包括至少一個(gè)電池的功率轉(zhuǎn)換器電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提出了一種包括至少一個(gè)電池的功率轉(zhuǎn)換器電路。一種電路包括第一功率轉(zhuǎn)換器電路和第二功率轉(zhuǎn)換器電路。該第二功率轉(zhuǎn)換器電路的輸入耦合至第一功率轉(zhuǎn)換器電路的輸出并且被配置為接收輸入信號(hào)?？沙潆婋姵伛詈现恋谝还β兽D(zhuǎn)換器電路的輸出。充電控制電路被配置為通過(guò)控制該第二功率轉(zhuǎn)換器電路而對(duì)該可充電電池的充電進(jìn)行控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種功率轉(zhuǎn)換器電路，尤其是一種包括至少一個(gè)電池的功率 轉(zhuǎn)換器電路。 包括至少一個(gè)電池的功率轉(zhuǎn)換器電路

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著對(duì)可持續(xù)能量產(chǎn)生的興趣的增加，對(duì)于使用光伏（PV)模塊用于產(chǎn)生電力有所 關(guān)注。PV模塊在陽(yáng)光照射的時(shí)間段期間輸出最大功率。然而，例如工業(yè)或民用的電力消耗 通常并不對(duì)應(yīng)于那些陽(yáng)光照射的時(shí)間段。在民用的情況下，功率消耗在太陽(yáng)并不照射時(shí)甚 至?xí)?，例如在晚上或夜間。
[0003] 因此，期望在諸如陽(yáng)光照射時(shí)的存在過(guò)度電力時(shí)對(duì)電力進(jìn)行存儲(chǔ)，并且在諸如晚 上或夜間的高功率消耗時(shí)將所存儲(chǔ)的電力提供至電網(wǎng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)一個(gè)不例，描述了一種電路。該電路包括：包括輸出的第一功率轉(zhuǎn)換器電路， 包括輸入和輸出的第二功率轉(zhuǎn)換器電路。該輸入f禹合至第一功率轉(zhuǎn)換器電路的輸出并且被 配置為接收輸入信號(hào)?？沙潆婋姵伛詈现恋谝还β兽D(zhuǎn)換器電路的輸出。該電子電路進(jìn)一步 包括充電控制電路，其被配置為對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路進(jìn)行控制。
[0005] 根據(jù)另一個(gè)不例，這里描述了一種方法。該方法包括在第一功率轉(zhuǎn)換器電路的輸 出處提供輸出功率，并且通過(guò)控制耦合至第一功率轉(zhuǎn)換器電路的輸出的第二功率轉(zhuǎn)換器電 路而對(duì)耦合至第一功率轉(zhuǎn)換器電路的輸出的可充電電池的充電進(jìn)行控制。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006] 現(xiàn)在將參考附圖對(duì)示例進(jìn)行解釋。附圖用來(lái)圖示基本原則，從而僅圖示出了理解 基本原則所必需的方面。附圖并非依比例繪制。在圖中，相同的附圖標(biāo)記表示同樣的特征。
[0007] 圖1圖示了包括第一功率轉(zhuǎn)換器電路、第二功率轉(zhuǎn)換器電路、電池和充電控制電 路的電子電路的第一實(shí)施例；
[0008] 圖2,包括圖2A和2B，示出了可以根據(jù)本文所描述的技術(shù)進(jìn)行充電的電池的表示 形式的實(shí)施例；
[0009] 圖3示出了電池的充電曲線(xiàn)的一個(gè)示例；
[0010] 圖4示出了第二功率轉(zhuǎn)換器電路的一個(gè)實(shí)施例；
[0011] 圖5示出了圖4的第二功率轉(zhuǎn)換器電路的功率轉(zhuǎn)換級(jí)的一個(gè)實(shí)施例；
[0012] 圖6示出了圖4的第二功率轉(zhuǎn)換器電路的PWM控制器的一個(gè)實(shí)施例；
[0013] 圖7示出了圖4的第二功率轉(zhuǎn)換器電路的功率轉(zhuǎn)換級(jí)的另一個(gè)實(shí)施例；
[0014] 圖8示出了圖4的第二功率轉(zhuǎn)換器電路的功率轉(zhuǎn)換級(jí)和PWM控制器的另外實(shí)施 例；
[0015] 圖9示意性圖示了由圖8的PWM控制器所接收的同步信號(hào)的波形；
[0016] 圖10更為詳細(xì)地示出了圖8的PWM控制器的一個(gè)實(shí)施例；
[0017] 圖11示出了圖4的第二功率轉(zhuǎn)換器電路的功率轉(zhuǎn)換級(jí)和PWM控制器的另一個(gè)實(shí) 施例；
[0018] 圖12示意性圖示了由圖11的PWM控制器所接收的同步信號(hào)的波形以及轉(zhuǎn)換級(jí)的 輸出電流的波形；
[0019] 圖13示出了包括功率轉(zhuǎn)換器單元的第一功率轉(zhuǎn)換器電路的一個(gè)實(shí)施例；
[0020] 圖14,包括圖14A至14C，示出了 PV模塊的實(shí)施例；
[0021] 圖15更為詳細(xì)地示出了功率轉(zhuǎn)換器單元的一個(gè)實(shí)施例；
[0022] 圖16示出了圖15的功率轉(zhuǎn)換器單元的功率轉(zhuǎn)換級(jí)的一個(gè)實(shí)施例；
[0023] 圖17示出了圖15的功率轉(zhuǎn)換器單元的PWM控制器的一個(gè)實(shí)施例；
[0024] 圖18示出了圖15的功率轉(zhuǎn)換器單元的功率轉(zhuǎn)換級(jí)的另一個(gè)實(shí)施例；
[0025] 圖19圖示了圖18的功率轉(zhuǎn)換級(jí)的操作原則；
[0026] 圖20示出了第一功率轉(zhuǎn)換器電路的另一個(gè)實(shí)施例；
[0027] 圖21示出了第一功率轉(zhuǎn)換器電路的另一個(gè)實(shí)施例；
[0028] 圖22示出了具有多個(gè)級(jí)聯(lián)電子電路的功率轉(zhuǎn)換器布置；
[0029] 圖23示出了具有多個(gè)級(jí)聯(lián)電子電路的功率轉(zhuǎn)換器布置的另外實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 在以下的詳細(xì)描述中對(duì)附圖加以參考。該附圖形成了描述的一部分并且通過(guò)圖示 示出了可以在其中實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施例。所要理解的是，除非另外特別指出，否則本文 所描述的各個(gè)實(shí)施例的特征可以互相結(jié)合。
[0031] 圖1圖示了包括第一功率轉(zhuǎn)換器電路1、第二功率轉(zhuǎn)換器電路3、可充電電池2和 充電控制電路4的電子電路的一個(gè)實(shí)施例。第一功率轉(zhuǎn)換器電路1包括輸出，其具有第一 輸出節(jié)點(diǎn)13和第二輸出節(jié)點(diǎn)14并且被配置為提供輸出功率信號(hào)。第二功率轉(zhuǎn)換器電路3 包括輸入，其具有耦合至第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出并且被配置為接收輸入功率信號(hào)的 第一和第二輸入節(jié)點(diǎn)31、32。第二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn)一步被配置為向負(fù)載Z (在圖1中 以虛線(xiàn)圖示）提供輸出功率信號(hào)?？沙潆婋姵?耦合至第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出13、 14以及第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸入31、32。充電控制電路4被配置為檢測(cè)可充電電池2 的充電狀態(tài)并且根據(jù)可充電電池的充電狀態(tài)對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn)行控制。
[0032] 參考圖1，第二功率轉(zhuǎn)換器電路3接收兩個(gè)輸入信號(hào)，即輸入電流131和輸入電壓 V2,其中輸入電壓V2對(duì)應(yīng)于第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出電壓，以及對(duì)應(yīng)于可充電電池2 的端子21、22之間的電壓。第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸入電流131對(duì)應(yīng)于第一功率轉(zhuǎn)換器 電路1的輸出電流減去可充電電池2的輸入電流12 :
[0033] 131=112-12 (1)
[0034] 根據(jù)圖1的電子電路，在一些實(shí)施例中，僅通過(guò)控制第二功率轉(zhuǎn)換器電路3,特別 是僅通過(guò)控制第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸入電流131和輸入電壓V2中的一個(gè)對(duì)可充電電 池2的充電和放電進(jìn)行控制。這在下文中更為詳細(xì)地進(jìn)行解釋。
[0035] 可充電電池2可以是常規(guī)的可充電電池，例如鉛酸電池、鎳鎘（NiCd)電池、鎳金屬 氫化物（NiMH)電池或者鋰離子電池。參考圖2A，可充電電池2可以包括具有在電池端子 21、22之間串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元2i-2p的一個(gè)單元串。根據(jù)圖2B所示的另外實(shí)施例， 可充電電池2可以包括與電池端子21、22并聯(lián)連接的多個(gè)單元串，其中每個(gè)單元串包括多 個(gè)串聯(lián)連接的電池單元2η-2 ρ1、212-2ρ2、21(Γ2Μ?？沙潆婋姵?能夠在電池端子21、22之間提 供的最大電壓取決于在一個(gè)串中串聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量?？沙潆婋姵?的容量取決于 單個(gè)電池單元的容量和/或并聯(lián)連接的單元串的數(shù)量。
[0036] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖1的電子電路支持第一充電模式和第二充電模式中的至少一 種，在該第一充電模式中，可充電電池2利用恒定充電電流12進(jìn)行充電，而在該第二充電模 式中，通過(guò)在電池端子21、22之間施加基本恒定的電壓V2而對(duì)可充電電池2進(jìn)行充電。在 下文中，該第一充電模式也將被稱(chēng)作恒定電流模式，而該第二充電模式則將被稱(chēng)作恒定電 壓模式。
