RU2722388C2 - Преобразователь мощности - Google Patents

Преобразователь мощности Download PDF

Info

Publication number
RU2722388C2
RU2722388C2 RU2018117293A RU2018117293A RU2722388C2 RU 2722388 C2 RU2722388 C2 RU 2722388C2 RU 2018117293 A RU2018117293 A RU 2018117293A RU 2018117293 A RU2018117293 A RU 2018117293A RU 2722388 C2 RU2722388 C2 RU 2722388C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power converter
circuit
switching
load
switching circuits
Prior art date
Application number
RU2018117293A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018117293A3 (ru
RU2018117293A (ru
Inventor
Сигехару ЯМАГАМИ
Кхай Доан Дзе НГО
Original Assignee
Ниссан Мотор Ко., Лтд.
Вирджиния Тек Интеллекчуал Пропертиз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ниссан Мотор Ко., Лтд., Вирджиния Тек Интеллекчуал Пропертиз, Инк. filed Critical Ниссан Мотор Ко., Лтд.
Publication of RU2018117293A3 publication Critical patent/RU2018117293A3/ru
Publication of RU2018117293A publication Critical patent/RU2018117293A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2722388C2 publication Critical patent/RU2722388C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33561—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having more than one ouput with independent control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/005—Conversion of dc power input into dc power output using Cuk converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к преобразователю мощности. Техническим результатом является уменьшение числа составных частей, а также уменьшение габаритных размеров. Результат достигается тем, что преобразователь (100) мощности содержит, по меньшей мере, три переключающих схемы (101, 102, 103), по меньшей мере, один источник (4) питания, по меньшей мере, одну нагрузку (6, 8) и резонансную схему (1). Входные клеммы переключающих схем (101, 102, 103) соединяются или, по меньшей мере, с одним источником (4) питания, или, по меньшей мере, с одной нагрузкой (6, 8), и выходные клеммы (301, 302, 303) переключающих схем (101, 102, 103) электрически последовательно соединяются с резонансной схемой (1) для формирования замкнутой схемы. 9 з.п. ф-лы, 24 ил., 2 табл.

Description

Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение, в общем, относится к преобразователю мощности.
Уровень техники
[0002] В данной области техники традиционно известна система электропитания, которая может использоваться для подачи питания в транспортное средство, к примеру, в электрическое транспортное средство или в гибридное электрическое транспортное средство. Например, в транспортном средстве, например, используется система электропитания с двойным напряжением, в которой присутствуют 12-вольтовая система для того, чтобы питать электрическую нагрузку, такую как передние и задние фары, вентиляторы обогревателя, аудиосистему и т.д., и система высокого напряжения для того, чтобы питать тяговый инвертор, мотор и т.д. При использовании системы электропитания с двойным напряжением, удобно переносить энергию между двумя системами напряжения. С этой целью, преобразователь мощности устанавливается в транспортном средстве.
[0003] В частности, полномостовой преобразователь со сдвигом фаз предоставляется, например, в работе "A 1 kW 500 kHz Front-End Converter for the Distributed Power Supply System" авторов Mweene и др., IEEE Transactions on Power Electronics, издание 6, № 3, стр. 398-407, июль 1991 года (в дальнейшем "непатентный документ 1"). Кроме того, трехпортовый преобразователь предоставляется, например, в работе "Idling Port Isolation Control of Three-Port Bidirectional Converter for EVs" авторов Kim и др., IEEE Transactions on Power Electronics, издание 27, № 5, стр. 2495-2506, май 2012 года (в дальнейшем "непатентный документ 2"). При использовании этого трехпортового преобразователя непатентного документа 2, поток мощности в предварительно определенный порт может предотвращаться, чтобы переводить порт в бездействующий режим.
Сущность изобретения
[0004] При использовании преобразователя из непатентного документа 1, поток мощности между источниками питания и нагрузками является управляемым. Тем не менее, при использовании этого преобразователя, затруднительно уменьшать размер и стоимость преобразователя. С другой стороны, при использовании преобразователя из непатентного документа 2, число частей преобразователя может уменьшаться. Тем не менее, при использовании этого преобразователя, сложное действие переключения требуется для того, чтобы переводить порт в бездействующий режим, и затруднительно предотвращать потери энергии в бездействующем порту, что в свою очередь требует компонентной конструкции с учетом теплообразования вследствие потерь. Таким образом, при использовании этого преобразователя, также затруднительно уменьшать размер и стоимость преобразователя.
[0005] Один аспект заключается в том, чтобы предоставлять преобразователь мощности, при использовании которого может уменьшаться размер и стоимость.
[0006] С учетом состояния известной технологии и в соответствии с первым аспектом, преобразователь мощности включает в себя, по меньшей мере, три переключающих схемы, по меньшей мере, один источник питания, по меньшей мере, одну нагрузку и резонансную схему, причем входные клеммы переключающих схем соединяются или, по меньшей мере, с одним источником питания, или, по меньшей мере, с одной нагрузкой, и причем выходные клеммы переключающих схем электрически последовательно соединяются с резонансной схемой для формирования замкнутой схемы.
[0007] При использовании преобразователя мощности согласно первому аспекту, мощность между множеством портов может управляться требуемым образом. Таким образом, можно предоставлять преобразователь мощности, при использовании которого может уменьшаться число частей, и могут уменьшаться размер и стоимость.
[0008] В соответствии со вторым аспектом, преобразователь мощности согласно первому аспекту, в котором сумма основной составляющей (основной гармоники) формы сигнала напряжения, сформированного посредством набора переключающих схем, который соединяется, по меньшей мере, с одним источником питания, по существу равна сумме основной составляющей формы сигнала напряжения, приложенного к набору переключающих схем, который соединяется, по меньшей мере, с одной нагрузкой.
[0009] При использовании преобразователя мощности согласно второму аспекту, мощность между множеством портов может управляться требуемым образом посредством задания суммы основной составляющей, по меньшей мере, одного источника питания, избирательно фильтрованного посредством резонансной схемы, равной сумме основной составляющей, по меньшей мере, одной нагрузки.
[0010] В соответствии с третьим аспектом, преобразователь мощности согласно первому или второму аспекту, в котором частоты форм сигнала напряжения по существу равны резонансной частоте резонансной схемы.
[0011] При использовании преобразователя мощности согласно третьему аспекту, основная составляющая может избирательно получаться посредством задания частот форм сигнала напряжения таким образом, что они находятся около резонансной частоты резонансной схемы.
[0012] В соответствии с четвертым аспектом, преобразователь мощности согласно любому из первого-третьего аспектов, в котором фазы форм сигнала напряжения по существу равны друг другу.
[0013] При использовании преобразователя мощности согласно четвертому аспекту, сумма основной составляющей, по меньшей мере, одного источника питания и сумма основной составляющей, по меньшей мере, одной нагрузки могут задаваться равными друг другу посредством задания форм сигнала напряжения как имеющих идентичную фазу.
[0014] В соответствии с пятым аспектом, преобразователь мощности согласно любому из первого-четвертого аспектов, в котором, по меньшей мере, одна из выходных клемм переключающих схем последовательно соединяется с замкнутой схемой через изолирующий трансформатор.
[0015] При использовании преобразователя мощности согласно пятому аспекту, требуемая выходная клемма может быть электрически изолирована от другой выходной клеммы посредством соединения, по меньшей мере, одной пары выходных клемм через преобразователь.
[0016] В соответствии с шестым аспектом, преобразователь мощности согласно любому из первого-пятого аспектов, в котором характеристический импеданс резонансной схемы выше значения полного действующего нагрузочного сопротивления, последовательно соединенного с замкнутой схемой.
[0017] При использовании преобразователя мощности согласно шестому аспекту, основная составляющая формы сигнала напряжения может эффективно фильтроваться посредством резонансной схемы посредством задания характеристического импеданса резонансной схемы выше значения полного действующего нагрузочного сопротивления.
[0018] В соответствии с седьмым аспектом, преобразователь мощности согласно любому из первого-шестого аспектов, в котором, по меньшей мере, одна из выходных клемм переключающих схем электрически закорачивается через переключающий элемент верхнего плеча или переключающий элемент нижнего плеча в переключающей схеме.
[0019] При использовании преобразователя мощности согласно седьмому аспекту, по меньшей мере, одна из выходных клемм переключающих схем электрически закорачивается через переключающий элемент верхнего плеча или переключающий элемент нижнего плеча в переключающей схеме. Таким образом, мощность, вводимая в короткозамкнутая выходная клемма, и мощность, выводимая из короткозамкнутой выходной клеммы, могут быть равны нулю, за счет этого уменьшая потери в переключающем элементе.
