专利名称：包含多个dc-dc转换器的功率流调节器的制作方法
技术领域：
本公开的内容通常涉及直流电源和负载，尤其涉及用于直流电源和负载的功率流调节器(power flow regulators)。
背景技术：
在大多数太阳能系统中,例如相当大数量的太阳能串(solar strings)并联电连接，这迫使所有的串电压相同。然而，从最大功率提取的角度来说，每个太阳能串的最优运行电压可能不相同。典型地，最优运行电压之间的差别相对较小(例如但不限于，小于约20VDC)。这种并联太阳能串能够以多至大约15%降低整个系统的效率。如图I中所示的，多个并联连接的DC电源2，4，6被用来给DC负载8供电。这种系统的一个实例是多个DC太阳能串给一个DC负载供电，或者给太阳能逆变器的DC链路供电。类似地，如图2中所示的，一个DC电源10能够给多个DC负载12，14，16供电。一个实例是一个DC电源能够给多个并联连接的电池充电。将图I和2结合在一起，如图3中所示的，多个DC电源18，20，22能够给多个DC负载24，26，28供电。当多个并联连接的DC电源2，4，6给图I的DC负载8供电时，在一些情况下，DC电源的输出功率由它的DC电压确定，例如太阳能板(串)的电压。在图I中，DC电源2，4，6的电源电压总是等于DC负载8的负载电压。个体DC电源2，4，6的输出功率由DC负载电压确定。不可能改变DC电源2，4，6之间的DC功率分布，因为它仅由负载电压确定。当多个并联连接的DC负载12，14，16由图2的DC电源10供电时，在一些情况下，DC负载的功率由它的DC电压确定。在图2中，DC负载12，14，16的负载电压总是等于DC电源10的电源电压。个体DC负载12，14，16的消耗功率由DC电源电压确定。不可能改变DC负载12，14，16之间的DC功率分布，因为它仅由电源电压确定。当多个并联连接的DC电源18，20，22给图3的多个DC负载24，26，28供电时，如果DC电源的输出功率由其DC电压确定，不可能改变DC电源18，20，22之间的DC功率分布，因为这仅由负载电压确定。如果DC负载的功率由其DC电压确定，那么不可能改变DC负载24，26，28之间的DC功率分布，因为这仅由电源电压确定。功率流调节器还存在改进的空间。
发明内容
本公开的内容的实施例满足了这些和其它需求，其在多个DC电源和/或多个DC负载之间调节功率流。根据本公开的内容的一个方面，一种功率流调节器包括多个双向DC-DC转换器，这些转换器中的每个包括第一输入、第二输入、第一输出和第二输出；以及电容器，其电连接在每个转换器的第一和第二输入之间，其中或者每个转换器的第一输出电连接到相应的DC电源且每个转换器的第二输出电连接到共同的DC负载，或者每个转换器的第一输出电连接到相应的DC负载且每个转换器的第二输出电连接到共同的DC电源。所述多个双向DC-DC转换器可以是第一多个双向DC-DC转换器；电容器可以是第一电容器；并且共同的DC负载可以包括第二多个双向DC-DC转换器，第二多个双向DC-DC转换器中的每个可以包括第一输入、第二输入、第一输出和第二输出；以及第二电容器，其电连接在第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第一和第二输入之间，其中，第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第一输出可电连接到第一多个双向DC-DC转换器中的每个的第二输出，并且其中，第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第二输出可电连接到相应的DC负载。所述多个双向DC-DC转换器可以是第一多个双向DC-DC转换器；电容器可以是第一电容器；并且共同的DC电源可以包括第二多个双向DC-DC转换器，第二多个双向DC-DC转换器中的每个可以包括第一输入、第二输入、第一输出和第二输出；以及第二电容器，其电连接在第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第一和第二输入之间，其中，第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第一输出可电连接到相应的DC电源，并且其中，第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第二输出可电连接到第一多个双向DC-DC转换器中的每个的第一输出。根据本公开的内容的另一个方面，一种功率流调节器包括多个单向DC-DC转换器，每个转换器包括第一输入、第二输入、第一输出和第二输出；以及电容器，其电连接在每个转换器的第一和第二输入之间，其中或者，每个转换器的第一输出电连接到相应的DC电源，这些DC电源具有共同的接地，第二输出电连接到每个转换器的第二输入，并且共同的DC负载电连接在每个转换器的第一输入和共同的接地之间；或者，每个转换器的第二输出电连接到相应的DC负载，这些DC负载具有共同的接地，第一输出电连接到每个转换器的第二输入，并且共同的DC电源电连接在每个转换器的第一输入和共同的接地之间。