[0037] 在恒定電流模式中，通過(guò)控制第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸入電流131而將可充電 電池2的輸入電流12控制為基本恒定。例如，當(dāng)電池輸入電流12高于預(yù)定恒定充電電流 I2 KEF時(shí)，由充電控制電路4所控制的第二功率轉(zhuǎn)換器電路3增大輸入電流131，并且當(dāng)電池 充電電流12低于該預(yù)定恒定充電電流I2 KEF時(shí)，由充電控制電路4所控制的第二功率轉(zhuǎn)換 器電路3減小輸入電流131。在恒定電壓模式中，第二功率轉(zhuǎn)換器電路3對(duì)電池電壓V2進(jìn) 行控制以對(duì)應(yīng)于預(yù)定充電電壓V2 KEF，上述電池電壓是輸入節(jié)點(diǎn)31、32之間的電壓。
[0038] 參考圖1，充電控制電路4將輸入基準(zhǔn)信號(hào)S3KEF提供至第二功率轉(zhuǎn)換器電路3。該 輸入基準(zhǔn)信號(hào)S3 KEF表不恒定電流模式中的輸入電流131或恒定電壓模式中的電池電壓V2 的期望信號(hào)水平。在恒定電流模式中，充電控制電路4測(cè)量第一功率轉(zhuǎn)換器1的輸出電流 112并且如下計(jì)算輸入基準(zhǔn)信號(hào)S3 KEF :
[0039] S3eef=I31eef=I12-I2eef (2)
[0040] 其中I31KEF是表示輸入電流131的期望信號(hào)水平的輸入基準(zhǔn)信號(hào)，112是所測(cè)量的 第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出電流，并且I2 KEF是恒定電路模式中的電池電流12的期望信 號(hào)水平。第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出電流112可以以圖1中并未圖示的常規(guī)方式進(jìn)行測(cè) 量。在圖1中，充電控制電路4所接收的信號(hào)S I12表示所測(cè)量的第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的 輸出電流112。
[0041] 在恒定電壓模式中，由充電控制電路4所提供的輸入基準(zhǔn)信號(hào)S3KEF表不限定輸入 電壓V2的期望信號(hào)水平的輸入電壓基準(zhǔn)信號(hào)V2 kef。
[0042] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，充電控制電路4被配置為僅支持兩種不同的充電模式中的一種 充電模式。在這種情況下，充電控制電路4被配置為向第二功率轉(zhuǎn)換器電路3供應(yīng)輸入電 流基準(zhǔn)信號(hào)I31 KEF，或者向第二功率轉(zhuǎn)換器電路3供應(yīng)輸入電壓基準(zhǔn)信號(hào)V2KEF作為輸入基 準(zhǔn)信號(hào)S3 kef。
[0043] 根據(jù)另外的實(shí)施例，充電控制電路4被配置為檢測(cè)可充電電池2的充電狀態(tài) (state of charge，S0C)，并且被配置為根據(jù)所檢測(cè)的充電狀態(tài)對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn) 行控制。這在以下參考圖3進(jìn)行解釋。
[0044] 圖3示意性圖示了如充電控制電路4所控制的電池電流12和電池電壓V2。在該 實(shí)施例中，可充電電池2的充電狀態(tài)由電池電壓V2所表示。也就是說(shuō)，充電控制電路4測(cè)量 電池電壓V2，并且根據(jù)所測(cè)量的電池電壓V2對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn)行操作而使得電池 2以恒定電流模式或恒定電壓模式進(jìn)行充電。參考圖3所示的曲線(xiàn)，充電控制電路4在電池 電壓V2低于最大電池電壓V2MX時(shí)以恒定電流模式對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn)行操作。圖 3示出隨時(shí)間的電池電壓V2和電池電流12,其中圖3所圖示的充電過(guò)程在電池電壓V2已 經(jīng)下降至最小電壓V2MIN時(shí)開(kāi)始。隨著在恒定電流模式中利用恒定充電電流I2 KEF對(duì)電池進(jìn) 行充電，電池電壓V2通常會(huì)有所增加。然而，圖3所圖示的線(xiàn)性增加僅是一個(gè)示例。參考 圖3，充電控制電路4在電池電壓V2達(dá)到對(duì)應(yīng)于恒定電壓模式的基準(zhǔn)V2 KEF的最大電壓V2M 時(shí)變?yōu)楹愣妷耗Ｊ?。結(jié)果，電池電流12下降。當(dāng)充電電流下降至最小充電電流I2MIN時(shí)， 電池已經(jīng)被完全充電。
[0045] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該電子電路在電池被完全充電之后停留在恒定電壓模式。也就 是說(shuō)，由充電控制電路所控制的第二功率轉(zhuǎn)換器電路3將輸入電壓V2保持在V2 KEF所表示 的基本恒定的水平。
[0046] 根據(jù)另外的實(shí)施例，可選開(kāi)關(guān)23分別連接在電池2和第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸 出以及第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸入31、32之間。該開(kāi)關(guān)23由充電控制電路4所控制，其 中充電控制電路4被配置為在電池2已經(jīng)被完全充電時(shí)也就是當(dāng)充電電流的電流水平下降 至最低水平（電流閾值)I2 MIN時(shí)關(guān)斷開(kāi)關(guān)23以便將電池2從第一和第二功率轉(zhuǎn)換器電路1、 3斷開(kāi)連接。在電池已經(jīng)從第一和第二功率轉(zhuǎn)換器電路1、3斷開(kāi)連接之后，充電控制電路 4可以控制第二功率轉(zhuǎn)換器電路3以使得輸入電壓V2被控制為基本上恒定。輸入電壓基 準(zhǔn)信號(hào)V2 KEF可以對(duì)應(yīng)于在恒定電壓模式中所使用的輸入電壓基準(zhǔn)信號(hào)V2KEF。然而，在開(kāi)關(guān) 23已經(jīng)被斷開(kāi)之后，也可能將輸入電壓V2調(diào)節(jié)為與恒定電壓模式中的電壓水平不同的電 壓水平。
[0047] 在電池2已經(jīng)被完全充電之后，其可能停留在完全充電狀態(tài)直至第二功率轉(zhuǎn)換器 電路3的功率消耗高于第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出功率。在這種情況下，該電子電路進(jìn) 入放電模式，其中電池2為了支持第二功率轉(zhuǎn)換器電路3而進(jìn)行放電。在放電模式中，第二 功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸入電壓由電池電壓V2所限定，其隨著電池2的放電而降低。
[0048] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，充電控制電路4在放電模式中并不對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn) 行控制。根據(jù)另外的實(shí)施例，充電控制電路4在放電模式中測(cè)量電池電流12 (在放電模式 中，電池電流12以與圖2所圖示的方向相反的方向進(jìn)行流動(dòng)）并且對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路 3的輸入電流131進(jìn)行控制以使得電池電流12的量級(jí)被限制為預(yù)定的最大電流。
[0049] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電池2并不被放電至最低電壓水平V2MIN以下，并且最低電壓水 平V2 MIN處于最高電壓水平V2JM的60%和80%之間。在電池已經(jīng)被放電之后，該電子電路可 以再次如之前所描述的對(duì)電池2進(jìn)行充電，或者電池2可以停留在放電模式一段時(shí)間。在 后一種情況下，充電控制電路4對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn)行控制以使得第二功率轉(zhuǎn)換器 電路3將輸入電壓（電池電壓）V2保持在最低電壓水平V2 min。
[0050] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二功率轉(zhuǎn)換器電路3被配置為向電網(wǎng)供應(yīng)輸出電流132。在 這種情況下，圖1的負(fù)載Z是供應(yīng)供電電壓V Pe的電網(wǎng)。該電網(wǎng)可以是DC電網(wǎng)或AC電網(wǎng)。 在第一種情況下，供電電壓是直流電壓（DC電壓)，而在第二種情況下，供電電壓V rc是交 流電壓（AC電壓)。電網(wǎng)電&Vrc限定了第二功率轉(zhuǎn)換器電路的輸出電壓V3,也就是V3=V rc。 在該實(shí)施例中，第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸出電流132是可變的并且取決于在第二功率轉(zhuǎn) 換器電路的輸入處所接收的輸入功率。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二功率轉(zhuǎn)換器電路3被實(shí)施為 開(kāi)關(guān)模式轉(zhuǎn)換器。
[0051] 圖4示意性圖示了被配置為向電網(wǎng)供應(yīng)輸出電流132的第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的 一個(gè)實(shí)施例。參考圖4,第二功率轉(zhuǎn)換器電路3包括開(kāi)關(guān)模式轉(zhuǎn)換級(jí)35,其被配置為接收輸 入電流131和輸入電壓V2并且供應(yīng)輸出電流132。轉(zhuǎn)換級(jí)35包括至少一個(gè)以脈沖寬度調(diào) 制（PWM)方式導(dǎo)通和斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，至少一個(gè)電感器以及至少一個(gè)電容存儲(chǔ)元件（電容器)。第 二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn)一步包括PWM控制器36,其被配置為接收輸入基準(zhǔn)信號(hào)S3 KEF以及輸 入電流信號(hào)sI31和輸入電壓SV2中的至少一個(gè)。輸入電流信號(hào)S I31表不第二功率轉(zhuǎn)換器電 路3的輸入電流131并且能夠通過(guò)測(cè)量輸入電流131而以常規(guī)方式獲得。輸入電壓信號(hào)S V2 表示第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸入電壓V2并且能夠通過(guò)測(cè)量輸入電壓V2而以常規(guī)方式獲 得。圖4中并未示出用于測(cè)量輸入電流131和輸入電壓V2中的至少一個(gè)并且用于提供相 對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)S I31、SV2的測(cè)量電路。該P(yáng)WM控制器被配置為輸出至少一個(gè)PWM信號(hào)用于 對(duì)轉(zhuǎn)換級(jí)35中的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的PWM操作進(jìn)行控制。
