特許 6919061 変換回路、制御方法、及び電源デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6919061

(24)【登録日】2021年7月27日

(45)【発行日】2021年8月11日

(54)【発明の名称】変換回路、制御方法、及び電源デバイス

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/487 20070101AFI20210729BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/487

【請求項の数】16

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2020-507639(P2020-507639)

(86)(22)【出願日】2018年8月10日

(65)【公表番号】特表2020-530756(P2020-530756A)

(43)【公表日】2020年10月22日

(86)【国際出願番号】CN2018099926

(87)【国際公開番号】WO2019029694

(87)【国際公開日】20190214

【審査請求日】2020年3月23日

(31)【優先権主張番号】201710686021.7

(32)【優先日】2017年8月11日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】ワン，ジャオホォイ

(72)【発明者】

【氏名】シ，レイ

(72)【発明者】

【氏名】フゥ，ディアンボ

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 欧州特許出願公開第０２７２８７３４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／０３０１５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１５４７１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

変換回路であって、
当該変換回路は、入力端子と、出力端子と、制御モジュールと、半導体スイッチングデバイスによって形成される第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットとを有し、
前記入力端子は、正の直流バス端子及び負の直流バス端子を有し、前記出力端子は、交流出力端を有し、
前記第１スイッチユニットは、フライングクランピングキャパシタと、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチを直列に接続することによって形成される第１コンバータブリッジアームとを有し、該第１コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第１端は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第２端は、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記第２スイッチと前記第３スイッチとの間の直列接続点は、前記第１スイッチユニットの出力端を形成し、
前記第２スイッチユニットは、第５スイッチ及び第６スイッチを有する第２コンバータブリッジアームを有し、該第２コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記第５スイッチと前記第６スイッチとの間の直列接続点は、前記第２スイッチユニットの出力端へ接続され、
前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端は、前記交流出力端へ接続され、
前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットは、前記制御モジュールへ接続され、該制御モジュールの制御下で、当該変換回路が直流電圧と交流電圧との間で変換を行うように切り替わり、
前記制御モジュールは、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチのいずれか一方のスイッチがオフである場合には、該一方のスイッチのスイッチオン時から対応する時間インターバル後に前記第５スイッチをオンし、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両方がオンである場合には、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチの一方のスイッチオフ時から対応する時間インターバル前に前記第５スイッチをオフすることによって、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである時間内に少なくともある期間オンであるよう前記第５スイッチを制御するよう構成され、
前記制御モジュールは、前記第３スイッチ又は前記第４スイッチのいずれか一方のスイッチがオフである場合には、該一方のスイッチのスイッチオン時から対応する時間インターバル後に前記第６スイッチをオンし、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチの両方がオンである場合には、前記第３スイッチ又は前記第４スイッチの一方のスイッチオフ時から対応する時間インターバル前に前記第６スイッチをオフすることによって、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである時間内に少なくともある期間オンであるよう前記第６スイッチを制御するよう更に構成される、
前記変換回路。

【請求項2】

当該変換回路は、フィルタリングモジュールを更に有し、
前記フィルタリングモジュールの一端は、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端へ接続され、前記フィルタリングモジュールの他端は、前記交流出力端へ接続される、
請求項１に記載の変換回路。

【請求項3】

前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、及び前記第６スイッチは夫々がＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴデバイスを有し、前記ＩＧＢＴは、アンチパラレルダイオードを有する、
請求項１に記載の変換回路。

【請求項4】

前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチは夫々がＩＧＢＴ及びアンチパラレルダイオードを有し、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチは夫々がＩＧＢＴを有する、
請求項１に記載の変換回路。

【請求項5】

当該変換回路は、単相回路、三相回路、又は多相回路の一部である、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の変換回路。

【請求項6】

当該変換回路は、整流回路又はインバータ回路の一部である、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の変換回路。

【請求項7】

変換回路を制御するために使用される制御方法であって、
前記変換回路は、入力端子と、出力端子と、制御モジュールと、半導体スイッチングデバイスによって形成される第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットとを有し、
前記入力端子は、正の直流バス端子及び負の直流バス端子を有し、前記出力端子は、交流出力端を有し、
前記第１スイッチユニットは、フライングクランピングキャパシタと、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチを直列に接続することによって形成される第１コンバータブリッジアームとを有し、該第１コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第１端は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第２端は、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記第２スイッチと前記第３スイッチとの間の直列接続点は、前記第１スイッチユニットの出力端を形成し、
前記第２スイッチユニットは、第５スイッチ及び第６スイッチを有する第２コンバータブリッジアームを有し、該第２コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記第５スイッチと前記第６スイッチとの間の直列接続点は、前記第２スイッチユニットの出力端へ接続され、
前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端は、前記交流出力端へ接続され、
前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットは、前記制御モジュールへ接続され、該制御モジュールの制御下で、前記変換回路が直流電圧と交流電圧との間で変換を行うように切り替わる、前記制御方法において、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、少なくともある期間オンであるよう前記第５スイッチを制御することと、
前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、少なくともある期間オンであるよう前記第６スイッチを制御することと
を有し、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、少なくともある期間オンであるよう前記第５スイッチを制御することは、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチのいずれか一方のスイッチがオフである場合には、該一方のスイッチのスイッチオン時から対応する時間インターバル後に前記第５スイッチをオンし、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両方がオンである場合には、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチの一方のスイッチオフ時から対応する時間インターバル前に前記第５スイッチをオフすることを有し、
前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、少なくともある期間オンであるよう前記第６スイッチを制御することは、前記第３スイッチ又は前記第４スイッチのいずれか一方のスイッチがオフである場合には、該一方のスイッチのスイッチオン時から対応する時間インターバル後に前記第６スイッチをオンし、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチの両方がオンである場合には、前記第３スイッチ又は前記第４スイッチの一方のスイッチオフ時から対応する時間インターバル前に前記第６スイッチをオフすることを有する、
前記制御方法。

【請求項8】

前記第１スイッチユニット内の前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチの夫々のスイッチング周波数は高周波であり、前記第１スイッチ及び前記第４スイッチは相補的なスイッチであり、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチは相補的なスイッチである、
請求項７に記載の制御方法。

【請求項9】

前記第１スイッチユニット内の前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、１８０°の位相シフトでオン／オフを切り替えられ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチは、１８０°の位相シフトでオン／オフを切り替えられる、
請求項７に記載の制御方法。

【請求項10】

前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、少なくともある期間オンであるよう前記第５スイッチを制御することは、
前記第１スイッチがオフであり且つ前記第２スイッチがオンである場合に、前記第１スイッチがオンされるとき、前記制御モジュールによって、前記第１スイッチのスイッチオン時から時間インターバルＴｄ１後にオンされるよう前記第５スイッチを制御することと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである場合に、前記第２スイッチがオフされるとき、前記制御モジュールによって、前記第２スイッチのスイッチオフ時より時間インターバルＴｄ２前にオフされるよう前記第５スイッチを制御することと、
前記第１スイッチがオンであり且つ前記第２スイッチがオフである場合に、前記第２スイッチがオンされるとき、前記制御モジュールによって、前記第２スイッチのスイッチオン時から時間インターバルＴｄ３後にオンされるよう前記第５スイッチを制御することと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである場合に、前記第１スイッチがオフされるとき、前記制御モジュールによって、前記第１スイッチのスイッチオフ時より時間インターバルＴｄ４前にオフされるよう前記第５スイッチを制御することと
を有する、
請求項７乃至９のうちいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項11】

前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、少なくともある期間オンであるよう前記第６スイッチを制御することは、
前記第３スイッチがオンであり且つ前記第４スイッチがオフである場合に、前記第４スイッチがオンされるとき、前記制御モジュールによって、前記第４スイッチのスイッチオン時から時間インターバルＴｄ５後にオンされるよう前記第６スイッチを制御することと、
前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである場合に、前記第３スイッチがオフされるとき、前記制御モジュールによって、前記第３スイッチのスイッチオフ時より時間インターバルＴｄ６前にオフされるよう前記第６スイッチを制御することと、
前記第３スイッチがオフであり且つ前記第４スイッチがオンである場合に、前記第３スイッチがオンされるとき、前記制御モジュールによって、前記第３スイッチのスイッチオン時から時間インターバルＴｄ７後にオンされるよう前記第６スイッチを制御することと、
前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである場合に、前記第４スイッチがオフされるとき、前記制御モジュールによって、前記第４スイッチのスイッチオフ時より時間インターバルＴｄ８前にオフされるよう前記第６スイッチを制御することと
を有する、
請求項７乃至９のうちいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項12】

