[發明專利]轉換器電路的高效切換

在審

• 申請號: 201811357583.8
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109861572A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 丹尼爾·茲穆德;察希·格羅文斯基;亞基爾·洛溫斯騰
• 申請（專利權）人: 太陽能安吉科技有限公司
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 姜曉霞;楊明釗

一種裝置，包括連接在第一輸入端子和第一輸出端子之間的第一開關分支，該第一開關分支包括串聯連接的開關。該裝置還包括連接在第二輸入端子和第一輸出端子之間的第二開關分支，該第二開關分支包括串聯連接的開關。該裝置還包括連接在輸入電壓中點和第一輸出端子之間的第三開關分支。控制器控制第一開關分支、第二開關分支和第三開關分支，其中該控制器被配置為在第一時段禁用第二開關分支并且在第一時間期間交替地啟用第一開關分支和第三開關分支，并且在第二時段禁用第一開關分支并且在第二時間段期間交替地啟用第二分支和第三分支。

相關申請

本申請要求2017年11月20日提交的名稱為“Efficient Switching Circuit(高效切換電路)”的美國臨時申請序列號62/588,474的優先權，其全部內容通過引用結合于此。

背景技術

功率轉換器可用于將直流(DC)電壓轉換為交流(AC)電壓或另一不同的DC電壓。轉換器結構通常可以使用功率晶體管和二極管。功率晶體管和二極管可以作為電子開關操作。某些轉換器設計可以使用“硬”開關，這可能引起開關損耗，對于高的開關頻率值，開關損耗可能導致能量轉換效率的降低。硬開關的特征在于在電流換向時間上載流開關上的總換向電壓降。在硬開關的情況下，電壓可以增加到換向電壓的值，同時電流在電壓下降之前繼續流動，這可能導致開關中的高的功率損耗峰值。因此可能需要開發能夠實現“軟”開關的轉換器拓撲和切換方法，這可以減少總切換損耗。

為了提高轉換器效率并且降低成本，高功率轉換器可以利用被稱為多級轉換的技術。多級轉換器設計可以在切換過程期間減少同時高電壓和電流值的出現，從而減小高功率損耗值。另外，多電平轉換器拓撲可以提供多個輸出電壓值，這可以減小相關輸出濾波器的尺寸。可能需要開發轉換器拓撲結構和有效的切換方法以改善逆變器的成本和/或效率。

發明內容

以下概述是一些發明概念的簡短概述，僅用于說明目的，并不旨在限制或約束詳細描述中的發明和實施例。本領域技術人員將從詳細描述中認識到其他新穎的組合和特征。

本文公開的方面可以包括AC/DC轉換器(也稱為逆變器)電路和用于將逆變器電路輸入處的直流(DC)功率轉換為逆變器電路輸出處的交流(AC)功率的方法。根據至少一個方面，逆變器電路可以包括電路，該電路可以被配置為減少將DC功率轉換為AC功率的逆變器電路中使用的開關的開關損耗和/或傳導損耗，并且逆變器電路可以提供輔助開關以減少開關損耗并且可能提高逆變器電路的效率。

根據至少一個方面，多個開關(例如，金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET))可以串聯連接以形成開關分支，其具有等于單個開關的電壓阻斷能力的約幾倍的有效電壓阻斷能力。多個開關可以被配置為在切換周期的第一時間部分期間動態地阻斷第一電壓，并且在切換周期的第二時間部分期間靜態地阻斷第二電壓。例如，可以串聯連接三個MOSFET以形成具有大約600V的額定電壓的有效開關分支，每個MOSFET都具有Vo伏的電壓額定值(表示電壓阻斷能力)，例如200V。為了減少開關損耗和/或減少對高度同步開關的需要，當在開關分支上施加的電壓可被減少數量的開關阻斷時，在切換周期的一部分期間，開關分支的一個或多個開關可被維持在接通狀態。

例如，轉換器的開關分支可以具有兩個600V額定的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。在切換周期期間，對于切換周期的第一部分，開關分支可以在導通(兩個IGBT都接通)和動態阻斷600V(其中一個IGBT保持接通而另一個斷開以阻斷高達600V)之間交替。對于切換周期的第二部分，兩個IGBT可以是斷開的，靜態地阻斷高達1200V的電壓。