所述多个单向DC-DC转换器可以是第一多个单向DC-DC转换器；电容器可以是第一电容器；并且共同的DC负载可以包括第二多个单向DC-DC转换器，第二多个单向DC-DC转换器中的每个可以包括第一输入、第二输入、第一输出和第二输出；以及第二电容器，其电连接在第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一和第二输入之间，其中，第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输入可电连接到第一多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输入，其中，第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输出可电连接到第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第二输入，并且其中，第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第二输出可电连接到相应的DC负载。所述多个单向DC-DC转换器可以是第一多个单向DC-DC转换器；电容器可以是第 一电容器；并且共同的DC电源可以包括第二多个单向DC-DC转换器，第二多个单向DC-DC转换器中的每个可以包括第一输入、第二输入、第一输出和第二输出；以及第二电容器，其电连接在第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一和第二输入之间，其中，第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输入可电连接到第一多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输入，其中，第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输出可电连接到相应的DC电源，并且其中，第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第二输出可电连接到第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第二输入。
结合附图，由下面对优选实施例的描述可获得对本公开的内容的完整理解，其中图1是给一个DC负载供电的多个并联连接的DC电源的原理框图；图2是给多个并联连接的DC负载供电的一个DC电源的原理框图；图3是给多个并联连接的DC负载供电的多个并联连接的DC电源的原理框图；图4-9是根据本公开的内容的实施例的功率流调节器的原理框图。
具体实施例方式如这里使用的，术语“若干个”表示一个或大于一个的整数个(即，复数个)。如这里使用的，术语“DC至DC转换器”(或“DC-DC转换器”)表示将直流(DC)电源从一个电压等级转换到另一个电压等级的电路。如这里使用的，术语“双向DC至DC转换器”(或“双向DC-DC转换器”)表示能在任一方向(如，从它的输入端到它的输出端，以及从它的输出端到它的输入端)传送功率的DC至DC转换器(或DC-DC转换器)。如这里使用的，术语“单向DC至DC转换器”(或“单向DC-DC转换器”)表示能在一个方向(如，或者从它的输入端到它的输出端，或者从它的输出端到它的输入端)传送功率的DC至DC转换器(或DC-DC转换器)。如这里使用的，术语“双向DELTA DC-DC转换器”表示这样的“双向DC至DC转换器”(或“双向DC-DC转换器”)，例如，如果双向DELTA DC-DC转换器直接给DC负载供电，那么DC负载的DC电压是相应的DC电源电压加上或减去转换器的输出电压，或者，例如，如果双向DELTA DC-DC转换器直接给相应的DC负载供电，那么相应的DC负载的DC电压是DC电源电压加上或减去转换器的输出电压。如这里使用的，术语“单向DELTA DC-DC转换器”表示这样的“单向DC至DC转换器”(或“单向DC-DC转换器”)，例如，如果单向DELTA DC-DC转换器直接给DC负载供电，那么DC负载的DC电压是相应的DC电源电压加上或减去转换器的输出电压，或者，例如，如果单向DELTA DC-DC转换器直接给相应的DC负载供电，那么相应的DC负载的DC电压是DC电源电压加上或减去转换器的输出电压。如这里使用的，两个或多于两个部分被“连接”或“耦接”在一起的表述表示这些部分或者被直接连结在一起，或者通过一个或多于一个中间部分连结在一起。而且，如这里使用的，两个或多于两个部分被“附着”的表述表示这些部分直接连结在一起。本公开的内容可应用于宽广范围内的功率流调节器，其包含多个DELTA DC-DC转换器。参考图4，具有双向输出电压的DELTA DC-DC转换器30，32，34被用于多个并联连接的DC电源36，38，40，以便给DC负载42供电。如结合图4使用的 VS是DC电源输出电压；IS是DC电源输出电流；PS是DC电源输出功率；
