输入电压，
经由所述DC-AC转换器的所述第一输出端子向所述第一组电负载提供第一AC输出电压；
经由所述DC-AC转换器的所述第二输出端子向所述第二组电负载提供第二AC输出电压；
经由图形用户界面控制所述切换电路以将来自所述第一组电负载的负载连接到所述DC-AC转换器的所述第二输出端子，从而将所述负载与所述第二组电负载相关联；以及
经由所述图形用户界面显示所述第一组电负载和所述第二组电负载。
91.根据权利要求90所述的方法，还包括：
测量与所述第一组电负载中的至少一个负载相关联的电参数；以及
经由所述图形用户界面显示所述电参数的所述测量。
92.根据权利要求91所述的方法，还包括：
在DC-DC转换器的输入端子处从所述DC电源接收第二DC输入电压；
经由所述DC-DC转换器的DC输出端子向所述DC-AC转换器的所述输入端子提供DC输出电压；以及
通过补充或吸收与所述第一组电负载相关联的电流和与所述第二组电负载相关联的电流之间的电流差来调节所述DC-DC转换器的所述DC输出端子处的所述DC输出电压。
93.根据权利要求90所述的方法，还包括经由所述图形用户界面显示与所述多个负载相关的消息。
94.根据权利要求90所述的方法，其中控制所述切换电路还包括：
控制提供给所述第一组电负载的第一功率水平；以及
控制提供给所述第二组电负载的第二功率水平。
95.一种方法，包括：
在第一时间实例处检测电感器电流的第一值；
在第二时间实例处检测所述电感器电流的第二值，其中所述第二时间实例相对于所述第一时间实例是延迟的；
确定所述第一值与所述第二值之间的差；
基于所述差和参考频率来确定切换频率的误差；以及
基于所述误差校正所述切换频率。
96.根据权利要求95所述的方法，其中检测所述第一值包括基于切换信号的第一上升沿对所述电感器电流进行采样。
97.根据权利要求96所述的方法，其中检测所述第二值包括：
将所述切换信号延迟确定的延迟；以及
基于延迟的切换信号的第二上升沿对所述电感器电流进行采样。
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