一种功率装置，所述功率装置包含彼此串联并且与DC电源并联的至少两个电容器。所述功率装置可以包含第一转换器，所述第一转换器包含被配置成平衡所述至少两个电容器的电压的控制器。所述功率装置可以包含第二转换器，所述第二转换器连接到所述至少两个电容器。所述第二转换器可以包含至少三个输入导体，每个输入导体连接到所述至少两个电容器的端。所述第二转换器可以包含至少两个输出导体。所述第二转换器可以包含开关电路，所述开关电路在所述至少三个输入导体和至少两个输出导体之间。所述第二转换器可以包含控制器，所述控制器被配置成操作所述开关电路。所述第二转换器可以被动地保持所述至少两个电容器之间的电压平衡。
【技术实现步骤摘要】
平衡电容器功率转换器相关申请的交叉引用本申请要求于2018年12月31日提交的美国临时专利申请序列号no.62/786,723的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
本公开涉及电子领域。功率转换器通常具有用于向控制转换器的电子器件提供功率的辅助(AUX)电源，例如向控制器、开关、通信电路、和/或等提供功率。AUX电源或转换器，例如降压或反激直流到直流(DC/DC)功率转换器，可以能够接受高输入电压，例如在250和1000伏DC(VDC)之间。例如，反激拓扑可以用于生成到高电压转换器的辅助功率，例如在太阳能逆变器电路中使用。例如，辅助电源供给太阳能发电系统中的逆变器，并且逆变器将太阳能从光伏板串(例如600VDC输入)转换成供到家庭或供给到电网(例如240VAC)的交流电(AC)功率。
技术实现思路
以下是在本文中描述的一些专利技术概念的简短概述，仅仅用于说明的目的而不作为广泛的概览，并且不意图标识关键或重要的元件或限制或约束在具体实施方式中描述的特征。本文中所公开的方面针对用于从平衡电容器汲取功率的功率转移拓扑的装置和方法。可以汲取功率而不影响电容器之间的能量平衡。拓扑可以包括例如在中性点箝位(NPC)逆变器拓扑、三级NPC逆变器拓扑、多级NPC逆变器拓扑和/或等拓扑中使用的直流(DC)链路电容器。装置和/或方法中的一些可以包括使用两个或更多个二极管和/或两个或更多个开关的拓扑，以在不干扰电容器两端的电荷平衡的情况下从平衡的多电容器转换器设计固有地汲取功率，例如当使用开环控制时。用于提供辅助(AUX)功率的开关电路可以连接到平衡电容器，潜在地允许电容器平衡不受从电容器汲取的额外功率干扰。在某些条件下，例如当电容器两端的电压较低时，可以使用额外的开关来从两个串联连接的电容器汲取功率。根据本文中公开的进一步的方面，公开了一种功率装置，所述功率装置可以包含多个电容器，所述多个电容器彼此串联连接并且与直流(DC)电源并联连接；第一转换器，所述第一转换器包含被配置成平衡多个电容器中的每个的两端电压的控制器；以及第二转换器，所述第二转换器连接到多个电容器的端并且被配置成基于电容器两端的电压而生成输出电压。第一转换器可以被配置成主动地平衡(例如有力地保持平衡)至少两个电容器两端的电压，并且第二转换器可以被配置成被动地(例如微弱地)保持多个电容器之间的电压平衡。第二转换器可以包含(a)至少三个输入导体，每个连接到多个电容器中的一个的端，(b)至少两个输出导体，每个连接到输出电压，(c)开关电路，所述开关电路连接在至少三个输入导体和至少两个输出导体之间，以及(d)控制器，所述控制器被配置成操作开关电路。控制器可以被配置成利用在例如在小于10,000赫兹的频率的特定频率操作的开环控制来操作开关电路。开关电路可以包含至少两个开关，所述至少两个开关被配置成在将多个电容器中的每个依次电连接到两个输出导体之间交替。开关电路可以包含至少两个二极管或开关，以将电流从多个电容器中的至少一个引导到至少两个输出导体。至少三个输入导体可以包含低电压导体、高电压导体和中电压导体。至少两个二极管可以包含第一二极管和第二二极管，每个二极管包含阳极端和阴极端，并且其中至少两个开关包含第一开关和第二开关，每个开关包含源极端和漏极端，并且其中：(a)第一开关的源极端连接到低电压导体，(b)第一二极管的阳极端连接到第一开关的漏极端，(c)第一二极管的阴极端和第二二极管的阳极端连接到中性点导体，(d)第二二极管的阴极端连接到第二开关的源极端，以及(e)第二开关的漏极端是高电压导体。至少两个二极管可以包含例如呈二极管桥配置的四个二极管，二极管桥配置包含阳极端、阴极端和两个交流端，其中至少两个开关包含第一开关和第二开关，每个开关包含源极端和漏极端，并且其中：(a)第一开关的源极端连接到低电压导体，(b)二极管桥配置的阳极端连接到高输出电压导体，(c)二极管桥配置的阴极端连接到低输出电压端，(d)第一开关的漏极端连接到第二开关的源极端和二极管桥配置的第一交流端，(e)二极管桥配置的第二交流端连接到中性点导体，以及(f)第二开关的漏极端是高电压导体。替代地，二极管桥配置可以包含阳极端、阴极端和两个交流端，其中至少两个开关包含第一开关、第二开关和第三开关，每个开关包含源极端和漏极端，并且其中第三开关的源极连接到低电压导体，并且其中第三开关的漏极连接到二极管桥配置的阴极端。开关电路可以被配置成在多个DC到DC电源之间切换多个电容器的端，每个DC到DC电源被配置成向第一转换器提供电压和电流，并且开关电路可以被配置成保持多个电容器两端的电压之间的平衡。多个电容器可以包含例如三个电容器，至少三个输入导体可以包含例如四个输入导体，并且开关电路可以包含例如四个二极管和四个开关(例如在图2A中)。此外，多个电容器可以包含多个DC链路电容器。