FR2966300A1 - Convertisseurs de puissance paralleles a plusieurs niveaux - Google Patents

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Abstract

Un convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) comprend une entrée pour recevoir une tension d'entrée (V ) et une sortie de convertisseur pour fournir une tension de sortie (V ) variable. Il comprend plusieurs circuits de commutation (100), chacun étant relié à l'entrée en parallèle avec chaque autre circuit, chacun comprenant une sortie, et chacun étant sélectivement utilisable pour coupler sa sortie à la tension d'entrée ou à une tension de référence. Le convertisseur comprend un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle (PMA) comprenant plusieurs enroulements (528) et un noyau magnétique ayant plusieurs colonnes reliées magnétiquement. Chaque enroulement est positionné autour d'une colonne différente et a un début et une fin. La sortie de chaque circuit est couplée au début d'un enroulement différent. La fin de chaque enroulement est reliée à la sortie de convertisseur en parallèle avec chaque autre enroulement.

Description

CONVERTISSEURS DE PUISSANCE PARALLELES A PLUSIEURS NIVEAUX
La présente divulgation concerne des convertisseurs de puissance parallèles à plusieurs niveaux. Des informations contextuelles concernant la 5 présente divulgation ne faisant pas forcément partie de l'art antérieur vont être présentées ci-après. Des convertisseurs de commutation sont couramment utilisés dans le domaine de la conversion de puissance pour de nombreuses raisons, parmi lesquelles leur grand 10 rendement et leur taille compacte. Le mécanisme fondamental de la conversion de puissance de commutation est basé sur le principe de la régulation binaire du flux de puissance (c'est-à-dire, marche et arrêt), couramment complété par un filtrage passif en 15 utilisant des inducteurs et des condensateurs. Le stockage d'énergie de condensateurs et d'inducteurs permet de maintenir le flux de puissance à la sortie lorsque le flux de puissance de l'entrée est arrêté. En faisant varier le rapport relatif des périodes de 20 marche et d'arrêt, le débit du flux d'énergie et des paramètres associés comme la tension et l'intensité peuvent être régulés. Lorsque la fréquence de commutation est suffisamment supérieure à la largeur de bande de régulation pour une application particulière, 25 un flux précis et homogène de puissance peut être obtenu (par exemple, sans bruit et sans ondulation provoquée par le fonctionnement irrégulier des commutateurs de puissance). Ces procédés, souvent 2 appelés régulation de largeur d'impulsion et régulation de mode de commutation, sont bien connus dans l'art. De plus grandes fréquences de commutation dans des convertisseurs de commutation présentent généralement plusieurs avantages. Par exemple, la taille nécessaire du filtre de sortie est réduite, l'amplitude des composantes variables indésirables de la tension de sortie (par exemple, l'ondulation de tension) est réduite et la largeur de bande de régulation peut être augmentée. Néanmoins, le processus de commutation du flux de puissance dans un convertisseur de commutation est source de pertes de puissance supplémentaires, ce à quoi il est couramment fait référence en tant que pertes de commutation. L'augmentation de la fréquence de commutation augmente donc le nombre de transitions de commutation qui surviennent et accroît les pertes totales de commutation sur une période de temps donnée. En conséquence, les convertisseurs de commutation sont généralement conçus pour équilibrer les avantages provenant de la fréquence de commutation accrue et l'inconvénient de rendement réduit à cause des pertes supplémentaires de commutation. De nombreuses applications nécessitent ou bénéficient d'une grande largeur de bande de régulation par comparaison avec la fréquence de commutation réalisable en pratique pour un type particulier de transistor de puissance. Un exemple d'une telle application est un inverseur de grande puissance et de haute fréquence qui est utilisé dans des entraînements de moteurs électriques. Dans une telle application, la production d'une tension de sortie sinusoïdale filtrée 3 de manière appropriée à partir d'une séquence d'entrée de marche/arrêt peut nécessiter une fréquence de commutation relativement haute qui engendre généralement un mauvais rendement. Cette situation est particulièrement courante dans des applications avec des niveaux élevés de tension, car les composants de tension nominale appropriée ont généralement des caractéristiques de commutation lente et produisent une quantité significative de perte d'énergie à chaque transition de commutation. Des convertisseurs à plusieurs niveaux sont parfois utilisés pour surmonter de telles limitations. Les convertisseurs à plusieurs niveaux réduisent la nécessité d'avoir une haute fréquence de commutation en produisant plus de deux niveaux de tension discrète dans le processus de régulation. Les convertisseurs à plusieurs niveaux permettent une régulation précise et rapide avec moins de transitions (c'est-à-dire avec une fréquence de commutation inférieure). Il existe de nombreux exemples de convertisseurs à plusieurs niveaux. Parmi les types courants de convertisseurs à plusieurs niveaux, il y a les convertisseurs à diode, les convertisseurs à condensateur et les convertisseurs à plusieurs niveaux en cascade, comme cela est représenté respectivement sur les figures 1, 2 et 3. Ces convertisseurs à plusieurs niveaux réduisent le besoin d'avoir des transistors de commutation à haute fréquence, mais permettent également de traiter des tensions supérieures à la tension nominale des composants individuels du convertisseur à plusieurs niveaux. Cela est rendu possible par l'agencement à 4 plusieurs cellules, dans lequel la contrainte de tension globale est divisée entre plusieurs cellules constituant une pile entre les deux rails d'entrée. Grâce à cela, il est possible de construire des convertisseurs à plusieurs niveaux capables de traiter des tensions supérieures à ce qui pourrait autrement être traité avec des composants ayant une tension nominale particulière ou de construire des convertisseurs à plusieurs niveaux en utilisant des composants de tension nominale inférieure à ce qui serait autrement nécessaire pour réaliser des économies potentielles de coût, de taille et de rendement. Le courant de sortie des convertisseurs à plusieurs niveaux courants traverse un nombre relativement grand de semi-conducteurs dans le processus de conversion de puissance. Cela engendre des pertes de conduction supérieures à ce qui serait le cas si le courant de sortie traversait moins de semi-conducteurs (comme dans certains autres types de convertisseurs de puissance). L'importance relative de ces pertes augmente dans des applications de tension inférieure et d'intensité supérieure. Dans certains cas, de plus grandes pertes de conduction peuvent affaiblir ou annuler les avantages d'une fréquence de commutation inférieure, ce qui réduit l'utilité des convertisseurs à plusieurs niveaux. Un résumé général de la divulgation, qui ne constitue pas une divulgation complète de son champ d'application complet ou de toutes ses caractéristiques, va être présenté ci-après.
