[发明专利]自动调整平衡器设备

说明书

本发明题为“自动调整平衡器设备”。本发明公开了一种设备，该设备包括串联连接的储能装置串；串联连接的绕组串，该串联连接的绕组串位于至少一个芯上并且具有耦接到该串联连接的储能装置串的第一中间节点的第一中间节点；和第一开关和第二开关，该第一开关和该第二开关被配置为将串联连接的储能装置串的第一端部节点和第二端部节点连接到串联连接的储能装置串的相应第一端部节点和第二端部节点。控制电路被配置为以相同的占空比操作第一开关和第二开关。

相关申请

本申请是2017年3月23日提交的名称为“使用自适应节点平衡的电源转换器设备和方法”(“POWER CONVERTER APPARATUS AND METHODS USING ADAPTIVE NODEBALANCING”)的美国专利申请序列号15/467,475的部分继续申请，并且该专利申请全文以引用方式并入本文。

背景技术

本发明的主题涉及电气设备，并且更具体地讲，涉及电源转换器设备。

电源转换器设备(诸如不间断电源(UPS)系统、并网逆变器等)通常包括从DC链路接收电力的逆变器。逆变器可以产生以中性线为参考的单相或三相输出，并且DC链路可以包括相对于中性线具有相应正电压和负电压的第一总线和第二总线。

不平衡负载可以引起三相逆变器系统中的DC总线不平衡问题。具体地讲，逆变器输出的一个相基本上比其他相更多的负载可以导致DC链路的正DC总线和负DC总线上的电压相对于逆变器的中性线上的电压不平衡。此类问题可以通过使用间歇地将DC总线耦接到中性线的“平衡器”电路来解决，如例如在Johnson,Jr.等人的美国专利6,483,730中所描述的。然而，即使在负载不平衡时，此类常规的平衡器电路也可以产生不期望的纹波电流。

发明内容

本发明主题的一些实施方案提供了一种设备，该设备包括：串联连接的第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组；第一开关，该第一开关被配置为将第一绕组的第一抽头连接到第一储能装置的第一端子；和第二开关，该第二开关被配置为将第一绕组的第二抽头和第二绕组的第一抽头连接到第一储能装置的第二端子和第二储能装置的第一端子。第二绕组的第二抽头和第三绕组的第一抽头连接到第二储能装置的第二端子和第三储能装置的第一端子。该设备还包括：第三开关，该第三开关被配置为将第三绕组的第二抽头和第四绕组的第一抽头连接到第三储能装置的第二端子和第四储能装置的第一端子；和第四开关，该第四开关被配置为将第四绕组的第二抽头连接到第四储能装置的第二端子。控制电路被配置为以相同的占空比操作第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。

第一绕组和第二绕组可以彼此磁耦合，并且第三绕组和第四绕组可以彼此磁耦合。在一些实施方案中，第一绕组和第二绕组可以被缠绕在第一芯上，并且第三绕组和第四绕组可以被缠绕在第二芯上。第一绕组与第二绕组的匝数比可以为1:1，并且其中第三绕组与第四绕组的匝数比可以为1:1。

在另外的实施方案中，第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组可以彼此磁耦合。第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组可以被缠绕在共同的芯上。第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组彼此的匝数比可以为1:1。

在一些实施方案中，占空比可以为约50％。在一些实施方案中，占空比可以小于40％。

在一些实施方案中，该设备可以包括：连接在第一储能装置的第一端子和第四绕组的第二端子之间的第一二极管，和连接在第四储能装置的第二端子和第一绕组的第一端子之间的第二二极管。

第一储能装置、第二储能装置、第三储能装置和第四储能装置可以包括电容器或电池。该设备可以包括耦接到第一储能装置、第二储能装置、第三储能装置和第四储能装置的端子的多电平逆变器电路。