用于大功率dc/dc转换器的系统和方法

专利名称：用于大功率dc/dc转换器的系统和方法
技术领域：
本发明实施例一般涉及电子功率调节器。更具体地，本发明实施例涉及电子DC至DC/DC-DC转换器。
背景技术：
DC至DC转换器为电子电路，其将直流电(DC)电源从一种电压电平转换为另一种。DC至DC转换器在例如功率系统和便携式电子装置等多种应用中是重要的。DC至DC转换器可还调节输出电压。升高/升压转换器为输出DC电压比其输入DC电压要大的转换器。降低/降压转换器为DC输出电压比其DC输入电压要低的转换器。

发明内容
本发明公开了电压转换器系统和方法。产生并且交叉/交织相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号。使用交叉的相移调制信号控制多个全桥电压转换器，从而将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。以这种方式，例如形成燃料电池组或者电池等低压DC功率电源被转换为高压DC输出。例如，本公开实施例提供将例如燃料电池组或者电池(通常约40至约60Vdc)等低压功率电源与飞机电力分配系统结合的方法，其中在飞机电力分配系统中，需要用于驱动DC负载的约270Vdc的被调的双极性和用于电压源型逆变器的约600至约800Vdc的单极性。在实施例中，电压转换的方法产生多个相移调制信号，并且交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号。方法使用交叉的相移调制信号还控制多个电压转换器，从而将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。在另一个实施例中，电压转换系统包含控制器模块，和多个电压转换器。控制器模块产生相移调制信号，并且交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号。使用交叉的相移调制信号控制电压转换器，从而将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。在又一个实施例中，提供电压转换系统的方法提供控制器模块，并且提供多个电压转换器。控制器模块产生多个相移调制信号，并且交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号。使用交叉的相移调制信号控制电压转换器，从而将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。提供该发明内容是为了以简化的形式介绍所选概念，其将在详细说明中进一步说明。该发明内容并不意味着确立所述主题事项的关键或基本特征，也不是要被用作判定所述主题事项的范围的辅助物。


当结合下列附图考虑时，通过参考详细地描述和权利要求，可得到对本发明实施例的更完整的理解，其中贯穿附图的相同标识号指示相似部件。提供附图以促进对本公开的理解，而不是限制本公开的广度、深度、规模、或者适用性。附图无需按比例形成。图1示出根据本公开实施例的示例性电压转换电路。图2示出根据本公开实施例的电压转换系统的示例性功能方框图。图3示出示例性流程图，其示出根据本公开实施例的电压转换过程。图4示出示例性流程图，其示出根据本公开实施例的用于提供电压转换系统的过程。
具体实施例方式下列详细描述本质上为示例性的，而不是要限制本公开或者应用，以及本公开实施例的使用。特定装置、技术、和应用的描述仅作为例子被提供。对于本领域普通技术人员，本文所描述的例子的修改是显而易见的，并且在不背离本公开精神和范围的情况下，本文所限定的一般原理可被应用至其他例子和应用。本公开应被允许与权利要求的范围相一致，并且不被限制于本文所描述和显示的例子。本文根据功能和/或逻辑块状组件和不同的处理步骤方面描述本公开实施例。应理解，可由任何数目的经配置执行特定功能的硬件、软件、和/或固件组件实现这样的块状组件。为简洁起见，涉及全桥转换器、变压器、低通滤波器、和本文所述系统的其他功能方面(以及系统的单独操作组件)，本文将不详细地描述传统技术和组件。此外，本领域技术人员将理解，本公开实施例可与各种硬件和软件相结合实行，并且本文所描述的实施例仅是本公开的示例性实施例。在实用的非限制应用的背景下，也就是，用于大功率飞机应用的DC至DC转换的背景下，描述本公开的实施例。