Selon un aspect de la présente divulgation, un convertisseur de puissance à plusieurs niveaux comprend une entrée pour recevoir une tension d'entrée et une sortie de convertisseur pour fournir une tension de 5 sortie variable. L'alimentation de puissance à plusieurs niveaux comprend une pluralité de circuits de commutation. Chaque circuit de commutation est connecté à l'entrée en parallèle avec chaque autre circuit de commutation. Chaque circuit de commutation comprend une sortie. Chaque circuit de commutation est sélectivement utilisable pour coupler sa sortie à la tension d'entrée ou à une tension de référence. L'alimentation de puissance à plusieurs niveaux comprend un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle (PMA). Le PMA comprend une pluralité d'enroulements et un noyau magnétique ayant une pluralité de colonnes reliées magnétiquement. Chaque enroulement est positionné autour de l'une différente des colonnes et a un début et une fin. La sortie de chaque circuit de commutation est couplée au début d'un enroulement différent. La fin de chaque enroulement est reliée à la sortie de convertisseur en parallèle avec chaque autre enroulement. Selon un autre aspect de la présente divulgation, un convertisseur de puissance à plusieurs niveaux comprend une entrée pour recevoir une tension d'entrée et une sortie de convertisseur fournissant une tension de sortie variable. L'entrée comprend un premier noeud d'entrée et un deuxième noeud d'entrée. L'alimentation de puissance à plusieurs niveaux comprend un composant magnétique parallèle comportant un noyau magnétique, un 6 premier enroulement, un deuxième enroulement, et un troisième enroulement. Le noyau magnétique comprend une première colonne, une deuxième colonne et une troisième colonne. Les première, deuxième et troisième colonnes sont reliées magnétiquement l'une à l'autre. Le premier enroulement est positionné autour de la première colonne, le deuxième enroulement est positionné autour de la deuxième colonne, et le troisième enroulement est positionné autour de la troisième colonne. Chacun des premier, deuxième et troisième enroulements comporte une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie. Les premier, deuxième et troisième enroulements sont enroulés dans le même sens que leurs extrémités d'entrée. Les extrémités de sortie des premier, deuxième et troisième enroulements sont reliées de manière galvanique l'une à l'autre et à la sortie de convertisseur. Le convertisseur de puissance à plusieurs niveaux comprend un premier circuit de commutation couplé au premier noeud d'entrée, au deuxième noeud d'entrée et à l'extrémité d'entrée du premier enroulement. L'alimentation de puissance à plusieurs niveaux comprend un deuxième circuit de commutation couplé au premier noeud d'entrée, au deuxième noeud d'entrée et à l'extrémité d'entrée du deuxième enroulement. L'alimentation de puissance à plusieurs niveaux comprend un troisième circuit de commutation couplé au premier noeud d'entrée, au deuxième noeud d'entrée et à l'extrémité d'entrée du troisième enroulement.
Des modes de réalisation exemplaires de convertisseurs de puissance incorporant un ou plusieurs 7 de ces aspects vont être décrits ci-après. D'autres aspects et d'autres domaines d'application vont devenir apparents à partir de la description ci-après. Il faut bien comprendre que divers aspects de la présente divulgation peuvent être mis en oeuvre individuellement ou en combinaison avec un ou plusieurs autres aspects. Il faut également bien comprendre que la description et les exemples spécifiques dans les présentes ne sont fournis qu'à titre d'illustration et ne sont pas destinés à limiter le périmètre de la présente divulgation. Les dessins décrits dans les présentes sont présentés à titre d'illustration uniquement de modes de réalisation sélectionnés et non pas de toutes les mises en oeuvre possibles, et ils ne sont pas destinés à limiter le périmètre de la présente divulgation. La figure 1 est un schéma de circuit d'un convertisseur de puissance à diode à cinq niveaux de l'art antérieur.
La figure 2 est un schéma de circuit d'un convertisseur de puissance à condensateur à cinq niveaux de l'art antérieur. La figure 3 est un schéma de circuit d'un convertisseur de puissance à plusieurs niveaux en 25 cascade de l'art antérieur. La figure 4 est un circuit de commutation exemplaire pour un convertisseur parallèle à plusieurs niveaux selon la présente divulgation. La figure 4A est le circuit de commutation 30 exemplaire de la figure 4 avec une configuration différente de connexion d'entrée et de sortie. 8 La figure 5 est un schéma de circuit simplifié d'un convertisseur parallèle à plusieurs niveaux exemplaire comprenant une pluralité de circuits de commutation couplés à une sortie par le biais d'un réseau de correspondance. La figure 6 est un schéma de circuit simplifié d'un convertisseur parallèle à plusieurs niveaux exemplaire comprenant une pluralité de circuits de commutation couplés à une sortie par le biais d'un réseau de correspondance à base de résistances. La figure 7 est un schéma de circuit simplifié d'un convertisseur parallèle à plusieurs niveaux exemplaire comprenant une pluralité de circuits de commutation couplés à une sortie par le biais d'un réseau de correspondance à base d'inducteurs. La figure 8 est un schéma de circuit simplifié d'un convertisseur parallèle à plusieurs niveaux exemplaire comprenant une pluralité de circuits de commutation couplés à une sortie par le biais d'un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle. La figure 9 est une vue isométrique d'un transformateur à plusieurs enroulements en parallèle de l'art antérieur.
La figure 10 est un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle destiné à être utilisé dans un convertisseur parallèle à plusieurs niveaux selon la présente divulgation. La figure 11 est une vue en plan de dessus de 30 l'autotransformateur de la figure 10 avec le dessus du 9 noyau enlevé pour exposer les colonnes de noyau et les enroulements. La figure 12 est un schéma d'un système de télécommunications comprenant un convertisseur parallèle à plusieurs niveaux selon des aspects de la présente divulgation. La figure 13 est un schéma d'un convertisseur de puissance à plusieurs niveaux exemplaire comprenant la puissance à plusieurs niveaux de la figure 8 comme entrée dans son réseau de correspondance. La figure 14 est un schéma d'un convertisseur de puissance à plusieurs niveaux exemplaire ayant une pluralité de circuits de commutation comprenant un circuit de commutation couplé à une tension d'entrée différente de celle des autres circuits de commutation. Des numéros de référence correspondants indiquent des parties correspondantes sur diverses vues des dessins. Des modes de réalisation exemplaires vont être 20 décrits plus complètement ci-après en référence aux dessins annexés. Des modes de réalisation exemplaires sont présentés pour que cette divulgation soit complète et afin d'exprimer complètement le champ d'application à 25 l'homme du métier. De nombreux détails spécifiques sont fournis, comme des exemples de composants, de dispositifs et de procédés spécifiques, afin d'apporter une compréhension complète des modes de réalisation de la présente divulgation. L'homme du métier peut se 30 rendre compte que des détails spécifiques ne doivent pas forcément être employés, que des modes de 10 réalisation exemplaires peuvent être réalisés sous de nombreuses formes différentes et que le périmètre de la présente divulgation ne doit en aucun cas être limité par de tels modes de réalisation. Dans certains modes de réalisation exemplaires, des processus bien connus, des structures de dispositifs bien connues et des technologies bien connues ne sont pas décrits en détail. La terminologie utilisée dans les présentes est destinée à décrire uniquement des modes de réalisation exemplaires particuliers et elle n'est pas censée être limitative. Comme cela est utilisé dans les présentes, les formes au singulier « un », « une », « le » et « la » peuvent être destinées à inclure également les formes au pluriel, sauf si le contexte indique clairement le contraire. Les termes « comprend », « comprenant », « incluant » et « ayant » sont inclusifs et spécifient donc la présence de caractéristiques, de nombres entiers, d'étapes, d'opérations, d'éléments et/ou de composants formulés, mais n'excluent pas la présence ou l'ajout d'un ou plusieurs autres caractéristiques, nombres entiers, étapes, opérations, éléments, composants et/ou groupes de cela. Les étapes, processus et opérations de procédé décrits dans les présentes ne doivent pas être interprétés comme exigeant forcément leur exécution dans l'ordre particulier abordé ou illustré, sauf s'il est spécifiquement identifié un ordre d'exécution. Par ailleurs, il faut bien comprendre que des étapes en variante ou en complément peuvent être employées.
