[发明专利]一种桥臂数可调的大容量高升压三电平隔离型DC/DC变换器

权利要求书

1.一种桥臂数可调的大容量高升压三电平隔离型DC/DC变换器，其特征在于：该变换器包含一个多相三电平逆变器，1个直流输入电源，2m个输入相，2m个变比为1：N的高频变压器，n个增益单元，一个输出二极管D₀，一个输出滤波电容C₀，负载R_L；其中：

所述多相三电平逆变器包含：m个三电平逆变桥臂，两个输入侧滤波电容C₁、C₂，4m个功率开关S_{1 1}、S₁₂、S₁₃、S_{1 4}、S_{2 1}、S_{2 2}、S₂₃、S_{2 4}...S_{m 1}、S_{m 2}、S_m3、S_m4，2m个二极管D_{b1 1}、D_{b1 2}、D_{b2 1}、D_{b2 2}...D_{bm 1}、D_{bm 2}；电容C₁的另一端、C₂的一端与偶数个变压器一次侧相连的节点定义为节点0， 开关管S_{1 2}的源极、S_{1 3}的漏极与变压器T₁一次侧相连的节点定义为节点1，开关管S_{2 2}的源极、S_{2 3}的漏极与变压器T₃一次侧相连的节点定义为节点2，...，以此类推，开关管S_{m 2}的源极、S_{m 3}的漏极与变压器T_2m-1一次侧相连的节点定义为节点m；具体连接方式为：直流输入电源的正极与电容C₁一端连接在一起，同时与下标尾数为1的开关管S_{1 1}、S_{2 1}、S_{3 1}...S_{m 1}的漏极连接在一起，直流输入电源的负极与电容C₂的另一端连接在一起，同时与下标尾数为4的开关管S_{1 4}、S_{2 4}...S_{m 4}的源极连接在一起；电容C₁的另一端接电容C₂的一端，开关管S_{1 1}的源极接开关管S_{1 2}的漏极，同时与二极管D_{b1 1}的阴极相连，开关管S_{1 2}的源极接开关管S_{1 3}的漏极，开关管S_{1 3}的源极接开关管S_{1 4}的漏极，同时与二极管D_{b1 2}的阳极相连，二极管D_{b1 2}的阴极与二极管D_{b1 1}的阳极相连，同时与二极管D_{b2 1}的阳极以及节点0相连；开关管S_{2 1}的源极接开关管S_{2 2}的漏极，同时与二极管D_{b2 1}的阴极相连，开关管S_{2 2}的源极接开关管S_{2 3}的漏极，开关管S_{2 3}的源极接开关管S_{2 4}的漏极，同时与二极管D_{b2 2}的阳极相连，二极管D_{b2 2}的阴极与二极管D_{b2 1}的阳极相连，同时与二极管D_{b3 1}的阳极相连，...，以此类推，开关管S_{m-1 1}的源极接开关管S_{m-1 2}的漏极，同时与二极管D_{bm-1 1}的阴极相连，开关管S_{m-1 2}的源极接开关管S_{m-1 3}的漏极，开关管S_{m-1 3}的源极接开关管S_{m-1 4}的漏极，同时与二极管D_{bm-1 2}的阳极相连，二极管D_{bm-1 2}的阴极与二极管D_{bm-1 1}的阳极相连，同时与二极管D_{bm 1}的阳极相连；开关管S_{m 1}的源极接开关管S_{m 2}的漏极，同时与二极管D_{bm 1}的阴极相连，开关管S_{m 2}的源极接开关管S_{m 3}的漏极，开关管S_{m 3}的源极接开关管S_{m 4}的漏极，同时与二极管D_{bm 2}的阳极相连，二极管D_{bm 2}的阴极与二极管D_{bm 1}的阳极相连；

所述多相三电平逆变器与变压器的具体连接方式为：变压器T₁一次侧一端接节点1，变压器T₃一次侧一端接节点2，以此类推到第2m-1相，变压器T_2m-1一次侧一端接节点m，下标为偶数的变压器T_2、T_4、...、T_2m一次侧一端均接节点0；各个变压器一次侧的另一端接到一起，二次侧的另一端也接在一起；