VI是DELTA DC-DC转换器的输入电压；VO是DELTA DC-DC转换器的输出电压；PI是DELTA DC-DC转换器的输入功率；PO是DELTA DC-DC转换器的输出功率；以及VL是负载电压。DC电源的输出功率由其电压确定，即PS = f (VS)DC电源电压为VS = VL-VO因此PS = f (VL-VO)S卩，个体DC电源36，38，40的输出功率可通过控制DELTA DC-DC转换器30，32，34的输出电压VO来调节。每个DELTA DC-DC转换器吸收的功率是PO = IS*V0简化起见，每个DELTA DC-DC转换器的效率是100%。因此，PO = PI。DELTA DC-DC转换器30，32，34的典型效率是约89 %至约95%。当效率低于100 %时，对整个分析没有影响。双向输出电压DC-DC转换器(或双向DC-DC转换器)是已知的设备。基本上，DC-DC转换器具有输入44，46，其中，电压是单向的，电流是双向的；以及输出48，50，其中，电压是双向的，电流是单向的。这种DC-DC转换器有广泛的应用范围。如果输出功率是双向的，那么DC-DC转换器是双向的。如图4中所示的，DELTA DC-DC转换器30，32，34的所有输入44，46被连接到共同的DC电容器52。DC电容器52的电压被有意地控制为恒定电压。因此P: I+Pl 2+...+PlN =0 其中P1 j是第j个DELTA DC-DC转换器的输入功率；以及j是表示所述多个DELTA DC-DC转换器——例如30，32和34——中的一个的正整数。简言之，如果DC电源(如，36，38或40)的输出功率由其DC电压确定，那么DC电源输出功率可由DELTA DC-DC转换器(如30，32或34)的输出电压调节。在没有额外的DC电源的情况下，DELTA DC-DC转换器30，32，34的所有输入44，46被连接到共同的DC电容器52。另外，额外的电源或负载(未示出)可被并联连接到图4中的DC电容器52。因此，从系统吸取的能量可给外部负载(未示出)供电，或者，外部电源(未示出)可向系统注入倉tfi。如图5中所示的，具有双向输出电压的DELTA DC-DC转换器60，62，64被用于由DC电源72供电的多个并联连接的DC负载66，68，70。如果DC负载66，68，70的消耗功率由DC电压确定，那么DC负载功率消耗能由每个DELTA DC-DC转换器60，62，64的输出电压调节。在没有额外的DC电源的情况下，DELTA DC-DC转换器60，62，64的所有输入74，76被连接到共同的DC电容器78。另外，额外的电源或负载(未示出)可被并联连接到图5中的DC电容器78。因此，从系统吸取的能量可给外部负载(未示出)供电，或者，外部电源(未示出)可向系统注入能量。如图4和5中所示的，各个功率流调节器80 ;82中的每个包括多个双向DELTADC-DC转换器30，32，34 ;60，62，64，它们中的每个分别包括第一输入44 ;74，第二输入46 ；76，第一输出48 ;84和第二输出50 ;86。电容器52 ;78分别电连接在每个转换器30，32，34 ； 60，62，64的第一和第二输入44，46 ;74，76之间。如图4中所示的，每个转换器30，32，34的第一输出48电连接到相应的DC电源36，38，40，并且每个转换器30，32，34的第二输出50电连接到共同的DC负载42。如图5中所示的，每个转换器60，62，64的第一输出84电连接到相应的DC负载66，68，70，并且每个转换器60，62，64的第二输出86电连接到共同的DC电源72。实例I在图4和5中，双向DELTA DC-DC转换器30，32，34 ;60，62，64分别在第一与第二输出48,50 ；84,86以及第一与第二输入44,46 ；74, 76之间具有电气隔离。实例2在图4和5中，双向DELTA DC-DC转换器30，32，34 ;60，62，64在第一与第二输出48,50 ；84,86以及第一与第二输入44,46 ；74, 76之间分别不具有电气隔离。实例3在图4和5中，正电压分别处于多个双向DELTA DC-DC转换器30，32，34 ;60，62，64的第一和第二输出48, 50 ；84,86之间。然而，每个转换器30, 32, 34 ；60,62,64的输出电压不能总是为正；若干个输出电压是正的，若干个输出电压是负的。实例 4在图4和5中，负电压分别处于多个双向DELTA DC-DC转换器30，32，34 ;60，62，64的第一和第二输出48,50 ；84,86之间。实例5在图4和5中，正的恒定DC电压分别在每个双向DELTA DC-DC转换器30，32，34 ;60，62，64的第一和第二输入44，46 ;74，76之间的电容器52，78上。参考图6，如将讨论的，具有双向输出电压的DC-DC转换器90，91，92，93，94，95被用于多个并联连接的DC电源96，98，100，以给多个DC负载102，104，106供电。