然而，本公开的实施例不被限制于这样的飞机或者DC至DC转换器应用，并且本文描述的技术可还被运用在其他应用中。例如但不限于，实施例可适用于转换、DC至AC转换、AC至AC转换、或者其他转换。对于阅读该本描述后的本领域一般技术人员将是显而易见的，下面是本公开的例子和实施例，并不是限制于要根据这些例子的操作。可运用其他实施例，并且在不背离本发明示例性实施例的范围的情况下，可以做出结构的改变。例如，本发明实施例提供低压功率电源(例如，约40至约60Vdc)与飞机电力分配系统结合的方法，其中需要用于驱动DC负载的约270Vdc的被调的双极性和用于电压源型逆变器的约600至约800Vdc的单极性。可在高压(例如约1KW)下，完成从低压(例如约40Vdc)到高压(例如，约800Vdc)的高转换率。低压功率电源可包含，例如，但不限于，燃料电池组、太阳能电池阵、电池、或者其他功率电源。在一个实施例中，公开了从低压DC电源，例如燃料电池或者电池，用于产生大约270Vdc双极性，和/或大约600至800Vdc单极性的高功率DC至DC装置和方法。高功率DC至DC结构提供拓扑结构，例如4-相位交叉全桥转换器,其中可控相位在4全桥转换器之间移动，与串联输出的4变压器/整流器耦合。图1示出根据本公开实施例的示例性电压转换电路(转换器100)。四个基本相同的电压转换器(相位A、B、C、D)，每个包含连接到变压器的全桥变换器。转换器100包含相位A电压转换器、相位B电压转换器、相位C电压转换器、和相位D电压转换器，其被配置成使得其所有输入被连接至DC功率电源102。相位A电压转换器包含第一全桥转换器128、第一变压器122、第一整流器152和第一低通滤波器120。相位B电压转换器包含第二全桥转换器126、第二变压器124、第二整流器154、和第一低通滤波器120。在该方式中，相位A和相位B共享第一低通滤波器120;然而，在其他实施例中，每个相位可包含低通滤波器。相位C电压转换器包含第三全桥转换器138、第三变压器132、第三整流器156、和第二低通滤波器130。相位D电压转换器包含第四全桥转换器136、第四变压器134、第四整流器158、和第二低通滤波器130。在该方式中，相位C和相位D共享第二低通滤波器130 ;然而，在其他实施例中，每个相位可包含低通滤波器。第一全桥转换器128包含电子电路，其经操作能够转换来自DC电源102的转换器输入电压160，能够使输出电压作为正电压或者负电压被施加至第一变压器122、并且能够使由DC电源102转化的相位A输出电流142作为正电压或者负电压，被发送通过第一变压器122。闸刀开关Ql和开关Q4允许相位4输出电流142作为正电压被发送通过第一变压器122。闸刀开关Q2和开关Q3允许相位4输出电流142作为负电压被发送通过第一变压器122。在第一相位(相位A)操作第一全桥转换器128。第二全桥转换器126包含电子电路，其经操作能够转换来自DC电源102的转换器输入电压160，能够使输出电压作为正电压或者负电压被施加至第二变压器124、并且能够使由DC电源102转化的相位B输出电流144作为正电压或者负电压，被发送通过第二变压器124。在第二相位(相位B)操作第二全桥转换器126。相位B可包含，例如但不限于，离相位A的大约90度相移、离相位A的大约180度相移、或者其他合适的相移。正如本领域技术人员将理解的，相移可包含在相位中与另一个信号偏置的信号的相位。例如，可使用这样的信号控制相位B的电路，通过与相位A偏置约90度的相位调制该信号。第三全桥转换器138包含电子电路，其经操作能够转换来自DC电源102的转换器输入电压160，能够使输出电压作为正电压或者负电压被施加至第三变压器132、并且能够使由DC电源102转化的相位C输出电流146作为正电压或者负电压，被发送通过第三变压器132。在第三相位(相位C)操作第三全桥转换器138。相位C可包含，例如但不限于，离相位A的大约45度相移、离相位A的大约90度相移、或者其他合适的相移。第四全桥转换器136包含电子电路，其经操作能够转换来自DC电源102的转换器输入电压160，能够使输出电压作为正电压或者负电压被施加至第四变压器134、并且能够使由DC电源102转化的相位D输出电流148作为正电压或者负电压，被发送通过第四变压器134。在第四相位(相位D)操作第四全桥转换器136。相位D可包含，例如但不限于，离相位A的大约135度相移、离相位A的大约270度相移、或者其他合适的相移。