所述增益单元1包含：二极管D_{2 1}、D_{3 1}、D_{4 1}...D_{2m 1}，电容C_{2 1}、C_{3 1}、C_{4 1}...C_{2m 1}；其具体连接方式为：二极管D_{2 1}的阴极接电容C_{2 1}的一端，同时与二极管D_{3 1}的阳极相连，二极管D_{3 1}的阴极接电容C_{3 1}的一端，同时与二极管D_{4 1}的阳极相连，...，以此类推，二极管D_{2m-1 1}的阴极接电容C_{2m-1 1}的一端，同时与二极管D_{2m 1}的阳极相连，二极管D_{2m 1}的阴极接电容C_{2m 1}的一端；

所述增益单元2包含：二极管D_{1 2}、D_{2 2}、D_{3 2}...D_{2m 2}，电容C_{1 2}、C_{2 2}、C_{3 2}...C_{2m 2}；其具体连接方式为：二极管D_{1 2}的阴极接电容C_{1 2}的一端，同时与二极管D_{2 2}的阳极相连，二极管D_{2 2}的阴极接电容C_{2 2}的一端，同时与二极管D_{3 2}的阳极相连，...，以此类推二极管D_{2m-1 2}的阴极接电容C_{2m-1 2}的一端，同时与二极管D_{2m 2}的阳极相连，二极管D_{2m 2}的阴极接电容C_{2m 2}的一端；

所述增益单元3包含：二极管D_{1 3}、D_{2 3}、D_{3 3}...D_{2m 3}，电容C_{1 3}、C_{2 3}、C_{3 3.}..C_{2m 3}；其具体连接方式为：二极管D_{1 3}的阴极接电容C_{1 3}的一端，同时与二极管D_{2 3}的阳极相连，二极管D_{2 3}的阴极接电容C_{2 3}的一端，同时与二极管D_{3 3}的阳极相连，...，以此类推二极管D_{2m-1 3}的阴极接电容C_{2m-1 3}的一端，同时与二极管D_{2m 3}的阳极相连，二极管D_{2m 3}的阴极接电容C_{2m 3}的一端；

...

以此类推，所述增益单元n包含：二极管D_{1 n}、D_{2 n}、D_{3 n}...D_2mn， 电容C_{1 n}、 C_{2 n}、C_{3 n}...C_2mn；其具体连接方式为：二极管D_{1 n}的阴极接电容C_{1 n}的一端，同时与二极管D_{2 n}的阳极相连，二极管D_{2 n}的阴极接电容C_{2 n}的一端，同时与二极管D_{3 n}的阳极相连，...，以此类推二极管D_{2m-1 n}的阴极接电容C_{2m-1 n}的一端，同时与二极管D_2mn的阳极相连，二极管D_2mn的阴极接电容C_2mn的一端；

所述增益单元之间以及与变压器及其它元器件的具体连接方式为：变压器T₁二次侧一端接增益单元1中二极管D_{2 1}的阳极以及输出滤波电容C_O和负载R_L的另一端，同时与增益单元2中电容C_{1 2}，增益单元3中电容C_{1 3}，...，增益单元n中电容C_{1 n}的另一端相连，变压器T₂二次侧一端接增益单元1中电容C_{2 1}，增益单元2中电容C_{2 2}，...，增益单元n中电容C_{2 n}的另一端相连，变压器T₃二次侧一端接增益单元1中电容C_{3 1}， 增益单元2中电容C_{3 2}，...，增益单元n中电容C_{3 n}的另一端相连，...，以此类推，变压器T_2m二次侧一端接增益单元1中电容C_{2m 1}，增益单元2中电容C_{2m 2}，...，增益单元n中电容C_2mn的另一端相连；增益单元1中二极管D_{2m 1}阴极与电容C_{2m 1}一端之间的节点与增益单元2中二极管D_{1 2}的阳极相连，增益单元2中二极管D_{2m 2}阴极与电容C_{2m 2}一端之间的节点与增益单元3中二极管D_{1 3}的阳极相连，...，以此类推，增益单元n-1中二极管D_2mn-1阴极与电容C_2mn-1一端之间的节点与增益单元n中二极管D_{1 n}的阳极相连，增益单元n中二极管D_2mn阴极与电容C_2mn一端之间的节点与二极管D_O阳极相连；负载R_L与C₀并联，负载R_L一端接二极管D₀的阴极。