[0020] В соответствии с восьмым аспектом, преобразователь мощности согласно седьмому аспекту, в котором, по меньшей мере, одна из выходных клемм переключающих схем электрически закорачивается попеременно через переключающий элемент верхнего плеча и переключающий элемент нижнего плеча в переключающей схеме.
[0021] При использовании преобразователя мощности согласно восьмому аспекту, по меньшей мере, одна из выходных клемм переключающих схем электрически закорачивается попеременно через переключающий элемент верхнего плеча и переключающий элемент нижнего плеча в переключающей схеме. Таким образом, чрезмерное возрастание температуры в переключающем элементе, используемом для короткого замыкания, может предотвращаться.
[0022] В соответствии с девятым аспектом, преобразователь мощности согласно седьмому или восьмому аспекту, в котором, по меньшей мере, одна из переключающих схем включает в себя полномостовую схему.
[0023] При использовании преобразователя мощности согласно девятому аспекту, выходная клемма переключающей схемы может легко электрически закорачиваться посредством задания, по меньшей мере, одной из переключающих схем таким образом, что она включает в себя полномостовую схему.
[0024] В соответствии с десятым аспектом, преобразователь мощности согласно любому из первого-девятого аспекта дополнительно включает в себя модуль вычисления, выполненный с возможностью вычислять значение нагрузочного сопротивления на основе приложенного напряжения, по меньшей мере, для одной нагрузки и среднего тока, по меньшей мере, для одной нагрузки, и модуль управления, выполненный с возможностью определять коэффициент заполнения переключающих схем на основе значения нагрузочного сопротивления, значения напряжения источника питания и целевого значения напряжения, по меньшей мере, для одной нагрузки.
[0025] При использовании преобразователя мощности согласно десятому аспекту, преобразователь мощности включает в себя модуль вычисления, выполненный с возможностью вычислять значение нагрузочного сопротивления на основе приложенного напряжения, по меньшей мере, для одной нагрузки и среднего тока, по меньшей мере, для одной нагрузки, и модуль управления, выполненный с возможностью определять коэффициент заполнения переключающих схем на основе значения нагрузочного сопротивления, значения напряжения источника питания и целевого значения напряжения, по меньшей мере, для одной нагрузки. Таким образом, мощность между множеством портов может управляться требуемым образом.
Краткое описание чертежей
[0026] Ссылаясь теперь на прилагаемые чертежи, которые являются частью этого исходного раскрытия сущности:
[0027] Фиг. 1 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя мощности в соответствии с первым вариантом осуществления;
[0028] Фиг. 2 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру, которая является идентичной схемной структуре, проиллюстрированной на фиг. 1, за исключением того, что второй и третий изолирующие трансформаторы добавляются во второй и третий порты, соответственно;
[0029] Фиг. 3 является принципиальной схемой, иллюстрирующей эквивалентную схему переменного тока схемной структуры, проиллюстрированной на фиг. 2;
[0030] Фиг. 4 иллюстрирует формы сигнала напряжения, иллюстрирующие взаимосвязь между vFC1(t) и vSQ1(t);
[0031] Фиг. 5 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру второго порта, проиллюстрированного на фиг. 2;
[0032] Фиг. 6 является принципиальной схемой, иллюстрирующей эквивалентную схему переменного тока схемной структуры второго порта, проиллюстрированного на фиг. 5;
[0033] Фиг. 7 является формой сигнала i2(t);
[0034] Фиг. 8 является графиком среднего тока IAVE2, протекающего через второе нагрузочное сопротивление;
[0035] Фиг. 9 иллюстрирует графики, выражающие sin(β) и sin(γ) в качестве функций sin(α);
[0036] Фиг. 10 иллюстрирует графики, иллюстрирующие взаимосвязи между коэффициентом заполнения первого порта и эквивалентными сопротивлениями RE2 и RE3;
[0037] Фиг. 11 иллюстрирует графики, иллюстрирующие взаимосвязи между коэффициентом заполнения первого порта и коэффициентами заполнения второго и третьего портов;
[0038] Фиг. 12 иллюстрирует график, иллюстрирующий взаимосвязь между коэффициентом заполнения первого порта и пиковым напряжением для напряжения vFC1(t);
[0039] Фиг. 13 иллюстрирует график, иллюстрирующий взаимосвязь между коэффициентом заполнения первого порта и пиковым резонансным током IR для тока;
[0040] Фиг. 14 иллюстрирует график, иллюстрирующий взаимосвязь между коэффициентом заполнения первого порта и коэффициентом Q;
[0041] Фиг. 15 иллюстрирует принципиальную схему, используемую в моделировании;
[0042] Фиг. 16 иллюстрирует формы сигналов vSQ1(t), vSQ2(t) и vSQ3(t);
[0043] Фиг. 17 иллюстрирует формы сигналов iR(t), i1(t), i2(t) и i3(t);
[0044] Фиг. 18 иллюстрирует формы сигналов выходных напряжений VDC2 и VDC3 второго и третьего портов, соответственно;
[0045] Фиг. 19 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя мощности в соответствии со вторым вариантом осуществления;
[0046] Фиг. 20 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя мощности в соответствии с третьим вариантом осуществления;
[0047] Фиг. 21 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя мощности в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
[0048] Фиг. 22 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя мощности в соответствии с пятым вариантом осуществления;
[0049] Фиг. 23 является принципиальной схемой, иллюстрирующей эквивалентную схему переменного тока схемной структуры, проиллюстрированной на фиг. 22; и
[0050] Фиг. 24 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя мощности в соответствии с модифицированным примером пятого варианта осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
[0051] Далее поясняются выбранные варианты осуществления со ссылкой на чертежи. Специалистам в данной области техники из этого раскрытия сущности должно быть очевидным, что нижеприведенные описания вариантов осуществления предоставляются только для иллюстрации, а не для ограничения изобретения, заданного посредством прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов. Аналогичные ссылки с номерами на чертежах обозначают аналогичные либо идентичные элементы или признаки, и в силу этого описания аналогичных либо идентичных элементов или признаков могут опускаться в последующих вариантах осуществления.
Первый вариант осуществления
[0052] Ссылаясь на фиг. 1-18 и таблицы 1 и 2, преобразователь 100 мощности проиллюстрирован в соответствии с первым вариантом осуществления. Фиг. 1 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя 100 мощности. Как показано на фиг. 1, преобразователь 100 мощности представляет собой так называемый многопортовый преобразователь с тремя портами, такими как первый порт 201, второй порт 202 и третий порт 203. Первый порт 201 включает в себя первую переключающую схему 101 и первый источник 4 питания. Второй порт 202 включает в себя вторую переключающую схему 102, второй сглаживающий конденсатор 5 и второе нагрузочное сопротивление 6. Третий порт 203 включает в себя третью переключающую схему 103, третий сглаживающий конденсатор 7 и третье нагрузочное сопротивление 8. Как проиллюстрировано на фиг. 1, каждая из первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103 включает в себя четыре переключающих элемента, таких как MOSFET или любые другие элементы по мере необходимости. В проиллюстрированном варианте осуществления, каждая из первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103 включает в себя полномостовую схему. Тем не менее, первая, вторая и третья переключающие схемы 101, 102 и 103 могут представлять собой другой тип схемы, такой как полумостовая схема.
[0053] Преобразователь 100 мощности также включает в себя контроллер 110, имеющий модуль 112 вычисления и модуль 114 управления. Контроллер 110 управляет первой, второй и третьей переключающими схемами 101, 102 и 103, соответственно, с использованием широтно-импульсной модуляции (PWM). В частности, в проиллюстрированном варианте осуществления, контроллер 110 управляет первой, второй и третьей переключающими схемами 101, 102 и 103, соответственно, с использованием PWM со сдвигом фаз. Контроллер 110 по существу определяет коэффициенты заполнения первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103, соответственно, чтобы получать требуемые выходные напряжения во втором и третьем нагрузочных сопротивлениях 6 и 8 относительно предварительно определенного входного напряжения в первом источнике 4 питания. Далее поясняется работа контроллера 110.
