功率变换器装置及功率变换器系统

摘要

本发明公开了一种功率变换器装置及功率变换器系统，功率变换器装置包含n条变换支路，每条变换支路包括输入端和输出端，n条变换支路的输入端并联连接成功率变换装置的输入端，用以接收输入电压；且n条变换支路的输出端串联连接成功率变换装置的输出端，用以输出功率变换器装置的输出电压；输出电压为n条变换支路的输出端的电压之和；当第i条变换支路进入工作状态时，变换支路的输出端的电压为Vi；当第i条变换支路进入非工作状态时，变换支路的输出端的电压为0，其中1≤i≤n且n为大于1的自然数。本发明的功率变换器装置及功率变换器系统实现连续可调且电压范围宽的输出电压，同时又可使各个变换支路处于最优化设计。

权利要求

1.一种电动汽车充电站功率变换器装置，包含n条变换支路和控制器，每条变换支路包括输入端和输出端；其特征在于，n条所述变换支路的所述输入端并联连接成所述功率变换器 装置的输入端，用以接收输入电压；且n条所述变换支路的所述输出端串联连接成所述功率变换器 装置的输出端，用以输出所述功率变换器装置的输出电压；

其中，所述输出电压为n条所述变换支路的所述输出端的电压之和；

每条所述变换支路包含第一级隔离变换器，并且每条该第一级隔离变换器均为LLC串联谐振变换器；

当第i条所述变换支路进入工作状态时，第i条所述变换支路的所述输出端的电压Vi在预设电压范围内连续可调；当第i条所述变换支路进入非工作状态时，第i条所述变换支路的所述输出端的电压为0并且第i条所述变换支路被旁路，其中1≤i≤n且n为大于等于3的自然数；

其中，控制器用于控制所述n条变换支路进入工作状态或非工作状态以对所有所述变换支路的输出端的电压进行不同组合，使得功率变换器装置的输出电压为连续且可调的宽范围电压，所述电动汽车充电站需要的所述输出电压的范围包括200V至1000V；

n条所述变换支路中每一者包含第一级隔离变换器，其中m条所述变换支路中每一者还包含第二级变换器，所述第二级变换器的输入端连接于对应的所述第一级隔离变换器的输出端，且所述第一级隔离变换器的输入端连接于对应的所述变换支路的所述输入端，m条所述变换支路的所述第二级变换器中每一者的输出端与n‑m条所述变换支路中每一者的所述第一级隔离变换器的输出端分别连接于对应的所述变换支路的所述输出端，其中1≤m

所述第二级变换器为具有宽范围输出端电压的非隔离变换器。

2.如权利要求1所述的功率变换器装置，其特征在于，所述第一级隔离变换器的输入端连接于对应的所述变换支路的所述输入端。

3.如权利要求1所述的功率变换器装置，其特征在于，n个所述变换支路的所述输出端的电压相同。

4.如权利要求1所述的功率变换器装置，其特征在于，n个所述变换支路的所述输出端的电压不相同。

5.如权利要求1所述的功率变换器装置，其特征在于，当所述变换支路进入所述非工作状态时，所述功率变换器装置的输出电流流过非工作状态变换支路的内部元件。

6.如权利要求1所述的功率变换器装置，其特征在于，每条所述变换支路包含旁路元件，所述旁路元件并联连接在所述变换支路的所述输出端。

7.如权利要求6所述的功率变换器装置，其特征在于，当所述变换支路进入所述非工作状态时，所述功率变换器装置的输出电流流过所述旁路元件。

8.如权利要求1所述的功率变换器装置，其特征在于，每条所述第一级隔离变换器的输出端的电压为固定电压，每条所述第二级变换器的输出端的电压为可调电压。

9.如权利要求1所述的功率变换器装置，其特征在于，每条所述第一级隔离变换器的输出端的电压为可调电压，每条所述第二级变换器的输出端的电压为可调电压。

10.如权利要求1所述的功率变换器装置，其特征在于，当所述变换支路进入所述工作状态时，所述变换支路的所述输出端的电压根据控制信号在预设电压范围内连续且可调。

11.如权利要求1所述的功率变换器 装置，其特征在于，还包括：n个电压采集电路，每个所述电压采集电路连接于对应的每个所述变换支路的所述输出端，用以采集所述输出端的所述输出电压并产生电压采样信号；