当該制御方法は、前記制御モジュールによって、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニット内の前記半導体スイッチングデバイスのスイッチング特性に基づき前記時間インターバルを決定することを更に有し、
前記時間インターバルは、０ｎｓから１０μｓの間である、
請求項１０又は１１に記載の制御方法。

【請求項13】

当該制御方法は、前記制御モジュールによって、もっぱら前記時間インターバルを設定することを更に有する、
請求項１０又は１１に記載の制御方法。

【請求項14】

前記変換回路は、フィルタリングモジュールを更に有し、該フィルタリングモジュールの一端は、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端へ接続され、前記フィルタリングモジュールの他端は、前記交流出力端へ接続され、
前記フィルタリングモジュールは、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端の電圧のリップルを除去するよう構成される、
請求項１０乃至１３のうちいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項15】

請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の変換回路を有し、直流電圧と交流電圧との間の電力変換を実装するよう構成される電源デバイス。

【請求項16】

光発電システムであって、
当該光発電システムは、光起電力電池、光起電力インバータ、及び交流電力グリッドを有し、
前記光起電力インバータは、入力端、出力端、及び変換回路を有し、
前記光起電力インバータの前記入力端は、前記光起電力電池へ接続され、前記光起電力インバータの前記出力端は、前記交流電力グリッドへ接続され、
前記変換回路は、前記光起電力インバータの前記入力端及び前記出力端での電圧を変換するよう構成され、
前記変換回路は、入力端子と、出力端子と、制御モジュールと、半導体スイッチングデバイスによって形成される第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットとを有し、
前記入力端子は、正の直流バス端子及び負の直流バス端子を有し、前記出力端子は、交流出力端を有し、
前記第１スイッチユニットは、フライングクランピングキャパシタと、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチを直列に接続することによって形成される第１コンバータブリッジアームとを有し、該第１コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第１端は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第２端は、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記第２スイッチと前記第３スイッチとの間の直列接続点は、前記第１スイッチユニットの出力端を形成し、
前記第２スイッチユニットは、第５スイッチ及び第６スイッチを有する第２コンバータブリッジアームを有し、該第２コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記第５スイッチと前記第６スイッチとの間の直列接続点は、前記第２スイッチユニットの出力端へ接続され、
前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端は、前記交流出力端へ接続され、
前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットは、前記制御モジュールへ接続され、該制御モジュールの制御下で、当該変換回路が直流電圧と交流電圧との間で変換を行うように切り替わり、
前記制御モジュールは、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチのいずれか一方のスイッチがオフである場合には、該一方のスイッチのスイッチオン時から対応する時間インターバル後に前記第５スイッチをオンし、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両方がオンである場合には、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチの一方のスイッチオフ時から対応する時間インターバル前に前記第５スイッチをオフすることによって、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである時間内に少なくともある期間オンであるよう前記第５スイッチを制御するよう構成され、
前記制御モジュールは、前記第３スイッチ又は前記第４スイッチのいずれか一方のスイッチがオフである場合には、該一方のスイッチのスイッチオン時から対応する時間インターバル後に前記第６スイッチをオンし、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチの両方がオンである場合には、前記第３スイッチ又は前記第４スイッチの一方のスイッチオフ時から対応する時間インターバル前に前記第６スイッチをオフすることによって、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである時間内に少なくともある期間オンであるよう前記第６スイッチを制御するよう更に構成される、
前記光発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、光発電技術の分野に、特に、変換回路、制御方法、及び電源デバイスに関係がある。

【背景技術】

【0002】

光発電システムでは、コアデバイスとしてのインバータが直接に、光発電装置のシステムアーキテクチャ及び信頼できる動作を決定する。高効率インバータは、光発電システムの電気エネルギ生成を増大させ、コンバータの重さ及びサイズを低減し、設置及びメンテナンスを容易にし、製品コスト性能を改善し且つ製品市場競争力を強化することができる。光起電力インバータのコア部分として、インバータ回路は、インバータの全体性能に対して決定的な効果を有している。

【0003】

高効率電気エネルギ変換を実装するために、深い調査及び研究が、産業及び学界においてインバータ回路に対して行われている。現在、一般的に使用されているインバータ回路には主に、２レベルインバータ回路及び３レベルインバータ回路がある。図１に示されるように、図１ａは、従来のブリッジ型２レベルインバータ回路を示し、図１ｂは、ダイオード中性点クランプ式（neutral point clamped，ＮＰＣ）３レベルインバータ回路を示す。

【0004】

従来の２レベルインバータ回路及びＮＰＣ３レベルインバータ回路は、異なった損失特性を有している。２つの回路の総損失が互いに近いとき、２レベルインバータ回路は、３レベルインバータ回路よりも導電損失が低く、一方で、ＮＰＣ３レベルインバータ回路は、２レベルインバータ回路よりもスイッチング損失が低い。これは、３レベルインバータ回路では、低電圧半導体スイッチングデバイスが使用され得、低電圧デバイスは優れたスイッチング特性及び低いスイッチング損失を有しているからである。しかし、こうしたデバイスは、２レベル回路の電圧グレードに届くよう直列に接続される必要があり、こうしたデバイスの直列接続は、比較的に高い順方向の導通電圧降下を引き起こす。図２に示される曲線は、デバイスの順方向電流が同じであるときに、１２００Ｖ ＩＧＢＴの導通電圧降下（Ｖ１）が、直列接続された２つの６５０Ｖ ＩＧＢＴの導通電圧降下（Ｖ２）よりも明らかに低いことを示す。従って、２レベル回路の方が、より低い導電損失を達成することができる。

【0005】

結論として、２レベルインバータ回路は低い導電損失を有し、一方、マルチレベルインバータ回路は低いスイッチング損失を有する。従って、コンバータの損失を更に減らし、コンバータの電力密度及び製品競争力を高めるために、２つのタイプのインバータ回路の利点が、コンバータ性能を改善するようにインバータにおいて包括的に使用され得る。

【0006】

しかし、２レベルインバータ回路をＮＰＣ３レベルインバータ回路と組み合わせることによって得られる回路では、半導体デバイスの数量が多く、整流ループが複雑であり、電力回路レイアウトが影響を及ぼされる。その上、組み合わされた回路のトポロジでは、直流バス電圧を分割して中点電圧を生成するために、大容量のキャパシタが使用される必要がある。しかし、深刻な電圧変動が中点電圧で起こり、その電圧変動は、バスキャパシタの電流リップルの振幅値の増大をもたらして、バスキャパシタを発熱させ、キャパシタの耐用年数を短縮し、コンバータの長期にわたる信頼できる働きに影響を及ぼす。

【発明の概要】

【0007】

本願は、混合型３レベルインバータ回路トポロジに属する変換回路を提供する。これに基づき、本願は更に、コンバータの損失を低減し且つコンバータ性能を改善するために、回路を適合させる制御方法を提供する。

【0008】

第１の態様に従って、本願は、変換回路であって、当該回路は、入力端子と、出力端子と、制御モジュールと、半導体スイッチングデバイスによって形成される第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットとを含み、前記入力端子は、正の直流バス端子及び負の直流バス端子を含み、前記出力端子は、交流出力端を含み、前記第１スイッチユニットは、フライングクランピングキャパシタと、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチを直列に接続することによって形成される第１コンバータブリッジアームとを含み、該第１コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第１端は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第２端は、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記第２スイッチと前記第３スイッチとの間の直列接続点は、前記第１スイッチユニットの出力端を形成し、前記フライングクランピングキャパシタは、前記半導体スイッチングデバイスの過電圧損傷を回避するように、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチの電圧クランピングを実施するよう構成され、前記第２スイッチユニットは、第５スイッチ及び第６スイッチを含む第２コンバータブリッジアームを含み、該第２コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記第５スイッチと前記第６スイッチとの間の直列接続点は、前記交流出力端へ接続され、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットは、前記制御モジュールへ接続され、該制御モジュールの制御下で、当該変換回路が直流電圧と交流電圧との間で変換を行うように切り替わる、前記変換回路を提供する。

【0009】

第１の態様を参照して、第１の態様の実施において、当該回路は、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端の電圧のリップルを除去するよう構成されるフィルタリングモジュールを更に含み、該フィルタリングモジュールの一端は、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端へ接続され、前記フィルタリングモジュールの他端は、前記交流出力端へ接続される。任意に、前記フィルタリングモジュールは、インダクタのようなフィルタ回路を含む。

【0010】

第１の態様を参照して、第１の態様の他の実施において、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、及び前記第６スイッチは夫々が、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴデバイスのような半導体スイッチングデバイスを含み、前記ＩＧＢＴは、アンチパラレルダイオードを含む。