Lorsqu'il est fait référence à un élément ou une couche comme étant « sur », « engagé sur », « connecté 11 à » ou « couplé à » un autre élément ou une autre couche, il peut être directement sur, engagé sur, connecté à ou couplé à un autre élément ou une autre couche, ou des éléments ou des couches d'intervention peuvent être présents. Par contraste, lorsqu'il est fait référence à un élément comme étant « directement sur », « directement engagé sur », « directement connecté à » ou « directement couplé à » un autre élément ou une autre couche, il ne peut pas y avoir d'élément ou de couche d'intervention. Les autres termes utilisés pour décrire la relation entre des éléments doivent être interprétés de la même manière (par exemple, « entre » par rapport à « directement entre », « adjacent » par rapport à « directement adjacent », etc.). Le terme « et/ou » tel qu'il est utilisé dans les présentes comprend toutes les combinaisons d'un ou plusieurs des éléments listés associés. Bien que les termes premier, deuxième, troisième, etc. puissent être utilisés dans les présentes pour décrire divers éléments, composants, régions, couches et/ou parties, ces éléments, composants, régions, couches et/ou parties ne doivent pas être limités à ces termes. Ces termes ne peuvent être utilisés que pour distinguer un élément, un composant, une région, une couche ou une partie d'un autre élément, d'un autre composant, d'une autre région, d'une autre couche ou d'une autre partie. Des termes comme « premier », « deuxième » et d'autres termes numériques lorsqu'ils sont utilisés dans les présentes n'impliquent pas une séquence ou un ordre, à moins que cela ne soit 12 clairement indiqué par le contexte. Ainsi, un premier élément, un premier composant, une première région, une première couche ou une première partie abordé ci-après peut être un deuxième élément, un deuxième composant, une deuxième région, une deuxième couche ou une deuxième partie sans se départir des enseignements des modes de réalisation exemplaires. Divers modes de réalisation de la présente divulgation enseignent des convertisseurs à plusieurs niveaux qui peuvent réaliser les avantages de la conversion à plusieurs niveaux tout en évitant certaines des plus grandes pertes d'autres convertisseurs à plusieurs niveaux à cause de l'agencement en série des transistors de puissance.
Comme cela est divulgué dans les présentes, un convertisseur parallèle à plusieurs niveaux (MPC) constitue un type de convertisseur de commutation à plusieurs niveaux basé sur des cellules fonctionnant de manière semi-parallèle et combinées par le biais d'un réseau de correspondance passif. La tension de sortie d'un MPC peut être régulée en changeant de niveau parmi de nombreux niveaux de tension discrète disponibles. Cela permet de produire une tension de sortie avec un contenu d'harmonique bas tout en maintenant la fréquence de commutation relativement basse. Le besoin de filtrage passif est réduit dans un MPC par rapport à d'autres convertisseurs de puissance, ce qui peut améliorer le rendement, réduire la taille, réduire les coûts et augmenter la largeur de bande par rapport à d'autres conceptions. La tension de sortie du MPC peut prendre n+1 niveaux de tension discrète 13 d'approximativement zéro au niveau approximativement égal à la tension d'entrée, où n est le nombre de circuits de commutation (ce à quoi il est parfois fait référence en tant que cellules de commutation). Des niveaux de tension entre les valeurs discrètes peuvent être obtenus en oscillant périodiquement entre des niveaux disponibles avec des cycles de service variables et en utilisant le filtrage approprié comme dans la technologie PWM standard.
Le courant de sortie du MPC est distribué parmi de multiples circuits de commutation, ce qui réduit la densité de courant. Cela réduit les pertes et la contrainte de composant, tout en permettant l'utilisation de composants de commutation plus petits et plus rapides. Dans certains modes de réalisation, les courants dans les circuits de commutation individuels sont forcés de se suivre approximativement par un composant magnétique de structure appropriée. Un MPC comprend une pluralité de circuits de commutation capables de fournir une tension commutée. Un circuit de commutation exemplaire, représenté de manière générale par le numéro de référence 102, pour un MPC est illustré sur la figure 4. Le circuit de commutation 100 comprend deux commutateurs empilés 104, 106. Les commutateurs 104, 106 peuvent être n'importe quel type approprié de commutateurs, y compris par exemple des BJT (de type n et/ou de type p), des IGBT, des MOSFET, etc. Dans certains modes de réalisation, l'un des commutateurs 104, 106 peut être remplacé par une diode ou un transistor relié à une diode. Dans certains modes de réalisation, le circuit de 14 commutation 102 peut comprendre un ou plusieurs commutateurs agencés dans une configuration différente de celle des commutateurs 104, 106. Lorsque le commutateur supérieur 104 est en marche (c'est-à-dire qu'il est sous tension, conducteur, etc.) et le commutateur inférieur 106 est à l'arrêt (c'est-à-dire qu'il n'est pas sous tension ou qu'il est bloquant), la tension de sortie du circuit de commutation 102 est approximativement égale à la tension d'entrée. Lorsque le commutateur 106 est en marche et le commutateur 104 est à l'arrêt, la tension de sortie du circuit de commutation est approximativement égale à zéro. La baisse de tension à travers l'impédance finie des commutateurs 104, 106 pendant qu'ils sont en marche a un effet négligeable sur un MPC dans lequel le circuit de commutation 102 est inclus dans la perspective du principe de fonctionnement du MPC, et elle n'est généralement pas prise en compte dans les explications suivantes. Dans certains modes de réalisation, la connexion des commutateurs 104, 106 à la tension de sortie peut être inversée comme cela est illustré, par exemple, sur la figure 4A. Dans de tels modes de réalisation, lorsque le commutateur inférieur 106 est en marche (c'est-à- dire qu'il est sous tension, conducteur, etc.) et le commutateur supérieur 104 est à l'arrêt (c'est-à-dire qu'il n'est pas sous tension ou qu'il est bloquant), la tension de sortie du circuit de commutation 102 est approximativement égale à la tension d'entrée et lorsque le commutateur 104 est en marche et le commutateur 106 est à l'arrêt, la tension de sortie du 15 circuit de commutation est approximativement égale à zéro. Un MPC est créé en combinant une pluralité de circuits de commutation (comme le circuit de commutation 102). Plus le nombre de circuits de commutation utilisés est grand et plus la régulation de tension peut être précise avec un filtrage passif limité (ou nul). La figure 5 illustre un MPC exemplaire 200. Le MPC 200 comprend une entrée 208 pour recevoir une tension d'entrée Vin. L'entrée 208 comprend un premier noeud d'entrée 210 et un deuxième noeud d'entrée 212. Le MPC 200 comprend n circuits de commutation 202A-N, où n est un nombre entier positif supérieur à deux. Chaque circuit de commutation 202 a une entrée 214 et une sortie 216. L'entrée 214 de chaque circuit de commutation 202 est connectée au premier noeud d'entré 208 et au deuxième noeud d'entrée 210. Chaque circuit de commutation 202 reçoit donc séparément à son entrée 214, la tension d'entrée Vin appliquée à l'entrée 208. Dans cet exemple, chaque circuit de commutation comprend deux commutateurs 204, 206 (qui ne sont illustrés que dans le circuit de commutation 202A par souci de clarté).
