本申請涉及電壓轉換,更具體地涉及一種電壓轉換電路、轉換電路、設備及轉換方法。
背景技術:
1、高壓工業設備對電力傳輸的電壓等級、調節靈活性及輸出穩定性通常具有較高的要求。由此,控制高壓工業設備的輸入電壓為超高電壓(≥1kv)且輸出電壓可在較寬范圍內(如幾百伏至幾千伏)進行精準調節的超高電壓直流轉換技術成為當下重要的研究方向之一。然而,由于現有制備工藝以及材料限制,導致在對超高電壓進行直流轉換的過程中,轉換電路容易出現電路損耗較高、難以均壓均流、轉換效率較低等問題。
技術實現思路
1、鑒于上述問題,本申請提供了一種電壓轉換電路、轉換電路、設備及轉換方法。
2、根據本申請的第一個方面,提供了一種電壓轉換電路,包括:降壓模塊,包括:降壓模塊,包括切換電路和多個電容,切換電路的第一端與電源電連接,切換電路的第二端與多個電容電連接;切換電路配置為在來自控制器的第一控制信號的控制下,控制多個電容在串聯狀態與并聯狀態之間切換,在串聯狀態中,利用電源對多個電容充電,在并聯狀態中,通過多個電容中的至少一個電容放電,以輸出放電電壓;轉換模塊,與降壓模塊的輸出端電連接,配置為將放電電壓轉換為交變電壓,并在輸出端輸出交變電壓;變壓模塊,與轉換模塊的輸出端電連接,配置為對交變電壓進行變壓處理,得到并在輸出端輸出處理電壓;整流模塊,與變壓模塊的輸出端電連接,配置為對處理電壓進行整流處理,得到目標電壓。
3、本申請的第二方面提供了一種轉換電路,包括:多個級聯的降壓模塊,第一級降壓模塊的輸入端與電源電連接,任一降壓模塊包括切換電路和多個電容,切換電路的第一端與電源電連接,切換電路的第二端與多個電容電連接;切換電路配置為在來自控制器的第一控制信號的控制下,控制多個電容在串聯狀態與并聯狀態之間切換,在串聯狀態中,利用電源對多個電容充電,在并聯狀態中,通過多個電容中的至少一個電容放電,以通過最后一級降壓模塊的輸出端輸出放電電壓;轉換模塊,與最后一級降壓模塊的輸出端電連接,轉換模塊配置為將放電電壓轉換為交變電壓,并在輸出端輸出交變電壓;變壓模塊,與轉換模塊的輸出端電連接,降壓模塊配置為對交變電壓進行變壓處理,得到并在輸出端輸出處理電壓;整流模塊,與變壓模塊的輸出端電連接,整流模塊配置為對處理電壓進行整流處理,得到目標電壓。
4、本申請的第三方面提供了一種電子設備,包括上述電壓轉換電路或上述轉換電路。
5、本申請的第四方面提供了一種電壓轉換方法,包括:在來自控制器的第一控制信號的控制下,控制多個電容在串聯狀態與并聯狀態之間切換,在串聯狀態中利用電源對多個電容充電,在并聯狀態中通過多個電容中的至少一個電容放電,以輸出放電電壓;轉換模塊將放電電壓轉換為交變電壓,并通過轉換模塊的輸出端輸出交變電壓;變壓模塊對交變電壓進行變壓處理,得到并在輸出端輸出處理電壓;整流模塊對處理電壓進行整流處理,得到目標電壓。
6、根據本申請的實施例,通過利用降壓模塊內的切換電路和多個電容,在控制信號的不同時段內,對多個電容之間的串并聯連接進行交替切換。結合串聯充電并聯放電的核心分壓思想,在不同的串聯和并聯的連接狀態下,對輸入電壓(超高直流電壓(>1200v))進行穩定的交替分壓和釋放的處理。實現了無需疊加多個降壓級聯結構,使用較少的元器件即可對輸入電壓進行高效的降壓,得到與轉換模塊內的元器件相適配的放電電壓,并為轉換模塊提供均壓均流的前提電路條件。
7、再基于拓撲解耦設計,通過具有較高功能獨立性的降壓模塊和其他模塊之間的協同配合,使轉換模塊內的電壓電流在實現均壓均流的過程中,對放電電壓進行處理,提高電壓轉換的工作效率、可靠性和魯棒性,避免由于多模塊強耦合的級聯結構,導致電路之間難以均壓均流以及熱管理較差的問題,提高電路功率密度的同時降低電路成本。
1.一種電壓轉換電路,其特征在于,所述電壓轉換電路包括:
2.根據權利要求1所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述切換電路包括第一橋臂和第二橋臂,所述多個電容包括第一電容和第二電容;
3.根據權利要求2所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第一橋臂包括第一晶體管和第二晶體管;
4.根據權利要求3所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第二橋臂包括第三晶體管和第四晶體管;
5.根據權利要求4所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述切換電路還包括第五晶體管;
6.根據權利要求5所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第一晶體管、所述第四晶體管和所述第五晶體管配置為在所述第一控制信號的控制下導通,以使所述第一電容和所述第二電容串聯,所述電源配置為對所述第一電容和所述第二電容進行充電。
7.根據權利要求5所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第二晶體管和所述第三晶體管配置為在所述第一控制信號的控制下導通,以使所述第一電容和所述第二電容串聯,所述電源配置為對所述第一電容和所述第二電容進行充電。
8.根據權利要求5所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第四晶體管配置為在所述第一控制信號的控制下導通,使所述第二電容與所述轉換模塊之間形成回路,所述第二電容向所述轉換模塊放電。
9.根據權利要求5所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第二晶體管配置為在所述第一控制信號的控制下導通,使所述第一電容與所述轉換模塊之間形成回路,所述第一電容向所述轉換模塊放電。
10.根據權利要求5所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第二晶體管和所述第四晶體管配置為在所述第一控制信號的控制下導通,使并聯的所述第一電容和所述第二電容與所述轉換模塊之間形成回路,所述第一電容和所述第二電容向所述轉換模塊放電。
11.根據權利要求6-10中任一項所述的電壓轉換電路,其特征在于,
12.根據權利要求5所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述切換電路還包括第六晶體管;
13.根據權利要求12所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第二晶體管、所述第三晶體管和所述第六晶體管配置為在所述第一控制信號的控制下導通,以便所述第一電容和所述第二電容串聯。
14.根據權利要求1所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述轉換模塊包括第七晶體管和第八晶體管;
15.根據權利要求14所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述轉換模塊還包括第九晶體管和第十晶體管;
16.根據權利要求15所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第七晶體管和所述第十晶體管與所述第八晶體管和所述第九晶體管配置為在第二控制信號的控制下交替導通,以將所述放電電壓轉換為所述交變電壓。
17.根據權利要求16中所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述第一控制信號內的一個控制周期的時長大于所述第二控制信號內的一個控制周期的時長。
18.根據權利要求1中所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述切換電路內的多個晶體管的有源層制備材料為碳化硅,所述轉換模塊內的多個晶體管的有源層制備材料為氮化鎵。
19.根據權利要求18中所述的電壓轉換電路,其特征在于,所述切換電路內的多個晶體管的耐壓值大于所述轉換模塊內的多個晶體管的耐壓值。
20.一種轉換電路,其特征在于,所述轉換電路包括:
21.一種電子設備,其特征在于,包括如上述權利要求1-19中任一項所述的電壓轉換電路或如上述權利要求20所述的轉換電路。
22.一種電壓轉換方法,應用于如上述權利要求1-19中任一項所述的電壓轉換電路或如上述權利要求20所述的轉換電路,其特征在于,所述方法包括: