[发明专利]DC-DC转换器

说明书

提供了电力转换器和转换电力的方法。在一个方面中，转换器包括：输入端，其用于接收具有输入电压值的输入电压；输出端；第一电压总线；中点；第一变压器，其具有初级绕组和次级绕组；第一电路，其耦合到输入端、耦合在中点和第一电压总线之间以及耦合到第一变压器的初级绕组；输出电路，其耦合到第一变压器的次级绕组并耦合到输出端；以及控制电路，其耦合到第一电路并被配置为控制第一电路以在第一变压器的初级绕组处提供AC电压，其中，该控制电路被配置为使用修改的三角波形来控制第一电路的开关。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§120要求提交于2015年2月11日的题为“DC-DC CONVERTER”的美国申请序列号为14/619,721的优先权，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

不间断电源(UPS)系统和其他电力系统可包括DC-DC转换器。本文中所描述的至少一些方法和系统涉及可用在诸如UPS的电源系统中的DC-DC转换器。

背景

不间断电源用于在主电源或干线出现故障时向电气设备或负载提供备用电力。典型的负载包括计算机系统，但其它负载(诸如加热/冷却/通风系统、照明系统、网络交换机和路由器以及安全和数据中心管理系统)也可由UPS供电。针对数据中心或工业使用设计的UPS可为负载提供介于1kVA到多MVA之间的几个小时的备用电力。

UPS单元通常包括一个或更多个电池作为当AC主电源不可用时的电源。由电池提供的DC电力由电力转换器电路转换成AC电力，其进而被提供到负载。将AC电力转换成DC电力的电池充电器可被包括在UPS中，以当AC干线可用时对电池进行充电，从而确保备用电力在需要时将是可用的。UPS还可包括双向DC-DC转换器，其用于将DC总线的电压转换为充电电压，并且还可用于将DC电池电压转换为DC总线的电压。UPS还可包括用于自动管理UPS的操作和电力转换功能的控制单元。

概述

第一方面涉及转换器。转换器包括：用于接收具有输入电压值的输入电压的输入端；输出端；第一电压总线；中点；具有初级绕组(primary)和次级绕组(secondary)的第一变压器；耦合到输入端、耦合在中点和第一电压总线之间以及耦合到第一变压器的初级绕组的第一电路；耦合到第一变压器的次级绕组并耦合到输出端的输出电路；以及控制电路，其耦合到第一电路并被配置为控制第一电路以在第一变压器的初级绕组处提供AC电压，其中，控制电路被配置为使用修改的三角波形来控制第一电路的开关。

转换器还可包括：第二电压总线；具有初级绕组和次级绕组的第二变压器；耦合到输入端、耦合在中点和第二电压总线之间以及耦合到第二变压器的初级绕组的第二电路，其中，第二变压器的次级绕组耦合到输出电路，以及其中，控制电路耦合到第二电路并被配置为使用修改的三角波形来控制第二电路的开关。控制电路可被配置为在再充电操作模式下控制转换器根据输出端处的DC电压生成输入端处的DC电压。在转换器中，第一电路和第二电路中的每个可包括耦合在第一电压总线和第二电压总线中的一个与中点之间的多个开关支路(leg)。在转换器中，第一变压器和第二变压器中的每个可具有一比一的匝比。在转换器中，输出端处的输出DC电压可基本上等于从第一电压总线到中点的电压的两倍，并且输出端可包括正输出端、负输出端和中点。在转换器中，多个支路中的每个可包括外部开关和内部开关，其中电容器耦合在每个内部开关的两端，并且转换器还可包括耦合到耦合在内部开关的两端的至少一个电容器的至少一个无源放电电路，其中，放电电路被配置为对电容器进行放电并降低与内部开关相关联的关断损耗。

另一方面涉及电压转换方法。电压转换方法包括：在输入端接收输入DC电压，该输入DC电压具有电压值；根据输入电压在第一电压总线处产生第二电压；使用修改的三角波形来生成多个控制信号，通过使用多个控制信号中的一个控制信号来控制第一多个开关中的每个开关，来使用第一多个开关从第二电压产生第一AC电压；在第一变压器的初级绕组处提供第一AC电压；以及根据第一变压器的次级绕组处的AC电压生成输出端处的输出电压。