Les commutateurs 204, 206 de chaque circuit de commutation 202 sont configurés de sorte que les sorties 216 des circuits de commutation peuvent être sélectivement couplées au premier noeud 210 ou au deuxième noeud 212. Pour chaque circuit de commutation 202, lorsque son commutateur 204 est en marche et le commutateur 206 est à l'arrêt, le circuit de 16 commutation délivre la tension d'entrée Vin du MPC 200. Lorsqu'un circuit de commutation 202 a son commutateur 206 en marche et son commutateur 204 à l'arrêt, il délivre la tension de référence au deuxième noeud d'entrée 212 (par exemple, la masse, environ zéro volt, etc .) . Les sorties des circuits de commutation 202A-N sont combinées par un réseau de correspondance 218. Le réseau de correspondance 218 est un réseau de correspondance passif qui peut calculer la moyenne des tensions discrètes de tous les circuits de commutation 202. La sortie combinée 219 est couplée à une sortie 220 du MPC 200, pour fournir une tension de sortie Vont. Dans certains modes de réalisation, le réseau de correspondance 218 produit une moyenne pondérée uniformément des sorties des circuits de commutation 202. Dans d'autres modes de réalisation, la sortie d'un ou plusieurs circuits de commutation 202 peut être pondérée différemment de la sortie d'un ou plusieurs autres circuits de commutation 202. La fréquence de commutation des circuits de commutation 202 peut être identique ou différente de celle d'un ou plusieurs autres circuits de commutation 202. Un ou plusieurs circuits de commutation 202 peuvent être couplés à une tension d'entrée différente de celle d'un ou plusieurs autres circuits de commutation 202. Le réseau de correspondance 218 peut également être configuré pour assumer le rôle de filtrage de la tension de sortie Vont en utilisant un réseau approprié d'inducteurs, de condensateurs et/ou de résistances. 17 Un MPC exemplaire 300 similaire au MPC 300 de la figure 5, mais avec un réseau de correspondance à base de résistance exemplaire 318, est illustré sur la figure 6.
Les sorties des circuits de commutation 202A-N sont combinées par un réseau de correspondance 318. Dans le mode de réalisation exemplaire de la figure 6, le réseau de correspondance 318 est un ensemble de résistances 322A-322N reliées en étoile. La tension de sortie Vaut est égale, à tout moment donné, à la moyenne des sorties de tous les circuits de commutation 202. Puisque chaque circuit de commutation 202 peut fournir une tension de sortie approximativement égale à la tension d'entrée Vin ou approximativement égale à zéro volt, Vaut peut généralement prendre n+1 niveaux de tension discrète sur la base du nombre de circuits de commutation 202 ayant une sortie égale à Vin par rapport au nombre total de circuits de commutation 202. Si, par exemple, n=3 et les résistances 322 sont sensiblement identiques, la tension de sortie Vaut peut prendre quatre niveaux de tension discrète. Si aucun des circuits de commutation 202 ne délivre la tension d'entrée Vin, la tension de sortie Vaut est alors la tension de référence au deuxième noeud d'entrée 212 (par exemple, zéro volt). Si l'un quelconque des circuits de commutation 202 délivre la tension d'entrée Vin, la tension de sortie Vaut est alors égale au tiers de la tension d'entrée Vin. Si deux quelconques des circuits de commutation 202 délivrent la tension d'entrée Vin, la tension de sortie Vaut est alors égale aux deux tiers de la tension d'entrée Vin. Si les trois circuits de 18 commutation 202 délivrent la tension d'entrée Vin, la tension de sortie Vaut est approximativement égale à la tension d'entrée Vin. Bien entendu, la tension de sortie Vaut n'est pas exactement égale à un tiers de la tension d'entrée Vin, aux deux tiers de la tension d'entrée Vin, ou à la tension d'entrée Vin, en raison de pertes dans les composants du MPC 300, y compris la baisse de tension à travers les résistances 322, etc. Les niveaux que la tension de sortie Vaut peut prendre peuvent être variés de plusieurs manières. Par exemple, le nombre de circuits de commutation 202 dans le MPC 300 peut être varié pour changer le nombre de niveaux discrets. En outre, comme cela a été abordé ci-dessus, les circuits de commutation 202 peuvent être mis en marche et à l'arrêt par impulsion avec des cycles de service variables pour obtenir une tension de sortie Vaut entre les niveaux discrets. Un ou plusieurs circuits de commutation 202 peuvent être couplés à une tension d'entrée différente de celle d'un ou plusieurs autres circuits de commutation 202. En outre, les valeurs d'une ou plusieurs résistances 322 peuvent être différentes de celles d'une ou plusieurs autres résistances 322 pour assurer un calcul de moyenne pondérée. Dans un mode de réalisation avec des résistances qui ne sont pas identiques, la tension de sortie Vaut dépend non seulement du nombre de circuits de commutation 202 délivrant la tension d'entrée Vin, mais également du circuit de commutation 202 particulier ou de la combinaison de circuits de commutation 202 délivrant la tension d'entrée Vin. 19 La fréquence de commutation des circuits de commutation 202 peut être égale ou différente de celle d'un ou plusieurs autres circuits de commutation 202. Dans un autre mode de réalisation, un ou plusieurs circuits pas de commutation (pas illustrés dans le MPC exemplaire 300) peuvent également être couplés aux circuits de commutation 202 par le biais du réseau de correspondance 318. Le réseau de correspondance 318 peut également être configuré pour assumer le rôle de filtrage de tension de sortie en utilisant un réseau approprié d'inducteurs, de condensateurs et/ou de résistances. En outre, si les résistances 322 sont remplacées par des inducteurs, le réseau de correspondance 318 préserve ses capacités de plusieurs niveaux et de calcul de moyenne, mais les pertes dans le réseau de correspondance 318 peuvent être réduites (sans pour autant être éliminées) et la régulation de charge peut être améliorée.
Un autre MPC exemplaire 410, similaire au MPC 200 de la figure 4 et au MPC 300 de la figure 5, mais comprenant un réseau de correspondance à base d'inducteur exemplaire 418, est illustré sur la figure 7.