[0054] Специалисты в данной области техники могут принимать во внимание, что контроллер 110 предпочтительно включает в себя, по меньшей мере, один микрокомпьютер с управляющей программой, которая управляет компонентами контроллера 110, как пояснено ниже. Таким образом, микрокомпьютер или микрокомпьютеры может быть выполнен и запрограммированы с возможностью осуществлять любой из модуля 112 вычисления и модуля 114 управления. Контроллер 110 включает в себя другие стандартные компоненты, такие как схема интерфейса ввода, схема интерфейса вывода и устройства хранения данных, такие как устройство ROM (постоянное запоминающее устройство) и устройство RAM (оперативное запоминающее устройство). Специалистам в данной области техники из этого раскрытия сущности должно быть очевидным, что точная структура и алгоритмы для контроллера 100 могут представлять собой любую комбинацию аппаратных средств и программного обеспечения, которая должна выполнять функции настоящего изобретения. Другими словами, пункты "средство плюс функция" при использовании в подробном описании и формуле изобретения должны включать в себя любую структуру или аппаратные средства и/или алгоритм или программное обеспечение, которые могут использоваться для того, чтобы выполнять функцию пункта "средство плюс функция". Помимо этого, хотя несколько компонентов контроллера 110 описываются как модули или блоки, эти компоненты не обязательно должны быть отдельными или отдельными компонентами, и один компонент или модуль может выполнять операции нескольких компонентов или модулей, поясненных в данном документе. Кроме того, каждый модуль может включать в себя микроконтроллер, как пояснено выше, или несколько модулей могут совместно использовать один или более микроконтроллеров.
[0055] Преобразователь 100 мощности может использоваться, например, для подачи питания в транспортное средство. В проиллюстрированном варианте осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 1, преобразователь 100 мощности представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный ток с первым источником 4 питания в качестве одного ввода и вторым и третьим нагрузочными сопротивлениями 6 и 8 в качестве нескольких (пары) выводов. Тем не менее, число вводов преобразователя 100 мощности может отличаться требуемым образом, и число выводов преобразователя 100 мощности может отличаться требуемым образом. Как проиллюстрировано на фиг. 1, первый источник 4 питания представляет собой источник питания постоянного тока, такой как аккумулятор. Тем не менее, как следует понимать в данной области техники, при использовании преобразователя 100 мощности, мощность может доставляться из конечного источника в качестве мощности переменного тока. В этом случае, доставляемая мощность переменного тока затем преобразуется в мощность постоянного тока с использованием компоновки с выпрямителем или любой другой подходящей компоновки. После этого преобразованная мощность постоянного тока может прикладываться к преобразователю 100 мощности в качестве ввода. Кроме того, как следует понимать в данной области техники, выводы преобразователя 100 мощности могут соединяться, например, с системой электропитания с двойным напряжением, установленной в транспортном средстве.
[0056] Как проиллюстрировано на фиг. 1, при использовании преобразователя 100 мощности, первая выходная клемма 301 первой переключающей схемы 101, вторая выходная клемма 302 второй переключающей схемы 102, третья выходная клемма 303 третьей переключающей схемы 103 и последовательная резонансная схема 1 последовательно соединяются друг с другом таким образом, что формируется замкнутая схема. Последовательная резонансная схема 1 включает в себя резонансный конденсатор 2 и резонансный индуктор 3.
[0057] Ссылаясь теперь на фиг. 2, поясняется работа преобразователя 100 мощности. Фиг. 2 иллюстрирует схемную структуру, которая является идентичной схемной структуре, проиллюстрированной на фиг. 1, за исключением того, что второй и третий изолирующие трансформаторы 21 и 22 добавляются во второй и третий порты 202 и 203, соответственно. Как показано на фиг. 2, числа витков второго изолирующего трансформатора 21 составляют n2P и n2S, соответственно, в то время как числа витков третьего изолирующего трансформатора 22 составляют n3P и n3S, соответственно. В конфигурации, показанной на фиг. 2, первый, второй и третий порты 201, 202 и 203 электрически изолированы друг от друга.
[0058] Ссылаясь на фиг. 2, поясняется работа преобразователя 100 мощности с учетом отношений витков второго и третьего изолирующих трансформаторов 21 и 22. Схемная конфигурация, показанная на фиг. 1, достигается посредством задания чисел витков, показанных на фиг. 2, следующим образом: n2P=n2S и n3P=n3S.
[0059] На фиг. 2, VDC1 представляет напряжение первого источника 4 питания, R2 представляет значение сопротивления второго нагрузочного сопротивления 6, VDC2 представляет напряжение, приложенное ко второму нагрузочному сопротивлению 6, R3 представляет значение сопротивления третьего нагрузочного сопротивления 8, и VDC3 представляет напряжение, приложенное к третьему нагрузочному сопротивлению 8. Кроме того, на фиг. 2, vSQ1(t), vSQ2(t) и vSQ3(t) представляют дифференциальные напряжения выходных клемм первого, второго и третьего портов 201, 202 и 203, соответственно. Кроме того, на фиг. 2, iR(t) представляет ток, который протекает через последовательную резонансную схему 1.
[0060] Фиг. 3 иллюстрирует эквивалентную схему переменного тока схемы многопортового преобразователя, показанной на фиг. 2. Эквивалентная схема переменного тока, показанная на фиг. 3, включает в себя первый эквивалентный источник 31 питания переменного тока, второе эквивалентное нагрузочное сопротивление 32 и третье эквивалентное нагрузочное сопротивление 33. Первый эквивалентный источник 31 питания переменного тока имеет компонент напряжения vFC1(t). На фиг. 3, RE2 представляет значение сопротивления второго эквивалентного нагрузочного сопротивления 32, и vFC2(t) представляет значение напряжения, приложенного ко второму эквивалентному нагрузочному сопротивлению 32. Кроме того, на фиг. 3, RE3 представляет значение сопротивления третьего эквивалентного нагрузочного сопротивления 33, и vFC3(t) представляет значение напряжения, приложенного к третьему эквивалентному нагрузочному сопротивлению 33.
[0061] При использовании эквивалентной схемы переменного тока, показанной на фиг. 3, частоты fS напряжений vFC1(t), vFC2(t) и vFC3(t) задаются по существу равными резонансной частоте fR последовательной резонансной схемы 1. Согласно этому условию по частоте, как следует понимать из принципа последовательного резонанса, импеданс последовательной резонансной схемы 1 становится по существу нулевым, и напряжение, приложенное к последовательной резонансной схеме 1, становится по существу нулевым. Следовательно, следующие формулы (1)-(3) удовлетворяются:
Figure 00000001
(1)
Figure 00000002
(2)
Figure 00000003
(3)
[0062] Фиг. 4 иллюстрирует формы сигнала напряжения, иллюстрирующие взаимосвязь между vFC1(t) и vSQ1(t). На фиг. 4, vFC1(t) проиллюстрирована с помощью штрихпунктирной линии, в то время как vSQ1(t) проиллюстрирована с помощью сплошной линии. Здесь, vSQ1(t) представляет прямоугольную волну, сформированную посредством первого источника 4 питания и первой переключающей схемы 101. Прямоугольная волна, к примеру, аналогичная означенной, может формироваться посредством управления сдвигом фаз, как следует понимать в данной области техники. В проиллюстрированном варианте осуществления, vSQ1(t) является прямоугольной волной, как проиллюстрировано на фиг. 4, где α представляет угол прохождения тока первой переключающей схемы 101. Основная составляющая vFC1(t) этой прямоугольной волны выражается посредством следующей формулы (4):
Figure 00000004
(4)
[0063] Аналогично, основная составляющая vFC2(t) для vSQ2(t) и основная составляющая vFC3(t) для vSQ3(t) выражаются посредством следующих формул (5) и (6) с учетом отношений витков второго и третьего изолирующих трансформаторов 21 и 22, где β представляет угол прохождения тока vSQ2(t), и γ представляет угол прохождения тока vSQ3(t).
Figure 00000005
(5)
Figure 00000006
(6)
[0064] Кроме того, амплитуды vFC1(t), vFC2(t) и vFC3(t) выражаются посредством следующих формул (7)-(9):
Figure 00000007
(7)
Figure 00000008
(8)
Figure 00000009
(9)
[0065] На основе этих формул (7)-(9), следующие формулы (10) и (11) получаются, как следует понимать в данной области техники:
Figure 00000010
(10)
Figure 00000011
(11)
[0066] После этого, ссылаясь на фиг. 5-8, поясняется эквивалентное сопротивление второго порта 202. Фиг. 5 иллюстрирует схемную структуру второго порта 202, тогда как фиг. 6 иллюстрирует эквивалентную схему переменного тока.