n个电压控制环电路，每个所述电压控制环电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端连接于对应的所述电压采集电路，用以接收所述电压采样信号，所述第二输入端用以接收电压命令信号，所述输出端输出电压环路控制信号；

n个支路控制器，每个所述支路控制器连接于对应的所述电压控制环 电路的所述输出端，用以接收所述电压环路控制信号，并输出控制信号至对应的所述变换支路的所述第一级隔离变换器，用以控制所述第一级隔离变换器进入所述工作状态或所述非工作状态；以及

系统控制器，电性连接于n个所述电压控制环电路的所述第二输入端，并分别输出n个所述电压命令信号至对应的所述电压控制环电路，每个所述电压控制环电路接收相应的所述电压命令信号。

12.如权利要求1所述的功率变换器 装置，其特征在于，还包括：电压采集电路，连接于所述功率变换器装置的所述输出端，用以采集所述功率变换器装置的所述输出电压并产生电压采样信号；

电压控制环电路，所述电压控制环电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端连接于所述电压采集电路，用以接收所述电压采样信号，所述第二输入端用以接收电压命令信号，所述输出端输出电压环路控制信号；以及支路控制器，连接于所述电压控制环电路的所述输出端，用以接收所述电压环路控制信号，并输出控制信号至每条所述变换支路的所述第一级隔离变换器，用以控制所述第一级隔离变换器进入所述工作状态或所述非工作状态。

13.如权利要求1所述的功率变换器 装置，其特征在于，还包括：电压采集电路，连接于所述功率变换器装置的所述输出端，用以采集所述功率变换器装置的所述输出电压并产生电压采样信号；

电压控制环电路，所述电压控制环电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端连接于所述电压采集电路，用以接收所述电压采样信号，所述第二输入端用以接收电压命令信号，所述输出端输出电压环路控制信号；以及支路控制器，连接于所述电压控制环电路的所述输出端，用以接收所述电压环路控制信号，并输出控制信号至所述变换支路的所述第二级变换器，用以控制所述第二级变换器进入所述工作状态或所述非工作状态。

14.一种功率变换器系统，其特征在于，包含多个上述权利要求1‑13中任一项所述的功率变换器装置，多个所述功率变换器 装置的所述输入端并联连接，多个所述功率变换器 装置的所述输出端串联连接，且所述功率变换器系统的输出电压范围为多个所述功率变换器装置的所述输出电压之和。

说明书

功率变换器装置及功率变换器系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种功率变换器装置，具体地说涉及一种连续可调且具有宽输出电压范围的功率变换器装置及功率变换器系统。

背景技术

[0002] 目前使用较多的隔离变换器为调宽式变换器和调频式变换器。调宽式变换器可实现很宽的输出电压范围，例如移相全桥变换器，但是其在效率上以及体积上无法得到优化。
调频式变换器，例如串联谐振式变换器，其在效率上以及体积上具有较好的优势，但是其输
出电压范围较窄，如果需要实现较宽的输出电压范围则必然要牺牲某些性能(例如效率，输
出电压和电流纹波等)。在电动汽车充电站的应用中，充电站需要的输出电压范围一般从
200V至1000V，充电站系统的功率从50kW至300kW不等，并且充电站的功率变换器中的部分
需具备隔离功能。因此急需开发一种克服上述缺陷的功率变换器装置。

发明内容

[0003] 为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种功率变换器装置，包含n条变换支路，每条变换支路包括输入端和输出端；其中，n条所述变换支路的所述
输入端并联连接成所述功率变换装置的输入端，用以接收输入电压；且n条所述变换支路的
所述输出端串联连接成所述功率变换装置的输出端，用以输出所述功率变换器装置的输出
电压；