Dans ce mode de réalisation exemplaire, les sorties des circuits de commutation 202A-N sont combinées par le réseau de correspondance 418 en utilisant un ensemble d'inducteurs 424A-424N reliés en étoile. La tension de sortie Vont est égale, à tout moment donné, à la moyenne des sorties de tous les circuits de commutation 202. Puisque chaque circuit de 20 commutation 202 peut fournir une tension de sortie égale à la tension d'entrée Vin ou approximativement égale à zéro volt, Vaut peut généralement prendre n+1 niveaux de tension discrète sur la base du nombre de circuits de commutation 202 ayant une sortie égale à Vin par rapport au nombre total de circuits de commutation 202. Comme cela a été susmentionné, les niveaux que la tension de sortie Vaut peut prendre peuvent être variés de plusieurs manières. Par exemple, le nombre de circuits de commutation 202 dans le MPC 400 peut être varié pour changer le nombre de niveaux discrets. En outre, les circuits de commutation 202 peuvent être mis en marche et à l'arrêt par impulsion avec des cycles de service variables pour obtenir une tension de sortie Vaut entre les niveaux discrets. De plus, les valeurs d'un ou plusieurs inducteurs 424 peuvent être différentes de celles d'un ou plusieurs autres inducteurs 424 pour assurer un calcul de moyenne pondérée. Dans un mode de réalisation avec des inducteurs 424 qui ne sont pas identiques, la tension de sortie Vaut dépend non seulement du nombre de circuits de commutation 202 délivrant la tension d'entrée Vin, mais également du circuit de commutation 202 particulier ou de la combinaison de circuits de commutation 202 délivrant la tension d'entrée Vin. La fréquence de commutation des circuits de commutation 202 peut être égale ou différente de celle d'un ou plusieurs autres circuits de commutation 202.
Dans certains modes de réalisation, un ou plusieurs circuits de commutation 202 peuvent être couplés à une 21 tension d'entrée différente de celle d'un ou plusieurs autres circuits de commutation 202. Le réseau de correspondance 418 peut également être configuré pour assumer le rôle de filtrage de tension de sortie en utilisant un réseau approprie d'inducteurs, de condensateurs et/ou de résistances. Chaque inducteur 424 est continuellement exposé à une différence de tension entre la sortie 216 de son circuit de commutation 202 respectif et la tension de sortie Vaut. Par conséquent, un courant de magnétisation à travers chaque inducteur 424 proportionnel au volt-secondes appliqué et inversement proportionnel à l'inductance se développe. Un ou plusieurs mécanismes de commande appropriés (y compris par exemple des procédés de partage de courant pour des convertisseurs parallèles) peuvent être utilisés pour maintenir une quantité approximativement égale de volt-secondes appliquée à chaque inducteur 424 pour éviter une accumulation de ce courant de magnétisation (et pour éviter la contrainte de composant associé et les pertes de puissance). En général, les circuits de commutation 202 peuvent être alternés dans leur état de marche/arrêt pour égaliser le volt-secondes et le courant à travers chaque circuit de commutation 202.
Le réseau de correspondance à base d'inducteurs 418 calcule non seulement la moyenne de la tension de multiples circuits de commutation 202, mais interagit également avec la charge attachée à la sortie 220 pour former un filtre passe-bas. En sélectionnant la valeur des inducteurs 424 et/ou en complétant les inducteurs 424 par d'autres composants passifs, le calcul de 22 moyenne et le filtrage peuvent être effectués en même temps avec un seul réseau de correspondance 418. En variante, un réseau de filtrage peut être couplé au réseau de correspondance 418.
D'autres types d'impédance peuvent être utilisés dans le réseau de correspondance 418 à la place (ou en complément) des inducteurs 424. L'opération de calcul de moyenne du réseau de correspondance 418 connecté en étoile peut être préservée aussi longtemps que l'impédance reste la même dans toutes les branches (dans le cas où un calcul de moyenne pondérée est souhaité). Les composants résistifs d'impédances augmentent les pertes de conduction et les composants capacitifs d'impédances augmentent les pertes de commutation du circuit de commutation 202 et peuvent accroître le bruit. Le réseau de correspondance exemplaire 418 nécessite une quantité significative de stockage d'énergie dans les inducteurs 424. L'inductance des inducteurs 424 peut limiter la dynamique du MPC 400 et, en conséquence, il peut être nécessaire de maintenir l'inductance des inducteurs 424 relativement basse, ce qui donne un grand courant de magnétisation. Ce courant de magnétisation circule dans les inducteurs 424, et dans d'autres composants du MPC 400, ce qui augmente la contrainte de composant et les pertes. Le réseau de correspondance à base d'inducteurs 418 composé d'inducteurs individuels 424 peut donc être remplacé par une autre structure magnétique.
La figure 8 illustre un MPC exemplaire 500 similaire aux MPC 200, 300 et 400 des figures 5, 6 et 7, 23 mais comprenant un réseau de correspondance exemplaire 518 qui inclut un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle (PMA) 526. Les sorties des circuits de commutation 202A-N sont combinées par un réseau de correspondance 518. La tension de sortie Vont est égale, à tout moment donné, à la moyenne des sorties de tous les circuits de commutation 202. Puisque chaque circuit de commutation 202 peut fournir une tension de sortie égale à la tension d'entrée Vin ou approximativement égale à zéro volt, Vont peut généralement prendre n+1 niveaux de tension discrète sur la base du nombre de circuits de commutation 202 ayant une sortie égale à Vin par rapport au nombre total de circuits de commutation 202.
Comme cela a été susmentionné, les niveaux que la tension de sortie Vont peut prendre peuvent être variés de plusieurs manières. Par exemple, le nombre de circuits de commutation 202 dans le MPC 500 peut être varié pour changer le nombre de niveaux discrets. En outre, comme cela a été abordé ci-dessus, les circuits de commutation 202 peuvent être mis en marche et à l'arrêt par impulsion avec des cycles de service variables pour obtenir une tension de sortie Vont entre les niveaux discrets. De plus, le réseau de correspondance 518 peut en complément (ou en variante) être configuré pour assurer le calcul de moyenne pondérée. Dans certains modes de réalisation, y compris par exemple le mode de réalisation illustré sur la figure 14, un ou plusieurs des circuits de commutation 202 peuvent être couplés à une tension d'entrée différente de celle d'un ou plusieurs autres circuits 24 de commutation 202. Dans un mode de réalisation avec le calcul de moyenne pondérée et/ou un ou plusieurs circuits de commutation 202 couplés à une ou plusieurs tensions d'entrée différentes, la tension de sortie Vaut dépend non seulement du nombre de circuits de commutation 202 qui sont conducteurs, mais également du circuit de commutation 202 particulier ou de la combinaison de circuits de commutation 202 qui sont conducteurs.