[0052] 圖5圖示了被配置為向DC電壓網(wǎng)供應(yīng)輸出電流132的轉(zhuǎn)換級(jí)35的一個(gè)實(shí)施例。 圖5的轉(zhuǎn)換級(jí)35利用升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)鋵?shí)施并且包括串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路具有諸如扼流器 的電感性存儲(chǔ)元件302以及處于輸入端子31、32之間的開(kāi)關(guān)301。另外，諸如二極管的整流 器元件303連接至共用于電感性存儲(chǔ)元件302和開(kāi)關(guān)301的電路節(jié)點(diǎn)與第一輸出節(jié)點(diǎn)33 之間。第二輸出節(jié)點(diǎn)34連接至第二輸入節(jié)點(diǎn)。諸如電容器的第一電容性存儲(chǔ)元件304連 接在輸入節(jié)點(diǎn)31、32之間?？蛇x地，諸如電容器的第二電容性存儲(chǔ)元件305連接在輸出節(jié) 點(diǎn)33、34之間。
[0053] 開(kāi)關(guān)301可以被實(shí)施為常規(guī)的電子開(kāi)關(guān)，諸如M0SFET (金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體 管）或IGBT (絕緣柵雙極晶體管)。整流元件303可以被實(shí)施為同步整流器，其是使用諸如 M0SFET或IGBT之類(lèi)的電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)施的整流器。根據(jù)另外的實(shí)施例，開(kāi)關(guān)301被實(shí)施為 GaN-HEMT (氮化鎵系高電子遷移率晶體管)。
[0054] 參考圖5,開(kāi)關(guān)301從PWM控制器36接收PWM信號(hào)S35作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中PWM控 制器36被配置為調(diào)節(jié)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35的占空比以使得輸入信號(hào)(輸入電流131或輸入電 壓V2)被控制為對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)信號(hào)S3 kef。
[0055] 圖6示意性圖示了 PWM控制器36的一個(gè)實(shí)施例。在圖6中，圖示了 PWM控制器36 的功能模塊。這些功能模塊可以被實(shí)施為模擬電路、數(shù)字電路或者能夠使用硬件和軟件來(lái) 實(shí)施。
[0056] 參考圖6, PWM控制器36根據(jù)從充電控制電路4所接收的輸入信號(hào)S3和基準(zhǔn)信號(hào) S3KEF計(jì)算誤差信號(hào)SEKK。輸入信號(hào)S3表不將被控制的輸入信號(hào)，也就是說(shuō)，輸入信號(hào)S3表 不輸入電壓V2或輸入電流131。在圖6的實(shí)施例中，PWM控制器被配置為根據(jù)從充電模式 控制器所接收的操作模式信號(hào)S ME而對(duì)輸入電流131或輸入電壓V2進(jìn)行控制。該操作模 式信號(hào)指示將對(duì)輸入電流131還是輸入電壓V2進(jìn)行控制，而輸入基準(zhǔn)信號(hào)S3 KEF則指示所 控制的輸入信號(hào)S3的所期望信號(hào)水平。在圖6的實(shí)施例中，多路復(fù)用器接收輸入電流信號(hào) SI31和輸入電壓信號(hào)SV2，并且通過(guò)操作模式信號(hào)SME的控制向計(jì)算誤差信號(hào)S EKK的減法元 件362輸出這些信號(hào)之一作為輸入信號(hào)S3。
[0057] 在第二功率轉(zhuǎn)換器電路3僅以恒定電流模式或恒定電壓模式進(jìn)行操作的電子電 路實(shí)施例中，PWM控制器36僅接收輸入電流信號(hào)S I31和輸入電壓信號(hào)SV2之一。在這種情 況下，能夠省略多路復(fù)用器361和操作模式信號(hào)S M〇DE。
[0058] 參考圖6,誤差信號(hào)SEKK由濾波器363所接收，濾波器363根據(jù)該誤差信號(hào)S EKK生 成占空比信號(hào)SDC。該占空比信號(hào)SDC表示PWM控制器36所提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35的占空比。 濾波器363可以是用于根據(jù)功率轉(zhuǎn)換級(jí)的PWM控制器中的誤差信號(hào)S EKK生成占空比信號(hào)SDC 的常規(guī)濾波器，諸如P濾波器、PI濾波器或PID濾波器。PWM驅(qū)動(dòng)器364接收該占空比信號(hào) SDC和時(shí)鐘信號(hào)CLK并且生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35。驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35具有由時(shí)鐘信號(hào)CLK所限定的開(kāi) 關(guān)頻率以及如由占空比信號(hào)S DC所限定的占空比。該驅(qū)動(dòng)器364可以是如本領(lǐng)域已知的被 配置為基于時(shí)鐘信號(hào)和占空比信息生成PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的常規(guī)PWM驅(qū)動(dòng)器。
[0059] 在下文中參考圖5和6對(duì)圖6的PWM控制器36的基本操作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要解釋?？?體上，控制器36對(duì)PWM信號(hào)S35的占空比進(jìn)行控制以使得誤差信號(hào)S EKK為零，從而輸入信 號(hào)對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)信號(hào)S3KEF。假設(shè)輸入信號(hào)S3已經(jīng)被調(diào)節(jié)為由基準(zhǔn)信號(hào)S3 KEF所表示的信號(hào)水 平，并且輸入信號(hào)S3或基準(zhǔn)信號(hào)S3KEF有所變化，從而輸入信號(hào)S3需要重新進(jìn)行調(diào)節(jié)。出 于解釋的目的，假設(shè)輸入信號(hào)S3是輸入電壓S V2并且輸入電壓V2如基準(zhǔn)信號(hào)S3KEF所限定 的要有所增大。在這種情況下，控制器36降低驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35的占空比。降低驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35 的占空比導(dǎo)致了（平均)輸入電流131下降，其中，在第二功率轉(zhuǎn)換器電路的輸入31、32處所 接收的給定輸入功率時(shí)，使得輸入電流131下降導(dǎo)致輸入電壓V2增大。等同地，在要減小 輸入電壓V2時(shí)或者要增大輸入電流131時(shí)提高占空比。
[0060] 圖7圖示了轉(zhuǎn)換級(jí)35的另外實(shí)施例，其被配置為向DC電壓網(wǎng)供應(yīng)輸出電流132。 圖5的轉(zhuǎn)換器35利用降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)鋵?shí)施并且包括串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路包括諸如扼流器 的電感性存儲(chǔ)元件（電感器)312,以及處于第一輸入節(jié)點(diǎn)31和第一輸出節(jié)點(diǎn)33之間的開(kāi)關(guān) 311。諸如二極管之類(lèi)的續(xù)流元件314連接在第二輸出節(jié)點(diǎn)34和對(duì)于電感性存儲(chǔ)元件312 和開(kāi)關(guān)311共用的電路節(jié)點(diǎn)之間。諸如電容器的第一電容性存儲(chǔ)元件312連接在輸入節(jié)點(diǎn) 31、32之間。連接至輸出節(jié)點(diǎn)33、34之間的第二電容性存儲(chǔ)元件305是可選的。
[0061] 與圖5的轉(zhuǎn)換級(jí)相同，圖7的轉(zhuǎn)換級(jí)35中的開(kāi)關(guān)311能夠被實(shí)施為諸如M0SFET 或IGBT的常規(guī)電子開(kāi)關(guān)，或者能夠被實(shí)施為GaN-HEMT。另外，續(xù)流元件314能夠被實(shí)施為 同步整流器。
[0062] 與根據(jù)圖5的轉(zhuǎn)換級(jí)35相同，圖7的轉(zhuǎn)換級(jí)中的開(kāi)關(guān)311由PWM控制器36所提 供的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。PWM控制器36可以如參考圖6所解釋的那樣來(lái)實(shí)施，并 且在要減小輸入電壓V2或者要增大輸入電流131時(shí)增加驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35的占空比，并且在要 增大輸入電壓V2或者要減小輸入電流131時(shí)降低占空比。
[0063] 轉(zhuǎn)換級(jí)35例如在輸入電壓V2始終低于電網(wǎng)電壓Vrc時(shí)利用升壓拓?fù)洌ㄒ?jiàn)圖5)實(shí) 施，并且在輸入電壓V2始終高于電網(wǎng)電壓V rc時(shí)利用降壓拓?fù)?見(jiàn)圖7)實(shí)施。然而，利用升 壓拓?fù)浜徒祲和負(fù)渲粚?shí)施轉(zhuǎn)換級(jí)僅是作為示例。轉(zhuǎn)換級(jí)35也能夠利用諸如降壓-升壓 轉(zhuǎn)換器拓?fù)浠蛘呱龎?降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞钠渌歉綦x拓?fù)鋪?lái)實(shí)施，或者利用諸如反激轉(zhuǎn)換 器拓?fù)涞母綦x拓?fù)鋪?lái)實(shí)施，等等。