第一变压器122、第二变压器124、第三变压器132、以及第四变压器134的每个经操作将第一 AC电流的第一 AC电压(例如分别是相位A输出电流142、相位B输出电流144、相位C输出电流146、以及相位D输出电流148)以比率为，例如但不限于，I比6、3比1、或者其他合适的变压比转换为第二 AC电压。在图1所示实施例中，第一整流器152、第二整流器154、第三整流器156、以及第四整流器158每个包含全波整流器。可选地，第一整流器152、第二整流器154、第三整流器156、以及第四整流器158可每个包含，例如但不限于，变压器中心抽头整流器、桥式整流器、或者其他合适的整流器。第一整流器152经操作至第一变压器122的DC整流AC输出。第二整流器154经操作至第二变压器124的DC整流AC输出。第三整流器156经操作至第三变压器132的DC整流AC输出。第四整流器158经操作至第四变压器134的DC整流AC输出。第一低通滤波器120和第二低通滤波器130每个可包含，例如但不限于，RC滤波器、RLC滤波器、或者其他适合的低通滤波器。第一低通滤波器120经操作平顺与第二整流器154串联的第一整流器152的输出。第二低通滤波器130经操作平顺与第四整流器158串联的第三整流器156的输出。相位A和B以及其各个变压器122/124和整流器152/154包含转换器100的上臂
E,以及相位C和D以及其各个变压器132/134和整流器156/158包含转换器100的下臂F。相位A和B串联连接，以便转换器100在上臂E (参考N)处产生+270Vdc。相位C和D串联连接，以便转换器100在下臂F (参考N)处产生-270Vdc。整流后获得+270Vdc和-270Vdc输出。通过全桥转换器的相移调制，臂状物E和F的串联连接允许转换器100产生54(T800Vdc。当在上臂中，相位B滞后相位A90度(在下臂中，相位D同样滞后相位C90度)，并且相位C滞后相位A45度时，实现最小的输入电流脉动。以这种方式，实现交叉的操作模式I。相位B滞后相位A (相位D至相位C)可从90度变为180度，以及相位C滞后相位A(相位D至相位B)可从大约45度变为大约90度。相位B和相位A之间滞后大约180度，以及相位C和相位A之间滞后大约90度，实现交叉的操作模式2。转换器100输入电流脉动是单个全桥转换器的1/2。通常，转换器100输入电流脉动和输出电压脉动为4全桥转换器的交叉角的函数。本公开实施例提供使用交叉的4相位全桥转换器，其与变压器/整流器耦合，从而产生大约±270Vdc输出电压，和使用相移调制结构，从而从大约40到大约60Vdc的可变低压电源，产生高达大约800Vdc输出电压。转换器100的输出能够将大约±270Vdc配至通用飞机DC负载，或者将大约600至大约SOOVdc配至通用飞机电压源型逆变器。图2示出根据本公开实施例的电压转换系统(系统200)的示例性功能方框图。实用系统200可包含任何数目的输入模块、任何数目的处理器模块、任何数目的存储器模块、以及任何数目的其他模块。为了便于描述，所示系统200示出简单的实施例。系统200的这些和其他元件互连在一起，其允许系统200的不同元件之间沟通。在一个实施例中，系统200的这些和其他元件可通过耦合电路228互连在一起。本领域技术人员将理解关于本文公开的实施例中描述的不同说明性方块、模块、电路、和处理逻辑，将在硬件、计算机可读软件、毂件、或者其中任何实用的组合中被实行。为了清楚地说明硬件、固件、和软件的这种互换性和兼容性，通常以各种说明性组件，方块，模块，电路，和步骤的功能性方面加以描述。该功能性是被实行为硬件、毂件、或者是软件，取决于特定应用和被施加在整个系统上的设计约束。那些熟悉本文所描述的概念的人可以适当的方式实行这样的功能性，但是这样的实行决定不应被解释为造成背离本公开的范围。系统200可具有与图1所示实施例相同的功能、材料、和结构。因此，在此不再赘述共同的特征、功能、和元件。