[0067] На фиг. 5, i2(t) представляет электрические токи из второй переключающей схемы 102 во второй сглаживающий конденсатор 5 и второе нагрузочное сопротивление 6. Фиг. 7 иллюстрирует форму сигнала i2(t), в то время как фиг. 8 иллюстрирует график среднего тока IAVE2, протекающего через второе нагрузочное сопротивление 6. На фиг. 7, i2(t) проиллюстрирован с помощью сплошной линии, в то время как iR(t) проиллюстрирован с помощью пунктирной линии. В дальнейшем в этом документе, для упрощения пояснения, отношение витков второго изолирующего трансформатора 21 предположительно равно 1. В то время, когда угол прохождения тока второй переключающей схемы 102 составляет β, i2(t) равен току, протекающему через последовательную резонансную схему 1. Поскольку напряжение VDC2, приложенное ко второму нагрузочному сопротивлению 6, является постоянным, ток IAVE2, протекающий через второе нагрузочное сопротивление 6, также является постоянным. Следовательно, следующая формула (12) удовлетворяется, как следует понимать в данной области техники, поскольку среднее i2(t) равно IAVE2:
Figure 00000012
(12)
[0068] Кроме того, амплитуда IR тока выражается посредством следующей формулы (13), как следует понимать в данной области техники:
Figure 00000013
(13)
[0069] Таким образом, эквивалентное сопротивление RE2 вычисляется на основе формул (8) и (12), как показано в следующей формуле (14):
Figure 00000014
(14)
[0070] Аналогично, как следует понимать в данной области техники, эквивалентное сопротивление RE3 третьего порта 203 также вычисляется, как показано в следующей формуле (15):
Figure 00000015
(15)
[0071] Углы β и γ прохождения тока вычисляются как функция α, как показано в следующих формулах (16) и (17), соответственно, посредством подстановки формул (7)-(9), (14) и (15) в формулы (10) и (11):
Figure 00000016
(16)
Figure 00000017
(17)
[0072] Амплитуда IR тока вычисляется посредством следующей формулы (18):
Figure 00000018
(18)
[0073] Добротность (коэффициент Q) резонансной схемы вычисляется посредством следующей формулы (19):
Figure 00000019
(19)
[0074] Обычно, при условии, что коэффициент Q является высоким, аппроксимация переменным током удовлетворяется.
[0075] Как следует понимать из формул (16) и (17), sin(β) и sin(γ) являются пропорциональными sin(α). Таким образом, если α задается равным значению, то β и γ могут вычисляться на основе схемных параметров.
VDC1 (В) 40 R2 (Ом) 20 n2P (витки) 1 fS (Гц) 100000
VDC2 (В) 40 R3 (Ом) 5 n2S (витки) 1 CR (Ф) 5,00E-08
VDC3 (В) 10 n3P (витки) 1 LR [H] 5,07E-05
n3S (витки) 1
Табл. 1
Вышеприведенная таблица 1 иллюстрирует пример схемных параметров.
[0076] Фиг. 9 иллюстрирует графики, выражающие sin(β) и sin(γ) в качестве функций sin(α). На фиг. 9, взаимосвязь между sin(α) и sin(β) проиллюстрирована с помощью серой сплошной линии, в то время как взаимосвязь между sin(α) и sin(γ) проиллюстрирована с помощью черной пунктирной линии. Другими словами, как следует понимать в данной области техники, при условии, что sin(β), sin(γ) и sin(α) удовлетворяют взаимосвязям, показанным на фиг. 9, значения VDC2, VDC3 получаются, как показано в таблице 1.
[0077] Фиг. 10-14 иллюстрируют графики, выражающие параметры в качестве функций коэффициента заполнения первого порта 201, соответственно. Фиг. 10 иллюстрирует график, иллюстрирующий взаимосвязи между коэффициентом заполнения первого порта 201 (Duty1) и эквивалентными сопротивлениями RE2 и RE3. На фиг. 10, взаимосвязь между Duty1 и эквивалентным сопротивлением RE2 проиллюстрирована с помощью серой сплошной линии, в то время как взаимосвязь между Duty1 и эквивалентным сопротивлением RE3 проиллюстрирована с помощью черной пунктирной линии. Фиг. 11 иллюстрирует графики, иллюстрирующие взаимосвязи между коэффициентом заполнения первого порта 201 (Duty1) и коэффициентами заполнения второго и третьего портов 202 и 203 (Duty2 и Duty3). На фиг. 11, взаимосвязь между Duty1 и Duty2 проиллюстрирована с помощью серой сплошной линии, в то время как взаимосвязь между Duty1 и Duty3 проиллюстрирована с помощью черной пунктирной линии. Фиг. 12 иллюстрирует график, иллюстрирующий взаимосвязь между коэффициентом заполнения первого порта 201 (Duty1) и пиковым напряжением для напряжения vFC1(t). Фиг. 13 иллюстрирует график, иллюстрирующий взаимосвязь между коэффициентом заполнения первого порта 201 (Duty1) и пиковым резонансным током IR для тока. Фиг. 14 иллюстрирует график, иллюстрирующий взаимосвязь между коэффициентом заполнения первого порта 201 (Duty1) и коэффициентом Q.
[0078] Коэффициенты заполнения первого, второго и третьего портов 201, 202 и 203 соответствуют углам прохождения тока, соответственно, как показано в следующих формулах (20)-(22), как следует понимать в данной области техники:
Figure 00000020
(20)
Figure 00000021
(21)
Figure 00000022
(22)
[0079] Как показано на фиг. 13, амплитуда IR резонансного тока уменьшается по мере того, как увеличивается Duty1. Чем ниже становится амплитуда IR резонансного тока, тем ниже становятся потери на электропроводность электропроводок преобразователя или полупроводникового устройства. Таким образом, с точки зрения потерь на электропроводность, предпочтительно, если Duty1 является высоким. С другой стороны, коэффициент Q уменьшается по мере того, как Duty1 становится более высоким.
[0080] При использовании этого преобразователя 100 мощности, коэффициент Q может поддерживаться равным или большим 1 посредством задания импеданса на частоте переключения последовательной резонансной схемы 1 выше значения полного действующего нагрузочного сопротивления, за счет этого удовлетворяя аппроксимации переменным током, используемой в вышеуказанном анализе. Как результат, выходные напряжения получаются требуемым образом.
[0081] При использовании преобразователя 100 мощности, контроллер 110 управляет первой, второй и третьей переключающими схемами 101, 102 и 103, соответственно, чтобы получать требуемые выходные напряжения. В частности, в проиллюстрированном варианте осуществления, модуль 112 вычисления контроллера 110 вычисляет значения R2 и R3 сопротивления (например, значения нагрузочного сопротивления) второго и третьего нагрузочных сопротивлений 6 и 8 на основе приложенных напряжений VDC2 и VDC3 ко второму и третьему нагрузочным сопротивлениям 6 и 8 и средних токов IAVE2 и IAVE3 ко второму и третьему нагрузочным сопротивлениям 6 и 8, соответственно, как следует понимать в данной области техники. Более конкретно, модуль 112 вычисления вычисляет значение R2 сопротивления посредством деления приложенного напряжения VDC2 на средний ток IAVE2 и вычисляет значение R3 сопротивления посредством деления приложенного напряжения VDC3 на средний ток IAVE3. Здесь, приложенные напряжения VDC2 и VDC3 определяются посредством датчиков напряжения (не показаны), которые выполнены с возможностью определять приложенные напряжения ко второму и третьему нагрузочным сопротивлениям 6 и 8, соответственно, в то время как средние токи IAVE2 и IAVE3 определяются посредством датчиков тока (не показаны), которые выполнены с возможностью определять средние токи, протекающие через второе и третье нагрузочные сопротивления 6 и 8, соответственно.
[0082] Затем модуль 114 управления контроллера 110 определяет коэффициенты заполнения первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103 на основе значений R2 и R3 нагрузочного сопротивления, целевого значения VDC1 питающего напряжения и целевых значений VDC2 и VDC3 напряжения ко второму и третьему нагрузочным сопротивлениям 6 и 8, как следует понимать в данной области техники. В проиллюстрированном варианте осуществления, целевое значение VDC1 питающего напряжения и целевые значения VDC2 и VDC3 напряжения предварительно установлены или предварительно сохранены в модуле 114 управления контроллера 110, в то время как значения R2 и R3 нагрузочного сопротивления вычисляются посредством модуля 112 вычисления контроллера 110. Более конкретно, в проиллюстрированном варианте осуществления, как показано в вышеприведенной таблице 1, целевое значение VDC1 питающего напряжения и целевые значения VDC2 и VDC3 напряжения предварительно установлены равными 40 (В), 40 (В) и 10 (В), соответственно.