[0004] 其中，所述输出电压为n条所述变换支路的所述输出端的电压之和；当第i条所述变换支路进入工作状态时，所述第i条变换支路的所述输出端的电压为Vi；当第i条所述变
换支路进入非工作状态时，所述变换支路的所述输出端的电压为0，其中1≤i≤n且n为大于
1的自然数。

[0005] 上述的功率变换装置，其中，每条所述变换支路包含第一级隔离变换器，所述第一级隔离变换器的输入端连接于对应的所述变换支路的所述输入端，所述第一级隔离变换器
的输出端连接于对应的所述变换支路的所述输出端。

[0006] 上述的功率变换装置，其中，n个所述变换支路的所述输出端的电压相同。

[0007] 上述的功率变换装置，其中，n个所述变换支路的所述输出端的电压不相同。

[0008] 上述的功率变换装置，其中，n条所述变换支路中每一者包含第一级隔离变换器，其中m条所述变换支路中每一者还包含第二级变换器，所述第二级变换器的输入端连接于
对应的所述第一级隔离变换器的输出端，且所述第一级隔离变换器的输入端连接于对应的
所述变换支路的所述输入端，m条所述变换支路的所述第二级变换器中每一者的输出端与
n‑m条所述变换支路中每一者的所述第一级隔离变换器的输出端分别连接于对应的所述变
换支路的所述输出端，其中1≤m

[0009] 上述的功率变换装置，其中，所述第二级变换器包括非隔离变换器或隔离变换器。

[0010] 上述的功率变换装置，其中，当所述变换支路进入所述非工作状态时，所述功率变换器装置的输出电流流过非工作状态变换支路的内部元件。

[0011] 上述的功率变换装置，其中，每条所述变换支路包含旁路元件，所述旁路元件并联连接在所述变换支路的所述输出端。

[0012] 上述的功率变换装置，其中，当所述变换支路进入非工作状态时，所述功率变换器装置的输出电流流过所述旁路元件。

[0013] 上述的功率变换装置，其中，所述输出电压可调且连续。

[0014] 上述的功率变换装置，其中，所述第一级隔离变换器为相同类型变换器或不同类型变换器。

[0015] 上述的功率变换装置，其中，所述第一级隔离变换器为LLC串联谐振变换器。

[0016] 上述的功率变换装置，其中，每条所述第一级隔离变换器的输出端的电压为固定电压，每条所述第二级变换器的输出端的电压为可调电压。

[0017] 上述的功率变换装置，其中，每条所述第一级隔离变换器的输出端的电压为可调电压，每条所述第二级变换器的输出端的电压为可调电压。

[0018] 上述的功率变换装置，其中，所述变换支路接收控制信号，并根据所述控制信号进入所述工作状态或所述非工作状态。

[0019] 上述的功率变换装置，其中，当所述变换支路进入所述工作状态时，所述变换支路的所述输出端的电压根据所述控制信号在预设电压范围内连续且可调。

[0020] 上述的功率变换装置，其中，还包括：

[0021] n个电压采集电路，每个所述电压采集电路连接于对应的每个所述变换支路的所述输出端，用以采集所述输出端的所述输出电压并产生电压采样信号；

[0022] n个电压控制环电路，每个所述电压控制环电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端连接于对应的所述电压采集电路，用以接收所述电压采样信号，
所述第二输入端用以接收电压命令信号，所述输出端输出电压环路控制信号；

[0023] n个支路控制器，每个所述支路控制器连接于对应的所述控制环路电路的所述输出端，用以接收所述电压环路控制信号，并输出所述控制信号至对应的所述变换支路的所
述第一级隔离变换器，用以控制所述第一级隔离变换器进入所述工作状态或所述非工作状
态；以及

[0024] 系统控制器，电性连接于n个所述电压控制环电路的所述第二输入端，并分别输出n个所述电压命令信号至对应的所述电压控制环电路，每个所述电压控制环电路接收相应
的所述电压命令信号。