如果DC电源96，98，100的输出功率由其DC电压确定，那么DC电源的输出功率可由DELTA DC-DC转换器90，92，94的输出电压调节。在没有额外的DC电源(未示出)的情况下，DELTA DC-DC转换器90，92，94的所有输入108，110被连接到共同的DC电容器112。如果DC负载102，104，106的消耗功率由其DC电压确定，那么DC负载的功率消耗能由DELTA DC-DC转换器91，93，95的输出电压调节。在没有额外的DC电源(未示出)的情况下，DELTA DC-DC转换器91，93，95的所有输入114，116被连接到共同的DC电容器118。另外，额外的电源或负载(未示出)可被并联连接到图6中的DC电容器112，118。因此，从系统吸取的能量可给外部负载(未示出)供电，或者，外部电源(未示出)能向系统注入能量。实例 6在图4-6中，具有双向输出电压的DELTA DC-DC转换器具有下述特点(I)虽然电气隔离是优选的，但是输入和输出可以使用或者不使用电气隔离；(2)输入是正恒定电压；以及(3)输出电压可为正的或负的。实例7
在图6中，没有用于“输入”(In+和In-)的源；这是双向输出电压DELTA DC-DC转换器90，91，92，93，94，95的一个功能。对于DELTA DC-DC转换器，如果忽略功率损耗，那么输入功率等于输出功率。在图6中，例如，如果DELTA DC-DC转换器90的输出功率是10W，DELTA DC-DC转换器92的输出功率是6W，DELTA DC-DC转换器94的输出功率是-16W，那么DELTA DC-DC转换器90，92，94的输入功率分别是10W，6W，和-16W。对于电容器112，流入该电容器的总功率将是10W+6W-16W = 0W。因此，电容器电压将保持恒定。如果它不是0W，例如是1W，那么电容器电压将增加。通过调节DELTA DC-DC转换器90，92，94的输出电压，电容器112的输入功率被改变，并且电容器电压被调节。实例8参考图4和6，图4的共同的DC负载42可由图6的电路形成，该电路包括所述多个双向DELTA DC-DC转换器91，93，95，它们中的每个包括第一输入114、第二输入116、第一输出120和第二输出122 ;并且该电路还包括电容器118，其电连接在每个双向DELTA DC-DC转换器91，93，95的第一和第二输入114，116之间。每个双向DELTA DC-DC转换器91，93，95的第一输出120电连接到每个双向DELTA DC-DC转换器90，92，94的第二输出126。每个双向DELTA DC-DC转换器91，93，95的第二输出122电连接到相应的DC负载102，104，106。实例 9参考图5和6，图5的共同的DC负载72可由图6的电路形成，该电路包括所述多个双向DELTA DC-DC转换器90，92，94，它们中的每个包括第一输入108、第二输入110、第一输出124和第二输出126 ;并且该电路还包括电容器112，其电连接在每个双向DELTA DC-DC转换器90，92，94的第一和第二输入108，110之间。每个双向DELTA DC-DC转换器90，92，94的第一输出124电连接到相应的DC电源96，98，100。每个双向DELTADC-DC转换器90，92，94的第二输出126电连接到每个双向DELTA DC-DC转换器91，93，95的第一输出120。图7-9使用具有单向输出电压的DC-DC转换器。单向输出电压DC-DC转换器是已知的设备。基本上，这种DC-DC转换器具有输入，其中，电压是单向的并且电流是单向的；输出，其中，电压是单向的并且电流是单向的。这种DC-DC转换器具有很宽的应用范围。如果输出功率是单向的，那么该DC-DC转换器是单向的。参考图7，具有单向输出电压的DELTA DC-DC转换器130，132，134被用于多个并联连接的DC电源136，138，140，以给DC负载142供电。DC电源136，138，140的输出功率由其电压确定，即PS = f (VS)DC电源的电压为VS = VL-VO-VI因此PS = f (VL-VO-VI)DELTA DC-DC转换器的输入电压VI被控制为正的恒定值。因此，可通过控制DELTADC-DC转换器130，132，134的输出电压VO来调节个体DC电源136，138，140的输出功率。由DELTA DC-DC转 换器130，132，134吸收的功率是PO = IS*V0简化起见，DELTA DC-DC转换器130，132，134的效率是100%。因此，Ρ0 = ΡΙ。如图7中所示的，DELTA DC-DC转换器130，132，134的所有输入144，，146被连接到共同的DC电容器148。DC电容器148的电压被有意控制为恒定电压。因此卩^+卩口+…+卩^二丫工氺比其中IL是负载电流。另外，如果效率是100%，那么Pi. 1+Ρ ,2+... +Ρ ,Ν — VI*IL — Ρο,1+Ρο,2 + ...