[0083] Как следует понимать в данной области техники, формула (19) может преобразовываться, чтобы выражать взаимосвязь между коэффициентом Q и углом α прохождения тока с использованием формул (14)-(17). В частности, посредством подстановки целевого значения VDC1 питающего напряжения, целевых значений VDC2 и VDC3 напряжения и значений R2 и R3 нагрузочного сопротивления в формулы (16) и (17), может получаться взаимосвязь между sin(α) и sin(β) и взаимосвязь между sin(α) и sin(γ). Другими словами, с использованием формул (16) и (17), sin(β) и sin(γ) могут выражаться как функции sin(α), соответственно. Кроме того, как следует понимать в данной области техники, посредством подстановки sin(β) и sin(γ), которые получены в качестве функций sin(α), и значений R2 и R3 нагрузочного сопротивления, которые вычислены посредством модуля 112 вычисления, в формулы (14) и (15), значения RE2 и RE3 действующего нагрузочного сопротивления могут вычисляться как функции sin(α). Затем посредством подстановки значений RE2 и RE3 действующего нагрузочного сопротивления, которые вычислены, и схемных параметров fs и CR, которые предварительно установлены или предварительно сохранены, в формулу (19), может получаться взаимосвязь между коэффициентом Q и углом α прохождения тока. В проиллюстрированном варианте осуществления, как показано в вышеприведенной таблице 1, схемные параметры fs и CR предварительно установлены равными 100000 (Гц) и 5,00E-08 (Ф), соответственно.
[0084] Как упомянуто выше, предпочтительно, если коэффициент Q поддерживается достаточно высоким. Например, для того, чтобы оптимально удовлетворять аппроксимации переменным током, используемой в вышеуказанном анализе, характеристический импеданс задается выше значения полного действующего нагрузочного сопротивления, и в этом случае, коэффициент Q должен быть равным или большим 1. Другими словами, в проиллюстрированном варианте осуществления, коэффициент Q задается равным или большим 1. В проиллюстрированном варианте осуществления, коэффициент Q задается равным 4,134, например, как описано ниже. После того, как определяется коэффициент Q, угол α прохождения тока может получаться из вышеуказанной взаимосвязи между коэффициентом Q и углом α прохождения тока, как следует понимать в данной области техники. Кроме того, после того, как получается угол α прохождения тока, углы β и γ прохождения тока, например, могут получаться из вышеуказанных взаимосвязей между sin(α) и sin(β) и между sin(α) и sin(γ) с использованием формул (16) и (17).
[0085] Затем модуль 114 управления контроллера 110 определяет скважности Duty1, Duty2 и Duty3 импульсов первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103 на основе результатов вычисления углов α, β и γ прохождения тока. В частности, модуль 114 управления вычисляет скважности Duty1, Duty2 и Duty3 импульсов согласно формулам (20), (21) и (22), соответственно. Затем модуль 116 управления управляет переключающими элементами первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103, соответственно, с использованием PWM со сдвигом фаз таким образом, что скважности Duty1, Duty2 и Duty3 импульсов могут получаться в первом, втором и третьем портах 201, 202 и 203, соответственно. PWM со сдвигом фаз для переключающих элементов известна в данной области техники. Таким образом, подробные описания опускаются для краткости.
[0086] В проиллюстрированном варианте осуществления, вычисления, выполняемые посредством модуля 112 вычисления и модуля 114 управления контроллера 110, описываются пошагово. Тем не менее, конечно, множество этапов вычислений могут выполняться в качестве одного этапа вычисления. Например, в проиллюстрированном варианте осуществления, скважности Duty1, Duty2 и Duty3 импульсов в конечном счете получаются в качестве функций приложенных напряжений VDC2 и VDC3, определенных посредством датчиков напряжения, и средних токов IAVE2 и IAVE3, определенных посредством датчиков тока, когда предоставлены целевые значения VDC1, VDC2 и VDC3 напряжения, целевое значение коэффициента Q и схемные параметры, такие как n2P, n2S, n3P, n3S, fs и CR. Таким образом, контроллер 110 также может вычислять скважности Duty1, Duty2 и Duty3 импульсов в ответ на получение приложенных напряжений VDC2 и VDC3 из датчиков напряжения и средних токов IAVE2 и IAVE3 из датчиков тока. Кроме того, вышеуказанные вычисления, поясненные как использующие предварительно установленные целевые значения, к примеру, целевые значения VDC1, VDC2 и VDC3 напряжения и целевое значение коэффициента Q, могут выполняться посредством использования значений, определенных посредством датчиков, или значений, вычисленных способом, известным в данной области техники, по мере необходимости. Аналогично, вышеуказанные вычисления, поясненные как использующие значения, определенные посредством датчиков, могут выполняться посредством использования предварительно установленных целевых значений по мере необходимости.
[0087] После этого поясняются результаты моделирования вышеуказанных операций преобразователя 100 мощности.
[0088] Фиг. 15 иллюстрирует принципиальную схему, используемую в моделировании. Принципиальная схема, показанная на фиг. 15, по существу имеет топологию, идентичную топологии принципиальной схемы, показанной на фиг. 1, в отношении основных компонентов. Дополнительные компоненты или клеммы на фиг. 15 показаны в целях моделирования. Тем не менее, как следует понимать в данной области техники, схемы, показанные посредством принципиальных схем, показанных на фиг. 1 и 15, работают по существу идентично. В частности, переключатели sw01-sw04 и диоды D01-D04, показанные на фиг. 15, соответствуют переключающим элементам первой переключающей схемы 101, показанной на фиг. 1, переключатели sw05-sw08 и диоды D05-D08, показанные на фиг. 15, соответствуют переключающим элементам второй переключающей схемы 102, и переключатели sw09-sw12, и диоды D09-D12, показанные на фиг. 15, соответствуют переключающим элементам третьей переключающей схемы 103.
[0089] При этом моделировании, также используются схемные параметры, показанные в таблице 1. Кроме того, при этом моделировании, используются коэффициенты заполнения и коэффициент Q, показанные в нижеприведенной таблице 2.
Duty1 0,560
Duty2 0,423
Duty3 0,423
Q 4,134
Табл. 2
[0090] Фиг. 16 иллюстрирует формы сигналов vSQ1(t), vSQ2(t) и vSQ3(t). Формы сигналов vSQ1(t), vSQ2(t) и vSQ3(t) имеют пиковые напряжения VDC1, VDC2 и VDC3, соответственно, и имеют коэффициенты заполнения, показанные в таблице 2.
[0091] Фиг. 17 иллюстрирует формы сигналов iR(t), i1(t), i2(t) и i3(t). При этом моделировании, поскольку коэффициент Q задается равным высокому значению в 4,134, как показано в таблице 2, iR(t) является синусоидальной волной.
[0092] Фиг. 18 иллюстрирует формы сигналов выходных напряжений VDC2 и VDC3 второго и третьего портов 202 и 203, соответственно. Средние значения выходного напряжения составляют 39,6 В и 9,97 В, соответственно, которые по существу равны целевым напряжениям в 40 В и 10 В, показанным в таблице 1, соответственно. Таким образом, при использовании этого преобразователя 100 мощности, требуемые выходные напряжения во втором и третьем портах 202 и 203 могут получаться.
[0093] В проиллюстрированном варианте осуществления, преобразователь 100 мощности включает в себя первую, вторую и третью переключающие схемы 101, 102 и 103 (например, по меньшей мере, три переключающих схемы), первый источник 4 питания (например, по меньшей мере, один источник питания), второе и третье нагрузочные сопротивления 6 и 8 (например, по меньшей мере, одну нагрузку) и последовательную резонансную схему 1 (например, резонансную схему). Входные клеммы первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103 соединяются либо с первым источником 4 питания (например, по меньшей мере, один источник питания), либо со вторым и третьим нагрузочными сопротивлениями 6 и 8 (например, по меньшей мере, с одной нагрузкой). Выходные клеммы 301, 302 и 303 первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103 электрически последовательно соединяются с последовательной резонансной схемой 1 таким образом, что формируется замкнутая схема.
[0094] При использовании этого преобразователя 100 мощности, мощность между множеством портов 201, 202 и 203 может управляться требуемым образом. Таким образом, можно предоставлять преобразователь мощности, при использовании которого может уменьшаться число частей, и могут уменьшаться размер и стоимость.
[0095] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, сумма основной составляющей формы vFC1(t) сигнала напряжения, сформированного посредством первой переключающей схемы (например, набора переключающих схем), которая соединяется с первым источником 4 питания (например, по меньшей мере, с одним источником питания), по существу равна сумме основных составляющих форм vFC2(t) и vFC3(t) сигнала напряжения, прикладываемого ко второй и третьей переключающим схемам 102 и 103 (например, к набору переключающих схем), которые соединяются со вторым и третьим нагрузочными сопротивлениями 6 и 8 (например, по меньшей мере, с одной нагрузкой).
[0096] При использовании этого преобразователя 100 мощности, мощность между множеством портов 201, 202 и 203 может управляться требуемым образом посредством задания суммы основной составляющей, по меньшей мере, одного источника питания, избирательно фильтрованного посредством последовательной резонансной схемы 1, равной сумме основной составляющей, по меньшей мере, одной нагрузки.