系统200可包含任何数目的电压转换器1-N，例如电压转换器-1202和电压转换器-N 216(第N个电压转换器)、耦合电路228、以及控制模块224。N可以是比I大的整数。通过耦合更多相位，能够选择较高的数值N，从而实现较高的电压和功率级，从而在输入侧以及输出侧实现更小的脉动。在输出232处，电压转换器1-N (202至216)经操作将DC电源226的输入电压转换成输出电压。电压转换器1-N每个可包含，例如但不限于，全桥转换器204/210、变压器206/212、整流器238/240、低通滤波器208/214、或者其他适当的电路组件。例如，在一个实施例中，电压转换器1-N可包含与图1所示转换器100中示出的实施例相似的四全桥转换器。在该情况下，电压转换器1-N包含这样的结构，其中四全桥转换器128/126/138/136在其输入处均耦合至相同电源(DC电源102)。每个全桥转换器128/126/138/136分别耦合至每个变压器122/124/132/134，其然后分别耦合至每个整流器 152/154/156/158。通过变压器 122/124/132/134 的中心抽头，整流器 152/154/156/158串联连接。可选地，电压转换器1-N可以不同方式耦合，从而获得高DC电压，例如但不限于，如果全桥转换器204/210的数目比4要大(例如N>4)，那么可完成多于2个整流器的串联连接输出。此外，通过耦合更多相位和增加N，每个实施例能偶被扩大到更高的电压和功率级，其在输入侧以及输出侧能够实现更小的脉动。耦合电路228经操作将电压转换器1-N耦合至彼此。电压转换器1_N可由耦合电路228以，例如但不限于，串联、并联、串联和并联混合、或者其他的耦合配置耦合。耦合电路228可包含零个或者多于零个低通滤波器230，其经操作，例如但不限于，平顺电压转换器1-N阶段之间的脉动。为了输出被调节的DC电压，将需要一个或者多于一个低通滤波器208/214/230。控制模块224包含控制逻辑220和存储逻辑222。控制模块224经操作产生用于控制电压转换器1-N的相位控制信号。控制模块224可执行，例如但不限于，用于晶体管(例如，图1所示Ql、Q2、Q3、Q4)的顺序门信号生成、用于每个全桥转换器(例如，图1所示128/126/138/136)的相移调制控制，从而实现不同的输出电压、控制相位交叉，从而实现最小的脉动尺寸、以及其他适当的控制功能。控制逻辑220包含处理逻辑，其经配置实施功能、技术、以及处理与系统200的操作有关的任务。特别地，处理逻辑经配置支撑在此描述的系统200。借助于经设计在本文中描述的执行功能的通用处理器、按内容访问存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何适当的可编程逻辑装置、离散门或者晶体管逻辑、离散硬件组件、或者其中的任何组合，可实行控制逻辑220。以这种方式，处理器可作为微处理器、控制器、微控制器、状态机等等实现。处理器可还作为计算装置的组合被实行，例如数字信号处理器和微处理器、多个微处理器、连同数字信号处理器核心的一个或者多于一个微处理器、或者任何其他这样的配置的组合。存储逻辑222可包含带有被格式化的存储器的数据存储区，从而支撑系统200的操作。存储逻辑222经配置按需要存储、维持、以及提供数据，从而支撑系统200的功能。例如，存储逻辑222可存储相移值、时间间隔、电压值、或者其他数据。
在实践实施例中，存储逻辑222可包含，例如但不限于，非易失性存储装置(非易失性半导体存储器、硬盘装置、光盘装置等等)、随机存取存储装置(例如，SRAM\DRAM)、或者本领域已知的存储介质的任何其他形式。存储逻辑222可被耦合至控制逻辑220，并且经配置存储，例如但不限于，数据库、由控制逻辑220执行的计算机程序、操作系统、应用程序、用于执行程序的实验数据、或者其他应用。此外，存储逻辑222可表示动态更新数据库，其包含用于更新数据库的表格。存储逻辑222可被耦合至控制逻辑220，以便控制逻辑220能够从存储逻辑222读取信息，并且向存储逻辑222写入信息。例如，如上所述，控制逻辑220可访问存储逻辑222，从而访问相移值、时间间隔、电压值、或者其他数据。作为一个例子，控制逻辑220和存储逻辑222可存在于各个专用集成电路(ASIC)中。存储逻辑222可还被并入控制逻辑220。在实施例中，存储逻辑222可包含高速缓冲存储器，其在待由控制逻辑220执行的指令的执行过程中，用于存储临时变量或者其他中间信息。图3示出示例性流程图，其根据本公开实施例示出电压转换过程300。通过软件、硬件、固件、具有用于执行过程方法的计算机可执行指令的计算机可读介质、或者其中的任何组合，可以机械地执行与过程300有关的被执行的不同任务。应明白，过程300可包括任何数目的附加的或者可替换的任务，无需以所示顺序执行图3所示的任务，并且过程300可被并入更全面的程序或者过程，其具有在本文中未被详细描述的附加的功能。为了说明的目的，过程300的下列描述可指代以上图1-2中提到的元件。