[0064] 圖5和7的第二功率轉(zhuǎn)換器電路是單向功率轉(zhuǎn)換器電路。也就是說(shuō)，這些功率轉(zhuǎn) 換器電路被配置為僅以一個(gè)方向輸送電力，也就是本實(shí)施例中的從輸入31、32到輸出33、 34。然而，通過(guò)利用開(kāi)關(guān)替換圖5和7的整流器元件303、314,這些功率轉(zhuǎn)換器電路3能夠 被輕易地修改以成為雙向功率轉(zhuǎn)換器。在這種情況下，該第二功率轉(zhuǎn)換器電路能夠進(jìn)行操 作以從輸入31、32向輸出33、34輸送電力或者從輸出33、34向輸入31、32輸送電力。
[0065] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二功率轉(zhuǎn)換器3是雙向轉(zhuǎn)換器電路。在該實(shí)施例中，充電控制 電路4可以被配置為對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路3進(jìn)行操作以使得從施加于第二功率轉(zhuǎn)換器電 路的輸出33、34的電壓V3對(duì)電池2進(jìn)行充電。在這種情況下，充電控制電路向常規(guī)電池充 電器那樣對(duì)第二功率轉(zhuǎn)換器電路進(jìn)行操作，該常規(guī)電池充電器被配置為從DC電壓或從AC 電壓對(duì)電池進(jìn)行充電。與之前所解釋的電池充電模式相同，充電控制電路4可以被配置為 在從電網(wǎng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)以恒定電流模式或恒定電壓模式對(duì)電池進(jìn)行充電。
[0066] 圖8圖不了第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的一個(gè)實(shí)施例，其被配置為向AC電網(wǎng)供應(yīng)輸出 電流132或者從AC電網(wǎng)接收AC電壓以便對(duì)電池 2進(jìn)行充電。在該實(shí)施例中，PWM控制器 36所控制的轉(zhuǎn)換級(jí)35被配置為將輸出電流132生成為具有由交變同步信號(hào)SSYN。所限定的 信號(hào)波形的交變電流。該同步信號(hào)S SYNC可以與電網(wǎng)電壓同相并且能夠通過(guò)測(cè)量電網(wǎng)電壓 Vrc而生成。然而，也可能提供該同步信號(hào)SSYNC而使得在同步信號(hào)SSYNC和電網(wǎng)電壓V rc之間 存在相位偏移。交變輸出電流132的振幅是可變的并且取決于第二功率轉(zhuǎn)換器電路3所接 收的輸入功率。與之前所解釋的第二功率轉(zhuǎn)換器電路3相同，圖8的第二功率轉(zhuǎn)換器電路 根據(jù)從充電控制電路4 (圖8中未示出）所接收的輸入基準(zhǔn)信號(hào)S3KEF而對(duì)輸入電流131和 輸入電壓V2進(jìn)行控制。
[0067] 供應(yīng)交變輸出電流132并接收直流輸入電壓V2和直流輸入電流131的第二功率 轉(zhuǎn)換器電路可以被實(shí)施為常規(guī)的DC/AC轉(zhuǎn)換器(逆變器)，其被配置為向電網(wǎng)供應(yīng)交變電流。 然而，下文中參考圖8對(duì)一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行解釋。
[0068] 參考圖8,轉(zhuǎn)換級(jí)35具有全橋（H4)轉(zhuǎn)換器拓?fù)洳⑶野ňB接在輸入節(jié)點(diǎn)31、32 之間的兩個(gè)半橋電路。這些半橋電路中的每一個(gè)包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)均具有負(fù)載路徑 和控制路徑。一個(gè)半橋電路的兩個(gè)開(kāi)關(guān)的負(fù)載路徑串聯(lián)連接在輸入節(jié)點(diǎn)31、32之間，其中 第一開(kāi)關(guān)321和第二開(kāi)關(guān)321 2形成第一半橋，并且第三開(kāi)關(guān)3213和第四開(kāi)關(guān)3214形成第 二半橋。每個(gè)半橋包括一個(gè)輸出，其中第一半橋的輸出由對(duì)于第一和第二開(kāi)關(guān)32^、321 2的 負(fù)載路徑共用的電路節(jié)點(diǎn)所形成。第二半橋的輸出由對(duì)于第三和第四開(kāi)關(guān)3213、321 4的負(fù) 載路徑共用的電路節(jié)點(diǎn)所形成。第一半橋的輸出經(jīng)由諸如扼流器的第一電感性元件322^禹 合至第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的第一輸出節(jié)點(diǎn)33。第二半橋的輸出經(jīng)由諸如扼流器的第二 電感性元件32?耦合至第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的第二輸出節(jié)點(diǎn)34。根據(jù)另外的實(shí)施例(未 示出），僅采用第一和第二電感性元件322p322 2中的一個(gè)。轉(zhuǎn)換級(jí)35進(jìn)一步包括連接在輸 入節(jié)點(diǎn)31、32之間的輸入電容器323,以及連接在輸出節(jié)點(diǎn)33、34之間的可選輸出電容器 324。
[0069] 開(kāi)關(guān)32L 3212, 3213, 3214中的每一個(gè)開(kāi)關(guān)在其控制節(jié)點(diǎn)接收控制信號(hào) S35p S352, S353, S354。這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)335^3354由PWM控制器36所提供，并且是被配置為導(dǎo) 通和關(guān)斷相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)321i_321 4的脈沖寬度調(diào)制（PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意的是，PWM信 號(hào)S35i_S354的開(kāi)關(guān)頻率明顯高于同步信號(hào)S SYNC的頻率以及輸出電流132的所期望頻率。 根據(jù)電網(wǎng)所實(shí)施的國(guó)家，該同步信號(hào)可以為具有50Hz或60Hz頻率的正弦信號(hào)，而單獨(dú)的開(kāi) 關(guān)321i_321 4的開(kāi)關(guān)頻率可以處于數(shù)kHz到數(shù)10kHz甚至高達(dá)數(shù)100kHz的范圍之內(nèi)。
[0070] PWM控制器被配置為在0和1之間對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35rS354的占空比進(jìn)行單獨(dú) 調(diào)節(jié)，以便使得輸出電流132的波形遵循同步信號(hào)的波形，并且以便對(duì)輸入電流131和輸入 電壓V2之一進(jìn)行控制。當(dāng)一個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35i_S354的占空比為0時(shí)，相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān) 35r354被永久關(guān)斷，并且當(dāng)一個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35i_S354的占空比為1時(shí)，相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān) 35i_354被永久導(dǎo)通。驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35i_S354的占空比是驅(qū)動(dòng)信號(hào)切換相對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)的時(shí)間段與 一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系。一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的持續(xù)時(shí)間是開(kāi)關(guān)頻率的倒數(shù)。
[0071] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，同步信號(hào)SSYNC是具有交替出現(xiàn)的正和負(fù)的半周期的周期性信 號(hào)。因此，輸出電流132是具有其中輸出電流132為正的正半周期以及具有其中輸出電流 132為負(fù)的負(fù)半周期的交變電流。圖9中圖示了同步信號(hào)S SYN。和相對(duì)應(yīng)輸出電流132的一 個(gè)實(shí)施例。
[0072] 以下簡(jiǎn)要地對(duì)轉(zhuǎn)換級(jí)35的兩種可能操作原則進(jìn)行解釋。首先，假設(shè)要生成輸出電 流132的正半周期。根據(jù)被稱(chēng)作雙極開(kāi)關(guān)或2級(jí)開(kāi)關(guān)的第一操作原則，同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷第 一和第四開(kāi)關(guān)321 1; 3214，而第二和第三開(kāi)關(guān)3212, 3213則被永久性關(guān)斷。在第一和第四開(kāi) 關(guān)32L 3214的導(dǎo)通階段，使輸出電流132通過(guò)(多個(gè))扼流器322i，3222，這取決于跨輸入電 容器323的輸入電壓V2和輸出電壓V3之間的電壓差異，其中輸出電壓V3由電網(wǎng)電壓V rc 所限定。開(kāi)關(guān)321i-32lj^包括諸如二極管的續(xù)流元件，其也在圖8中有所圖示。第二和第 三開(kāi)關(guān)3212, 3213的續(xù)流元件在第一和第四開(kāi)關(guān)3211; 3214被關(guān)斷時(shí)取得流過(guò)(多個(gè)）扼流 器3221; 32?的電流。以該方法，能夠通過(guò)第一和第四開(kāi)關(guān)3211; 3214的同步開(kāi)關(guān)操作的占 空比而對(duì)輸出電流132的信號(hào)水平進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0073] 第一和第四開(kāi)關(guān)3211; 3214的開(kāi)關(guān)頻率明顯高于輸出電流132的頻率，從而輸出電 流132的振幅、頻率和相位能夠通過(guò)第一和第四開(kāi)關(guān)321 1; 3214的同步開(kāi)關(guān)操作的占空比進(jìn) 行相應(yīng)調(diào)節(jié)。在負(fù)半周期期間，第二和第三開(kāi)關(guān)3212,321 3被同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，而第一和第 四開(kāi)關(guān)3211; 3214則被永久關(guān)斷，從而這些第一和第四開(kāi)關(guān)3211; 3214的體二極管傳導(dǎo)?？?替換地，開(kāi)關(guān)3211; 3214在其體二極管正向偏壓時(shí)進(jìn)行切換(具有短暫的死區(qū)時(shí)間)，以便被 操作作為同步整流器。