【0011】

第１の態様を参照して、第１の態様の更なる他の実施において、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチは夫々が、ＩＧＢＴ及びアンチパラレルダイオードを含み、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチは夫々が、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴのような半導体スイッチングデバイスを含む。

【0012】

第１の態様を参照して、第１の態様の更なる他の実施において、当該回路は、単相回路、三相回路、又は多相回路の一部であってよい。

【0013】

第１の態様を参照して、第１の態様の更なる他の実施において、当該回路は、整流回路又はインバータ回路の一部である。

【0014】

第１の態様を参照して、第１の態様の更なる他の実施において、前記フライングクランピングキャパシタの定常状態電圧は通常、直流バス電圧の１／２、すなわち、Ｖｂｕｓ／２に制御され、駆動ロジックに基づき、直流バス中点Ｍに対する前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端ＯＵＴの出力レベルは、＋Ｖｂｕｓ／２、０、及び−Ｖｂｕｓ／２である。

【0015】

第２の態様に従って、本願は、第１の態様で記載される変換回路を制御するために使用される制御方法であって、前記変換回路は、入力端子と、出力端子と、制御モジュールと、半導体スイッチングデバイスによって形成される第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットとを含み、前記入力端子は、正の直流バス端子及び負の直流バス端子を含み、前記出力端子は、交流出力端を含み、前記第１スイッチユニットは、フライングクランピングキャパシタと、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチを直列に接続することによって形成される第１コンバータブリッジアームとを含み、該第１コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記の負直流バス端子へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第１端は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記フライングクランピングキャパシタの第２端は、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間の直列接続点へ接続され、前記第２スイッチと前記第３スイッチとの間の直列接続点は、前記第１スイッチユニットの出力端を形成し、前記第２スイッチユニットは、第５スイッチ及び第６スイッチを含む第２コンバータブリッジアームを含み、該第２コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、前記正の直流バス端子及び前記負の直流バス端子へ接続され、前記第５スイッチと前記第６スイッチとの間の直列接続点は、前記第２スイッチユニットの出力端へ接続され、前記制御モジュールは、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットへ接続され、直流電圧と交流電圧との間の電力変換を実施するように前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニット内の各半導体スイッチングデバイスのスイッチオン又はスイッチオフを制御するよう構成される、前記回路制御方法において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのパスの導通電圧降下を小さくするように、少なくともある期間オンであるよう前記第５スイッチを制御することと、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチのパスの導通電圧降下を小さくするように、少なくともある期間オンであるよう前記第６スイッチを制御することとを含む前記制御方法を更に提供する。

【0016】

本態様で提供される制御方法では、第５スイッチのオン状態電圧降下は、第１スイッチ及び第２スイッチが直列接続された後に得られる電圧降下よりも低く、第６スイッチのオン状態電圧降下は、第３スイッチ及び第４スイッチが直列接続された後に得られる電圧降下よりも低いので、第５スイッチ及び第６スイッチのスイッチオンは、電流フローループでの導通電圧降下の低減をもたらし、それによってコンバータの導電損失を減らし得る。

【0017】

第２の態様を参照して、第２の態様の実施において、前記第１スイッチユニット内の前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチの夫々のスイッチング周波数は高周波であり、前記第１スイッチ及び前記第４スイッチは相補的なスイッチであり、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチは相補的なスイッチであり、前記第１スイッチユニット内の前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチのスイッチングサイクルは同じであり、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチは相補的なスイッチである。

【0018】

第２態様を参照して、第２の態様の他の実施において、前記第１スイッチユニット内の前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、１８０°の位相シフトでオン／オフを切り替えられ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチは、１８０°の位相シフトでオン／オフを切り替えられる。

【0019】

第２の態様を参照して、第２の態様の更なる他の実施において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、少なくともある期間オンであるよう前記第５スイッチを制御することは、前記第１スイッチがオフであり且つ前記第２スイッチがオンである場合に、前記第１スイッチがオンされるとき、前記制御モジュールによって、前記第５スイッチがスイッチングオン損失を有さないように、前記第５スイッチのゼロ電圧スイッチオンを実施するために、前記第１スイッチのスイッチオン時から時間インターバルＴｄ１後にオンされるよう前記第５スイッチを制御することと、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである場合に、前記第２スイッチがオフされるとき、前記制御モジュールによって、前記第５スイッチがスイッチングオフ損失を有さないように、前記第５スイッチのゼロ電圧スイッチオフを実施し且つスイッチングオフ整流を実施するために使用される前記第２スイッチのスイッチオフ時より時間インターバルＴｄ２前にオフされるよう前記第５スイッチを制御することと、前記第１スイッチがオンであり且つ前記第２スイッチがオフである場合に、前記第２スイッチがオンされるとき、前記制御モジュールによって、前記第５スイッチがスイッチオン損失を有さないように、前記第５スイッチのゼロ電圧スイッチオンを実施し且つスイッチングオン整流を実施するために使用される前記第２スイッチのスイッチオン時から時間インターバルＴｄ３後にオンされるよう前記第５スイッチを制御することと、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが両方ともオンである場合に、前記第１スイッチがオフされるとき、前記制御モジュールによって、前記第５スイッチがスイッチングオフ損失を有さないように、前記第５スイッチのゼロ電圧スイッチオフを実施し且つスイッチングオフ整流を実施するために使用される前記第１スイッチのスイッチオフ時より時間インターバルＴｄ４前にオフされるよう前記第５スイッチを制御することとを含む。

【0020】

第２の態様を参照して、第２の態様の更なる他の実施において、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである時間内に、前記制御モジュールによって、少なくともある期間オンであるよう前記第６スイッチを制御することは、前記第３スイッチがオンであり且つ前記第４スイッチがオフである場合に、前記第４スイッチがオンされるとき、前記制御モジュールによって、前記第６スイッチがスイッチングオン損失を有さないように、前記第６スイッチのゼロ電圧スイッチオンを実施し且つスイッチングオン整流を実施するために使用される前記第４スイッチのスイッチオン時から時間インターバルＴｄ５後にオンされるよう前記第６スイッチを制御することと、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである場合に、前記第３スイッチがオフされるとき、前記制御モジュールによって、前記第６スイッチがスイッチングオフ損失を有さないように、前記第６スイッチのゼロ電圧スイッチオフを実施且つスイッチングオフ整流を実施するために使用される前記第３スイッチのスイッチオフ時より時間インターバルＴｄ６前にオフされるよう前記第６スイッチを制御することと、前記第３スイッチがオフであり且つ前記第４スイッチがオンである場合に、前記第３スイッチがオンされるとき、前記制御モジュールによって、前記第６スイッチがスイッチングオン損失を有さないように、前記第６スイッチのゼロ電圧スイッチオンを実施し且つスイッチングオン整流を実施するために使用される前記第３スイッチのスイッチオン時から時間インターバルＴｄ７後にオンされるよう前記第６スイッチを制御することと、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが両方ともオンである場合に、前記第４スイッチがオフされるとき、前記制御モジュールによって、前記第６スイッチがスイッチングオフ損失を有さないように、前記第６スイッチのゼロ電圧スイッチオフを実施し且つスイッチングオフ整流を実施するために使用される前記第４スイッチのスイッチオフ時より時間インターバルＴｄ８前にオフされるよう前記第６スイッチを制御することとを含む。

【0021】

第２の態様を参照して、第２の態様の更なる他の実施において、当該方法は、前記制御モジュールによって、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニット内の前記半導体スイッチングデバイスのスイッチング特性に基づき前記時間インターバルを決定することを更に含み、前記時間インターバルは、０ｎｓから１０μｓの間である。

【0022】

第２の態様を参照して、第２の態様の他の実施において、当該方法は、前記制御モジュールによって、もっぱら前記時間インターバルを設定することを更に含み、前記時間インターバルは、０ｎｓから１０μｓの間である。

【0023】

第２の態様を参照して、第２の態様の他の実施において、前記変換回路は、フィルタリングモジュールを更に有し、該フィルタリングモジュールの一端は、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端へ接続され、前記フィルタリングモジュールの他端は、前記交流出力端へ接続され、前記フィルタリングモジュールは、前記第１スイッチユニット及び前記第２スイッチユニットの前記出力端の電圧のリップルを除去するよう構成される。

【0024】

第３の態様に従って、本願は、第１の態様で記載される変換回路を含み、直流電圧と交流電圧との間の電力変換を実装するよう構成される電源デバイスを更に提供する。更に、当該電源デバイスは、コンバータ、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＡＣコンバータを含む。