在实践实施例中，可由系统200的不同元件执行过程300部分，例如电压转换器-1202、电压转换器-N 216、耦合电路228、以及控制模块224等等。过程300可具有与图1-2所示的实施例相似的功能、材料、以及结构。因此，在此不再赘述共同的特征、功能、以及元件。可以通过产生多个相移调制信号，开始过程300 (任务302)。可提供相移调制信号，从而实现根据负载要求的不同输出电压电平，或者借助于不同的输入电压，实现输出电压的稳定电平。通过交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号(任务304)，可继续过程300。交叉的相移调制信号可被用于实现所需的输出电压和电流脉动大小。通过使用交叉的相移调制信号，从而将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流，控制例如电压转换器202/216等多个电压转换器，可继续过程300 (任务306)。每个电压转换器202/216可包含全桥转换器204/210、变压器206/212、以及整流器238/240。全桥转换器204/210被耦合至至少一个相移调制信号和输入电流，并且经操作将输入电流转换成第一 AC电流。变压器206/212被耦合至全桥转换器，并且经操作将第一 AC电流的第一电压转换成第二 AC电流的第二电压。整流器238/240被耦合至变压器，并且经操作将第二 AC电流转换成DC输出电流。可以按，例如但不限于，串联、并联、或者其他适当的配置耦合电压转换器202/216的输出。通过配置交叉的相移调制信号，从而降低输入电流的电流脉动，可继续过程300(任务308)。交叉的相移调制信号可经配置以不同的交叉角度交叉，例如但不限于，大约45度、大约90度、大约135度、大约180度、或者其他的交叉角度，其适合用于为给定的应用或者装置降低电源输入电流脉动和/或用于平顺变压器输出电压。例如，可以选择交叉角度，以便如上所述，可实现交叉操作模式I或者交叉操作模式2。与操作模式2比较，操作模式I减少大约50%的输入电流脉动，并且脉动频率可以变为2倍。通过使用交叉的相移调制信号，降低输入电流的电流脉动，可继续处理300 (任务310)。通过配置交叉的相移调制信号，降低输出电压的电压脉动，可继续处理300 (任务312)。通过使用交叉的相移调制信号，降低输出电压的电压脉动，可继续过程300 (任务314)。通过低通滤波至少一个电压转换器的输出，可继续过程300 (任务316)。通过使用相移调制信号的相移调制，控制输出电压的输出电压电平，可继续过程300 (任务 318)。通过停用至少一个电压转换器，控制输出电流和输出电压，可继续过程300 (任务320)。例如，参考图1，如果DC输出104具有相对于中性N 114的约+270V的正极112，以及相对于中性N 114的约-270V的负极116，然后通过停用相位C电压转换器和相位D电压转换器，DC输出104仅可被设定为约+270V的正极112。图4示出示例性流程图，其根据本公开实施例示出用于提供电压转换系统的过程400。通过软件、硬件、固件、具有用于执行过程方法的计算机可执行指令的计算机可读介质、或者其中的任何组合，可以机械地执行与过程400有关的被执行的不同任务。为了说明的目的，过程400的下列描述可指代以上图1-2中提到的元件。应明白，过程400可包括任何数目的附加的或者可替换的任务，无需以所示顺序执行图4所示的任务，并且过程400可被并入更全面的程序或者过程，其具有在本文中未被详细描述的附加的功能。在实用实施例中，可由系统200的不同元件执行过程400部分，例如电压转换器-1202、电压转换器-N 216、耦合电路228、以及控制模块224等等。过程400可具有与图1-2所示的实施例相似的功能、材料、以及结构。因此，在此不再赘述共同的特征、功能、以及元件。通过提供控制器模块，其经操作产生多个相移调制信号，并且交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号，可开始过程400 (任务402)。通过提供多个电压转换器，其使用交叉的相移调制信号控制，并且经操作将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流，可继续过程400 (任务404)。通过提供全桥转换器，其被耦合至至少一个相移调制信号和输入电流，并且经操作将输入电流转换成第一 AC电流，可继续过程400 (任务406)。通过提供变压器，其耦合至全桥转换器，并且经操作将第一 AC电流的第一电压转换成第二 AC电流的第二电压，可继续过程400 (任务408)。通过提供整流器，其耦合至变压器，并且经操作将第二 AC电流转换成DC输出电流，可继续过程400 (任务410)。通过提供低通滤波器，其耦合至至少一个电压转换器的输出，并且经操作低通滤波输出，可继续过程400 (任务412)。
