多电平功率变换器及其制造方法和操作方法技术

本发明专利技术涉及多电平功率变换器及其制造方法和操作方法。功率变换器包括连接成接收3相AC输入电压和提供多个DC电压电平的输入级。功率变换器还包括由多个交错LLC变换器构成的输出级，所述多个交错LLC变换器具有耦接到多个DC电压电平的串联连接输入端和提供DC输出电压的并联连接输出端。另外，功率变换器包括与输入级和输出级互连以便从用于DC输出电压的多个交错LLC变换器提供大体均衡的输出电流的均衡电路。还提供制造所述功率变换器的方法，和操作所述功率变换器的方法。

【技术实现步骤摘要】

本申请一般涉及功率变换，更具体地说，涉及功率变换器、制造功率变换器的方法和操作功率变换器的方法。
技术介绍
电感-电感-电容(LLC)功率变换器是功率变换系统的日益重要部分。与其它功率变换器相比，LLC功率变换器具有许多优点。这些优点可以包括当在初级开关在空载和满载之间循环时的零电压切换，以及提供较低的电磁发射。LLC功率变换器还可以在比其它多种形式的功率变换器更高的开关频率下工作，这又能够降低某些LLC功率变换器组件的大小。不过，当采用LLC功率变换器时，尤其是当试图对于公共输出负载，交错两个或更多的LLC功率变换器时，也会出现缺陷。交错LLC功率变换器的一个特别难以解决的缺陷包括由于交错LLC功率变换器之间的不同组件容限，使来自多个交错LLC功率变换器的负载电流不同。在这方面的改进会有利于该领域。
技术实现思路
本公开的实施例提供功率变换器，以及制造功率变换器的方法和操作功率变换器的方法。在一个实施例中，功率变换器包括连接成接收3相AC输入电压和提供多个DC电压电平的输入级。功率变换器还包括由多个交错LLC变换器构成的输出级，所述多个交错LLC变换器具有耦接到多个DC电压电平的串联连接输入端，和提供DC输出电压的并联连接输出端。另外，功率变换器包括与输入级和输出级互连，以便从用于DC输出电压的多个交错LLC变换器提供大体均衡的输出电流的均衡电路。在再一方面，制造功率变换器的方法包括连接输入级，以接收3相AC输入电压和提供多个DC电压电平。所述方法还包括用具有耦接到多个DC电压电平的串联连接输入端和提供DC输出电压的并联连接输出端的多个LLC变换器构成输出级。另外，所述方法包括使均衡电路与输入级和输出级互连，以大体均衡来自用于DC输出电压的多个LLC变换器的输出电流。在另一方面，操作功率变换器的方法包括接收3相AC输入电压和提供多个DC电压电平，以及从具有耦接到多个DC电压电平的串联连接输入端的多个交错LLC变换器的并联连接输出端，产生DC输出电压。所述方法还包括从用于DC输出电压的多个交错LLC变换器，提供大体均衡的输出电流。上面概述了本公开的优选特征和备选特征，以致本领域的技术人员可更好地理解本公开的以下详细说明。下面将说明本公开的构成本公开的权利要求的主题的另外特征。本领域的技术人员会认识到，他们能够容易地把公开的构想和具体实施例用作设计或修改实现本公开的相同目的的其它结构的基础。附图说明现在参考结合附图进行的以下说明，其中图I图解说明按照本公开的原理构成的功率变换器的实施例的方框图；图2A和2B图解说明表示利用均衡电路，比如图I中的均衡电路的影响的交错LLC变换器输出电流的例子；图3图解说明与图I中所示的功率变换器对应的功率变换器的实施例的示意图；图4图解说明与图3的输出级的LLC变换器对应的交错LLC变换器控制信号；图5图解说明与图3的输出级中的交错LLC变换器对应 的归一化增益曲线；图6图解说明与图I中所示的功率变换器对应的功率变换器的另一个实施例的示意图；图7图解说明按照本公开的原理构成的扩展功率变换器的实施例的方框图；图8A、8B和SC图解说明与图7的扩展功率变换器相关并且按照本公开的原理构成的几个电压总线结构、输出级和均衡电路；图9图解说明按照本公开的原理进行的制造功率变换器的方法的实施例的流程图；以及图10图解说明按照本公开的原理进行的操作功率变换器的方法的实施例的流程图。具体实施例方式图I图解说明按照本公开的原理构成的功率变换器100的实施例的方框图。功率变换器100包括输入级105、输出级115和均衡电路125。