[0097] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, частоты fS форм vFC1(t), vFC2(t) и vFC3(t) сигнала напряжения по существу равны резонансной частоте fR последовательной резонансной схемы 1.
[0098] При использовании этого преобразователя 100 мощности, основная составляющая может избирательно получаться посредством задания частот fS форм vFC1(t), vFC2(t) и vFC3(t) сигнала напряжения таким образом, что они находятся около резонансной частоты fR последовательной резонансной схемы 1.
[0099] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, фазы форм vSQ1(t), vSQ2(t) и vSQ3(t) сигнала напряжения по существу равны друг другу.
[00100] При использовании этого преобразователя 100 мощности, сумма основной составляющей vFC1(t) первого источника питания (например, по меньшей мере, одного источника питания) и сумма основных составляющих vFC2(t) и vFC3(t) второго и третьего нагрузочных сопротивлений 6 и 8 (например, по меньшей мере, одной нагрузки) могут задаваться равными друг другу посредством задания форм vSQ1(t), vSQ2(t) и vSQ3(t) сигнала напряжения как имеющих идентичную фазу.
[00101] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, выходные клеммы второй и третьей переключающих схем 102 и 103 последовательно соединяются с замкнутой схемой через второй и третий изолирующие трансформаторы 21 и 22.
[00102] При использовании этого преобразователя 100 мощности, требуемая выходная клемма может быть электрически изолирована от другой выходной клеммы посредством соединения требуемой выходной клеммы через изолирующий трансформатор.
[00103] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, характеристический импеданс резонансной схемы выше значения полного действующего нагрузочного сопротивления, последовательно соединенного с замкнутой схемой.
[00104] При использовании преобразователя мощности согласно шестому аспекту, основная составляющая формы сигнала напряжения может эффективно фильтроваться посредством резонансной схемы посредством задания характеристического импеданса последовательной резонансной схемы 1 выше значения RE2 и RE3 полного действующего нагрузочного сопротивления.
[00105] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, первая, вторая и третья переключающие схемы 101, 102 и 103 (например, по меньшей мере, одна из переключающих схем) включают в себя полномостовую схему.
[00106] В проиллюстрированном варианте осуществления, преобразователь 100 мощности включает в себя модуль 112 вычисления, выполненный с возможностью вычислять значения R2 и R3 нагрузочного сопротивления на основе приложенных напряжений VDC2 и VDC3 ко второму и третьему нагрузочным сопротивлениям 6 и 8 (например, по меньшей мере, к одной нагрузке) и средних токов IAVE2 и IAVE3 ко второму и третьему нагрузочным сопротивлениям 6 и 8 (например, по меньшей мере, к одной нагрузке), и модуль 114 управления, выполненный с возможностью определять скважности Duty1, Duty2 и Duty3 импульсов первой, второй и третьей переключающих схем 101, 102 и 103 на основе значений R2 и R3 нагрузочного сопротивления (например, значения нагрузочного сопротивления), целевого значения VDC1 питающего напряжения (например, значения питающего напряжения) и целевых значений VDC2 и VDC3 напряжения (например, целевых значений напряжения) ко второму и третьему нагрузочным сопротивлениям 6 и 8 (например, по меньшей мере, к одной нагрузке).
[00107] При использовании этого преобразователя 100 мощности, мощность между множеством портов 201, 202 и 203 может управляться требуемым образом.
Второй вариант осуществления
[00108] Фиг. 19 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя 100 мощности в соответствии со вторым вариантом осуществления. Преобразователь 100 мощности, проиллюстрированный на фиг. 19, по существу является идентичным преобразователю 100 мощности, проиллюстрированному на фиг. 1, за исключением того, что второй источник 9 питания соединяется со вторым портом 202 вместо второго нагрузочного сопротивления 6, проиллюстрированного на фиг. 1.
[00109] Более конкретно, при использовании преобразователя 100 мощности в соответствии с первым вариантом осуществления, две нагрузки соединяются с одним источником питания. С другой стороны, при использовании преобразователя 100 мощности в соответствии со вторым вариантом осуществления, одна нагрузка соединяется с двумя источниками питания. Другими словами, преобразователь 100 мощности формирует преобразователь постоянного тока постоянного тока с первым и вторым источниками 4 и 9 питания в качестве нескольких (пары) вводов и третьим нагрузочным сопротивлением 8 в качестве одного вывода.
[00110] При использовании этого преобразователя 100 мощности в соответствии со вторым вариантом осуществления, как показано на фиг. 19, даже если два источника питания предоставляются, преобразователь 100 мощности может работать аналогично тому, как пояснено в первом варианте осуществления, как следует понимать в данной области техники.
Третий вариант осуществления
[00111] Фиг. 20 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя 100 мощности в соответствии с третьим вариантом осуществления. Преобразователь 100 мощности, проиллюстрированный на фиг. 20, по существу является идентичным преобразователю 100 мощности, проиллюстрированному на фиг. 2, за исключением того, что первый изолирующий трансформатор 23 вставляется в местоположении, в котором первый порт 201 соединяется с последовательной резонансной схемой 1.
[00112] Более конкретно, как показано на фиг. 20, числа витков первого изолирующего трансформатора 23 составляют n1P и n1S, и первый порт 201 электрически изолирован от замкнутой схемы. При этой конфигурации, каждый из первого, второго и третьего портов 201, 202 и 203 может быть изолирован от последовательной резонансной схемы 1, как следует понимать в данной области техники. Кроме того, преобразователь 100 мощности может работать аналогично тому, как пояснено в первом варианте осуществления, как следует понимать в данной области техники, с учетом чисел витков первого изолирующего трансформатора 23.
Четвертый вариант осуществления
[00113] Фиг. 21 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя 100 мощности в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Преобразователь 100 мощности, проиллюстрированный на фиг. 21, по существу является идентичным преобразователю 100 мощности, проиллюстрированному на фиг. 1, за исключением того, что более трех портов 201, 202, 203, ..., и 204 (N портов: N больше трех) предоставляются в преобразователе 100 мощности.
[00114] В частности, в проиллюстрированном варианте осуществления, N-ый порт 204 включает в себя N-ую переключающую схему 104, N-ый сглаживающий конденсатор 10 и N-ое нагрузочное сопротивление 11 со значением RN нагрузочного сопротивления. Другими словами, в проиллюстрированном варианте осуществления, преобразователь 100 мощности формирует преобразователь постоянного тока постоянного тока с первым источником 4 питания в качестве одного ввода и вторым, третьим, ..., и N-ым нагрузочными сопротивлениями 6, 8, ..., и 11 в качестве нескольких (N-1) выводов.
[00115] Как показано на фиг. 21, даже если число портов превышает три порта, которые проиллюстрированы на фиг. 1, преобразователь 100 мощности, проиллюстрированный на фиг. 21, может работать аналогично тому, как пояснено в первом варианте осуществления, как следует понимать в данной области техники.
[00116] В проиллюстрированном варианте осуществления, несколько портов 201, 202, 203, ..., и 204 преобразователя 100 мощности имеют один источник питания 4. Тем не менее, конечно, несколько портов 201, 202, 203, ..., и 204 могут включать в себя множество источников питания по мере необходимости.
Пятый вариант осуществления
[00117] Фиг. 22 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя 100 мощности в соответствии с пятым вариантом осуществления. Преобразователь 100 мощности, проиллюстрированный на фиг. 22, по существу является идентичным преобразователю 100 мощности, проиллюстрированному на фиг. 2. При использовании преобразователя 100 мощности, проиллюстрированного на фиг. 22, третий порт 203 становится бездействующим посредством задания обмена мощностью в третьем порту 203 равным нулю.
[00118] При использовании традиционного преобразователя, к примеру, как проиллюстрировано в непатентном документе 2, комплексное управление требуется, чтобы задавать обмен мощностью в требуемом порту равным нулю. Таким образом, образуются потери вследствие потерь на переключение или потерь на электропроводность в переключающей схеме бездействующего порта, что снижает эффективность использования энергии. С другой стороны, при использовании преобразователя 100 мощности, проиллюстрированного на фиг. 22, ток, протекающий через третье нагрузочное сопротивление 8, задается нулевым посредством включения пары переключающих элементов в нижнем плече третьей переключающей схемы 103 и выключения пары переключающих элементов в верхнем плече третьей переключающей схемы 103. Это обусловлено тем, что как показано в эквивалентной схеме переменного тока преобразователя 100 мощности на фиг. 23, порты 201, 202 и 203 эквивалентно соединяются последовательно, и в силу этого третий порт 203 может эквивалентно закорачиваться. С другой стороны, при использовании многопортового преобразователя, имеющего множество электропроводок относительно одного изолирующего трансформатора, как проиллюстрировано в непатентном документе 2, если выходная клемма полномостовой схемы закорачивается, аналогично настоящей заявке, напряжение, приложенное к электропроводкам изолирующего трансформатора, становится нулевым, что предотвращает обмен мощностью в других портах. С другой стороны, в настоящей заявке, обмен мощностью в требуемом порту (например, в третьем порту 203 на фиг. 22) может легко задаваться нулевым посредством поддержания включенными либо переключающих элементов в верхнем плече, либо переключающих элементов в нижнем плече, и потери на переключение переключающих элементов или переключающей схемы могут уменьшаться. Таким образом, можно предоставлять высокоэффективную схему.