[0074] 根據(jù)被稱(chēng)作相位斬波或3級(jí)開(kāi)關(guān)的第二操作原則，第一開(kāi)關(guān)32^在輸出電流132 的正半周期期間被永久導(dǎo)通，第二和第三開(kāi)關(guān)321 2、3213則永久關(guān)斷，并且第四開(kāi)關(guān)3214以 鐘控方式導(dǎo)通和關(guān)斷。在第一和第四開(kāi)關(guān)321 1; 3214的導(dǎo)通階段期間，輸出電流132被迫使 通過(guò)(多個(gè))扼流器322p 3222，這取決于跨輸入電容器323的輸入電壓V2和輸出電壓V3之 間的電壓差異，其中輸出電壓V3由電網(wǎng)電壓V rc所限定。在第四開(kāi)關(guān)3214的關(guān)斷階段期間， 由第三開(kāi)關(guān)3213的續(xù)流元件和導(dǎo)通的第一開(kāi)關(guān)32^提供續(xù)流路徑而因此支持跨輸出扼流 器322 r3222的零伏狀態(tài)。以該方法，能夠通過(guò)第四開(kāi)關(guān)3214的開(kāi)關(guān)操作的占空比對(duì)輸出 電流132的振幅進(jìn)行調(diào)節(jié)。在負(fù)半周期期間，第一和第四開(kāi)關(guān)321p321 4被永久關(guān)斷，第二 開(kāi)關(guān)3212被永久導(dǎo)通，并且第三開(kāi)關(guān)3213則以鐘控方式導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0075] 為了對(duì)輸出132的瞬時(shí)信號(hào)水平進(jìn)行控制，PWM控制器36改變以鐘控方式進(jìn)行開(kāi) 關(guān)的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的占空比。該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的占空比及其驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比分別為了提 高輸出電流132的信號(hào)水平而增大，并且為了降低輸出電流132的振幅而減小。該占空比 取決于同步信號(hào)S SYN。的瞬時(shí)信號(hào)水平。開(kāi)關(guān)321廠(chǎng)3214可以被實(shí)施為諸如MOSFET、IGBT、 GaN-HEMT等的常規(guī)電子開(kāi)關(guān)。
[0076] 圖10示意性圖示了生成PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35fS354的PWM控制器36的實(shí)施例。圖 10示出了 PWM控制器36的框圖以便對(duì)其操作原則進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖10所示的 框圖僅是用來(lái)說(shuō)明PWM控制器36的功能而非其實(shí)施方式。以下將更為詳細(xì)解釋的單獨(dú)的 功能模塊可以使用適于實(shí)施控制器的常規(guī)技術(shù)來(lái)實(shí)施。特別地，PWM控制器36的功能模塊 可以被實(shí)施為模擬電路、數(shù)字電路或者可以使用硬件和軟件來(lái)實(shí)施，諸如具體軟件在其上 運(yùn)行以便實(shí)施PWM控制器36的功能的微控制器。
[0077] 參考圖10, PWM控制器36包括第一控制回路，其具有接收同步信號(hào)&^。并且輸出 表不輸出電流132的輸出電流信號(hào)SI32的第一控制器371。第一控制器371被配置為對(duì)同 步信號(hào)S SYNC的頻率以及同步信號(hào)SSYNC和輸出電流信號(hào)SI32之間的相位差進(jìn)行評(píng)估，并且被 配置為生成第一占空比信號(hào)S Da。該第一占空比信號(hào)SDa對(duì)輸出電流132的信號(hào)波形進(jìn)行 控制以對(duì)應(yīng)于同步信號(hào)S SYNC的信號(hào)波形。參考以上的解釋?zhuān)叫盘?hào)&^可以與電網(wǎng)電壓 同相，或者在同步信號(hào)sSYlc和電網(wǎng)電壓v rc之間可以具有相位差。
[0078] PWM控制器36進(jìn)一步包括第二控制回路，其具有接收輸入基準(zhǔn)信號(hào)以及輸入電流 信號(hào)S I31和輸入電壓信號(hào)SV2中的至少一個(gè)的第二控制器372?？蛇x地，當(dāng)?shù)诙β兽D(zhuǎn)換器 電路3支持恒定電流充電和恒定電壓充電時(shí)，第二控制器372接收操作模式信號(hào)S mE。第 二控制器372被配置為生成第二占空比信號(hào)SDai，其對(duì)輸入信號(hào)(輸入電壓V2或輸入電流 131)的信號(hào)水平進(jìn)行控制以使得該信號(hào)水平對(duì)應(yīng)于如輸入基準(zhǔn)信號(hào)S3 KEF所限定的信號(hào)水 平。第二占空比信號(hào)對(duì)應(yīng)于圖6的占空比信號(hào)SDC。第二控制器372因此能夠包括圖6的 控制器36的生成占空比信號(hào)S DC的那些電路模塊。那些電路模塊是可選的多路復(fù)用器（圖 6中的361)、誤差信號(hào)計(jì)算器（圖6中的362)和濾波器（圖6中的363)。
[0079] 第一控制回路可以是相對(duì)快速地控制回路，并且第一占空比信號(hào)SDa可以是快速 變化以便控制輸出電流132而使得輸出電流132具有如同步信號(hào)S SYN。所限定的交變波形的 占空比信號(hào)。對(duì)輸入信號(hào)的信號(hào)水平進(jìn)行控制的第二控制回路與第一控制回路相比可以相 對(duì)慢。
[0080] 參考圖10,多路復(fù)用器接收第一和第二占空比信號(hào)sDa、sDai并且輸出第三占空比 信號(hào)S DaiI。PWM驅(qū)動(dòng)器374接收第三占空比信號(hào)SDan和時(shí)鐘信號(hào)CLK并且使用占空比信號(hào) S DCIII生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35fS354。占空比信號(hào)SDan并不包括是否生成輸出電流132的正或負(fù) 半周期的信息。PWM驅(qū)動(dòng)器374進(jìn)一步接收包括該信息的同步信號(hào)S SYN。。根據(jù)PWM驅(qū)動(dòng)器 374所支持的具體驅(qū)動(dòng)方案，PWM驅(qū)動(dòng)器374生成具有由占空比信號(hào)SDan所限定的占空比 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35i-S35 4中的至少一個(gè)。例如，當(dāng)PWM驅(qū)動(dòng)器374以2級(jí)模式對(duì)轉(zhuǎn)換級(jí)35進(jìn) 行操作時(shí)，在輸出電流132的正半周期期間利用由占空比信號(hào)S Dan所限定的占空比生成第 一和第四開(kāi)關(guān)321p 3214的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35i，S354，而在輸出電流132的負(fù)半周期期間，利用由 占空比信號(hào)S Dan所限定的占空比生成第二和第三開(kāi)關(guān)3212, 3213的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S352, S353。
[0081] 在正半周期期間，第一和第四開(kāi)關(guān)321i，3214同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，而第二和第三 321 2, 3213開(kāi)關(guān)則永久性關(guān)斷。在第一和第四開(kāi)關(guān)3211; 3214的導(dǎo)通階段期間，輸出電流132 被迫使通過(guò)（多個(gè)）扼流器322p 3222，這取決于跨輸入電容器323的輸入電壓V2和輸出電 壓V3之間的電壓差異，其中輸出電壓V3由電網(wǎng)電壓V rc所限定。開(kāi)關(guān)321r3214均可以包 括諸如二極管的續(xù)流元件，其也在圖8中有所圖示。第二和第三開(kāi)關(guān)321 2, 3213的續(xù)流元件 在第一和第四開(kāi)關(guān)3211; 3214被關(guān)斷時(shí)取得流過(guò)(多個(gè)）扼流器3221; 32?的電流。在該方 法中，能夠通過(guò)第一和第四開(kāi)關(guān)3211;3214的同步開(kāi)關(guān)操作的占空比對(duì)輸出電流132的瞬時(shí) 信號(hào)水平進(jìn)行調(diào)節(jié)。然而，也可能將第二和第三開(kāi)關(guān)321 2,3213作為續(xù)流元件進(jìn)行操作。等 同地，在負(fù)半周期期間，第二和第三開(kāi)關(guān)3212,321 3同時(shí)被導(dǎo)通和關(guān)斷，而第一和第四開(kāi)關(guān) 321p3214則被關(guān)斷。
[0082] 在圖8的第二功率轉(zhuǎn)換器電路3中，如由PWM控制器36所控制的轉(zhuǎn)換級(jí)35生成具 有由同步信號(hào)S SY1CK限定的頻率和相位的交變輸出電流132。圖11圖示了第二功率轉(zhuǎn)換器 電路3的另外實(shí)施例，其被配置為輸出具有由同步信號(hào)所限定的交變波形的輸出電流。圖 11的第二功率轉(zhuǎn)換器電路3包括由PWM控制器所控制的轉(zhuǎn)換級(jí)35以及連接至轉(zhuǎn)換級(jí)35和 第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸出33、34之間的展開(kāi)電路38。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換級(jí)輸出對(duì)應(yīng) 于整流輸出電流132的電流132'。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)換級(jí)35的輸出電流132'具有對(duì)應(yīng)于交變 輸出電流132的絕對(duì)值的信號(hào)波形。圖12示意性圖示了轉(zhuǎn)換級(jí)35的輸出電流132'和交 變輸出電流132的時(shí)序圖。