多个电容器中的每个可以包含电容器组。如在本文中描述的进一步的方面针对一种方法(例如一种用于操作在本文中描述的功率装置的方法)，所述方法包含通过第一转换器(例如功率装置的)的控制器来平衡多个电容器(例如功率装置的)中的每个的两端的电压，所述多个电容器彼此串联连接并且与直流(DC)电源并联连接；以及通过连接到多个电容器的端的第二转换器(例如功率装置的)，基于多个电容器两端的电压生成输出电压。功率装置的各种可能方面的所有上述概述同样适用于所述方法。附图说明参考以下描述、权利要求和附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。本公开通过实例的方式绘示，并且不受附图的限制。图1展示了根据本公开的绘示性方面的具有N个平衡电容器和开关电路的实例功率装置的框图。图2A-2G展示了根据本公开的绘示性方面的用于三个平衡电容器的实例开关电路的电路图。图3A-3C展示了根据本公开的绘示性方面的用于平衡电容器的实例开关电路的电路图。图4A-4C展示了根据本公开的绘示性方面的用于平衡电容器的实例开关电路的电路图。图5A-5C展示了根据本公开的绘示性方面的用于平衡电容器的实例开关电路的电路图。图6A展示了根据本公开的绘示性方面的用于连接到平衡电容器的双辅助功率转换器的实例开关电路的电路图。图6B展示了根据本公开的绘示性方面的用于组合和不组合的平衡电容器和反激转换器的实例开关电路的电路图。图6C展示了根据本公开的绘示性方面的用于与降压转换器组合的平衡电容器的实例开关电路的电路图。图7示意性地展示了根据本公开的绘示性方面的用于发电的实例系统，所述系统包含连接到转换器平衡电容器的开关电路。具体实施方式形成本文的一部分的附图展示了本公开的实例。应理解，附图中所展示和/或本文中所论述的实例是非排他性的，并且存在可以如何实践本公开的其它实例。本文中所公开的是可以用于从串联连接的平衡电容器汲取功率的装置、方法和系统的特征的实例。这些实例可以汲取功率，同时固有地保持电容器平衡(例如保持每个电容器两端基本上相等的电压降)。功率转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率装置，其包含：/n多个电容器，所述多个电容器彼此串联连接并且被配置成与直流(DC)电源并联连接；/n第一转换器，所述第一转换器包含被配置成平衡所述多个电容器中的每个的两端电压的控制器；以及/n第二转换器，所述第二转换器连接到所述多个电容器的端并且被配置成基于所述多个电容器两端的所述电压而生成输出电压。/n
【技术特征摘要】
20181231 US 62/786,7231.一种功率装置，其包含：
多个电容器，所述多个电容器彼此串联连接并且被配置成与直流(DC)电源并联连接；
第一转换器，所述第一转换器包含被配置成平衡所述多个电容器中的每个的两端电压的控制器；以及
第二转换器，所述第二转换器连接到所述多个电容器的端并且被配置成基于所述多个电容器两端的所述电压而生成输出电压。
2.根据权利要求1所述的功率装置，其中所述第一转换器被配置成主动地平衡所述多个电容器两端的所述电压，并且其中所述第二转换器被配置成被动地平衡所述多个电容器两端的所述电压。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的功率装置，其中所述第一转换器被配置成有力地保持所述多个电容器两端的所述电压的所述平衡。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率装置，其中所述第二转换器被配置成微弱地保持所述多个电容器两端的所述电压的所述平衡。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率装置，其中所述第二转换器包含：
(a)至少三个输入导体，每个所述输入导体连接到所述多个电容器中的一个的端，
(b)至少两个输出导体，每个所述输出导体连接到所述输出电压，
(c)开关电路，所述开关电路连接在所述至少三个输入导线和至少两个输出导体之间；以及
(d)控制器，所述控制器被配置成操作所述开关电路。
6.根据权利要求5所述的功率装置，其中所述控制器被配置成利用以小于10,000赫兹的频率操作的开环控制来操作所述开关电路。
7.根据权利要求5所述的功率装置，其中所述开关电路包含至少两个开关，所述至少两个开关被配置成在将所述多个电容器中的每个依次电连接到所述至少两个输出导体之间交替。
8.根据权利要求7所述的功率装置，其中所述开关电路包含至少两个二极管或开关，以将电流从所述多个电容器中的至少一个引导到所述至少两个输出导体。
9.根据权利要求8所述的功率装置，其中所述至少三个输入导体包含低电压导体、高电压导体和中电压导体。
10.根据权利要求9所述的功率装置，其中所述至少两个二极管包含第一二极管和第二二极管，每个二极管包含阳极端和阴极端，并且其中所述至少两个开关包含第一开关和第二开关，每个开关包含源极端和漏极端，并且其中：
(a)所述第一开关的所述源极端连接到所述低电压导体，
(b)所述第一二极管的所述阳极端连接到所述第一开关的所述漏极端...
【专利技术属性】
技术研发人员：R利维，D肖沙尼，A基珀，
申请(专利权)人：太阳能安吉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL
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