+Po, N简言之，如果DC电源136，138，140的输出功率由其DC电压确定，那么DC电源输出功率可由DELTA DC-DC转换器130，132，134的输出电压调节。DELTA DC-DC转换器130，132，134的所有输入144，146被连接到共同的DC电容器148。实例 10图7使用单向输出电压DELTA DC-DC转换器130，132，134。没有源用于“输入”(In+和In-)，其是正的恒定电压。这是单向输出电压DELTADC-DC转换器130，132，134的功能。如图8中所示的，具有单向输出电压的DELTA DC-DC转换器150，152，154被用于多个并联连接的DC负载156，158，160，其由DC电源162供电。如果DC负载156，158，160的消耗功率由DC电压确定，那么DC负载功率消耗可由DELTA DC-DC转换器150，152，154的输出电压调节。DELTA DC-DC转换器150，152，154的所有输入164，166被连接到共同的DC电容器168，其提供部分DC电源电压。参考图7和8，功率流调节器170，172包括多个单向DELTA DC-DC转换器130，132，134 ; 150，152，154，它们中的每个分别包括第一输入144 ; 164，第二输入146 ; 166，第一输出174 ;178和第二输出176 ;180。电容器148 ; 168分别电连接在每个DELTA DC-DC转换器130，132，134 ;150，152，154 的第一和第二输入 144，146 ;164，166 之间。如图I中所示的，每个DELTA DC-DC转换器130，132，134的第一输出174电连接到相应的DC电源136，138，140，这些电源具有共同的接地182。第二输出176电连接到每个DELTA DC-DC转换器130，132，134的第二输入146。共同的DC负载142电连接在每个DELTA DC-DC转换器130，132，134的第一输入144和共同的接地182之间。如图8中所示的，每个DELTA DC-DC转换器150，152，154的第二输出180电连接到相应的DC负载156，158，160，这些负载具有共同的接地184。第一输出178电连接到每个DELTA DC-DC转换器150，152，154的第二输入166。共同的DC电源162电连接在每个DELTA DC-DC转换器150，152，154的第一输入164和共同的接地184之间。实例 11在图7 和 8 中，单向 DELTA DC-DC 转换器 130，132，134 ; 150，152，154 分别在第一与第二输出174，176 ;178，180以及第一与第二输入144，146 ;164，166之间具有电气隔离。实例12在图7 和 8 中，单向 DELTA DC-DC 转换器 130，132，134 ; 150，152，154 在第一与第二输出174，176 ;178，180以及第一与第二输入144，146 ;164，166之间分别不具有电气隔离。实例 13在图7和8中，正电压分别处于每个单向DELTA DC-DC转换器130，132，134 ;150，152，154 的第一和第二输出 174，176 ;178，180 之间。实例 14在图7和8中，负的恒定DC电压分别处于每个单向DELTA DC-DC转换器130，132，134 ;150，152，154的第一和第二输入144，146 ;164，166之间的电容器148，168上。负电压分别处于每个单向DELTA DC-DC转换器130，132，134 ; 150，152，154的第一和第二输出174，176 ; 178，180 之间。实例15在图7和8中，正的恒定DC电压分别处于每个单向DELTA DC-DC转换器130，132，134 ;150，152，154 的第一和第二输入 144，146 ;164，166 之间的电容器 148，168 上。参考图9，具有单向输出电压的DELTA DC-DC转换器190，191，192，193，194，195被用于多个并联连接的DC电源196，198，200，以给多个DC负载202，204，206供电。如果DC电源196，198，200的输出功率由其DC电压确定，那么DC电源的输出功率能由DELTA DC-DC转换器190，192，194的输出电压调节。DELTA DC-DC转换器190，192，194的所有输入208，210被连接到共同的DC电容器212。如果DC负载202，204，206的消耗功率由DC电压确定，那么DC负载的功率消耗能由DELTA DC-DC转换器191，193，195的输出电压调节。DELTADC-DC转换器191，193，195的所有输入214，216被连接到共同的DC电容器218。实例 16DELTA DC-DC 转换器 190，191，192，193，194，195 具有下述特点(I)虽然电气隔离是优选的，但是输入(In+和 In-) 208，210 ;214，216 和输出(Out+和 Out-) 220，222 ;224，226可以使用或者不使用电气隔离；(2)输入是正恒定电压；输出电压可为可变正电压。