[0083] 圖11的轉(zhuǎn)換級(jí)35可以通過(guò)省略第三開(kāi)關(guān)3213并利用永久性電連接替換第四開(kāi) 關(guān)321 4而從圖8的轉(zhuǎn)換級(jí)35獲得。能夠省略第二電感器3222。圖11的PWM控制器36可 以對(duì)應(yīng)于圖10的PWM控制器，其差異僅在于生成了第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)S35i，S35 2。
[0084] 展開(kāi)橋電路38可以是從整流輸出電流132'生成交變輸出電流132的常規(guī)展開(kāi)橋 電路。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，展開(kāi)橋38接收同步信號(hào)SSYNC并且被配置為根據(jù)該同步信號(hào)SSYNC 而生成輸出電流132的正半周期或負(fù)半周期。
[0085] 雖然圖8的第二功率轉(zhuǎn)換器電路3具有非隔離拓?fù)?，但是也可能利用隔離拓?fù)鋪?lái) 實(shí)施第二功率轉(zhuǎn)換器電路3,也就是利用包括變壓器的拓?fù)浠蛘哂糜趯㈦娐坊ハ嚯姼綦x的 其它技術(shù)來(lái)實(shí)施。雙向DC/AC轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例是公知的并且能夠被用作第二功率轉(zhuǎn)換器 電路3。那些雙向DC/AC轉(zhuǎn)換器例如在以下文獻(xiàn)中有所公開(kāi)：Everts，J.、Krismer，F(xiàn).、Van den Keybus, J. > Driesen, J. > Kolar, J. ff.的 "Comparative evaluation of soft-switchin g，bidirectional, isolated AC/DC converter topologies, "2012 年 IEEE 第二十七屆應(yīng)用 電力電子會(huì)議和博覽會(huì)（APEC)第1067-1074頁(yè)，2012年2月5-9日，其全文通過(guò)引用結(jié)合 于此。這些轉(zhuǎn)換器的雙向?qū)傩圆粌H允許從第二功率轉(zhuǎn)換器電路的輸入31、33向輸出33、34 輸送電力，而且允許從輸出33、34向輸入31、32輸送電力以便從電網(wǎng)對(duì)電池進(jìn)行充電。
[0086] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一功率轉(zhuǎn)換器電路1被配置為從電源提供可在其輸出13、14 處供應(yīng)輸出功率。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該電源包括光伏（PV)模塊布置。圖13示意性地示出 了被配置為從PV模塊布置5供應(yīng)輸出電流112的第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的一個(gè)實(shí)施例。
[0087] PV模塊布置5在圖13中僅是示意性地進(jìn)行圖示。該P(yáng)V模塊布置5包括至少一個(gè) 太陽(yáng)能單元(光伏單元)。圖14A至14C中圖示了包括至少一個(gè)太陽(yáng)能單元的PV模塊布置5 的一些示例性實(shí)施例。參考圖14A中所示的第一實(shí)施例，PV模塊布置5僅包括一個(gè)太陽(yáng)能 單元。參考圖14B中所示的第二實(shí)施例，PV模塊布置5包括串聯(lián)連接的r個(gè)太陽(yáng)能單元 5^1的串，其中r>l。根據(jù)圖5C中所示的又另一個(gè)實(shí)施例，s個(gè)太陽(yáng)能單元的串并聯(lián)連接， 其中s>l。這些串中的每一個(gè)包括r個(gè)太陽(yáng)能單元。圖14A至14C所示的實(shí) 施例僅是示例性的。能夠使用許多其它的太陽(yáng)能單元布置，而且PV模塊布置5耦合至第一 功率轉(zhuǎn)換器電路1。
[0088] 不同于將單個(gè)太陽(yáng)能單元串聯(lián)連接(如圖14B所示)或者將具有單個(gè)太陽(yáng)能單元的 串聯(lián)電路并聯(lián)連接(如圖14C所示)，均包括多個(gè)太陽(yáng)能單元的單元布置可以被串聯(lián)連接，或 者具有那些布置的串聯(lián)電路可以被并聯(lián)連接。也就是說(shuō)，在圖14A至14C的實(shí)施例中，每個(gè) 太陽(yáng)能單元都能夠由具有多個(gè)PV模塊(均包括大約72個(gè)太陽(yáng)能單元)的布置所替代以便形 成PV模塊布置5。
[0089] 第一功率轉(zhuǎn)換器電路1并不局限于具有被實(shí)施為連接至輸入11、12的PV模塊的 電源。也能夠使用其它類(lèi)型的電源，特別是其它類(lèi)型的DC電源。
[0090] 參考之前所提供的解釋?zhuān)谝还β兽D(zhuǎn)換器電路1的輸出電壓分別對(duì)應(yīng)于電池電壓 V2和第二功率轉(zhuǎn)換器電路3的輸入電壓。該電池電壓V2由處于恒定充電模式或放電模式 中的電池2的充電狀態(tài)所限定，或者在電池2以恒定電壓模式進(jìn)行操作時(shí)由第二功率轉(zhuǎn)換 器電路3所限定。第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出電流112根據(jù)PV模塊布置5提供至功率 轉(zhuǎn)換器電路1的輸入功率而變化。
[0091] 參考圖13,第一功率轉(zhuǎn)換器電路包括具有耦合至PV模塊布置5的第一輸入節(jié)點(diǎn) 11和第二輸入節(jié)點(diǎn)12的輸入。在圖13的實(shí)施例中，第一功率轉(zhuǎn)換器電路1接收兩個(gè)輸入 信號(hào)，即輸入電流111和輸入電壓VI。第一功率轉(zhuǎn)換器電路1所接收的輸入功率對(duì)應(yīng)于輸 入電流111和輸入電壓VI的乘積，也即：
[0092] P1IN=V1*I11 (3)
[0093] 第一功率轉(zhuǎn)換器電路1被實(shí)施為開(kāi)關(guān)模式轉(zhuǎn)換器，并且包括至少一個(gè)稱(chēng)合在第一 功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸入11、12和輸出13、14之間的開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器單兀10。根據(jù)一 個(gè)實(shí)施例，功率轉(zhuǎn)換器單元10被配置為對(duì)輸入電流111和輸入電壓VI進(jìn)行控制以便從PV 模塊布置5接收最大輸入功率。
[0094] 所公知的是，太陽(yáng)能單元并且因此包括若干太陽(yáng)能單元的PV模塊布置在其暴露 于陽(yáng)光時(shí)像提供直流輸出電壓（DC輸出電壓)和直流輸出電流（DC輸出電流）的功率生成器 那樣進(jìn)行操作。針對(duì)PV模塊布置5所接收的給定光功率，存在有PV模塊能夠進(jìn)行操作的 輸出電流的范圍以及相對(duì)應(yīng)的輸出電壓的范圍。輸出功率假設(shè)為其最大值的輸出電流和輸 出電壓可以被描述為最大功率點(diǎn)（MPP)。MPP根據(jù)PV模塊所接收的光功率并且取決于溫度 而變化。因此，通過(guò)適當(dāng)控制第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸入電流111和輸入電壓VI之一， 能夠在MPP對(duì)PV模塊布置5進(jìn)行操作以便向第一功率轉(zhuǎn)換器電路1供應(yīng)最大輸入功率。
[0095] 圖15示意性圖示了圖13的功率轉(zhuǎn)換器單元10的一個(gè)實(shí)施例。圖15的功率轉(zhuǎn)換 器單元15類(lèi)似于圖4的功率轉(zhuǎn)換器電路3,并且包括被配置為接收第一功率轉(zhuǎn)換級(jí)的輸入 電流111和輸入電壓VI并且提供輸出電流112的開(kāi)關(guān)模式轉(zhuǎn)換級(jí)15。轉(zhuǎn)換級(jí)15包括至少 一個(gè)以脈沖寬度調(diào)制（PWM)方式導(dǎo)通和關(guān)閉的開(kāi)關(guān)，至少一個(gè)電感器，以及至少一個(gè)電容性 存儲(chǔ)元件（電容器)。功率轉(zhuǎn)換器單元10進(jìn)一步包括PWM控制器16,其被配置為接收第一功 率轉(zhuǎn)換器電路1的電流輸入信號(hào)s m和輸入電壓SV1之一。輸入電流信號(hào)sm表不第一功 率轉(zhuǎn)換器電路1的輸入電流111并且能夠通過(guò)測(cè)量輸入電流111而以常規(guī)方式獲得。輸入 電壓信號(hào)S V1表示第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸入電壓VI并且能夠通過(guò)測(cè)量輸入電壓VI而 以常規(guī)方式獲得。圖15中并未示出用于測(cè)量輸入電流111和輸入電壓VI中的至少一個(gè)并 且用于分別提供相對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)s m、svl的測(cè)量電路。
[0096] 參考圖15，PWM控制器16進(jìn)一步接收限定所要控制的輸入信號(hào)的所期望信號(hào)水平 的基準(zhǔn)信號(hào)S1 KEF。出于解釋的目的，假設(shè)輸入電壓VI要由轉(zhuǎn)換器單元10進(jìn)行控制。在這 種情況下，PWM控制器16接收輸入電壓信號(hào)S V1，并且基準(zhǔn)信號(hào)S1KEF限定輸入電壓VI的所 期望信號(hào)水平。PWM控制器16被配置為生成被轉(zhuǎn)換級(jí)15所接收的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)S15以使 得輸入電壓具有如基準(zhǔn)信號(hào)S1 KEF所限定的信號(hào)水平。