[00119] Фиг. 24 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схемную структуру преобразователя 100 мощности в соответствии с модифицированным примером пятого варианта осуществления. Преобразователь 100 мощности, проиллюстрированный на фиг. 24, по существу является идентичным преобразователю 100 мощности, проиллюстрированному на фиг. 22. При использовании преобразователя 100 мощности, проиллюстрированного на фиг. 24, пара переключающих элементов в верхнем плече включается. Обычно, потери на переключение в переключающих элементах, которые включены, равны нулю, но образуются потери на электропроводность, что приводит к вырабатыванию тепла. Чтобы предотвращать только нагрев одного из верхнего плеча и нижних плеч, состояние, в котором включается нижнее плечо, и состояние, в котором включается верхнее плечо, попеременно переключаются в течение предварительно определенного интервала. Это рассеивает вырабатываемое тепло и понижает требуемый номинальный ток переключающих элементов. Таким образом, можно предоставлять недорогую схему.
[00120] В проиллюстрированном варианте осуществления, пояснен пример, в котором электрически закорачивается выходная клемма третьей переключающей схемы 103. Конечно, выходная клемма второй переключающей схемы 102 также может электрически закорачиваться, идентично тому, как поясняется выше.
[00121] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, выходная клемма третьей переключающей схемы 103 (например, по меньшей мере, одна из выходных клемм переключающих схем) электрически закорачивается через переключающие элементы верхнего плеча или переключающие элементы нижнего плеча в третьей переключающей схеме 103.
[00122] При использовании этого преобразователя 100 мощности, выходная клемма третьей переключающей схемы 103 электрически закорачивается через переключающие элементы верхнего плеча или переключающие элементы нижнего плеча в третьей переключающей схеме 103. Таким образом, мощность, вводимая в короткозамкнутая выходная клемма, и мощность, выводимая из короткозамкнутой выходной клеммы, могут быть равны нулю, за счет этого уменьшая потери в переключающем элементе третьей переключающей схемы 103.
[00123] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, выходная клемма третьей переключающей схемы 103 (например, по меньшей мере, одна из выходных клемм переключающих схем) электрически закорачивается попеременно через переключающие элементы верхнего плеча и переключающие элементы нижнего плеча в третьей переключающей схеме 103.
[00124] При использовании этого преобразователя 100 мощности, выходная клемма третьей переключающей схемы 103 (например, по меньшей мере, одна из выходных клемм переключающих схем) электрически закорачивается попеременно через переключающие элементы верхнего плеча и переключающие элементы нижнего плеча в третьей переключающей схеме 103. Таким образом, чрезмерное возрастание температуры в переключающих элементах, используемых для короткого замыкания, может предотвращаться.
[00125] В проиллюстрированном варианте осуществления, при использовании преобразователя 100 мощности, первая, вторая и третья переключающие схемы 101, 102 и 103 (например, по меньшей мере, одна из переключающих схем) включают в себя полномостовую схему.
[00126] При использовании этого преобразователя 100 мощности, выходная клемма третьей переключающей схемы 103 может легко электрически закорачиваться посредством задания третьей переключающей схемы 103 таким образом, что она включает в себя полномостовую схему.
Общая интерпретация терминов
[00127] В понимании объема настоящего изобретения, термин "содержащий" и его производные, при использовании в данном документе, имеют намерение быть допускающими поправки терминами, которые указывают присутствие заявленных признаков, элементов, компонентов, групп, целых чисел и/или этапов, но не исключают присутствие других незаявленных признаков, элементов, компонентов, групп, целых чисел и/или этапов. Вышеприведенное также применяется к словам, имеющим аналогичные значения, к примеру, терминам "включающий в себя", "имеющий" и их производным. Кроме того, термины "часть", "секция", "участок", "деталь" или "элемент" при использовании в единственном числе могут иметь двойное значение одной части или множества частей. Термины степени, такие как "по существу", "почти" и "приблизительно", при использовании в данном документе означают обоснованную величину отклонения модифицированного термина, так что конечный результат существенно не изменяется.
[00128] Следует понимать, что, хотя термины "первый", "второй" и т.д. могут использоваться в данном документе для того, чтобы описывать различные элементы, компоненты, области, слои, позиции и/или секции, эти элементы, компоненты, области, слои, позиции и/или секции не должны быть ограничены посредством этих терминов. Эти термины используются только для того, чтобы отличать один элемент, компонент, область, слой, позицию или секцию от другого элемента, компонента, области, слоя, позиции или секции. Таким образом, первый элемент, компонент, область, слой, позиция или секция, поясненные выше, могут называться вторым элементом, компонентом, областью, слоем, позицией или секцией без отступления от идей иллюстративных вариантов осуществления.
[00129] Хотя только выбранные варианты осуществления являются предпочтительными для того, чтобы иллюстрировать настоящее изобретение, специалистам в данной области техники из этого раскрытия сущности должно быть очевидным, что различные изменения и модификации могут выполняться в данном документе без отступления от объема изобретения, заданного в прилагаемой формуле изобретения. Например, размер, форма, местоположение или ориентация различных компонентов могут быть изменены при необходимости и/или желании. Компоненты, которые показаны непосредственно соединенными или контактирующими друг с другом, могут иметь промежуточные структуры, расположенные между ними. Функции одного элемента могут выполняться посредством двух и наоборот. Структуры и функции одного варианта осуществления могут приспосабливаться в другом варианте осуществления. Необязательно одновременное присутствие всех преимуществ в конкретном варианте осуществления. Каждый признак, который является уникальным относительно предшествующего уровня техники, один или в комбинации с другими признаками, также должен считаться отдельным описанием дополнительных вариантов осуществления изобретения заявителем, включающим в себя структурные и/или функциональные принципы, осуществленные посредством таких признаков. Таким образом, вышеприведенные описания вариантов осуществления согласно настоящему изобретению предоставляются только для иллюстрации, а не для ограничения изобретения, заданного посредством прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Claims (26)

1. Преобразователь мощности, содержащий:
- по меньшей мере три переключающих схемы, выполненных с возможностью преобразования между постоянным током (DC) и переменным током (AC);
- по меньшей мере один источник питания DC;
- по меньшей мере одну нагрузку и
- резонансную схему,
причем клеммы стороны DC одной из упомянутых переключающих схем соединяются с источником питания, клеммы стороны DC другой из упомянутых переключающих схем соединяются с соответствующей нагрузкой и клеммы стороны DC по меньшей мере одной из оставшихся из упомянутых по меньшей мере трех переключающих схем соединяются либо с нагрузкой, соответствующей упомянутой переключающей схеме, либо с источником питания, соответствующим упомянутой переключающей схеме, и
причем клеммы стороны AC переключающих схем электрически последовательно соединяются с резонансной схемой для формирования замкнутой схемы.
2. Преобразователь мощности по п. 1, в котором:
сумма основной составляющей формы сигнала напряжения, сформированного посредством набора переключающих схем, который соединен по меньшей мере с одним источником питания, по существу равна сумме основной составляющей формы сигнала напряжения, приложенного к набору переключающих схем, который соединен по меньшей мере с одной нагрузкой.
3. Преобразователь мощности по п. 1 или 2, в котором:
частоты форм сигнала напряжения по существу равны резонансной частоте резонансной схемы.
4. Преобразователь мощности по любому из пп. 1-3, в котором:
фазы форм сигнала напряжения по существу равны друг другу.
5. Преобразователь мощности по любому из пп. 1-4, в котором:
по меньшей мере одна из клемм стороны AC переключающих схем последовательно соединена с замкнутой схемой через изолирующий трансформатор.
6. Преобразователь мощности по любому из пп. 1-5, в котором:
характеристический импеданс резонансной схемы выше значения полного действующего нагрузочного сопротивления.