如果DELTA DC-DC转换器190，191，192，193，194，195的输入是负恒定电压，那么输出电压优选为可变的负电压。实例17在图9中，没有源用于“输入”(In+和In-)，其具有“正恒定电压”或“负恒定电压”。通过控制单向输出电压DELTA DC-DC转换器190，191，192，193，194，195的输出电压，这是它们的一个功能。这里，输入电压是单向的。实例 18参考图7和9，图7的共同的DC负载142可由图9的多个单向DELTADC-DC转换器191,193,195提供,它们中的每个包括第一输入214、第二输入216、第一输出224和第二输出226。同样，电容器218电连接在每个DELTA DC-DC转换器191，193，195的第一和第二输入214，216之间。每个DELTA DC-DC转换器191，193，195的第一输入214电连接到每个 DELTADC-DC 转换器 190，192，194 的第一输入 208。每个 DELTA DC-DC 转换器 191，193，195的第一输出224电连接到每个DELTA DC-DC转换器191，193，195的第二输入216。每个DELTA DC-DC转换器191，193，195的第二输出226电连接到相应的DC负载202，204，206。实例 19参考图8和9，图8的共同的DC电源162能由图9的多个单向DELTADC-DC转换器190，192，194提供，它们中的每个包括第一输入208、第二输入210、第一输出220和第二输出222。另外，电容器212电连接在每个单向DELTA DC-DC转换器190，192，194的第一和第二输入208，210之间。每个单向DELTA DC-DC转换器191，193，195的第一输入214电连接到每个单向DELTA DC-DC转换器190，192，194的第一输入208。每个单向DELTA DC-DC转换器190，192，194的第一输出220电连接到相应的DC电源196，198，200。每个单向DELTADC-DC转换器190，192，194的第二输出222电连接到每个单向DELTA DC-DC转换器190，192，194的第二输入210。实例 20再参考图4-6，输入电压是单向的，且电流是双向的。输出电压是双向的，并且电流是单向的。实例 21 再参考图7-9，输入电压是单向的，且电流是单向的。输出电压是单向的，并且电流是单向的。虽然已经详细描述了本公开的内容的具体实施例，但是本领域技术人员将理解，根据本公开的整个教导，可开发出对那些细节的多种修改和替换。因此，所公开的特定配置仅仅是示例性的，而不对本公开的内容的范围构成限制，本公开的范围由所附权利要求及其任何和所有等价内容的全部宽度给出。参考标记列表2DC 电源4DC 电源6DC 电源8DC 负载IODC 电源12DC 负载14DC 负载16DC 负载18DC 电源20DC 电源22DC 电源24DC 负载26DC 负载28DC 负载30DC-DC 转换器32DC-DC 转换器34DC-DC 转换器36DC 电源
38DC 电源40DC 电源42DC 负载
44 输入46 输入48 输出50 输出52DC 电容器60DC-DC 转换器62DC-DC 转换器64DC-DC 转换器66DC 负载68DC 负载70DC 负载72DC 电源74 输入76 输入78DC 电容器80功率流调节器82功率流调节器84第一输出86第二输出90DC-DC 转换器9IDC-DC 转换器92DC-DC 转换器93DC-DC 转换器94DC-DC 转换器95DC-DC 转换器96DC 电源98DC 电源100DC 电源102DC 负载104DC 负载106DC 负载108 输入110 输入112DC 电容器114 输入116 输入
118DC 电容器120 第一输出122 第二输出
124 第一输出126 第二输出130DC-DC 转换器132DC-DC 转换器134DC-DC 转换器136DC 电源138DC 电源140DC 电源142DC 负载144 输入146 输入148DC 电容器150DC-DC 转换器152DC-DC 转换器154DC-DC 转换器156DC 负载158DC 负载160DC 负载162DC 电源164 输入166 输入168DC 电容器170功率流调节器172功率流调节器174 第一输出176 第二输出178 第一输出180 第二输出182共同的接地184共同的接地190DC-DC 转换器19IDC-DC 转换器192DC-DC 转换器193DC-DC 转换器194DC-DC 转换器195DC-DC 转换器196DC 电源198DC 电源200DC 电源
202DC 负载204DC 负载
206DC 负载208 输入210 输入212DC 电容器214 输入216 输入218DC 电容器220 输出222 输出224 输出226 输出
权利要求