【0025】

第３の態様を参照して、第３の態様の実施において、当該デバイスは、プロセッサ及びメモリを含み、前記プロセッサは、直流電圧と交流電圧との電力変換を実装して、必要とされる交流電圧を出力するように、前記変換回路内の各半導体スイッチングデバイスのスイッチオン又はスイッチオフを制御するよう構成される。前記メモリは、プログラムを記憶してよく、該プログラムは、本願の第２の態様の様々な実施における回路制御方法を実行するために使用される。

【0026】

第４の態様に従って、本願は、光発電システムであって、当該システムは、光起電力電池、光起電力インバータ、及び交流電力グリッドを含み、前記光起電力インバータは、入力端、出力端、及び上記の第１の態様又は第１の態様の様々な実施で記載される変換回路を含み、前記光起電力インバータの前記入力端は、前記光起電力電池へ接続され、前記光起電力インバータの前記出力端は、前記交流電力グリッドへ接続され、前記変換回路は、前記光起電力インバータの前記入力端及び前記出力端での電圧を変換するよう構成される、前記光発電システムを更に提供する。任意に、前記光起電力インバータは、上記の第３の態様で記載される電源デバイスである。

【0027】

混合型ＮＰＣ３レベルインバータ回路又は混合型ＡＮＰＣ３レベルインバータ回路と比較して、本願で提供される変換回路は、いくつかのダイオードを置換するために、フライングキャパシタ３レベル回路を使用することによって、直流と交流との間の電気エネルギ変換を実装する。これは、半導体の数量を減らし且つ回路構造を簡単にして、電力モジュールレイアウトを容易にする。その上、フライングキャパシタの使用により、直流バスは、中点電圧を生成する電圧分割のために大容量キャパシタを使用する必要がなく、従って、中電電圧変動の問題は存在せず、直流バスキャパシタ構造は簡単にされ、バスキャパシタは省かれる。

【0028】

本願で提供される回路制御方法では、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの各スイッチは、前もって設定されたスイッチオン／オフ時間シーケンスに従って第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの出力端が正の直流バス端子及び負の直流バス端子へ交互に接続されるように、オン又はオフされるよう制御され、第１スイッチユニット内の４つのスイッチのスイッチオン又はスイッチオフを通じて整流が実装され、第２スイッチユニット内の第５スイッチ及び第６スイッチのスイッチオンは、電流フローループの導通電圧降下の低減をもたらし、それによってコンバータの導電損失を減らす。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1a】従来のブリッジ型２レベルインバータ回路の略構造図である。

【図1b】ダイオード中性点クランプ式３レベルインバータ回路の略構造図である。

【図2】直列接続されたＩＧＢＴ及び高電圧ＩＧＢＴの順方向オン状態電圧降下の比較の概略図である。

【図3】本願に従うＵＰＳ電源システムにおけるコンバータの適用シナリオの概略図である。

【図4】本願に従う系統連系型光発電システムにおけるコンバータの適用シナリオの概略図である。

【図5】混合型ＮＰＣ３レベルインバータ回路のトポロジ図である。

【図6a】本願に従う変換回路の略構造図である。

【図6b】本願に従う他の変換回路の略構造図である。

【図6c】本願に従う更なる他の変換回路の略構造図である。

【図7】本願に従って基準電位を仮想化するために直列接続されたキャパシタを直流バスが使用している回路のトポロジ図である。

【図8】本願に従って直流バスキャパシタが単一キャパシタを使用している回路のトポロジ図である。

【図9】本願に従う変換回路内のスイッチデバイスの駆動ロジックの時間シーケンス図である。

【図10】本願に従う他の変換回路の略構造図である。

【図11】本願に従う変換回路に基づく三相インバータの略構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

当業者に本発明の実施形態における技術的解決法についてより良く理解してもらい、且つ、本発明の実施形態の目的、特徴、及び利点をより明らかにするために、以下は、添付の図面を参照して詳細に本発明の実施形態の技術的解決法について更に記載する。

【0031】

本発明は、交流（alternating current，ＡＣ）と直流（direct current，ＤＣ）との間の高効率電気エネルギ変換を実装することを目的としている。本発明の実施形態の技術的解決法が記載される前に、本発明の実施形態の適用シナリオが最初に、添付の図面を参照して記載される。一般的な適用シナリオは、無停電電源（uninterruptible power supply，ＵＰＳ）、光発電、などである。図３は、ＵＰＳ電源システムにおけるコンバータの適用シナリオの概略図である。通常の場合に、電力は、幹線給電を通じて負荷へ直接供給され、工業周波数交流幹線給電は、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して交流から直流に変換可能であり、バッテリは、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して充電され、幹線給電に不具合が起こる場合には、負荷へ電力を供給するために、バッテリ内の直流が、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＡＣコンバータを介して交流変換される。図４は、系統連系型光発電システムを示す。光起電力パネルによって出力された直流は、光起電力パネルの系統連系型発電を実装するために、ＤＣ／ＡＣコンバータを介して交流に変換される。

【0032】

コンバータの損失を更に低減し、コンバータの電力密度及び製品競争力を高めるために、２レベルインバータ回路及びＮＰＣ３レベルインバータ回路の利点が、コンバータ性能を改善するようにインバータにおいて包括的に使用され得る。

【実施例1】

【0033】

図５は、混合型ＮＰＣ３レベルインバータ回路のトポロジ図である。回路のトポロジ内のスイッチネットワークは２つの部分を含み、左半分がＮＰＣ３レベルインバータ回路であり、右半分が２レベルインバータ回路である。回路のトポロジにおいて、従来の２レベルインバータ回路の低い導電損失特性及びＮＰＣ３レベルインバータ回路の低いスイッチング損失特性は、コンバータの全体の損失を減らし且つコンバータ性能を改善するために、包括的に使用され得る。

【0034】

図６ａ乃至図６ｃは、本発明のこの実施例に従う変換回路の略構造である。回路は、入力端子と、出力端子と、制御モジュールと、半導体スイッチングデバイスによって形成されるスイッチネットワークとを含む。スイッチネットワークは、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットを含む。

【0035】

図６ｂ又は図６ｃに示されるように、入力端子は、正の直流バス端子及び負の直流バス端子を含み、出力端子は、交流出力端を含み、第１スイッチユニットは、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４、及びフライングクランピングキャパシタＣｃを含み、更には、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４は、第１コンバータブリッジアームを形成するように直列接続され、第１コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、正の直流バス端子Ｐ及び負の直流バス端子Ｎへ接続され、フライングクランピングキャパシタＣｃの第１端は、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２との間の直列接続点ＳＰへ接続され、フライングクランピングキャパシタＣｃの第２端は、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４との間の直列接続点ＳＮへ接続され、第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３との間の直列接続点は、第１スイッチユニットの出力端を形成する。

【0036】

具体的に、第１スイッチＳ１の第１端は正の直流バス端子Ｐへ接続され、第１スイッチＳ１の他端は第２スイッチＳ２の一端へ接続され、接合点はＳＰである。第２スイッチＳ２の他端は第３スイッチＳ３の一端へ接続され、接合点はスイッチネットワークの出力端ＯＵＴである。第３スイッチＳ３の他端は第４スイッチＳ４の一端へ接続され、接合点はＳＮである。第４スイッチＳ４の他端は負の直流バス端子Ｎへ接続され、フライングクランピングキャパシタＣｃの第１端はＳＰへ接続され、フライングクランピングキャパシタＣｃの他端はＳＮへ接続される。このようにして、スイッチデバイスＳ２及びＳ３の電圧クランピングが実装される。フライングクランピングキャパシタＣｃは、スイッチデバイスＳ２及びＳ３の電圧クランピングを実装して上記のデバイスの過電圧損傷を回避するよう構成される。

【0037】

第２スイッチユニットは第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６を含み、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６は第２コンバータブリッジアームを形成し、第２コンバータブリッジアームの２つの端部は夫々、正の直流バス端子Ｐ及び負の直流バス端子Ｎへ接続され、第５スイッチＳ５と第６スイッチＳ６との間の直列接続点は、第２スイッチユニットの出力端へ接続される。

【0038】

第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの出力端ＯＵＴは、交流出力端Ｖａｃへ接続される。

【0039】

第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットは制御モジュールへ接続され、制御モジュールの制御下で直流電圧と交流電圧との間の電力変換を行い、スイッチデバイスは、直流と交流との間の電気エネルギ変換を実装するために、前もって設定された時間シーケンスに従って制御モジュールによって制御される。