[0025] 上述的功率变换装置，其中，还包括：

[0026] 电压采集电路，连接于所述功率变换器装置的所述输出端，用以采集所述功率变换器装置的所述输出电压并产生电压采样信号；

[0027] 电压控制环电路，所述电压控制环电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端连接于所述电压采集电路，用以接收所述电压采样信号，所述第二输入
端用以接收电压命令信号，所述输出端输出电压环路控制信号；以及

[0028] 支路控制器，连接于所述电压控制环电路的所述输出端，用以接收所述电压环路控制信号，并输出所述控制信号至每条所述变换支路的所述第一级隔离变换器，用以控制
所述第一级隔离变换器进入所述工作状态或所述非工作状态。

[0029] 上述的功率变换装置，其中，还包括：

[0030] 电压采集电路，连接于所述功率变换器装置的所述输出端，用以采集所述功率变换器装置的所述输出电压并产生电压采样信号；

[0031] 电压控制环电路，所述电压控制环电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端连接于所述电压采集电路，用以接收所述电压采样信号，所述第二输入
端用以接收电压命令信号，所述输出端输出电压环路控制信号；以及

[0032] 支路控制器，连接于所述电压控制环电路的所述输出端，用以接收所述电压环路控制信号，并输出所述控制信号至所述变换支路的所述第二级变换器，用以控制所述第二
级变换器进入所述工作状态或所述非工作状态。

[0033] 本发明还提供一种功率变换器系统，其中，包含多个上述中任一项所述的功率变换器装置，多个所述功率变换装置的所述输入端并联连接，多个所述功率变换装置的所述
输出端串联连接，且所述功率变换器系统的输出电压范围为多个所述功率变换器装置的所
述输出电压之和。

[0034] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

[0035] 功率变换器装置设计有多n条变换支路，且每一变换支路包含第一级隔离变换器，或第一级隔离变换器与第二级变换器串联，使得功率变换器装置具有很宽且可以连续可调
的输出电压范围，同时控制各条变换支路处于工作状态或非工作状态，使得功率变换器装
置的输出电压为各条变换支路的输出端的电压的不同组合，可以实现连续的宽范围的输出
电压特性，同时又可使各条变换支路处于最优化设计。

附图说明

[0036] 图1为本发明功率变换器装置一实施例的示意图；

[0037] 图2为本发明功率变换器装置另一实施例的示意图；

[0038] 图3为本发明功率变换器系统的示意图；

[0039] 图4为图1中功率变换器装置一实施例的控制方式示意图；

[0040] 图5为图1中功率变换器装置另一实施例的控制方式示意图；

[0041] 图6为图2中功率变换器装置的控制方式示意图。

具体实施方式

[0042] 下文举实施例配合所附图式作详细说明，以更好地理解本发明的态样，但所提供的实施例并非用以限制本揭露所涵盖的范围，而结构操作的描述并非用以限制其执行的顺
序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本揭露所涵盖的范围。
此外，根据业界的标准及惯常做法，图式仅以辅助说明为目的，并未依照原尺寸作图，实际
上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号
标示来进行说明以便于理解。

[0043] 在全篇说明书与申请专利范围所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本
揭露的用词将在以下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描
述上额外的引导。

[0044] 此外，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一或多
个项目的任意一个以及其所有组合。

[0045] 于本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使
用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元
件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限
定本发明。

[0046] 兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以一较佳实施例来作进一步说明，但不应被解释为本发明实施的限制。