[0097] 圖15的轉(zhuǎn)換器單元10進(jìn)一步包括最大功率點(diǎn)追蹤器（MPPT) 17,其被配置為生成 基準(zhǔn)信號(hào)S1KEF而使得轉(zhuǎn)換器單元10在MPP中對(duì)PV模塊布置5進(jìn)行操作。MPPT17接收表 不輸入電流111的輸入電流信號(hào)s m以及表不輸入電壓VI的輸入電壓信號(hào)SV1。根據(jù)輸入 電流信號(hào)sm和輸入電壓信號(hào)S V1，MPPT17計(jì)算PV模塊布置5提供至第一功率轉(zhuǎn)換器電路1 的瞬時(shí)輸入功率。MPPT17在檢測(cè)周期中被配置為在給定信號(hào)范圍內(nèi)改變基準(zhǔn)信號(hào)S1 KEF的 信號(hào)水平并且針對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)S1KEF所限定的每個(gè)不同信號(hào)水平來(lái)確定PV模塊布置5所提供 的輸入功率。MPPT17進(jìn)一步被配置為檢測(cè)已經(jīng)針對(duì)其獲得了最大輸入功率的輸入電壓VI， 并且最終將基準(zhǔn)信號(hào)S1 KEF設(shè)置為已經(jīng)針對(duì)其檢測(cè)到最大輸入功率的數(shù)值，直至新的檢測(cè)周 期開(kāi)始。在一個(gè)檢測(cè)周期中檢測(cè)MPP可以包括用于檢測(cè)最大功率點(diǎn)的常規(guī)算法，例如"爬山 算法"或"擾動(dòng)觀察算法"。
[0098] 由于被實(shí)施為PV模塊布置5的DC源所接收的太陽(yáng)能可能有所變化，所以MPPT17 進(jìn)一步被配置為檢查DC源5是否仍然在其最大功率點(diǎn)進(jìn)行操作。因此，MPPT17規(guī)律地開(kāi) 始檢測(cè)周期或者當(dāng)存在最大功率點(diǎn)可能已經(jīng)改變的指示時(shí)開(kāi)始檢測(cè)周期。最大功率點(diǎn)可能 已經(jīng)改變的指示的一個(gè)示例是輸入電流信號(hào)S m所表示的輸入電流111是否在在基準(zhǔn)信號(hào) S1KEF并未改變的情況下發(fā)生了變化。
[0099] 與參考圖5、7和8所解釋的轉(zhuǎn)換級(jí)35相同，圖15的轉(zhuǎn)換級(jí)15可以利用諸如升壓 拓?fù)?、降壓拓?fù)洹⒔祲?升壓拓?fù)?、反激拓?fù)涞鹊某Ｒ?guī)拓?fù)鋪?lái)實(shí)施。
[0100] 出于解釋的原因，圖16圖示了具有升壓拓?fù)涞霓D(zhuǎn)換級(jí)15的一個(gè)示例。在不同16 中并未圖示MPPT17。參考圖16,轉(zhuǎn)換級(jí)15包括串聯(lián)電路，其具諸如扼流器的有電感性存儲(chǔ) 元件102以及輸入節(jié)點(diǎn)11、12之間的開(kāi)關(guān)101。另外，諸如二極管的整流器元件103連接至 對(duì)于電感性存儲(chǔ)元件102和開(kāi)關(guān)101共用的電路節(jié)點(diǎn)與第一輸出節(jié)點(diǎn)13之間。第二輸出 節(jié)點(diǎn)14連接至第二輸入節(jié)點(diǎn)12。諸如電容器的第一電容性存儲(chǔ)元件連接至輸入節(jié)點(diǎn)11、 12之間?？蛇x地，諸如電容器的第二電容性存儲(chǔ)元件105連接至輸出節(jié)點(diǎn)13、14之間。
[0101] 開(kāi)關(guān)101可以被實(shí)施為諸如M0SFET或IGBT的常規(guī)電子開(kāi)關(guān)。整流元件103可以 被實(shí)施為同步整流器，這是使用諸如M0SFET或IGBT的電子開(kāi)關(guān)所實(shí)施的整流器。根據(jù)另 外的實(shí)施例，開(kāi)關(guān)101被實(shí)施為GaN-HEMT。
[0102] 參考圖16,開(kāi)關(guān)101從PWM控制器16接收PWM信號(hào)S15作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中PWM 控制器16被配置為對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)S15的占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得輸入信號(hào)(輸入電壓VI) 具有如從MPPT所接收的基準(zhǔn)信號(hào)S1 KEF所表示的信號(hào)水平。
[0103] PWM控制器16可以如圖6的PWM控制器36那樣實(shí)施。圖17中圖示了 PWM控制器 16的一個(gè)可能實(shí)施例。在圖17中，圖示了 PWM控制器16的功能模塊。這些功能模塊可以 被實(shí)施為模擬電路、數(shù)字電路或者能夠使用硬件和軟件來(lái)實(shí)施。
[0104] 參考圖17, PWM控制器16根據(jù)輸入信號(hào)也就是本實(shí)施例中的輸入電壓信號(hào)SV1和 從MPPT17所接收的基準(zhǔn)信號(hào)S1 KEF計(jì)算誤差信號(hào)SEKK2。該誤差信號(hào)SEKK2被濾波器163所接 收，濾波器163根據(jù)該誤差信號(hào)S EKK2生成占空比信號(hào)SDC；2。該占空比信號(hào)SDC；2表不PWM控制 器所提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S15的占空比。濾波器363可以是用于從功率轉(zhuǎn)換級(jí)的PWM控制器中 的誤差信號(hào)S EKK2生成占空比信號(hào)SDC2的常規(guī)濾波器，諸如P濾波器、PI濾波器或PID濾波 器。PWM驅(qū)動(dòng)器164接收該占空比信號(hào)S DC2和時(shí)鐘信號(hào)CLK2并且生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)S15。驅(qū)動(dòng) 信號(hào)S15具有如時(shí)鐘信號(hào)CLK2所限定的開(kāi)關(guān)頻率以及如占空比信號(hào)S DC2所限定的占空比。 該驅(qū)動(dòng)器164可以是如本領(lǐng)域已知的被配置為基于時(shí)鐘信號(hào)和占空比信息生成PWM驅(qū)動(dòng)信 號(hào)的常規(guī)PWM驅(qū)動(dòng)器。
[0105] 圖18圖示了在輸入11、12和輸出13、14之間提供電隔離的功率轉(zhuǎn)換級(jí)15的一個(gè) 實(shí)施例。圖18的功率轉(zhuǎn)換級(jí)15包括橋電路111，其耦合至輸入11、12并且被配置為從在輸 入11、12處所接收的輸入電壓VI生成交流電壓V111。橋電路111包括兩個(gè)半橋，每個(gè)半橋 包括高側(cè)開(kāi)關(guān)11L 1113和低側(cè)開(kāi)關(guān)1112, 1114，其中每個(gè)半橋的高側(cè)開(kāi)關(guān)和低側(cè)開(kāi)關(guān)串聯(lián) 連接，并且每個(gè)半橋連接在輸入的輸入節(jié)點(diǎn)11、12之間。每個(gè)半橋包括輸出111 5，1116，這 是對(duì)于每個(gè)半橋的高側(cè)開(kāi)關(guān)和低側(cè)開(kāi)關(guān)的負(fù)載路徑共用的電路節(jié)點(diǎn)。交變電壓V111在橋 電路111的輸出111 5, 1116之間可用。
[0106] 功率轉(zhuǎn)換級(jí)15進(jìn)一步包括電感器112和變壓器113,后者具有初級(jí)繞組113i和次 級(jí)繞組113 2。初級(jí)繞組lUi與電感器112串聯(lián)連接，其中具有電感器112和初級(jí)繞組113i 的串聯(lián)電路連接在橋電路111的輸出1115, 1116之間。初級(jí)繞組113i和次級(jí)繞組1132具有 相同的繞組感應(yīng)。
[0107] 另外，整流器114連接在次級(jí)繞組1132和功率轉(zhuǎn)換級(jí)10的輸出13、14之間。該 整流器電路114被實(shí)施為橋整流器并且包括連接至次級(jí)繞組113 2的第一節(jié)點(diǎn)和第一輸出 節(jié)點(diǎn)13之間的第一整流器元件111、連接在第二輸出節(jié)點(diǎn)14和整流器元件1132的第二節(jié) 點(diǎn)之間的第二整流器元件114 2、連接至整流器元件1132的第二節(jié)點(diǎn)和第一輸出節(jié)點(diǎn)13之 間的第三整流器元件、以及連接在第二輸出節(jié)點(diǎn)14和整流器元件113 2的第二節(jié)點(diǎn)之間的 第四整流器元件1144。整流器元件111-111在圖18的實(shí)施例中被實(shí)施為二極管。然而， 這僅是作為示例，也可以使用諸如包括M0SFET的同步整流器的其它類(lèi)型的整流器元件。
[0108] 在圖18的功率轉(zhuǎn)換級(jí)15中，橋電路111被配置為從輸入電壓VI生成交變電壓 VIII，變壓器113將經(jīng)由電感器112施加于初級(jí)繞組113i的交變電壓傳送至次級(jí)繞組1132， 并且整流器114對(duì)可在次級(jí)繞組113 2獲得的交變電壓進(jìn)行整流。
[0109] 圖19中示意性圖示了橋電路111所生成的交變電壓V111的時(shí)序圖。參考圖19， 交變電壓V111假設(shè)了三個(gè)不同的信號(hào)水平，即正信號(hào)水平+V1、負(fù)信號(hào)水平-VI和0。正信 號(hào)水平+V1通過(guò)導(dǎo)通第一開(kāi)關(guān)llli和第四開(kāi)關(guān)111 4所生成，負(fù)信號(hào)水平通過(guò)導(dǎo)通第二開(kāi)關(guān) 1112和第三開(kāi)關(guān)1113所生成，而0則通過(guò)導(dǎo)通第一開(kāi)關(guān)llli和第三開(kāi)關(guān)111 3或者第二開(kāi) 關(guān)1112和第四開(kāi)關(guān)1114而獲得。
[0110] 橋電路111的一個(gè)開(kāi)關(guān)周期在交變電壓V111具有正水平+V時(shí)包括第一時(shí)間段 T1，信號(hào)水平為0時(shí)的跟隨第一時(shí)間段的第二時(shí)間段，當(dāng)信號(hào)水平為負(fù)時(shí)的第三時(shí)間段T3， 以及當(dāng)信號(hào)水平為0時(shí)的第四時(shí)間段T4。該開(kāi)關(guān)操作具有兩個(gè)占空比，也就是由第一和第 二時(shí)間段T1、T2所限定的第一占空比D1=T1AT1+T2)以及由第三和第四時(shí)間段T3、T4所限 定的第二占空比D2=T3AT3+T4)。根據(jù)該實(shí)施例，上述占空比相等，從而D1=D2。