【0040】

この実施例で提供される回路では、第１スイッチユニット内のスイッチデバイスの電圧平衡及びコンバータの性能の最適制御を実装するために、フライングクランピングキャパシタの定常状態電圧は、通常、直流バス電圧の１／２、すなわち、Ｖｂｕｓ／２に制御される。この場合に、駆動ロジックに基づき、直流バス中点Ｍに対する第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの出力端ＯＵＴの出力レベルは、＋Ｖｂｕｓ／２、０、及び−Ｖｂｕｓ／２である。

【0041】

任意に、実際の制御プロセス中に、制御モジュールは、実際の適用状況に基づき、フライングクランピングキャパシタの定常状態電圧に対して微調整を行ってもよい。その上、制御モジュールは、制御回路、コントローラ、などを含む。

【0042】

任意に、直流入力電圧Ｖｂｕｓに基づき、第１スイッチユニット内の各スイッチデバイス（例えば、第１スイッチＳ１乃至第４スイッチＳ４）の耐電圧値は、Ｖｂｕｓ／２よりも小さくなく、第２スイッチユニット内の各スイッチデバイス（例えば、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６）の耐電圧値は、Ｖｂｕｓよりも小さくない。

【0043】

最大直流入力電圧Ｖｂｕｓが１ｋＶであるコンバータ応用では、任意に、第１スイッチユニット内のスイッチデバイスＳ１乃至Ｓ４の夫々の選択可能な耐電圧値は、６００Ｖ又は６５０Ｖであり、第２スイッチユニット内の第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６の夫々の選択可能な耐電圧値は、１２００Ｖである。

【0044】

この実施例で提供される回路は、２レベルインバータ回路の低い導電損失及びマルチレベルインバータ回路の低いスイッチング損失を包括的に使用することができ、第１スイッチユニット内のスイッチデバイス及び第２スイッチユニット内のスイッチデバイスのスイッチオン／オフ時間シーケンスを制御することによって、コンバータの損失を大いに減らすことができる。具体的に、第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２が両方ともオンである時間内に、すなわち、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの出力端ＯＵＴが正の直流バス端子Ｐへ接続される場合に、第５スイッチＳ５は、少なくともある期間オンであるよう制御され、そして、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が両方ともオンである時間内に、すなわち、出力端ＯＵＴが負の直流バス端子Ｎへ接続される場合に、第６スイッチＳ６は、少なくともある期間オンであるよう制御される。第５スイッチＳ５のオン状態電圧降下は、第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２が直列接続された後に得られる電圧降下よりも低く、第６スイッチＳ６のオン状態電圧降下は、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が直列接続された後に得られる電圧降下よりも低いので、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６のスイッチオンは、コンバータの導電損失の低減をもたらし得る。

【0045】

加えて、制御モジュールは、第１スイッチユニットを使用することによって電力変換において過渡整流を実装するために、第２スイッチユニット内のスイッチデバイスのスイッチオン／オフ時点を、第１スイッチユニット内のスイッチデバイスのスイッチオン／オフ時点よりも後又は先であるよう制御する。Ｓ１乃至Ｓ４は低電圧デバイスであり、優れたスイッチング特性及び低いスイッチング損失を有しているので、Ｓ１乃至Ｓ４を使用することによって実装されるスイッチオン／オフ整流は、コンバータのスイッチング損失の低減をもたらし、そして、第２スイッチユニット内のスイッチデバイスのゼロ電圧スイッチオン及びスイッチオフを実装することができる。

【0046】

任意に、回路は、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの出力端ＯＵＴの電圧においてリップルを除去するよう構成されるフィルタリングモジュールを更に含み、フィルタリングモジュールの一端は、出力端ＯＵＴへ接続され、フィルタリングモジュールの他端は、交流出力端へ接続される。フィルタリングモジュールはフィルタ回路を含み、フィルタ回路はインダクタＬであってよい。

【0047】

任意に、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６は、スイッチング損失を有さない。そのため、コンバータの導電損失を減らすために、Ｓ５及びＳ６は、実際の用途では、導通電圧降下が低いスイッチデバイスであってよい。

【0048】

任意に、第１スイッチユニット内の４つのスイッチ（Ｓ１乃至Ｓ４）のスイッチングサイクルは同じであり、４つのスイッチの夫々のスイッチング周波数は高周波であり、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４は相補的なスイッチであり、第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３は相補的なスイッチである。高周波は、スイッチング周波数がｋＨｚ（キロヘルツ）レベル、例えば、数ｋＨｚ、数十ｋＨｚ、又は数百ｋＨｚにあることを意味する。各スイッチのスイッチング周波数の値は、この実施例で特には制限されない。

【0049】

更には、第１スイッチユニット内の第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２は、１８０°の位相シフトでオン／オフを切り替えられ、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４は１８０°の位相シフトでオン／オフを切り替えられる。実際の用途では、フライングクランピングキャパシタの定常状態電圧制御を実装するために、第１スイッチと第２スイッチとの間の位相シフト、及び第３スイッチと第４スイッチとの間の位相シフトは、厳密に１８０°に固定されず、１８０°近くで変動する。

【0050】

第１スイッチユニット及び第２スイッチユニット内の各スイッチは、１つのスイッチであってよく、代替的には、複数のスイッチによって形成されたスイッチデバイスを含んでもよいことが留意されるべきである。この実施例では、スイッチユニット内のスイッチ（Ｓ１乃至Ｓ６を含む。）は夫々が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（insulated gate bipolar transistor，ＩＧＢＴ）（Ｔ１乃至Ｔ６）及びＩＧＢＴのアンチパラレルダイオード（Ｄ１乃至Ｄ６）を含む。その上、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチ、第５スイッチ、及び第６スイッチは、代替的に、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（metal-oxide semiconductor field-effect transistor，ＭＯＳＦＥＴ）デバイスであってもよい。

【0051】

図７及び図８に示されるように、回路のトポロジは、スイッチネットワーク、直流バスキャパシタ、フライングクランピングキャパシタ、出力フィルタインダクタ、及び制御モジュールを含む。スイッチネットワークは２つのスイッチユニット、すなわち、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットを含む。第１スイッチユニットは、第１スイッチ（Ｔ１及びＤ１）、第２スイッチ（Ｔ２及びＤ２）、第３スイッチ（Ｔ３及びＤ３）、第４スイッチ（Ｔ４及びＤ４）、及びフライングクランピングキャパシタＣｃを含み、第２スイッチユニットは、第５スイッチ（Ｔ５及びＤ５）及び第６スイッチ（Ｔ６及びＤ６）を含む。

【0052】

第１スイッチユニットにおいて、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチは、第１コンバータブリッジアームを形成するように直列接続され、第１スイッチの第１端は正の直流バス端子Ｐへ接続され、第１スイッチの他端は第２スイッチの一端へ接続され、接合点はＳＰである。第２スイッチと第３スイッチとの接合点は第１スイッチユニットの出力端を形成し、第３スイッチの他端は第４スイッチの一端へ接続され、接合点はＳＮである。第４スイッチの他端は負の直流バス端子Ｎへ接続され、フライングクランピングキャパシタの第１端はＳＰへ接続され、フライングクランピングキャパシタの他端はＳＮへ接続される。第２スイッチユニットにおいて、第５スイッチ及び第６スイッチは、第２コンバータブリッジアームを形成するように直列接続され、第５スイッチの第１端は正の直流バス端子Ｐへ接続され、第５スイッチの他端は第６スイッチの一端へ接続され、接合点は第２スイッチユニットの出力端であり、第６スイッチの他端は負の直流バス端子Ｎへ接続される。

【0053】

直流バスキャパシタは、図７に示されるように、キャパシタＣ１及びキャパシタＣ２を直流に接続することによって形成されてよく、あるいは、図８に示されるように、単一の高電圧キャパシタＣ１によって直接実装されてもよい。記載の便宜上、本願の実施形態では、キャパシタＣ１及びキャパシタＣ２がバスキャパシタを形成するように直列接続される例が使用され、基準電位、すなわち、図７に示される点Ｍの電圧が仮想化される。

【0054】

制御モジュールが実施形態では更に設けられ、図６、図７及び図８に示される上記の変換回路を制御するために使用される。

【0055】

この実施例で提供される制御方法を詳細に記載するために、図９は、変換回路内のスイッチデバイスの駆動ロジックの時間シーケンス図である。コンバータ制御プロセスにおいて、コンバータブリッジアーム内の相補的なスイッチ管の間の不感時間制御のために一般的な技術が使用され、そのため、図９に示される時間シーケンス図では、コンバータブリッジアーム内の相補的なスイッチデバイス間の不感時間は考慮されず、駆動波形の概略図のみが示されている。