[0047] 请参考图1。图1为本发明功率变换器装置一实施例的示意图。如图1所示，在本实施例中，功率变换器装置1包含n条变换支路L1…Ln，每条变换支路包括输入端和输出端，n
条变换支路L1…Ln的输入端并联连接成功率变换装置的输入端，用以接收输入电压；且n条
变换支路L1…Ln的输出端串联连接成功率变换装置的输出端，用以输出功率变换器装置的
输出电压，其中输出电压为n条变换支路L1…Ln的输出端的电压之和。当变换支路L1…Ln中
的第i条变换支路进入工作状态时，变换支路的输出端的电压为Vi，值得注意的是，变换支
路的输出电压Vi根据控制信号在预设电压范围内连续且可调；当第i条变换支路进入非工
作状态时，第i条变换支路的输出端的电压为0V，其中1≤i≤n且n为大于1的自然数。举例而
言，当变换支路L1和变换支路L2均进入工作状态时，变换支路L1的输出端的电压为V1，变换
支路L2的输出端的电压为V2，此时功率变换器装置1的输出电压为V1+V2。当变换支路L1进
入工作状态而变换支路L2进入非工作状态时，变换支路L1的输出端的电压为V1，变换支路
L2的输出端的电压为0V，此时功率变换器装置1的输出电压为V1+0＝V1。再举例而言，当n条
变换支路L1…Ln都处于工作状态时功率变换器装置1的输出电压为V1+V2+…+Vn；当只有变
换支路L1和变换支路L2进入工作状态而其他变换支路处于非工作状态时，功率变换器装置
1的输出电压为V1+V2；当只有变换支路L1、变换支路L2和变换支路L5处于工作状态而其他
变换支路处于非工作状态时，功率变换器装置1的输出电压为V1+V2+V5；依次类推单条变换
支路或者多条变换支路排列组合，从而实现功率变换器装置1输出宽范围且连续可调的输
出电压。在本实施例中，每条变换支路根据接收的控制信号进入工作状态或非工作状态。根
据用户对功率变换器装置1的输出电压的需求，控制器(未示出)输出控制信号至变换支路
L1、L2、…Ln，以控制其进入工作状态或非工作状态；举例而言，当用户需要功率变换器装置
1输出的输出电压为V2+V3，控制器输出控制信号至变换支路L1、L2、…Ln，以使得变换支路
L2进入工作状态，其输出端的电压为V2，变换支路L3进入工作状态，其输出端的电压为V3，
其他变换支路的输出端的电压为0V。

[0048] 进一步地，功率变换器装置1还包含n个旁路元件D1…Dn，亦即，每条变换支路包含旁路元件，其中旁路元件并联连接在变换支路的输出端，举例而言，旁路元件D1并联连接于
变换支路L1的输出端，旁路元件Dn并联连接于变换支路Ln的输出端。当变换支路进入非工
作状态时，功率变换器装置1的输出电流流过相应的旁路元件，举例而言，当变换支路L1进
入非工作状态时，功率变换器装置1的输出电流流过旁路元件D1。

[0049] 值得注意的是，在本实施例中，各条变换支路的输出端的电压可以相同或不同。

[0050] 进一步地，每条变换支路包含第一级隔离变换器，第一级隔离变换器的输入端连接于对应的变换支路的输入端，第一级隔离变换器的输出端连接于对应的变换支路的输出
端。举例而言，第一级隔离变换器11的输入端连接于变换支路L1的输入端，第一级隔离变换
器的输出端连接于变换支路L1的输出端；第一级隔离变换器1n的输入端连接于变换支路Ln
的输入端，第一级隔离变换器1n的输出端连接于变换支路Ln的输出端。在本实施例中，控制
器(未示出)输出控制信号至变换支路中的第一级隔离变换器，以控制其进入工作状态或非
工作状态；举例而言，当用户需要功率变换器装置1输出的输出电压为V2+V3，控制器输出控
制信号至第一级隔离变换器，以使得变换支路L2中的第一级隔离变换器12进入工作状态，
变换支路L2的输出端的电压为V2，变换支路L3中的第一级隔离变换器13进入工作状态，变
换支路L3的输出端的电压为V3，其他变换支路中的第一级隔离变换器进入非工作状态，其
他变换支路的输出端的电压均为0V。

[0051] 在本实施例中，每条变换支路更包含旁路元件，旁路元件并联连接于第一级隔离变换器的输出端，举例而言，旁路元件D1并联连接于第一级功率变换器11，旁路元件D2并联
连接于第一级功率变换器12，旁路元件Dn并联连接于第一级功率变换器1n。当第一级隔离
变换器11进入非工作状态时，功率变换器装置1的输出电流流过旁路元件D1。在本实施例中
n个旁路元件D1…Dn为二极管，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，第一级隔离变换
器内部包含具有外加二极管旁路电流功能的元件，则可以省略该二极管的设置，功率变换
器装置1的输出电流可以流过该元件。