La fréquence de commutation des circuits de commutation 202 peut être égale ou différente de celle d'un ou plusieurs autres circuits de commutation 202. Le réseau de correspondance 518 peut également être configuré pour assumer le rôle de filtrage de tension de sortie en utilisant un réseau approprié d'inducteurs, de condensateurs et/ou de résistances. Dans le MPC 500, le réseau de correspondance 518 comprend un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle (PMA) 526. Le PMA 526 comprend une pluralité d'enroulements 528A-528N. Les enroulements 528 sont tous enroulés dans le même sens (c'est-à-dire qu'ils ont la même polarité). Les enroulements 528 sont enroulés sur un noyau commun et chaque enroulement 528 est couplé de manière inductive à au moins un autre enroulement 528 (et de préférence plusieurs autres). Le PMA 526 est une structure magnétique basée sur un transformateur à plusieurs enroulements en parallèle, comme le transformateur à plusieurs enroulements en parallèle 900 de la figure 9. Le transformateur à plusieurs enroulements en parallèle 900 a des relations 25 de tension/intensité/tours caractérisées par les équations suivantes . !a 1 = .!2 ,.._. .. _ :~ ~ r ... ( 2 )
Dans les équations (1) et (2), V est la tension appliquée à travers un enroulement, N est le nombre de 10 tours d'un enroulement, I est l'intensité dans un enroulement, et n est le nombre d'enroulements. Lorsque les extrémités de tous les enroulements du transformateur à plusieurs enroulements en parallèle 900 sont connectées à un point commun, le 15 transformateur à plusieurs enroulements en parallèle devient un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle. Dans un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle, il n'y a pas de séparation galvanique entre les enroulements et le couplage 20 inductif est utilisé pour altérer les relations de tension entre les entrées et la sortie de l'autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle. Les extrémités des enroulements de l'autotransformateur à plusieurs enroulements en 25 parallèle sont connectées à un point commun et il n'est donc pas fourni d'isolation entre les enroulements connectés en commun. Les équations (1) et (2) sont valables pour un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle et elles sont forcées par le 30 champ magnétique.5 26 L'équation (1) décrit les relations responsables de l'action de calcul de moyenne du PMA 526 de la figure 8. Si le nombre de tours pour chaque enroulement 528 est le même, alors : T .i-f f..:_l i'~1~i Vk est une tension appliquée à travers un enroulement 528. La tension appliquée au début de
10 n'importe quel enroulement 528 est Vin k. La tension appliquée à la fin de n'importe quel enroulement 528 est Vout. Par conséquent, la tension à travers un enroulement 528 (Vk) est égale à Vin k - Vout. L'équation (3) peut donc être résolue pour Vaut comme
15 suit . 20 (6) ut ... (7) 25 L'équation 7 confirme qu'un autotransformateur à plusieurs niveaux en parallèle en général, et un PMA 526 en particulier, assure un calcul de moyenne de tension. Par exemple, on suppose que le MPC 500 comporte trois circuits de commutation 202, la tension
30 d'entrée est Vin et la tension de référence au deuxième noeud d'entrée 212 est zéro volt, si aucun des circuits5 27 de commutation 202 ne délivre la tension d'entrée Vin à un enroulement 528, la tension de sortie Vont est zéro volt. Si un seul des circuits de commutation 202 délivre la tension d'entrée Vin à un enroulement 528, la tension de sortie Vont est : (8) De même, si uniquement deux des circuits de 10 commutation 202 délivrent la tension d'entrée Vin à leurs enroulements associés 528, la tension de sortie Vont est :
15 Enfin, si les trois circuits de commutation 202 délivrent la tension d'entrée Vin à leurs enroulements associés 528, la tension de sortie Vont est : 20 L o t =- La tension de sortie Vont peut ne pas être exactement égale à un tiers de la tension d'entrée Vin, à deux tiers de la tension d'entrée Vin, ou à la 25 tension d'entrée Vin, en raison de pertes dans les composants du MPC 500. Bien que le calcul de moyenne de tension dans le réseau de correspondance 518 ait été démontré ci-dessus pour un PMA 526 avec des enroulements 528 ayant le même 30 nombre de tours, un calcul de moyenne de tension pondérée peut être obtenu en utilisant un PMA 526 avec 28 un enroulement 528 (ou des enroulements 528) ayant un nombre de tours différent de celui d'un ou plusieurs enroulements 528. L'équation (2) démontre la capacité d'égalisation de courant du PMA 526. Dans l'exemple ci-dessus avec trois enroulements 528, tous les enroulements 528 ayant le même nombre de tours, l'équation (2) se réduit à :
- 3r L'équation 11 démontre que le courant à travers chaque enroulement 528 du PMA 526 est égal au courant à travers chaque autre enroulement 528. Ainsi, en utilisant le PMA 526 dans le circuit de correspondance 518, le courant à travers chaque circuit de commutation 202 et son enroulement associé 528 est forcé à être égal au courant à travers les autres circuits de commutation 202 et leurs enroulements associés 528. L'égalisation de courant peut être limitée par une inductance de magnétisation finie de chaque enroulement 528. Une certaine quantité de déséquilibre du courant peut donc persister. Ce déséquilibre résiduel peut être considéré comme étant approximativement équivalent au courant de magnétisation d'un enroulement 528 imposé en plus de sa part du courant de sortie. Ce courant de magnétisation peut néanmoins être significativement inférieur au courant dans le réseau de correspondance 418 utilisant des inducteurs individuels 424. La contrainte de composant et les pertes de puissance peuvent donc être réduites et un rendement supérieur 29 peut être obtenu en utilisant le réseau de correspondance 518 de la figure 8. L'agencement physique du PMA 526 peut être réalisé de nombreuses manières. Le PMA 526 peut ressembler au transformateur à plusieurs enroulements en parallèle 900, ou il peut avoir n'importe quel autre agencement/structure approprié. Un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle exemplaire 1026 approprié pour être utilisé en tant que PMA 526 est illustré sur les figures 10 et 11. L'autotransformateur 1026 comprend un noyau magnétique 1030 ayant seize colonnes 1032, un haut de noyau 1034 et un bas de noyau 1036. Les seize enroulements 1028 sont positionnés autour des colonnes 1032 (à raison d'un par colonne).