【0056】

図９に示されるように、第１スイッチユニットにおいて、各スイッチデバイスのスイッチングサイクルはＴｓｗであり、パルス幅は、パルス幅変調（pulse width modulation，ＰＷＭ）により入力及び出力条件に基づき制御モジュールによって取得され、ここで、第１スイッチＴ１及び第４スイッチＴ４は相補的なスイッチであり、第２スイッチＴ２及び第３スイッチＴ３は相補的なスイッチであり、第１スイッチＴ１及び第２スイッチＴ２は１８０°の位相シフトでオン／オフを切り替えられ、第３スイッチＴ３及び第４スイッチＴ４は１８０°の位相シフトでオン／オフを切り替えられる。第１スイッチユニットとは異なり、第２スイッチユニット内の第５スイッチＴ５及び第６スイッチＴ６は非相補的なスイッチであり、Ｔ５及びＴ６は、第１スイッチユニット内のスイッチデバイスの時間シーケンスに基づいて、オン又はオフされると決定される。

【0057】

図９において、Ｖｍは、交流出力端電圧、インダクタ電流、直流バス電圧、及び外部コマンドのようなフィードバック量に基づいて制御モジュールによって取得される変調電圧を表す。Ｖｏは、回路内の第１スイッチユニット及び第２スイッチユニット（又はスイッチネットワークとも呼ばれる。）の出力端ＯＵＴの電圧を表し、上記の電圧の両方について、直流バス中点Ｍの電圧が基準電位となる。

【0058】

この実施例で提供される方法において、制御モジュールは、パルス幅変調を実行するよう第１スイッチユニット内の各スイッチデバイスを制御し、それにより、スイッチネットワークの出力端は、高周波インパルス電圧のような、必要とされる交流電圧を出力する。更に、制御モジュールは、第１スイッチユニット内の各スイッチデバイスをオン又はオフすることにおいて協同するよう第２スイッチユニット内の各スイッチデバイスを制御する。具体的な制御プロセスは次の通りである。

【0059】

第１スイッチ及び第２スイッチが両方ともオンである時間内に、すなわち、スイッチネットワークの出力端ＯＵＴが正の直流バス端子Ｐへ接続される場合に、制御モジュールは、少なくともある期間オンであるよう第５スイッチを制御し、第３スイッチ及び第４スイッチが両方ともオンである時間内に、すなわち、スイッチネットワークの出力端ＯＵＴが負の直流バス端子Ｎへ接続される場合に、制御モジュールは、少なくともある期間オンであるよう第６スイッチを制御する。

【0060】

第５スイッチのオン状態電圧降下は、第１スイッチ及び第２スイッチが直列接続された後に得られる電圧降下よりも低く、第６スイッチのオン状態電圧降下は、第３スイッチ及び第４スイッチが直列接続された後に得られる電圧降下よりも低いので、第５スイッチ及び第６スイッチのスイッチオンは、電流フローループでの導通電圧降下の低減をもたらし、それによってコンバータの導電損失を減らし得る。

【0061】

任意に、コンバータのスイッチング損失を減らすよう第１スイッチユニットを十分に使用するために、スイッチネットワークの出力端が正の直流バス端子へ接続される場合に、すなわち、スイッチネットワークの出力端がレベルＶｂｕｓ／２を出力する場合に、制御モジュールは、第５スイッチＴ５を、第１スイッチＴ１又は第２スイッチＴ２よりもある期間遅れてオンされるよう制御し、第１スイッチＴ１又は第２スイッチＴ２は、スイッチングオン整流を実施するために使用され、スイッチネットワークの出力端がフライングクランピングキャパシタを介して正の直流バス端子又は負の直流バス端子へ接続される場合に、すなわち、スイッチネットワークの出力端がレベル０を出力する場合に、制御モジュールは、第５スイッチＴ５を、第１スイッチＴ１又は第２スイッチＴ２よりもある期間先行してオフされるよう制御し、第１スイッチＴ１又は第２スイッチＴ２は、スイッチングオフ整流を実施するために使用される。

【0062】

同様に、スイッチネットワークの出力端が負の直流バス端子へ接続される場合に、すなわち、スイッチネットワークの出力端がレベル−Ｖｂｕｓ／２を出力する場合に、制御モジュールは、第６スイッチＴ６を、第３スイッチＴ３又は第４スイッチＴ４よりもある期間遅れてオンされるよう制御し、第３スイッチＴ３又は第４スイッチＴ４は、スイッチングオン整流を実施するために使用され、スイッチネットワークの出力端がフライングクランピングキャパシタを介して正の直流バス端子又は負の直流バス端子へ接続される場合に、すなわち、スイッチネットワークの出力端がレベル０を出力する場合に、制御モジュールは、第６スイッチＴ６を、第３スイッチＴ３又は第４スイッチＴ４よりもある期間先行してオフされるよう制御し、第３スイッチＴ３又は第４スイッチＴ４は、スイッチングオフ整流を実施するために使用される。

【0063】

この方法では、第１スイッチユニット内のスイッチデバイスは低電圧デバイスであり、優れたスイッチング特性及び低いスイッチング損失を有しているので、低電圧デバイスが整流を実装するために使用され、それによってコンバータのスイッチング損失を低減し得る。

【0064】

具体的な実施形態において、第２スイッチユニット内のスイッチデバイスのスイッチオン／オフ時間シーケンスが、第５スイッチＴ５のスイッチ時間シーケンスを一例として使用することによって記載される。制御方法は、具体的に、次を含む。

【0065】

図９に示されるように、変調電圧の正の半サイクルにおいて、第１スイッチＴ１がオフであり且つ第２スイッチＴ２がオンである場合に、第１スイッチＴ１が時点ｔ０でオンされるとき、すなわち、スイッチネットワークの出力電圧がゼロ電圧からＶｂｕｓ／２に急増するとき、制御モジュールは、第５スイッチＴ５を、時点ｔ０から時間インターバルＴｄ１後にオンされるよう制御する。第１スイッチＴ１は時点ｔ０でスイッチングオン整流を完了しており、第５スイッチの２つの端部の間の電圧はゼロであり、従って、ゼロ電圧スイッチオンは、時間インターバル後に第５スイッチＴ５をオンすることによって実施され得、それにより、Ｔ５はスイッチングオン損失を有さない。Ｔ５がオンされた後、Ｔ５の電圧降下は、Ｔ１及びＴ２が直列接続された後に得られる電圧降下よりも低いので、負荷電流は主にＴ５を流れ、それによってコンバータの導電損失は低減される。

【0066】

第１スイッチＴ１及び第２スイッチＴ２が両方ともオンである場合に、第２スイッチＴ２が時点ｔ１でオフされるべきであるとき、制御モジュールは、負荷電流を第１スイッチユニットへ切り替えるために、第５スイッチＴ５を、時点ｔ１より時間インターバルＴｄ２前にオフされるよう制御する。このようにして、Ｔ２は、スイッチングオフ整流を実施し且つ第５スイッチＴ５のゼロ電圧スイッチオフを実施するために使用され、それにより、Ｔ５はスイッチングオフ損失を有さない。実際の制御プロセスでは、制御モジュールは、少なくとも１スイッチングサイクル前に第２スイッチＴ２のスイッチオフ時点を計算してよく、それにより、Ｔ５のスイッチオフ時点は、Ｔ２のスイッチオフ時点と、Ｔ２のスイッチオフ時点までの、スイッチングオフが実行されてからの時間インターバルＴｄ２とに基づいて、求められ得る。

【0067】

第１スイッチがオンであり且つ第２スイッチがオフである場合に、第２スイッチＴ２が時点ｔ２でオンされるとき、制御モジュールは、第５スイッチＴ５を、時点ｔ２から時間インターバルＴｄ３後にオンされるよう制御する。このようにして、Ｔ２は、スイッチングオン整流を実施し且つ第５スイッチＴ５のゼロ電圧スイッチオンを実施するために使用され、それにより、Ｔ５はスイッチングオン損失を有さない。

【0068】

第１スイッチ及び第２スイッチが両方ともオンである場合に、第１スイッチが時点ｔ３でオフされるべきであるとき、制御モジュールは、第５スイッチＴ５を、時点ｔ３より時間インターバルＴｄ４前にオフされるよう制御する。このようにして、Ｔ１は、スイッチングオフ整流を実施し且つ第５スイッチＴ５のゼロ電圧スイッチオフを実施するために使用され、それにより、Ｔ５はスイッチングオフ損失を有さない。実際の制御プロセスでは、制御モジュールは、少なくとも１スイッチングサイクル前に第１スイッチＴ１のスイッチオフ時点を計算してよく、それにより、Ｔ５のスイッチオフ時点は、Ｔ１のスイッチオフ時点と、Ｔ１のスイッチオフ時点までの、スイッチングオフが実行されてからの時間インターバルＴｄ４とに基づいて、求められ得る。

