[发明专利]多电平谐振DC-DC转换器

说明书

谐振DC‑DC转换器使用开关网络利用谐振回路将单个DC电压提高至工作DC电平。然而，高电压DC电源系统，例如用于向X射线源供电的高电压DC电源系统，越来越多地被集成到更小的形状因子中，并且能够利用多个DC‑DC电源来向这样的X射线源供电正变得有吸引力。本发明提供用于谐振DC‑DC转换器的拓扑、DC电源系统和操作DC‑DC谐振转换器的方法。所提出的拓扑使用开关网络将多个DC电源连接到谐振回路，以实现输入功率的更灵活的提供。

技术领域

本发明总体上涉及谐振DC-DC转换器、包括谐振DC-DC转换器的DC电源系统以及用于操作谐振DC-DC转换器的方法的领域。

背景技术

例如在X射线应用中使用的高电压生成器通常使用谐振转换器拓扑，这是因为这样的应用的高电压和高功率要求。图1中图示了一般谐振转换器拓扑。DC电源10提供跨通用谐振转换器12的输入端子的DC电压。具有电源开关的第一级14控制从电源10提供的电压。谐振回路16和变压器18提供电压增益和电流隔离。整流器20被提供，其也可以提供电压增益。因此，可以将经转换的DC电压供应到负载22。

尽管谐振转换器拓扑是X射线应用中的有效且高效的电源拓扑，但是对进一步小型化硬件并改进电源效率和灵活性的需求意味着能够进一步改进这样的拓扑。

US 2014/0146572讨论了采用上面讨论的谐振转换器拓扑的类的功率转换器。

T.-F.Wu和J.-C.Hung的“A PDM Controlled Series Resonant Multi-levelConverter Applied for X-ray Generators”(Power Electronics SpecialistsConference,1999.PESC 99.30th Annual IEEE Charleston，SC，USA 27June-1July 1999，Pascataway，NJ，USA IEEE，US，第2卷，1999年6月27日，第1177-1182页)是这样的论文，其介绍了对应用于X射线生成器的脉冲密度调制控制的串联谐振多电平转换器的分析、设计和实际考虑。所提出的转换器在100kHz处操作，并且具有30kW的最大输出功率。转换器的谐振回路在略高于其谐振的情况下操作，以在切换过渡处实现零电压切换和低关断损耗，从而实现低损耗。在多电平配置的情况下，施加在开关上的电压仅为输入电压的一半。

DE102005036806A1描述了针对并联谐振变换器提供变压器的次级侧的公共串联电路，所述并联谐振变换器可以经由相应的变压器连接或连接到负载电路。因此，不管频率确定部件的分散，能够实现的是，在谐振转换器的桥电路的同步时钟的情况下，所有谐振转换器以近似相同的功率馈送输出侧负载电路。

CN102201754B描述了具有恒定切换频率并且基于串联谐振软开关的多电平逆变器的拓扑和恒定频率电压滞后控制。多电平逆变器包括单向多电平逆变器和双向多电平逆变器；开关设备被布置在单向多电平逆变器的一侧；在相同状态下，在不同的谐振电流方向上采用互补导电方式；开关设备被布置在双向多电平逆变器的两侧并且容易控制；电压滞后控制包括直接电压滞后控制和间接电压滞后控制；在直接电压滞后控制中，输出电压被采取作为比较对象；并且在间接滞后控制中，调节器的输出被采取作为比较对象。由于基于多电平逆变器的电压滞后控制的采取，可以实现关于输出电压的快速和稳定的控制；并且电压滞后控制可以应用于高频DC/DC(直流-直流)转换器。

发明内容

根据第一方面，提供了一种谐振DC-DC转换器。

所述谐振DC-DC转换器包括：

-谐振回路(resonant tank)，其具有第一输入节点和第二输入节点；