1.一种功率流调节器(80 ;82)，包含 多个双向DC-DC转换器(30，32，34 ;60，62，64)，所述转换器中的每个包含第一输入(44 ;74)、第二输入(46 ;76)、第一输出(48 ；84)和第二输出(50 ；86);以及 电容器(52 ;78),其电连接在每个所述转换器的第一与第二输入之间， 其中， 或者每个所述转换器的第一输出电连接到相应的DC电源(36，38，40)，且每个所述转换器的第二输出电连接到共同的DC负载(42)， 或者每个所述转换器的第一输出电连接到相应的DC负载(66，68，70)，且每个所述转换器的第二输出电连接到共同的DC电源(72)。
2.根据权利要求I的功率流调节器(80)，其中，每个所述转换器的第一输出电连接到相应的DC电源，每个所述转换器的第二输出电连接到共同的DC负载。
3.根据权利要求I的功率流调节器(82)，其中，每个所述转换器的第一输出电连接到相应的DC负载，每个所述转换器的第二输出电连接到共同的DC电源。
4.根据权利要求I的功率流调节器(80;82)，其中，所述多个双向DC-DC转换器是第一多个双向DC-DC转换器(90，92，94);其中，所述电容器是第一电容器(112);且其中，所述共同的DC负载包含 第二多个双向DC-DC转换器(91，93，95)，所述第二多个双向DC-DC转换器中的每个包含第一输入(114)、第二输入(116)、第一输出(120)和第二输出(122);以及 第二电容器(118)，其电连接在所述第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第一与第二输入之间， 其中，所述第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第一输出电连接到所述第一多个双向DC-DC转换器中的每个的第二输出，且 其中，所述第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第二输出电连接到相应的DC负载(102，104，106)。
5.根据权利要求I的功率流调节器(80;82)，其中，所述多个双向DC-DC转换器是第一多个双向DC-DC转换器(91，93，95);其中，所述电容器是第一电容器(118);且其中，所述共同的DC电源包含 第二多个双向DC-DC转换器(90，92，94)，所述第二多个双向DC-DC转换器中的每个包含第一输入(108)、第二输入(110)、第一输出(124)和第二输出(126);以及 第二电容器(112)，其电连接在所述第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第一与第二输入之间， 其中，所述第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第一输出电连接到相应的DC电源(96，98，100)，且 其中，所述第二多个双向DC-DC转换器中的每个的第二输出电连接到所述第一多个双向DC-DC转换器中的每个的第一输出。
6.根据权利要求I的功率流调节器(80;82)，其中，进一步地，所述转换器包含第一与第二输出以及第一与第二输入之间的电气隔离。
7.根据权利要求I的功率流调节器(80;82)，其中，进一步地，所述转换器不包含第一与第二输出以及第一与第二输入之间的电气隔离。
8.根据权利要求I的功率流调节器(80;82)，其中，正的恒定DC电压处于在每个所述转换器的第一与第二输入之间的电容器上。
9.根据权利要求I的功率流调节器(80;82)，其中，正电压处于若干个所述转换器的第一与第二输出之间。
10.根据权利要求I的功率流调节器(80;82)，其中，负电压处于若干个所述转换器的第一与第二输出之间。
11.一种功率流调节器(170 ; 172)，包含 多个单向DC-DC转换器(130，132，134 ; 150，152，154)，所述转换器中的每个包含第一 输入(144 ;164)、第二输入(146 ;166)、第一输出(174 ；178)和第二输出(176 ; 180);以及 电容器(148 ; 168),其电连接在每个所述转换器的第一与第二输入之间， 其中， 或者每个所述转换器的第一输出电连接到相应的DC电源(136，138，140)，DC电源(136，138，140)具有共同的接地(182)，第二输出电连接到每个所述转换器的第二输入，且共同的DC负载(142)电连接在每个所述转换器的第一输入和共同的接地之间， 或者每个所述转换器的第二输出电连接到相应的DC负载(142)，DC负载(142)具有共同的接地(182)，第一输出电连接到每个所述转换器的第二输入，且共同的DC电源(162)电连接在每个所述转换器的第一输入和共同的接地之间。
12.根据权利要求11的功率流调节器(170)，其中，每个所述转换器的第一输出电连接到相应的DC电源，DC电源具有共同的接地，第二输出电连接到每个所述转换器的第二输入，且共同的DC负载电连接在每个所述转换器的第一输入和共同的接地之间。