【0069】

上記の時間シーケンス制御が実行される場合に、Ｔ５は、ゼロ電圧スイッチオン及びスイッチオフを実装することができ、スイッチング損失を有さず、主たるスイッチング損失は、Ｔ１及びＴ２で起こる。Ｔ１及びＴ２は低電圧デバイスであり、スイッチング損失が低いので、コンバータのスイッチング損失は、上記の様態では低減され得る。

【0070】

第５スイッチＴ５が第１スイッチＴ１又は第２スイッチＴ２よりも後にオンされる時間インターバルと、第５スイッチＴ５が第１スイッチＴ１又は第２スイッチＴ２よりも先にオフされる時間インターバルとは、電流立ち上がり時間及び電流立ち下がり時間のような、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニット内のスイッチデバイスのスイッチング特性に基づき決定されてよい。任意に、時間インターバルは、制御モジュールによってもっぱら設定されてよい。一般に、時間インターバルは、数ナノ秒から数マイクロ秒の間である。例えば、時間インターバルは、０ｎｓから１０μｓの間の任意の値である。

【0071】

同様に、変調電圧の負の半サイクルにおいて、第６スイッチＴ６のスイッチオン／オフ時間シーケンスは第５スイッチＴ５のそれと同等であり、第６スイッチＴ６のスイッチ時間シーケンスは、第３スイッチＴ３及び第４スイッチＴ４によって決定される。

【0072】

具体的に、第３スイッチＴ３がオンであり且つ第４スイッチＴ４がオフである場合に、第４スイッチＴ４が時点ｔ５でオンされるとき、制御モジュールは、第６スイッチＴ６を、第４スイッチＴ４のスイッチオン時点ｔ５から時間インターバルＴｄ５後にオンされるよう制御する。このようにして、第４スイッチｔ４は、スイッチングオン整流を実施し且つＴ６のゼロ電圧スイッチオンを実施するために使用され、それにより、Ｔ６はスイッチングオン損失を有さない。

【0073】

第３スイッチＴ３及び第４スイッチＴ４が両方ともオンである場合に、第３スイッチＴ３が時点ｔ６でオフされるべきであるとき、制御モジュールは、負荷電流を第１スイッチユニットへ切り替えるために、第６スイッチＴ６を、第３スイッチＴ３のスイッチオフ時点ｔ６より時間インターバルＴｄ６前にオフされるよう制御する。このようにして、Ｔ３は、スイッチングオフ整流を実施し且つＴ６のゼロ電圧スイッチオフを実施するために使用され、それにより、Ｔ６はスイッチングオフ損失を有さない。

【0074】

第３スイッチＴ３がオフであり且つ第４スイッチＴ４がオンである場合に、第３スイッチＴ３が時点ｔ７でオンされるとき、制御モジュールは、第６スイッチＴ６を、第３スイッチＴ３のスイッチオン時点ｔ７から時間インターバルＴｄ７後にオンされるよう制御する。このようにして、Ｔ３は、スイッチングオン整流を実施し且つＴ６のゼロ電圧スイッチオンを実施するために使用され、それにより、Ｔ６はスイッチングオン損失を有さない。

【0075】

第３スイッチＴ３及び第４スイッチＴ４が両方ともオンである場合に、第４スイッチＴ４が時点ｔ８でオフされるべきであるとき、制御モジュールは、第６スイッチＴ６を、第４スイッチＴ４のスイッチオフ時点ｔ８より時間インターバルＴｄ８前にオフされるよう制御する。このようにして、Ｔ４は、スイッチングオフ整流を実施し且つＴ６のゼロ電圧スイッチオフを実施するために使用され、それにより、Ｔ６はスイッチングオフ損失を有さない。

【0076】

上記の時間シーケンス制御が実行される場合に、Ｔ６は、ゼロ電圧スイッチオン及びスイッチオフを実装することができ、スイッチング損失を有さず、主たるスイッチング損失は、Ｔ３及びＴ４で起こる。Ｔ３及びＴ４は低電圧デバイスであり、スイッチング損失が低いので、コンバータのスイッチング損失は、上記の様態では低減され得る。

【0077】

この実施例におけるスイッチの「スイッチオン」と「スイッチオフ」との間の違いは、「スイッチオン」が主に、スイッチに対して実行される動作を指し、スイッチをオンする過渡状態を強調し、「オン」が主に、スイッチの定常状態と、半導体スイッチが閉回路内にある状態にあることとを意味する点にあることが留意されるべきである。

【0078】

この実施例で提供される回路構造及び制御方法では、コンバータのスイッチング損失は、低電圧デバイスと組み合わせてフライングキャパシタ３レベル回路トポロジを使用することによって低減され得、コンバータの導電損失は、高電圧デバイスと組み合わせて従来のブリッジ型２レベル回路トポロジを使用することによって低減され得る。

【0079】

混合型ＮＰＣ３レベルインバータ回路と比較して、本願で提供される回路構造では、フライングキャパシタが、図５に示されるダイオードＤ２及びダイオードＤ３のようなダイオードを置換するために使用される。これは、半導体の数量を減らし且つ回路構造を簡単にして、電力モジュールレイアウトを容易にする。その上、フライングキャパシタが使用され、ダイオードＤ２及びＤ３がないので、直流バスは、中点電圧を生成する電圧分割のために大容量キャパシタを使用する必要がない。従って、中点電圧変動の問題は存在せず、直流バスキャパシタ構造は簡単にされ、バスキャパシタは省かれる。

【0080】

加えて、この実施例で提供される回路制御方法では、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの各スイッチは、前もって設定されたスイッチオン／オフ時間シーケンスに従って第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの出力端が正の直流バス端子及び負の直流バス端子へ交互に接続されるように、オン又はオフされるよう制御され、第１スイッチユニット内の４つのスイッチのスイッチオン又はスイッチオフを通じて整流が実装され、第２スイッチユニット内の第５スイッチ及び第６スイッチのスイッチオンは、電流フローループの導通電圧降下の低減をもたらし、それによってコンバータの導電損失を減らす。

【0081】

任意に、最大直流入力電圧Ｖｂｕｓが１ｋＶである応用システムでは、任意に、第１スイッチユニット内のスイッチＴ１乃至Ｔ４及びアンチパラレルダイオードＤ１乃至Ｄ４は夫々が、６００Ｖ又は６５０Ｖの耐電圧値を有するスイッチデバイスであってよく、第２スイッチユニット内のＴ５、Ｔ６、Ｄ５、及びＤ６は夫々が、１２００Ｖの耐電圧値を有するスイッチデバイスであってよい。導通電圧降下及びスイッチング損失特性に基づいて、Ｔ１乃至Ｔ４は夫々が、スイッチング損失が低いデバイスであってよく、Ｔ５及びＴ６は夫々が、導通電圧降下が小さいデバイスであってよい。

【実施例2】

【0082】

この実施例で提供される回路では、第１スイッチユニット内の４つのスイッチデバイスは夫々が、ＩＧＢＴ及びアンチパラレルダイオードＤを含む。実施例１との違いは、第２スイッチユニット内の第５スイッチＴ５及び第６スイッチＴ６がＩＧＢＴ（Ｔ５及びＴ６）しか含まず、アンチパラレルダイオードを含まない点にある。他のデバイス及び接続関係は、図１０に示されるように、実施例１のそれらと同じである。

【0083】

具体的に、回路は、入力端子と、出力端子と、制御モジュールと、半導体スイッチングデバイスによって形成されるスイッチネットワークとを含む。スイッチネットワークは２つのスイッチユニット、すなわち、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットを含む。第１スイッチユニットは、第１スイッチ（Ｔ１及びＤ１）、第２スイッチ（Ｔ２及びＤ２）、第３スイッチ（Ｔ３及びＤ３）、第４スイッチ（Ｔ４及びＤ４）、及びフライングクランピングキャパシタＣｃを含み、第２スイッチユニットは、第５スイッチ（Ｔ５）及び第６スイッチ（Ｔ６）を含む。第１スイッチユニットにおいて、第１スイッチ（Ｔ１及びＤ１）、第２スイッチ（Ｔ２及びＤ２）、第３スイッチ（Ｔ３及びＤ３）、及び第４スイッチ（Ｔ４及びＤ４）は、第１コンバータブリッジアームを形成するように直列接続され、第１スイッチの第１端は正の直流バス端子Ｐへ接続され、第１スイッチの他端は第２スイッチの一端へ接続され、接合点はＳＰである。第２スイッチと第３スイッチとの接合点は第１スイッチユニットの出力端を形成し、第３スイッチの他端は第４スイッチの一端へ接続され、接合点はＳＮである。第４スイッチの他端は負の直流バス端子Ｎへ接続され、フライングクランピングキャパシタの第１端はＳＰへ接続され、フライングクランピングキャパシタの他端はＳＮへ接続される。第２スイッチユニットにおいて、第５スイッチ及び第６スイッチは、第２コンバータブリッジアームを形成するように直列接続され、第５スイッチの第１端は正の直流バス端子Ｐへ接続され、第５スイッチの他端は第６スイッチの一端へ接続され、接合点は第２スイッチユニットの出力端であり、第６スイッチの他端は負の直流バス端子Ｎへ接続される。フィルタリングモジュールは、第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットの出力端ＯＵＴと交流電圧Ｖａｃとの間に位置するインダクタを含む。