通过串联耦合电压转换器的输出，可继续过程400 (任务414)。按这种方式，本公开的实施例提供使低电压功率源和电力分配系统一体化的方法，其中电力分配系统例如飞机电力分配系统，其中需要驱动DC负载的经调节的双极和电压源型逆变器的单极。与现有转换器相比，根据本公开的实施例的4相位全桥相移调制转换器产生较小的输入电流脉动，以保护燃料电池4全桥转换器交叉45度、与仅使用一个全桥转换器的现有方案比较，主要DC电源(例如，燃料电池)经受4次开关频率电流脉动(峰间脉动为至少1/4)。同样地，与总功率转换器比较，根据本公开实施例，交叉的转换器架构的较小输入/输出滤波器尺寸降低输入阶段和输出阶段电容器平方根(RMS)电流。附加地，根据本公开实施例，交叉的转换器架构的降低的电磁干扰(EMI)滤波级尺寸降低输出电流和电压脉动，因此降低EMI滤波需求。进一步地，本文描述的交叉的转换器架构的实施例通过4相位共享功率，降低半导体装置应力。在该文献中，项目“计算机程序产品”、“计算机可读介质”、“计算机可读存储介质”、等等通常可被用于指代这样的介质，例如，存储器、存储装置、或者存储单元。可包括这些和其他形式的计算机可读介质，以存储一个或者多于一个通过控制模块224使用的指令，从而造成控制模块224执行特定的操作。当执行这样的指令时，通常被称为“计算机程序代码”或者“程序代码”(其可按计算机程序或者其他分组的形式分组)，能够使用系统200的用电调度方法。上述提到元件或者节点或者特征被“连接”或者“耦合”在一起。正如此处使用的，除非明确地说明，否则，“连接”意为一个元件/节点/特征直接接合至(或者直接沟通)另一个元件/节点/特征，并且无需机械地。同样，除非明确地说明否则，“耦合”意为一个元件/节点/特征直接或者间接接合至(或者直接或者间接沟通)另一个元件/节点/特征，并且无需机械地。因此，虽然图1-4示出元件的示例性布置，但是在本公开实施例中可呈现附加干扰的元件、装置、特征、或者组件。如在附图和正文中示出的，公开电压转换的方法，本方法包括产生多个相移调制信号；交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号；以及使用交叉的相移调制信号控制多个电压转换器100、202-216，从而将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。在一个变体中，本方法包括配置交叉的相移调制信号，从而降低输入电流的电流脉动。在另一个变体中，本方法还包括使用交叉的相移调制信号降低输入电流的电流脉动。在又一个变体中，本方法还包括配置交叉的相移调制信号，从而降低输出电压的电压脉动。在另一个变体中，本方法还包括使用交叉的相移调制信号降低输出电压的电压脉动。在一个可选实施例中，其中每个电压转换器100、202-216包含全桥转换器128、126、138、136，其被耦合至至少一个相移调制信号和输入电流，并且经操作将输入电流转换成第一 AC电流；变压器122、124、132、134，其被耦合至全桥转换器128、126、138、136，并且经操作将第一 AC电流的第一电压转换成第二 AC电流的第二电压；以及整流器152、154、156、158，其被耦合至变压器122、124、132、134，并且经操作将第二 AC电流转换成DC输出电流。在再一个可选实施例中，本方法还包括低通滤波至少一个电压转换器100、202-216的输出。在再一个可选实施例中，本方法还包括使用相移调制信号的相移调制控制输出电压的输出电压电平。在一个变体中，本方法还包括通过停用至少一个电压转换器100、202_216，控制输出电流和输出电压。在一个方面，公开电压转换系统，其包括控制器模块，其经操作产生多个相移调制信号；以及交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号；以及多个电压转换器100、202_216，其使用交叉的相移调制信号控制，并且经操作将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。