[发明专利]一种多态三电平升压电路

权利要求书

1.一种多态三电平升压电路，包括：直流电压源、第一升压电感、第二升压电感、第一母线电容、第二母线电容和控制器；所述第一母线电容和第二母线电容串联在所述多态三电平升压电路的第一主输出端和第二主输出端之间；

其特征在于，所述多态三电平升压电路还包括：第一多态开关和第二多态开关；直流电压源的正输出端通过第一升压电感连接至所述第一多态开关的第一端；所述第一多态开关的第三端连接至所述第一主输出端；所述直流电压源的负输出端通过第二升压电感连接至所述第二多态开关的第一端；所述第二多态开关的第三端连接至所述第二主输出端；所述第一多态开关和第二多态开关的第二端均连接至两个母线电容的中点；

其中，第一多态开关和第二多态开关的桥臂均受控于所述控制器，根据各个桥臂导通状态的不同形成多个开关模态，使所述多态三电平升压电路呈现三电平。

2.根据权利要求1所述的多态三电平升压电路，其特征在于，所述多态三电平升压电路为三态三电平升压电路，所述第一多态开关和第二多态开关采用包含以下元件的多态开关：

变压器，所述变压器的原边的同名端和副边的异名端相连作为多态开关的第一端；且所述变压器的原边和副边的匝数相等；

两个整流元件，分别连接在所述变压器的原边的异名端与多态开关的第三端之间，以及在所述变压器的副边的同名端与多态开关的第三端之间；

两个开关元件，分别连接在所述变压器的原边的异名端与多态开关的第二端之间，以及在所述变压器的副边的同名端与多态开关的第二端之间；每个开关元件构成一个桥臂，均受控于所述控制器；

两个多态开关均仅导通一个桥臂时构成所述多态三电平升压电路的第一开关模态；两个多态开关的两个桥臂均导通构成所述多态三电平升压电路的第二开关模态；两个多态开关的两个桥臂均断开时构成所述多态三电平升压电路的第三开关模态。

3.根据权利要求1所述的多态三电平升压电路，其特征在于，所述多态三电平升压电路为N+1个开关模态，其中N为大于2的整数；所述第一多态开关和第二多态开关采用包括以下元件的多态开关：

具有N个绕组的变压器，所述变压器的副边N个绕组的同名端和异名端首尾相连构成闭合等边多边形，且所述变压器的原边与副边绕组的匝数相等；所述变压器的原边N个绕组的同名端相连作为多态开关的第一端；

N个整流元件，分别连接在所述变压器的原边N个绕组的异名端与多态开关的第三端之间；

N个开关元件，分别连接在所述变压器的原边N个绕组的异名端与多态开关的第二端之间；每个开关元件构成一个桥臂，受控于所述控制器；

两个多态开关均有1至N-1个桥臂导通时形成所述多态三电平升压电路的第1至N-1开关模态；两个多态开关的N个桥臂均导通形成所述多态三电平升压电路的第N开关模态；两个多态开关的N个桥臂均断开时形成所述多态三电平升压电路的第N+1开关模态。

4.根据权利要求2或3所述的多态三电平升压电路，其特征在于，所述第一升压电感和所述第一多态开关的变压器采用第一集成变压器实现，所述第二升压电感和所述第二多态开关的变压器采用第二集成变压器实现；所述第一集成变压器和第二集成变压器的原副边耦合系数的大小由电路所需的电流纹波大小决定。

5.根据权利要求2或3所述的多态三电平升压电路，其特征在于，所述多态开关中桥臂的开关元件的驱动信号移相的角度为

6.根据权利要求4所述的多态三电平升压电路，其特征在于，所述多态三电平升压电路还包括位于输入端的滤波器，用于对共模噪声和差模噪声进行滤波。

7.根据权利要求1所述的多态三电平升压电路，其特征在于，所述开关元件为金属-氧化层半导体场效晶体管、隔离栅双极晶体管、结型场效应晶体管、集成门极换流晶闸管、场控晶闸管或绝缘栅场效应管。