【0084】

制御モジュールは第１スイッチユニット及び第２スイッチユニットへ接続され、第１スイッチユニットを制御してパルス幅変調を行うよう構成され、それにより、スイッチネットワークの出力端は、必要とされる交流電圧を出力する。更に、制御プロセスは、次を含む。第１スイッチ及び第２スイッチが両方ともオンである時間内に、すなわち、スイッチネットワークの出力端が正の直流バス端子へ接続される場合に、制御モジュールは、少なくともある期間オンであるよう第５スイッチを制御する。第３スイッチ及び第４スイッチが両方ともオンである時間内に、すなわち、スイッチネットワークの出力端が負の直流バス端子へ接続される場合に、制御モジュールは、少なくともある期間オンであるよう第６スイッチを制御する。具体的に、制御モジュールが、第１スイッチユニット内の各スイッチをオン又はオフすることにおいて協同するよう第２スイッチユニットを制御するプロセスは、上記の具体的な実施形態の方法におけるそれと同じであり、詳細については、この実施例の中で繰り返されない。

【0085】

実施例１の回路構造と比較して、この実施例における第２スイッチユニット内のスイッチ管はアンチパラレルダイオードを含まず、第１スイッチユニット内のダイオードのみがフリーホイーリングのために使用され、それによって、整流ループ構造はより簡単になり、モジュールレイアウト及び回路制御は容易になる。

【実施例3】

【0086】

図１１は、実施例１で提供される回路トポロジに基づく三相インバータ回路の形態を示し、回路は、直流源、交流源、インバータ回路、フィルタリングモジュール、及び制御モジュールを含む。

【0087】

直流源と交流源との間で電気エネルギ変換を実装するために、各位相回路は、実施例１で提供される回路によって形成され、三相交流と三相直流との間のエネルギ変換は、制御モジュールを使用することによって実施され得る。

【0088】

具体的に、各位相回路の組成構造及び制御モジュールによって実行される制御方法は、実施例１におけるそれらと同じであり、詳細については、この実施例の中で繰り返されない。

【0089】

上記の実施例１及び実施例２で提供される変換回路は夫々、単相回路又は単相回路の一部であり、実施例３の回路は三相回路又は三相回路の一部であることが留意されるべきである。その上、実施例３の回路は、代替的に、多相回路又は多相回路の構成部分であってよい。これは、本願において制限されない。

【0090】

加えて、上記の実施例における変換回路は、整流回路、インバータ回路、又は整流回路若しくはインバータ回路の構成部分であってよい。

【0091】

実際のハードウェア実施において、本願は、上記の実施例における変換回路と、該回路のための制御モジュールとを含み、直流電圧と交流電圧との電力変換を実装するよう構成されるデバイスを更に提供する。

【0092】

更に、デバイスは、コンバータ、すなわち、図３又は図４のＡＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＡＣコンバータであってもよい。その上、変換回路は、他のデバイス又は装置にも適用可能であり、直流電圧と交流電圧との電力変換を実装する機能を備える。

【0093】

上記の実施例では、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチは夫々が、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴのような半導体スイッチングデバイスであり、ＩＧＢＴはアンチパラレルダイオードを含む。第５スイッチ及び第６スイッチは夫々が、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴのような半導体スイッチングデバイスであり、ＩＧＢＴはアンチパラレルダイオードを含んでよく、あるいは、アンチパラレルダイオードを含まなくてもよい。

【0094】

加えて、スイッチネットワーク内の半導体スイッチングデバイスは、別個の単管デバイス、又はスイッチデバイスウェハをパッケージ化することによって形成されるパワーモジュールであってよく、制御ロジックは、デジタル・シグナル・プロセッサ、コンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス、又はデジタル／アナログ・ディスクリート集積回路のような制御チップによって実装される。

【0095】

制御モジュールは、プロセッサを含む。具体的に、プロセッサは、中央演算処理装置（central processing unit，ＣＰＵ）、デジタル・シグナル・プロセッサ（digital signal processor，ＤＳＰ）、又は他の信号処理ユニットであってよい。プロセッサは、ハードウェアチップを更に含んでもよい。ハードウェアチップは、特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit，ＡＳＩＣ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（programmable logic device，ＰＬＤ）、又はそれらの組み合わせであってよい。上記のＰＬＤは、コンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス（complex programmable logic device，ＣＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（field-programmable gate array，ＦＰＧＡ）、ジェネリック・アレイ・ロジック（generic array logic，ＧＡＬ）、又はそれらの任意の組み合わせであってよい。

【0096】

実際のコンバータ適用の制御プロセスでは、制御モジュールは、少なくとも１スイッチングサイクル前に第１スイッチユニット内の各スイッチデバイスのスイッチオフ時点を計算してよく、それにより、対応するスイッチデバイスは、計算されたスイッチオフ時点と、スイッチオフ時点前の、スイッチオフが実行されてからの時間インターバルとに基づいて、前もってオフされ得る。

【0097】

制御モジュールは、変換回路の制御方法及びストラテジを記憶するよう構成されるメモリを更に含んでもよい。更に、メモリは、磁気ディスク、光ディスク、リード・オンリー・メモリ（read-only memory，ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（random access memory，ＲＡＭ）、などであってよい。

【0098】

具体的な応用技術シナリオでは、本願の上記の実施例で提供される変換回路及び制御方法は、光発電システムに適用されてよい。具体的に、図４を参照すると、光発電システムは、光起電力電池、光起電力インバータ、及び交流電力グリッドを含み、光起電力インバータは、入力端、出力端、及び上記の実施例のいずれか１つで提供される変換回路を含む。具体的に、変換回路の構造及び機能については、上記の実施例を参照されたく、詳細については繰り返されない。光起電力インバータの入力端は、光起電力電池へ接続され、光起電力インバータの出力端は、交流電力グリッドへ接続され、変換回路は、光起電力インバータの入力端及び出力端での電圧を変換するよう構成される。

【0099】

任意に、光起電力電池は、光起電力パネルを含み、光起電力インバータは、ＤＣ／ＡＣ整流器などであってよい。

【0100】

任意に、光起電力インバータは、モニタリングモジュール、最大電力監視モジュール、通信モジュール、避雷モジュール、及び系統連系モジュールのような他の補助機能モジュールを更に含んでもよい。

【0101】

任意に、光発電システムは、中央集権型通信ユニット、中央集権型制御ユニット、又は交流分配デバイス若しくは絶縁変圧器デバイスのような他のデバイスを更に含んでもよく、これは本願において制限されない。

【0102】

当業者であれば、本発明の実施形態における技術が、必須の一般的なハードウェアプラットフォームに加えてソフトウェアによって実装されてもよいことを明らかに理解し得る。かような理解に基づき、本発明の技術的解決法は本質的に、又は先行技術に寄与する部分は、ソフトウェア製品の形で実装されてもよい。ソフトウェア製品は、ＲＯＭ／ＲＡＭ、磁気ディスク、又は光ディスクのような記憶媒体に記憶され、コンピュータデバイス（パーソナルコンピュータ、サーバ、又はネットワークデバイスであってよい。）に、本発明の実施形態又は実施形態のいくつかの部分で記載される方法を実行するように指示するいくつかの命令を含む。

【0103】

本明細書中の様々な実施形態の間の同じ及び類似した部分は、互いに参照され得る。特に、上記の実施例２及び実施例３は、基本的に、方法の実施形態と同様であり、従って、簡潔に記載される。関連する部分については、方法の実施形態の記載を参照されたい。

【0104】

上記の説明は、本発明の実施であるが、本発明の保護範囲を限定する意図はない。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】