用于控制由多个桥接器件构成的升压转换器的输出电压的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于控制由串联连接的n个桥接器件（B，B2，B3）构成的升压转换器的输出电压的设备，每个桥接器件由多个开关（S11，S12，S21，S22，S31，S32）以及电容器（C1，C2，C3）构成。所述设备包括用于根据被分解成N个时间间隔的一个周期性模式来控制所述开关的装置，以及在每个时间间隔内，对于i从1到n，每个第i桥接器件的输入与输出（B，B2，B3）之间的电压等于零值、或者数ki乘以正值、或者负的所述数ki乘以所述正值，所述正值是由n个桥接（B1，B2，B3）器件构成的所述升压转换器的输出电压除以所述周期性模式的时间间隔的数目的结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制由多个桥接器件构成的升压转换器的输出电压的方法和设备本专利技术总体上涉及用于控制由多个桥接器件构成的升压转换器的输出电压的方法和设备。传统的DC/DC转换器使用电感器以便把直流电从第一电压转换到可能大于或小于第一电压的第二电压。电感器被用于以磁场(电流)的形式存储能量，以及它们具有许多缺点。电感器重， 它们的成本相对较大，这是因为它们主要由铜制材料构成。已经提出了开关与电容器的组合以便替代电感器。举例来说，电荷泵(也被称作由多个桥接器件构成的DC/DC转换器或升压转换器) 使用电容器作为能量存储元件。当与电感性开关DC/DC转换器(其也将电感器用作能量存储元件)相比时，电荷泵提供使其对于特定终端用户应用具有吸引力的独特特征。当操作在连续电流模式(CCM)时，升压转换器按照比r=V。ut/Vin=l/(l_D)来增大输入的电压，其中D是升压转换器的主开关的占空比(在0与1之间)。常规升压转换器与由多个桥接器件构成的升压转换器之间的主要差异依赖于下述事实后者只能实现电压升压比的一些离散值。举例来说，在光伏应用中，大的输入电压变化对于由多个桥接器件构成的升压转换器来说可能是不可接受的，这是因为太阳能模块所提供的功率无法被保持到对应于最优输入电压电平的最大功率值。本专利技术旨在提供一种由多个桥接器件构成的升压转换器，其能够利用大量电压升压比来工作。为此，本专利技术涉及一种用于控制由串联连接的η个桥接器件构成的升压转换器的输出电压的方法，每个桥接器件由多个开关以及电容器构成，其特征在于，所述方法包括根据被分解成N个时间间隔的周期性模式来控制所述开关的步骤，以及在每个时间间隔内， 对于i从1到n，每个第i桥接器件的输入与输出之间的电压等于零值、或者数&乘以正值、 或者负的所述数h乘以所述正值，以及所述正值是由η个桥接器件构成的所述升压转换器的输出电压除以所述周期性模式的时间间隔的数目的结果。本专利技术还涉及一种用于控制由串联连接的η个桥接器件构成的升压转换器的输出电压的设备，每个桥接器件由多个开关以及电容器构成，其特征在于，所述设备包括用于根据被分解成N个时间间隔的一个周期性模式来控制所述开关的装置，以及在每个时间间隔内，对于i从1到n，每个第i桥接器件的输入与输出之间的电压等于零值、或者数1^乘以正值、或者负的所述数h乘以所述正值，所述正值是由η个桥接器件构成的所述升压转换器的输出电压除以所述周期性模式的时间间隔的数目的结果。因此，由η个桥接器件构成的所述升压转换器可以利用大量电压升压比来工作。此外，由于所述正值是输出电压的期望值除以所选模式的时间间隔的数目的结果，因此能够容易地从期望输出电压电平确定所述正值。随后能够容易地从所述正值选择适当的输入电压电平。根据一个特定特征，第i个桥接器件在所述周期性模式的第j个时间间隔期间的输入与输出之间的电压的矩阵Vu的秩是rk，rk是在所述周期性模式期间具有至少一个非零电压值的桥接器件的数目。因此，桥接器件电容器的电压收敛到唯一解，并且即使在设置时间间隔的持续时间的过程中可能发生小的不确定性也是稳定的。根据一个特定特征，桥接器件在一个周期性模式的所述数目的时间间隔上的输入与输出之间的电压总和等于零值。因此，在一个周期性模式上，由恒流源(比如光伏模块)递送的电流对桥接器件的电容器均等地充电及放电，并且在假定恒定的电流源的情况下，电容器的电压是稳定的并且不放电。根据一个特定特征，第一桥接器件被连接到由η个桥接器件构成的升压转换器所升压的电源的端子之一，并且最后一个桥接器件的开关之一被连接到由η个桥接器件构成的升压转换器所升压的该电源的另一端子，或者第一桥接器件被连接到由η个桥接器件构成的升压转换器所升压的电源的端子之一，并且由η个桥接器件构成的所述升压转换器还包括至少开关，所述开关被连接到最后一个桥接器件并且被连接到由η个桥接器件构成的升压转换器所升压的该电源的另一端子。因此，所述周期性模式能够被设计成使得，桥接器件在每个时间间隔期间的输入与输出之间的电压总和可以被布置为在第一正值的7倍与负7倍之间包括的任何整数。由 η个桥接器件构成的升压转换器能够将其输入和输出功率电平适配到灵活数目的输入和输出电压电平。根据一个特定特征，对于所述周期性模式的时间间隔的第一子集中的任何时间间隔，连接到由η个桥接器件构成的升压转换器所升压的所述电源的另一端子的开关在第一子集的时间间隔期间导通，并且桥接器件在第一子集的时间间隔期间的输入与输出之间的电压总和等于整数Kp乘以第一正值。