7. Преобразователь мощности по любому из пп. 1-6, в котором:
по меньшей мере одна из клемм стороны AC переключающих схем электрически закорочена через переключающий элемент верхнего плеча или переключающий элемент нижнего плеча в переключающей схеме.
8. Преобразователь мощности по п. 7, в котором:
по меньшей мере одна из клемм стороны AC переключающих схем электрически закорочена попеременно через переключающий элемент верхнего плеча и переключающий элемент нижнего плеча в переключающей схеме.
9. Преобразователь мощности по п. 7 или 8, в котором:
по меньшей мере одна из переключающих схем включает в себя полномостовую схему.
10. Преобразователь мощности по любому из пп. 1-9, дополнительно содержащий:
- модуль вычисления, выполненный с возможностью вычислять значение нагрузочного сопротивления на основе приложенного напряжения по меньшей мере для одной нагрузки и среднего тока по меньшей мере для одной нагрузки, и
- модуль управления, выполненный с возможностью определять коэффициент заполнения переключающих схем на основе значения нагрузочного сопротивления, значения напряжения источника питания и целевого значения напряжения по меньшей мере для одной нагрузки.
RU2018117293A 2015-10-13 2015-10-13 Преобразователь мощности RU2722388C2 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2015/055338 WO2017065750A1 (en) 2015-10-13 2015-10-13 Power converter

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018117293A3 RU2018117293A3 (ru) 2019-11-14
RU2018117293A RU2018117293A (ru) 2019-11-14
RU2722388C2 true RU2722388C2 (ru) 2020-05-29

Family

ID=58517621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018117293A RU2722388C2 (ru) 2015-10-13 2015-10-13 Преобразователь мощности

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10778110B2 (ru)
EP (1) EP3363110A4 (ru)
JP (1) JP6681979B2 (ru)
KR (1) KR102102742B1 (ru)
CN (1) CN108475990B (ru)
BR (1) BR112018007413B1 (ru)
CA (1) CA3002233C (ru)
MX (1) MX2018004491A (ru)
MY (1) MY194220A (ru)
RU (1) RU2722388C2 (ru)
WO (1) WO2017065750A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6932373B2 (ja) * 2017-08-22 2021-09-08 株式会社アイケイエス ３端子静止形直流変圧器の制御装置
JP7051349B2 (ja) * 2017-09-26 2022-04-11 テルモ株式会社 チューブ接合装置の定電力制御装置
CN111446861B (zh) 2019-01-16 2021-02-26 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流/直流变换器及其控制方法
CN111446860B (zh) * 2019-01-16 2021-09-21 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流/直流变换器及其控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6548985B1 (en) * 2002-03-22 2003-04-15 General Motors Corporation Multiple input single-stage inductive charger
US20110007527A1 (en) * 2009-07-07 2011-01-13 Delta Electronics, Inc. Multi-phase switching power conversion circuit
RU2427068C2 (ru) * 2005-12-30 2011-08-20 Эмерсон Нетворк Пауэ, Энерджи Системс, Норт Америка, Инк. Резонансный преобразователь постоянного тока и способ управления этим преобразователем
US20120014138A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Khai Doan The Ngo Pulse width modulated resonant power conversion
US20120275197A1 (en) * 2009-02-27 2012-11-01 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Layouts of multiple transformers and multiple rectifiers of interleaving converter

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10027575A1 (de) * 1999-09-02 2001-04-05 Abb Patent Gmbh ARCP Mehrpunktstromrichter mit potentialvariablen Zwischenkapazitäten
US6449179B1 (en) * 2000-11-02 2002-09-10 American Superconductor Corp. Multi-level quasi-resonant power inverter
JP2006174571A (ja) 2004-12-15 2006-06-29 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 電流共振コンバータ
JP4657062B2 (ja) 2005-08-30 2011-03-23 新電元工業株式会社 共振形コンバータ
CN1870408B (zh) * 2006-06-19 2010-10-20 艾默生网络能源有限公司 多路输出直流-直流变换器
US20090085543A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Astec International Limited Variable Output Voltage Power Converter
US20120268976A1 (en) * 2009-02-27 2012-10-25 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Three-phase rectifier circuit
US8536735B2 (en) * 2009-02-27 2013-09-17 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Converter with input voltage balance circuit
WO2011114850A1 (ja) * 2010-03-16 2011-09-22 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
GB2484971A (en) * 2010-10-28 2012-05-02 Eltek Valere As Control of a bidirectional series resonant DC/DC converter
EP2670037B1 (en) * 2011-01-26 2022-11-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Switching power supply device
US8208274B2 (en) 2011-04-28 2012-06-26 General Electric Company Alternating current to direct current power conversion
JP5768886B2 (ja) * 2011-08-04 2015-08-26 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
TWI458217B (zh) * 2012-05-07 2014-10-21 Anpec Electronics Corp 電流平衡電路及其多相位直流至直流轉換器與電流平衡方法
US8837173B2 (en) * 2013-01-02 2014-09-16 Chicony Power Technology Co., Ltd DC to DC power converting device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6548985B1 (en) * 2002-03-22 2003-04-15 General Motors Corporation Multiple input single-stage inductive charger
RU2427068C2 (ru) * 2005-12-30 2011-08-20 Эмерсон Нетворк Пауэ, Энерджи Системс, Норт Америка, Инк. Резонансный преобразователь постоянного тока и способ управления этим преобразователем
US20120275197A1 (en) * 2009-02-27 2012-11-01 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Layouts of multiple transformers and multiple rectifiers of interleaving converter
US20110007527A1 (en) * 2009-07-07 2011-01-13 Delta Electronics, Inc. Multi-phase switching power conversion circuit
US20120014138A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Khai Doan The Ngo Pulse width modulated resonant power conversion

Also Published As

Publication number Publication date
EP3363110A1 (en) 2018-08-22
MY194220A (en) 2022-11-22
JP2018530984A (ja) 2018-10-18
BR112018007413A2 (pt) 2018-10-23
CA3002233C (en) 2024-05-21
US20180301989A1 (en) 2018-10-18
RU2018117293A3 (ru) 2019-11-14
JP6681979B2 (ja) 2020-04-15
BR112018007413B1 (pt) 2023-01-17
CN108475990A (zh) 2018-08-31
RU2018117293A (ru) 2019-11-14
MX2018004491A (es) 2019-01-14
CN108475990B (zh) 2021-01-26
EP3363110A4 (en) 2019-05-01
KR102102742B1 (ko) 2020-04-21
CA3002233A1 (en) 2017-04-20
US10778110B2 (en) 2020-09-15
WO2017065750A1 (en) 2017-04-20
KR20180096585A (ko) 2018-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2722388C2 (ru) Преобразователь мощности
van Hoek et al. Enhanced modulation strategy for a three-phase dual active bridge—Boosting efficiency of an electric vehicle converter
JP5022427B2 (ja) 多相ｄｃ−ｄｃコンバータ制御システム及び制御方法
US20080074911A1 (en) Multiphase Power Converters and Multiphase Power Converting Methods
CN105052245B (zh) Led驱动电路
JP2017130997A (ja) 絶縁型の双方向ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御方法
US9941784B1 (en) Power factor correction current sense with shunt switching circuit
US9728965B2 (en) Scalable universal power supply and power converter
KR20130130036A (ko) 전기 히터, 전기 히터를 포함하는 차량 및 전기 히터를 제어하기 위한 방법
KR20190039811A (ko) 특히 차량용의 구동 시스템 및 구동 시스템의 가열 방법
CN110739848A (zh) 用于电动化车辆的高增益dc-dc转换器
JP4759046B2 (ja) ソリッドステートスイッチング回路
JP7471473B2 (ja) 抵抗膜方式液体ヒータ
Lucia et al. Multiple-output resonant inverter topology for multi-inductor loads
JP2023532059A (ja) 抵抗膜方式液体ヒータ
JP2023523867A (ja) 電力変換器
JP3757729B2 (ja) インバータ装置
Salvi et al. A direct ac-ac multiple load inverter for vessels of different materials
EP0577704A1 (en) Power supply having high power factor with control that tracks the input alternating supply
JP5846426B2 (ja) 誘導加熱用高周波インバータとその制御方法
Reddy et al. Dual Frequency Buck-Boost Interleaved Inverter for All Metal Induction Heating Applications
Arvindan et al. Selective harmonic elimination in a microprocessor based single-phase AC chopper with four quadrant switch realizations
Iijima et al. Loss Analysis of Quasi Z-Source Inverter Using Superjunction-MOSFET
RU2710361C1 (ru) Однофазный преобразователь частоты
Guillen et al. Asymmetrical Modulation Strategies for Partially Covered Inductors in Flexible Induction Heating Appliances