输入级105是3相3电平功率因数校正电路，它具有连接到3相AC输入电压的3个输入端107a、107b、107c。输入级105还包括具有连接成以正DC总线电压(+Vbus)、中间总线电压(Vmid)和负DC总线电压(-Vbus)的形式提供多个DC电压电平的3个电平108、109,110的输出端。输出级115包括具有第一和第二串联连接输入端117a、117b和121a、121b的第一和第二电感-电感-电容交错(LLC)变换器，第一和第二串联连接输入端117a、117b和121a、121b耦接到正、中间和负总线电压+Vbus，Vmid和-Vbus的多个DC电压电平。第一和第二并联连接输出端118a、118b和122a、122b提供DC输出电压Vout。均衡电路125互连到输入级105和输出级115，并且包括第一和第二均衡电容器Cbau、Cg2,和双向箝位电路BDC，双向箝位电路BDC连接在第一和第二均衡电容器Cbau、Ci2的接合点与中间总线电压Vmid之间，以便为DC输出电压Vout，提供来自第一和第二交错LLC变换器116、120的大体均衡的输出电流。图2A和2B图解说明交错LLC变换器输出电流的例子200和220，表示利用均衡电路，比如图I中的均衡电路125的影响。图2A的波形200表示来自耦接到公共负载并在没有均衡电路的情况下工作的第一和第二交错半桥LLC变换器的相应输出电流205、210。可以看出这两个输出电流205、210相当不同，导致较大的输出纹波和工作效率低。相反，图2B的波形220表示来自耦接到公共负载并在具有按照本专利技术的原理的均衡电路，比如图I的均衡电路125的情况下工作的第一和第二交错半桥LLC变换器的相应输出电流225、230。这里，看出和输出电流205、210相比，这两个输出电流225、230的差异大大减小，从而减少输出纹波并提高工作效率。图3图解说明与图I中所示的功率变换器100对应的功率变换器300的实施例的示意图。功率变换器300包括输入级305、输出级315和均衡电路325。输入级305是3相3电平功率因数校正电路并且包括连接到3相AC输入电压Va、Vb、Vc的3个输入端307a、307b、307c。输入级305还包括具有连接成以正DC总线电压(+400伏)、中间总线电压(O伏)和负DC总线电压(-400伏)的形式，提供多个DC电压电平的3个电平308、309、310的输出端。输入级305还包括输入电感器La、Lb、L。，正电压整流器Dal、Dbl、Dcl，负电压整流器Da2、Db2、Dc2，和由输入级控制信号Qa、Qb和Qc独立控制的多对功率开关，如图所示。输出级315包括耦接在一起以提供输出电压Vout和接纳公共输出负载(未具体示出)的第一和第二半桥交错LLC变换器317、321。第一半桥交错LLC变换器317包括输 入电容器Cai、Ca2，第一输入电感器La，第二输入电感器LmA，变压器Ta，和由输出级控制信号Qia和Q2a独立控制的输入控制开关和变压器控制开关。对应地，第二半桥交错LLC变换器321包括输入电容器Cbi' Cb2,第一输入电感器Lb,第二输入电感器LmB,变压器Tb,和由输出级控制信号Qib和Q2b独立控制的开关。第二输入电感器LmA，LmB分别是变压器TA、Tb的输入磁化电感。均衡级325包括第一和第二均衡电容器CbauXi2，和双向箝位电路BDC。第一和第二均衡电容器CBAU、CBAe串联连接在+400伏的正电压电平和-400伏的负电压电平之间，并且分别连接到第一和第二半桥交错LLC变换器317、32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换器，包括：连接成接收3相AC输入电压和提供多个DC电压电平的输入级；由多个交错LLC变换器构成的输出级，所述多个交错LLC变换器具有耦接到多个DC电压电平的串联连接输入端，和提供DC输出电压的并联连接输出端；和与输入级和输出级互连以便从用于DC输出电压的多个交错LLC变换器提供大体均衡的输出电流的均衡电路。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·雷迪，
申请(专利权)人：世系动力公司，
类型：发明
国别省市：