[0111] 與之前所解釋的實(shí)施例相同，可以通過(guò)控制占空比D1、D2而對(duì)功率轉(zhuǎn)換級(jí)15的輸 入電壓V2進(jìn)行控制。這些占空比可以以與之前參考圖17所解釋的相同方式進(jìn)行控制。在 圖18的轉(zhuǎn)換級(jí)15中，以之前所解釋的方式，驅(qū)動(dòng)器電路115接收PWM信號(hào)并且以PWM方式 對(duì)開(kāi)關(guān)111^111 4進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0112] 圖20圖示了第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的另外實(shí)施例。在該實(shí)施例中，第一功率轉(zhuǎn)換 器電路1包括多個(gè)輸入，其中多個(gè)電源中的一個(gè)電源f禹合至這些輸入 中的每一個(gè)輸入。另外，第一功率轉(zhuǎn)換器電路1包括多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器單元lOi-lOm，其中轉(zhuǎn) 換器單元沖-叫經(jīng)由輸入中的一個(gè)耦合至電源SiA中的一個(gè)電源。在圖20中，附圖標(biāo)記 表示單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器單元lOi-10^的輸入電壓，而附圖標(biāo)記Illi-Illm則表示單獨(dú)的轉(zhuǎn) 換器單元lOrlOm的輸入電流。轉(zhuǎn)換器單元K^-lOm中的每一個(gè)可以如之前參考圖13至15 所解釋的那樣實(shí)施并且被配置為輸出輸出電流IlOi-ΠΟ^。單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器單元的輸 出耦合至第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出13、14,從而第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出電流112 對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器單元lOi-lOm的輸出電流IlOi-IlOm。
[0113] 圖21圖示了第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的另外實(shí)施例。圖21的第一功率轉(zhuǎn)換器電 路1是基于圖20的功率轉(zhuǎn)換器電路并且包括均耦合至電源的多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器單元 lOi-lOm。功率轉(zhuǎn)換器單元lOi-lOm的輸出在第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出節(jié)點(diǎn)13、14之間 級(jí)聯(lián)。功率轉(zhuǎn)換器單元lO^lOm中的每一個(gè)供應(yīng)輸出電流112,并且功率轉(zhuǎn)換器單元lOi-lOu 中的每一個(gè)供應(yīng)電壓VIOi-VlOm，其中由一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器單元lOi-lOm所供應(yīng)的每個(gè)電壓是 第一功率轉(zhuǎn)換器電路1的輸出電壓V2的一部分，也就是 剛

【權(quán)利要求】
1. 一種電路，包括： 第一功率轉(zhuǎn)換器電路，其包括輸出； 第二功率轉(zhuǎn)換器電路，其包括輸入和輸出，其中所述第二功率轉(zhuǎn)換器的所述輸入耦合 至所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸出并且被配置為接收輸入信號(hào)； 可充電電池，耦合至所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸出；以及 充電控制電路，其被配置為通過(guò)控制所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路而控制對(duì)所述可充電電 池進(jìn)行的充電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述充電控制電路被配置為檢測(cè)所述可充電電池 的充電狀態(tài)并且根據(jù)所述可充電電池的所述充電狀態(tài)而控制所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述充電控制電路被配置為基于向所述第二功率 轉(zhuǎn)換器電路輸出基準(zhǔn)信號(hào)而對(duì)所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸入所接收的所述輸入信 號(hào)進(jìn)行控制，所述基準(zhǔn)信號(hào)表示所述輸入信號(hào)的所期望的信號(hào)水平。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其中所述輸入信號(hào)包括輸入電流或輸入電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中所述充電控制電路被配置為測(cè)量所述電池處的電 壓，并且當(dāng)所述電池電壓低于電壓閾值時(shí)控制所述輸入電流。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其中所述充電控制電路被配置為當(dāng)所述電池電壓高于 所述電壓閾值時(shí)控制所述電池電壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，進(jìn)一步包括耦合在所述電池和所述第一功率轉(zhuǎn)換器電 路的所述輸出之間的電子開(kāi)關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路包括被配置為接收輸入 信號(hào)并且控制所述輸入信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換器單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其中所述功率轉(zhuǎn)換器單元包括最大功率點(diǎn)追蹤器，所 述最大功率點(diǎn)追蹤器被配置為生成表示由所述至少一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器單元所接收的所述輸 入信號(hào)的所期望的信號(hào)水平的基準(zhǔn)信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其中所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路包括多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器 單元，每個(gè)所述功率轉(zhuǎn)換器單元均包括連接至所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸出的輸 出。
11. 一種方法，包括： 在第一功率轉(zhuǎn)換器電路的輸出處供應(yīng)輸出功率；以及 通過(guò)控制耦合至所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸出的第二功率轉(zhuǎn)換器電路而控制 對(duì)耦合至所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸出的可充電電池進(jìn)行的充電。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中控制所述充電包括檢測(cè)所述可充電電池的充電 狀態(tài)并且根據(jù)所述可充電電池的所述充電狀態(tài)而控制所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括 在所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸入處接收輸入信號(hào)；以及 通過(guò)向所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路輸出基準(zhǔn)信號(hào)而對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行控制，所述基準(zhǔn) 信號(hào)表示所述輸入信號(hào)的所期望的信號(hào)水平。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述輸入信號(hào)包括輸入電流或輸入電壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括： 測(cè)量所述電池處的電壓；以及 當(dāng)所述電池電壓低于電壓閾值時(shí)控制所述輸入電流。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中當(dāng)所述電池電壓高于所述電壓閾值時(shí)控制所述 電池電壓。
17. -種電路，包括： 第一功率轉(zhuǎn)換器電路，其包括輸出； 第二功率轉(zhuǎn)換器電路，其包括輸入和輸出，其中所述第二功率轉(zhuǎn)換器的所述輸入耦合 至所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸出并且被配置為接收輸入信號(hào)； 可充電電池節(jié)點(diǎn)，其耦合至所述第一功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸出，所述可充電電池節(jié) 點(diǎn)被配置為耦合至可充電電池；以及 充電控制電路，其被配置為通過(guò)控制所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路而控制對(duì)所述可充電電 池進(jìn)行的充電。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電路，其中所述充電控制電路被配置為檢測(cè)所述可充電電 池的充電狀態(tài)并且根據(jù)所述可充電電池的所述充電狀態(tài)而控制所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電路，其中所述充電控制電路被配置為基于向所述第二功 率轉(zhuǎn)換器電路輸出基準(zhǔn)信號(hào)而對(duì)所述第二功率轉(zhuǎn)換器電路的所述輸入所接收的所述輸入 信號(hào)進(jìn)行控制，所述基準(zhǔn)信號(hào)表示所述輸入信號(hào)的所期望的信號(hào)水平。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的電路，其中所述充電控制電路被配置為測(cè)量所述電池處的 電壓并且當(dāng)所述電池電壓低于電壓閾值時(shí)控制所述輸入電流，并且其中所述充電控制電路 被配置為當(dāng)所述電池電壓高于所述電壓閾值時(shí)控制所述電池電壓。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK104052100SQ201410093665
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】G·德伯伊 申請(qǐng)人:英飛凌科技奧地利有限公司