13.根据权利要求11的功率流调节器(172)，其中，每个所述转换器的第二输出电连接到相应的DC负载，DC负载具有共同的接地，第一输出电连接到每个所述转换器的第二输入，且共同的DC电源电连接在每个所述转换器的第一输入和共同的接地之间。
14.根据权利要求11的功率流调节器(170，172)，其中，所述多个单向DC-DC转换器是第一多个单向DC-DC转换器(130，132，134);其中，所述电容器是第一电容器(148);且其中，所述共同的DC负载包含 第二多个单向DC-DC转换器(150，152，154)，所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个包含第一输入(164)、第二输入(166)、第一输出(178)和第二输出(180);以及 第二电容器(168)，其电连接在所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一与第二输入之间， 其中，所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输入电连接到所述第一多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输入， 其中，所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输出电连接到所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第二输入，且 其中，所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第二输出电连接到相应的DC负载(156,158,160)。
15.根据权利要求11的功率流调节器(170，172)，其中，所述多个单向DC-DC转换器是第一多个单向DC-DC转换器(150，152，154);其中，所述电容器是第一电容器(168);且其中，所述共同的DC电源包含第二多个单向DC-DC转换器(130，132，134)，所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个包含第一输入(144)、第二输入(146)、第一输出(174)和第二输出(176);以及 第二电容器(148)，其电连接在所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一与第二输入之间， 其中，所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输入电连接到所述第一多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输入， 其中，所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第一输出电连接到相应的DC电源(136，138，140)，且 其中，所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第二输出电连接到所述第二多个单向DC-DC转换器中的每个的第二输入。
16.根据权利要求11的功率流调节器(170; 172)，其中，进一步地，所述转换器包含第一与第二输出以及第一与第二输入之间的电气隔离。
17.根据权利要求11的功率流调节器(170;172)，其中，进一步地，所述转换器不包含第一与第二输出以及第一与第二输入之间的电气隔离。
18.根据权利要求11的功率流调节器(170;172)，其中，正的恒定DC电压处于每个所述转换器的第一与第二输入之间的电容器上。
19.根据权利要求11的功率流调节器(170;172)，其中，正电压处于每个所述转换器的第一与第二输出之间。
20.根据权利要求11的功率流调节器(170;172)，其中，负的恒定DC电压处于每个所述转换器的第一与第二输入之间的电容器上；且其中，负电压处于每个所述转换器的第一与第二输出之间。
全文摘要
一种功率流调节器(80；82)，包括多个双向DC-DC转换器(30，32，34；60，62，64)，所述转换器中的每个包括第一输入(44；74)、第二输入(46；76)、第一输出(48；84)和第二输出(50；86)；以及电容器(52；78)，其电连接在每个所述转换器的第一和第二输入之间。每个所述转换器的第一输出电连接到相应的DC电源(36，38，40)，每个所述转换器的第二输出电连接到共同的DC负载(42)；或者，每个所述转换器的第一输出电连接到相应的DC负载(66，68，70)，每个所述转换器的第二输出电连接到共同的DC电源(72)。
文档编号H02M3/04GK102624219SQ20121006750
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月30日 优先权日2011年1月27日
发明者C·S·汤普森, V·布哈瓦拉珠, Y·刘 申请人:伊顿公司