Les enroulements 1028 sont tous enroulés dans le même sens (c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, etc.). Les enroulements 528 peuvent différer en ce qui concerne la taille, la forme, le nombre de tours, etc. ou ils peuvent avoir la même taille, la même forme, le même nombre de tours, etc. Il peut y avoir un entrefer entre les enroulements adjacents 528 ou un tel espace peut être rempli par un matériau magnétique approprié. Les enroulements 528 peuvent également (ou en variante) s'abouter l'un contre l'autre ou se chevaucher. Chaque circuit de commutation (par exemple, 102, 202) dans les convertisseurs parallèles à plusieurs enroulements décrits dans les présentes (par exemple, 200, 300, 400, 500) peut être identique à d'autres circuits de commutation dans ce convertisseur parallèle à plusieurs enroulements, ou peut être différent en 30 fonction des exigences d'une conception particulière. Les circuits de commutation peuvent être variés en termes de leur tension d'entrée, leur fréquence de commutation, leur intensité nominale, etc. Des circuits de commutation peuvent inclure des convertisseurs à plusieurs niveaux. Des circuits de commutation peuvent être remplacés par des convertisseurs de commutation régulés ou des régulateurs linéaires. Chaque circuit de commutation (par exemple, 102, 202, 1202) et sa partie associée d'un réseau de correspondance (par exemple, 218, 318, 418, 518) dans un convertisseur parallèle à plusieurs enroulements décrit dans les présentes (par exemple, 200, 300, 400, 500) peuvent être considérés comme un sous- convertisseur du convertisseur parallèle à plusieurs enroulements. Des convertisseurs parallèles à plusieurs enroulements selon la présente divulgation (par exemple, 200, 300, 400, 500) peuvent être utilisés pour n'importe quelle application des convertisseurs de puissance. Certains exemples incluent, sans limitation, des applications exigeant des sources de puissance de sortie variable à grande largeur de bande, des alimentations de puissance de suivi d'enveloppe pour les télécommunications et la diffusion, des amplificateurs audio, des inverseurs (particulièrement pour des entraînements à grande vitesse), des convertisseurs de compensation d'harmoniques, des inverseurs pour l'avionique (particulièrement, des inverseurs de 400 Hz), des inverseurs de grande puissance nécessitant des transistors de grande 31 puissance de commutation avec une basse fréquence de commutation par rapport à la largeur de bande de régulation, etc. Dans une application préférée représentée sur la figure 12, un convertisseur parallèle à plusieurs enroulements 1200 selon la présente divulgation est utilisé pour une alimentation de puissance de suivi d'enveloppe pour un système de télécommunication et de diffusion 1201. Le convertisseur parallèle à plusieurs enroulements 1200 comprend seize circuits de commutation 1202 et l'autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle 1026 des figures 10 et 11. La sortie de chaque circuit de commutation 1202 est couplée à l'extrémité d'entrée de l'un différent des seize enroulements 1028 (ce qui n'est pas illustré sur la figure 12). Les extrémités de sortie des seize enroulements 1028 sont toutes couplées l'une à l'autre et couplées à la sortie du convertisseur parallèle à plusieurs enroulements 1200. Un contrôleur 1240 est couplé aux circuits de commutation 1202 et il est configuré pour faire fonctionner sélectivement les commutateurs des circuits de commutation 1202 afin de commander la tension de sortie du convertisseur parallèle à plusieurs enroulements 1200.
Des convertisseurs parallèles à plusieurs enroulements selon la présente divulgation (par exemple, 200, 300, 400, 500, 1200, etc.) peuvent inclure une ou plusieurs sources non binaires (c'est-à-dire des sources qui peuvent délivrer plus ou moins de deux états) couplées par le biais d'un réseau de correspondances (par exemple, 218, 318, 418, 518, etc.). 32 Les sources non binaires peuvent être à la place ou en complément d'un ou plusieurs circuits de commutation (par exemple, 102, 202, 1202). La source non binaire peut être n'importe quelle autre source de tension y compris, par exemple, un autre MPC, un régulateur linéaire, etc. Un exemple d'un MPC 1300 qui inclut une source non binaire à la place d'un circuit de commutation est illustré sur la figure 13. Le MPC 1300 est basé sur le MPC 500 de la figure 5. Au lieu d'avoir n circuits de commutation 202 couplés au circuit de correspondance 518, le MPC 1300 a n-1 circuits de commutation 202A - 202(N-1) et un autre MPC 500 couplés au circuit de correspondance 518. Le même calcul de moyenne que celui effectué par le circuit de correspondance 518 abordé ci-dessus s'applique au MPC 1300. Néanmoins, bien que les circuits de commutation 202 puissent délivrer soit la tension d'entrée soit environ zéro volt (s'ils ne sont pas pulsés pour délivrer une tension entre zéro et la tension d'entrée), le MPC 500 peut délivrer une pluralité de tensions discrètes entre environ zéro volt et la tension d'entrée (de la manière abordée ci-dessus en ce qui concerne le MPC 500). En faisant varier la tension d'entrée du MPC 500 à des tensions entre zéro volt et la tension d'entrée, la sortie du circuit de correspondance (qui est la moyenne de ses entrées) peut être variée par incréments différents de ce qui est possible si le MPC 500 n'était capable que de délivrer environ zéro volt ou la tension d'entrée.
Par exemple, en supposant que n est égal à quatre, le circuit de correspondance 518 est configuré pour 33 calculer la moyenne sans pondération, et la tension d'entrée est un volt dans le MPC 1300. Chaque circuit de commutation 202 qui couple la tension d'entrée au circuit de correspondance 518 change la tension de sortie du MPC 1300 d'environ un quart d'un volt (0,25 V). Si le MPC 500 couple la tension d'entrée au circuit de correspondance 518, il change également la tension de sortie d'un incrément d'un quart d'un volt (0,25 V). Si, au lieu de cela, le MPC 500 couple une moitié de la tension d'entrée (c'est-à-dire 0,50) au circuit de correspondance 518, le MPC 500 change la tension de sortie d'un incrément d'un huitième d'un volt (0,125 V). Par conséquent, en faisant varier la sortie de tension par le MPC 500 qui est couplé au circuit de correspondance 518, le MPC 1300 peut produire plus de tensions de sortie discrètes avec des différences incrémentielles entre les tensions discrètes plus petites que ce qui est possible dans un MPC avec n circuits de commutation 202 et aucun MPC 500. Comme cela a été décrit ci-dessus, diverses techniques (par exemple, pulsation d'un circuit de commutation pour délivrer une tension entre zéro et sa tension d'entrée) peuvent être utilisées dans le MPC 500 pour l'amener à délivrer un nombre de niveaux de tension supérieur à son nombre de circuits de commutation 202 plus un, en fournissant encore plus de tensions possibles pouvant être couplées au circuit de correspondance 518 par le MPC 500. De telles techniques peuvent également être appliquées aux circuits de commutation 202 du MPC 1300 pour fournir des incréments encore plus fins de la tension de sortie 34 Le MPC 500 dans le MPC 1300 peut être remplacé par une source de tension capable de fournir pratiquement n'importe quelle tension dans une certaine plage (c'est-à-dire sans être limité à un nombre de niveaux de tensions discrètes). Par exemple, le MPC 500 dans le MPC 1300 peut être remplacé par un régulateur linéaire. En fournissant un nombre pratiquement infini de tensions d'entrée possibles au réseau de correspondance 518 à partir d'une telle source de tension variable, la tension de sortie du MPC 1300 peut être variée à pratiquement n'importe quel niveau de tension. La description précédente des modes de réalisation a été fournie à titre illustratif et à titre descriptif. Elle n'est pas destinée à être exhaustive ni à limiter la divulgation. Des éléments individuels ou des caractéristiques d'un mode de réalisation particulier ne sont généralement pas limités à ce mode de réalisation particulier, mais, le cas échéant, sont interchangeables et peuvent être utilisés dans un mode de réalisation sélectionné, même si cela n'est pas spécifiquement représenté ou décrit. Cela peut également être varié de nombreuses manières. De telles variations ne sont pas considérées comme se départant de la divulgation, et toutes ces modifications sont destinées à être incluses dans le périmètre de la divulgation.