在一个示例中，其中控制模块还经操作配置交叉的相移调制信号，从而降低输入电流的电流脉动。在另一个示例中，其中控制模块还经操作配置交叉的相移调制信号，从而降低输出电压的电压脉动。在一个变体中，其中控制模块还经操作配置交叉的相移调制信号，从而通过停用至少一个电压转换器100、202-216控制输出电流和输出电压。在另一个变体中，其中每个电压转换器10、202_216包括全桥转换器，其被耦合至至少一个相移调制信号和输入电流，并且经操作将输入电流转换成第一 AC电流；变压器，其被耦合至全桥转换器，并且经操作将第一 AC电流的第一电压转换成第二 AC电流的第二电压；以及整流器，其被耦合至变压器，并且经操作将第二AC电流转换成DC输出电流。在另一个变体中，本系统还包括低通滤波器，其耦合至至少一个电压转换器100、202-216的输出，并且经操作低通滤波输出。在一个变体中，本系统包括其中串联耦合电压转换器100、202-216 输出。在又一个方面，公开用于提供电压转换系统的方法，本方法包括提供控制器模块，其经操作产生多个相移调制信号；以及交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号；以及多个电压转换器100、202-216，其使用交叉的相移调制信号控制，并且经操作将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。在一个不例中，本方法还包括其中用于提供电压转换器100、202-216的步骤还包含提供全桥转换器128、126、138、136，其被耦合至至少一个相移调制信号和输入电流，并且经操作将输入电流转换成第一 AC电流；提供变压器122、124、132、134，其被耦合至全桥转换器128、126、138、136，并且经操作将第一AC电流的第一电压转换成第二 AC电流的第二电压；以及提供整流器，其被耦合至变压器122、124、132、134，并且经操作将第二 AC电流转换成DC输出电流。在一个变体中，本方法还包括提供低通滤波器，其被耦合至至少一个电压转换器100、202-216的输出，并且经操作低通滤波输出。在再一个可选实施例中，本方法包括串联I禹合电压转换器100、202-216输出。在该文献以及其中的变体中使用的术语和短语，除非明确地说明，否则应被视为可扩充的，而不是限制。作为上述例子项目“包括”应被解读为“包括，但不限于”等；术语“例子”被用于提供本讨论中的术语的示例性示例，而不是详尽或者限制其中例举；以及形容词，例如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”和类似意义的术语不应被视为限制用于描述给定时间段的项目，或者在给定时间可用的项目，而是应该被解读为包含现在或者在将来任何时间可用或者熟知的常规的、传统的、正常的、或者标准的技术。同样地，一组与连词“和”连接的项目不应被解读为要求这些项目中的每个和每一个存在于分组中，除非明确说明，否则而是应该被解读为“和/或者”。类似地，一组与连词“或者”连接的项目不应被解读为要求在该组中具有相互排他性，除非明确说明，否则而是应该被解读为“和/或者”。此外，虽然可以单数形式描述或者要求本公开的项目、元件或者组件，除非明确说明限制为单数形式，否则复数形式将被考虑在其中范围内。在一些示例中的扩展的词和短语，例如“一个或者多于一个”、“至少”、“但不限于”等短语的存在不应被解读为表示在缺乏这些扩展短语的示例中，想要或者需要较窄的案例。如在本文中使用的，除非明确地说明，“可操作”意为能够被使用、适合或者准备使用或者服务、可用于特定目的、以及能够执行本文中所描述的所叙述或者所需功能。关系到系统和装置，术语“可操作”意为系统和/或装置是全功能的并且被校准，包含用于可操作性要求的元件，并且满足适用的可操作性要求，从而当被致动时，执行所叙述的功能。关系到系统和电路，术语“可操作”意为系统和/或电路是全功能的并且被校准，包含用语可操作性要求的逻辑，并且满足适用的可操作性要求，从而当被致动时，执行所述的功能。
权利要求
1.一种电压转换的方法，所述方法包含 产生多个相移调制信号； 交叉所述相移调制信号从而提供交叉的相移调制信号；以及 使用所述交叉的相移调制信号控制多个电压转换器(100、202-216)，从而将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。
