[發(fā)明專利]電源單元和使用該電源單元的電源系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880097952.6
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN112753159A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 袁權發(fā);李天河;田凱
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 黃倩;趙尤斌

本發(fā)明的目標因此是提供一種電源系統(tǒng)的電源單元和使用該電源單元的電源系統(tǒng)。電源單元包括：第一功率轉換電路，可操作以跨其第一輸出正端子與第一輸出負端子輸出第一DC電壓；第二功率轉換電路，可操作以跨其第二輸出正端子與第二輸出負端子輸出第二DC電壓；第一可控單向半導體開關，可操作以生成從第一功率轉換電路的第一輸出正端子到第二功率轉換電路的第二輸出負端子的第一傳導路徑；第一單向半導體開關，可操作以生成從第一功率轉換電路的第一輸出正端子到第二功率轉換電路的第二輸出正端子的第二傳導路徑；第二單向半導體開關，可操作以生成從第一功率轉換電路的第一輸出負端子到第二功率轉換電路的第二輸出負端子的第三傳導路徑；第一低通濾波器；以及控制單元，可操作以向第一可控單向半導體開關發(fā)出接通信號或關斷信號，使得第一功率轉換電路和第二功率轉換電路經由第一傳導路徑或經由第二傳導路徑和第三傳導路徑，向低通濾波器提供電流。第一低通濾波器可以有助于平滑電源單元的輸出電壓和電流，以便實現(xiàn)相對較寬的線性恒定輸出功率范圍。通過由開關裝置控制開關頻率的開關周期內串聯(lián)和并聯(lián)連接的比率，在第一低通濾波器的幫助下，電源單元的輸出電壓和電流范圍都可以平滑且線性地擴大。

技術領域

本發(fā)明涉及將DC功率輸入轉換為DC功率輸出，并且更具體地涉及DC-DC的功率轉換而無需到AC功率的中間轉換。

背景技術

為了降低成本和功耗并提高電源的效率，提供了在串聯(lián)連接與并聯(lián)連接之間電切換的DC電源單元。通過使用相對較低速率的功率開關器件的串并聯(lián)可配置的開關單元，轉換過程可以實現(xiàn)相對較寬范圍的電壓輸出或電流輸出。因此，降低了在電源上花費的成本。

這在電動汽車(EV)充電技術領域特別有用。EV的充電電壓越來越高，以增加充電功率。對于某些超級EV或客車來說，充電電壓可能需要高達1000V。因此，為了滿足大部分EV的充電要求，現(xiàn)在的充電電壓范圍將為從200V至1000V。為了輸出這種寬范圍的電壓，傳統(tǒng)的拓撲結構如單LLC，移相拓撲需要犧牲大量的功率效率，因為在較寬的輸出電壓調節(jié)范圍下，它們的操作距離最佳操作點較遠。用于擴展輸出電壓范圍的傳統(tǒng)解決方案是將模塊化串聯(lián)或并聯(lián)連接方法應用于兩個或更多個隔離/單獨的功率模塊(電源單元)。例如，專利CN204 538 972 U公開了一種寬范圍輸出開關電源，具有與開關電路連接的電源模塊，以及與正極的端部連接的副電源模塊，其中開關電路與電源連接。通過使用功率開關的繼電器來改變功率模塊串聯(lián)或并聯(lián)的連接方式，可以擴大輸出電壓和電流的范圍。當功率模塊并聯(lián)連接時，系統(tǒng)的輸出電流擴展為所有連接的功率模塊的總和。系統(tǒng)電壓通過功率模塊的串聯(lián)而被擴大。

發(fā)明內容

然而，傳統(tǒng)的系統(tǒng)的恒定輸出功率(CP)范圍不能通過在串聯(lián)連接與并聯(lián)連接之間切換來實現(xiàn)，因為傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)的最大輸出電流在電源模塊的連接從并聯(lián)變?yōu)榇?lián)以提高電壓時會出現(xiàn)階躍下降。

因此，需要提供一種電源單元和使用該電源單元的電源系統(tǒng)，以通過線性擴展輸出電壓和電流范圍來拓寬用于寬輸出范圍應用的恒定輸出功率范圍。

因此本發(fā)明的目標是提供一種電源系統(tǒng)的電源單元。電源單元包括：第一功率轉換電路，可操作以跨其第一輸出正端子與第一輸出負端子輸出第一DC電壓；第二功率轉換電路，可操作以跨其第二輸出正端子與第二輸出負端子輸出第二DC電壓；第一可控單向半導體開關，可操作以生成從第一功率轉換電路的第一輸出正端子到第二功率轉換電路的第二輸出負端子的第一傳導路徑；第一單向半導體開關，可操作以生成從第一功率轉換電路的第一輸出正端子到第二功率轉換電路的第二輸出正端子的第二傳導路徑；第二單向半導體開關，可操作以生成從第一功率轉換電路的第一輸出負端子到第二功率轉換電路的第二輸出負端子的第三傳導路徑；第一低通濾波器；以及控制單元，可操作以向第一可控單向半導體開關發(fā)出接通信號或關斷信號，使得第一功率轉換電路和第二功率轉換電路經由第一傳導路徑或經由第二傳導路徑和第三傳導路徑，向低通濾波器提供電流。