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS1. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) comprenant : une entrée (208) pour recevoir une tension d'entrée (Vin) ; une sortie de convertisseur pour fournir une tension de sortie (Vont) variable ; une pluralité de circuits de commutation (100), chaque circuit de commutation (100) étant connecté à l'entrée en parallèle avec chaque autre circuit de commutation (100), chaque circuit de commutation (100) comprenant une sortie, chaque circuit de commutation (100) étant sélectivement utilisable pour coupler sa sortie à la tension d'entrée (Vin) ou à une tension de référence ; et un autotransformateur à plusieurs enroulements en parallèle (PMA), le PMA (526) comprenant une pluralité d'enroulements (528) et un noyau magnétique ayant une pluralité de colonnes reliées magnétiquement, chaque enroulement (528) étant positionné autour de l'une différente des colonnes, chaque enroulement (528) ayant un début et une fin, la sortie de chaque circuit de commutation (100) étant couplée au début d'un enroulement (528) différent, la fin de chaque enroulement (528) étant reliée à la sortie de convertisseur en parallèle avec chaque autre enroulement (528).
  2. 2. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 1, dans lequel la pluralité d'enroulements sont tous enroulés dans le 30 même sens. 36
  3. 3. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 2, dans lequel la pluralité d'enroulements (528) ont tous le même nombre de tours.
  4. 4. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 1, dans lequel chaque circuit de commutation (100) comprend un premier commutateur (104) et un deuxième commutateur (106).
  5. 5. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 4, dans lequel chaque circuit de commutation (100) est configuré pour coupler sa sortie à la tension d'entrée (Vin) lorsque son premier commutateur (104) est en marche et son deuxième commutateur (106) est à l'arrêt.
  6. 6. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 5, dans lequel chaque circuit de commutation (100) est configuré pour coupler sa sortie à la tension de référence lorsque son premier commutateur (104) est à l'arrêt et son deuxième commutateur (106) est en marche.
  7. 7. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 1, dans lequel une grandeur de la tension de sortie (Vont) dépend du nombre de circuits de commutation (100) dont les sorties respectives sont couplées à la tension d'entrée (Vin) à un moment donné.
  8. 8. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 1, dans lequel le PMA (526) est configuré pour faire en sorte que les courants fournis par les circuits de commutation (100) soient approximativement égaux. 37
  9. 9. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 1, dans lequel le convertisseur de puissance ne comprend pas de condensateur de sortie.
  10. 10. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 1, comprenant en outre un contrôleur configuré pour faire fonctionner sélectivement les circuits de commutation (100) afin de commander la tension de sortie (Vont) variable.
  11. 11. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 1, dans lequel la tension de référence est approximativement égale à zéro volt.
  12. 12. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 1, comprenant en outre un circuit de commutation (100) supplémentaire, le circuit de commutation (100) supplémentaire étant connecté à une tension d'entrée (Vin) supplémentaire, le circuit de commutation (100) supplémentaire comprenant une sortie, le circuit de commutation (100) supplémentaire étant sélectivement utilisable pour coupler sa sortie à la tension d'entrée (Vin) supplémentaire ou à la tension de référence, la sortie du circuit de commutation (100) supplémentaire étant couplée au début de l'un de la pluralité d'enroulements (528), et la fin dudit enroulement (528) étant reliée à la sortie de convertisseur.
  13. 13. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) comprenant : une entrée (208) pour recevoir une tension d'entrée (Vin), l'entrée (208) comprenant un premier noeud d'entrée (210) et un deuxième noeud d'entrée (212) ; 38 une sortie pour fournir une tension de sortie (Vaut) variable ; un composant magnétique parallèle comportant un noyau magnétique, un premier enroulement, un deuxième enroulement, et un troisième enroulement, le noyau magnétique comprenant une première colonne, une deuxième colonne et une troisième colonne reliées magnétiquement l'une à l'autre, le premier enroulement étant positionné autour de la première colonne, le deuxième enroulement étant positionné autour de la deuxième colonne, et le troisième enroulement étant positionné autour de la troisième colonne, chacun des premier, deuxième et troisième enroulements comportant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, les premier, deuxième et troisième enroulements étant enroulés dans le même sens que leurs extrémités d'entrée, et les extrémités de sortie des premier, deuxième et troisième enroulements étant reliées de manière galvanique l'une à l'autre ; un premier circuit de commutation (100) couplé au premier noeud d'entrée, au deuxième noeud d'entrée et à l'extrémité d'entrée du premier enroulement ; un deuxième circuit de commutation (100) couplé au premier noeud d'entrée, au deuxième noeud d'entrée et à l'extrémité d'entrée du deuxième enroulement ; et un troisième circuit de commutation (100) couplé au premier noeud d'entrée, au deuxième noeud d'entrée et à l'extrémité d'entrée du troisième enroulement.
  14. 14. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 13, dans lequel chacun des premier, deuxième et troisième circuits de commutation 39 (100) est utilisable pour coupler sélectivement sa sortie au premier noeud d'entrée et au deuxième noeud d'entrée.
  15. 15. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 14, dans lequel les premier, deuxième et troisième enroulements (528) ont tous le même nombre de tours.
  16. 16. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 14, dans lequel chacun des premier, deuxième et troisième circuits de commutation (100) comprend un premier commutateur (104) et un deuxième commutateur (106), et chacun des premier, deuxième et troisième circuits de commutation (100) est configuré pour coupler sa sortie au premier noeud d'entrée lorsque son premier commutateur (104) est en marche et pour coupler sa sortie au deuxième noeud d'entrée lorsque son deuxième commutateur (106) est en marche.
  17. 17. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 13, dans lequel le composant magnétique parallèle est configuré pour faire en sorte que les courants fournis par les premier, deuxième et troisième circuits de commutation (100) soient approximativement égaux.
  18. 18. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 13, dans lequel l'alimentation de puissance à plusieurs niveaux ne comprend pas de condensateur de sortie.
  19. 19. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 13, comprenant en outre un contrôleur configuré pour faire fonctionner 40 sélectivement les premier, deuxième et troisième circuits de commutation (100) afin de commander la tension de sortie (Vont) variable.
  20. 20. Convertisseur de puissance à plusieurs niveaux (102) selon la revendication 13, comprenant en outre un troisième noeud d'entrée pour recevoir une tension d'entrée (Vin) supplémentaire et un quatrième circuit de commutation (100) couplé au troisième noeud d'entrée et au deuxième noeud d'entrée, et dans lequel le noyau magnétique comprend une quatrième colonne et un quatrième enroulement, la quatrième colonne étant magnétiquement reliée aux première, deuxième et troisième colonnes, le quatrième enroulement étant positionné autour de la quatrième colonne, le quatrième enroulement comprenant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, le quatrième enroulement étant enroulé dans le même sens que les premier, deuxième et troisième enroulements, l'extrémité de sortie du quatrième enroulement étant reliée de manière galvanique à l'extrémité de sortie des premier, deuxième et troisième enroulements, et l'extrémité d'entrée du quatrième enroulement étant reliée au quatrième circuit de commutation (100).
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