2.根据权利要求1所述方法，还包含配置所述交叉的相移调制信号，从而降低所述输入电流的电流脉动。
3.根据权利要求1或者2中的任一项所述方法，还包含使用所述交叉的相移调制信号降低所述输入电流的所述电流脉动。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述方法，还包含配置所述交叉的相移调制信号，从而降低所述输出电压的电压脉动。
5.根据权利要求4所述方法，还包含使用所述交叉的相移调制信号降低所述输出电压的所述电压脉动。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述方法，其中每个所述电压转换器(100、1-N、202-216)包含 全桥转换器(128、126、138、136)，其被耦合到至少一个所述相移调制信号和所述输入电流，并且可操作将所述输入电流转换成第一 AC电流； 变压器(122、124、132、134)，其被耦合至所述全桥转换器(128、126、138、136)，并且可操作将所述第一 AC电流的第一电压转换成第二 AC电流的第二电压；以及 整流器(152、154、156、158)，其被耦合至所述变压器(122、124、132、134)，并且可操作将所述第二 AC电流转换成DC输出电流。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述方法，还包含低通滤波所述电压转换器(100、202-216)的至少一个的输出。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述方法，还包含使用所述相移调制信号的相移调制控制所述输出电压的输出电压电平。
9.一种电压转换系统，其包含 控制器模块，其可操作 产生多个相移调制信号；以及 交叉所述相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号；以及 多个电压转换器(100、202-216)，其使用所述交叉的相移调制信号控制，并且可操作将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。
10.根据权利要求9所述的电压转换系统，其中所述控制模块还可操作配置所述交叉的相移调制信号，从而降低所述输入电流的电流脉动。
11.根据权利要求9或者10中的任一项所述的电压转换系统，其中所述控制模块还可操作配置所述交叉的相移调制信号，从而降低所述输出电压的电压脉动。
12.根据权利要求9-11中的任一项所述的电压转换系统，其中所述控制模块还可操作配置所述交叉的相移调制信号，从而通过停用所述电压转换器(100、202-216)的至少一个控制所述输出电流和所述输出电压。
13.根据权利要求9-12中的任一项所述的电压转换系统，其中所述每个电压转换器(10、202-216)包括 全桥转换器，其被耦合到至少一个所述相移调制信号和所述输入电流，并且可操作将所述输入电流转换成第一 AC电流； 变压器(122、124、132、134)，其被耦合至所述全桥转换器(128、126、138、136)，并且可操作将所述第一 AC电流的第一电压转换成第二 AC电流的第二电压；以及 整流器，其被耦合至所述变压器(122、124、132、134)，并且可操作将所述第二 AC电流转换成DC输出电流。
14.根据权利要求9-13中的任一项所述的电压转换系统，还包含低通滤波器，其耦合到所述电压转换器(100、202-216)的至少一个的输出，并且可操作低通滤波所述输出。
15.根据权利要求9-14中的任一项所述的电压转换系统，其中串联耦合所述电压转换器(100、202-216)的输出。
全文摘要
本发明涉及一种电压转换系统和方法。产生并且交叉相移调制信号，从而提供交叉的相移调制信号。使用交叉的相移调制信号控制多个电压转换器，从而将输入电压处的输入电流转换为输出电压处的输出电流。
文档编号H02M3/335GK103036435SQ201210377849
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月8日 优先权日2011年10月3日
发明者D·王, D·克扎考斯基, F·德里恩, K·J·卡瑞米, L·高, S·刘 申请人:波音公司