因此，当主开关导通时，输入电压Vin能够取Vout乘以Kp并且除以N的值。根据一个特定特征，对于一个周期性模式的时间间隔的第二子集中的任何时间间隔，连接到由η个桥接器件构成的升压转换器所升压的所述电源的另一端子的开关在第二子集的时间间隔期间不导通，并且桥接器件在第二子集的时间间隔期间的输入与输出之间的电压总和等于负的非零整数P乘以第一正值。因此，当主开关不导通时，输入电压Vin能够取Vout乘以(N-P)并且除以N的值。根据一个特定特征，时间间隔的第二子集包括Kp个时间间隔，第一子集包括P个时间间隔，并且数目Kp等于所述周期性模式的时间间隔的数目减去数目P。因此，输入电压Vin在所述模式的所有时间间隔处能够取Vout乘以Ν-Ρ并且除以 N的值，并且由η个桥接器件构成的升压转换器能够执行等于N除以N-P的升压比，其中N 和P能够被灵活选择以便实现所期望的升压比。结果，利用由η个桥接器件构成的升压转换器所能实现的升压比的数目增大很多。随着升压比数目的增大，于是更容易实现对输出电压的调节。根据一个特定特征，所选模式由周期性模式的时间间隔中的排列(permutation)给出。因此，通过对应于一个电容器的充电和放电交错时间间隔，有可能通过增大电容器的充电周期的频率而限制由于这些充电和放电所导致的电压纹波。引人注意的是，这对于由η个桥接器件构成的升压转换器的效率以及对于电源质量将具有影响。举例来说，光伏源将提供更多功率，这是因为输入电压围绕最大功率点(MPP)没有过多变化。此外，通过收集对应于一个电容器的充电和放电的时间间隔，有可能限制在所述模式的持续时间期间的开关激活的次数，并且能够减少由于开关激活而导致的换向损失。根据一个特定特征，对于i从1到n，每个数Ici等于2的i减1次方。 因此，在数学上有可能总是确定对应于任何升压比N/ (N-P)的满秩矩阵，其中N小于或等于2的η次方，P小于N。根据一个特定特征，η等于3，Ic1等于1，k2等于2，k3等于4。因此，对于仅仅3个比特，有可能实现多达21个占空比，其中包括升压比10/7和 10/3，N超出2的η次方。根据一个特定特征，η等于4，Ic1等于1，1 等于1，k3等于1，并且k4等于4。因此，与Iq等于Ij2等于2、k3等于4的情况相比有可能实现更多升压比，同时把具有大额定电压的桥接器件的电容器的数目限制到一而不是二。降低了制造成本。另外，能够实现附加的升压比，比如9/7、9/6、9/3和9/2，同时把桥接器件的电容器的电压保持到稳定值。根据一个特定特征，所述方法还包括根据由η个桥接器件构成的升压转换器的输出电压的期望值在多个已存储的周期性模式当中选择一个模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.23 EP 09158614.91.用于控制由串联连接的η个桥接器件构成的升压转换器的输出电压的方法，每个桥接器件由多个开关以及电容器构成，其特征在于，所述方法包括根据被分解成N个时间间隔的周期性模式来控制所述开关的步骤，以及在每个时间间隔内，对于i从1到n，每个第 i桥接器件的输入与输出之间的电压等于零值、或者数1^乘以正值、或者负的所述数1^乘以所述正值，以及所述正值是由η个桥接器件构成的所述升压转换器的输出电压除以所述周期性模式的时间间隔的数目的结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第i个桥接器件在所述周期性模式的第 j个时间间隔期间的输入与输出之间的电压的矩阵Vu的秩是rk，rk是在所述周期性模式期间具有至少一个非零电压值的桥接器件的数目。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，桥接器件在一个周期性模式的所述数目的时间间隔上的输入与输出之间的电压总和等于零值。4.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，其特征在于，第一桥接器件被连接到由η个桥接器件构成的所述升压转换器所升压的电源的端子之一，并且另一桥接器件的开关之一被连接到由η个桥接器件构成的所述升压转换器所升压的所述电源的另一端子，或者所述第一桥接器件被连接到由η个桥接器件构成的所述升压转换器所升压的电源的端子之一，并且由η个桥接器件构成的所述升压转换器还包括至少开关，所述开关被连接到所述另一桥接器件并且被连接到由η个桥接器件构成的所述升压转换器所升压的所述电源的所述另一端子。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对于所述周期性模式的时间间隔的第一子集当中的任何时间间隔，连接到由η个桥接器件构成的所述升压转换器所升压的所述电源的所述另一端子的所述开关在所述第一子集的时间间隔期间导通，并且桥接器件在所述第一子集的时间间隔期间的输入与输出之间的电压总和等于整数Kp乘以第...

【专利技术属性】
技术研发人员：G比亚蒂，T卡瓦卡米，T奥库达，N瓦耶，
申请(专利权)人：G比亚蒂，T卡瓦卡米，T奥库达，N瓦耶，
类型：发明
国别省市：