[0052] 在本实施例中，第一级隔离变换器可以为LLC串联谐振变换器，当用户需要功率变换器装置1输出的输出电压为200V‑900V的直流电压时，传统单个LLC串联谐振变换器无法
实现如此宽范围的电压输出，或者需要牺牲效率、输出纹波等性能才能实现。按照图1的架
构，以3条变换支路L1，L2，L3为例，变换支路L1，L2，L3的输入端并联连接，变换支路L1，L2，
L3的输出端串联连接，且每条变换支路包含第一级隔离变换器，其中该第一级隔离变换器
为LLC串联谐振变换器。3个LLC串联谐振变换器的输出端的电压分别为V1，V2，V3。

[0053] 控制器可以控制LLC串联谐振变换器进入工作状态或非工作状态，以使每条变换支路的输出端的电压为(但不限于此)：

[0054] 变换支路L1处于工作状态，输出端的电压为V1(150V‑300V)，或变换支路L1处于非工作状态，输出端的电压为0V；

[0055] 变换支路L2处于工作状态，输出端的电压为V2(150V‑300V)，或变换支路L2处于工作状态，输出端的电压为0V；

[0056] 变换支路L3处于工作状态，输出端的电压为V3(150V‑300V)，或变换支路L1处于工作状态，输出端的电压为0V。

[0057] 当只有1条变换支路处于工作状态时，例如变换支路L1处于工作状态而变换支路L2，L3处于非工作状态，变换支路L1的输出端的电压为V1，变换支路L2，L3的输出端的电压
均为0V，则功率变换器装置1的输出电压范围为V1(150V‑300V)；

[0058] 当2条变换支路处于工作状态时，例如变换支路L1，L2处于工作状态而变换支路L3处于非工作状态，变换支路L1，L2的输出端的电压分别为V1，V2，变换支路L3的输出端的电
压为0V则功率变换器装置1的输出电压范围为V1+V2(300V‑600V)；

[0059] 当3条变换支路处于工作状态时，例如变换支路L1，L2和L3均处于工作状态，变换支路L1，L2和L3的输出端的电压分别为V1，V2和V3，则功率变换器装置1的输出电压范围为
V1+V2+V3(450V‑900V)。

[0060] 通过控制以上变换支路进入工作状态或非工作状态的任意组合，可以实现功率变换器装置1的输出电压为200V‑900V宽电压范围，且输出电压为连续可调的。同时每条变换
支路包含的LLC串联谐振变换器的输出端的电压变化范围只有2倍，即从150V至300V的调压
范围。

[0061] 控制器也可以控制LLC串联谐振变换器进入工作状态或非工作状态，以使每条变换支路的输出端的电压为(但不限于此)：

[0062] 变换支路L1处于工作状态，输出端的电压为V1(200V‑265V)，或变换支路L1处于非工作时时，输出端的电压为0V；

[0063] 变换支路L2处于工作状态，输出端的电压为V2(265V‑352V)，或变换支路L2处于非工作状态，输出端的电压为0V；

[0064] 变换支路L3处于工作状态，输出端的电压为V3(352V‑467V)，或变换支路L3处于非工作状态时，输出端的电压为0V。

[0065] 当变换支路L1处于工作状态而变换支路L2，L3处于非工作状态时，变换支路L1的输出端的电压为V1，变换支路L2，L3的输出端的电压均为0V，则功率变换器装置1的输出电
压范围为V1(200V‑265V)；

[0066] 当变换支路L2处于工作状态而变换支路L1，L3处于非工作状态时，变换支路L2的输出端的电压为V2，变换支路L1，L3的输出端的电压均为0V，则功率变换器装置1的输出电
压范围为V2(265V‑352V)；

[0067] 当变换支路L3处于工作状态而变换支路L1，L2处于非工作状态时，变换支路L3的输出端的电压为V3，变换支路L1，L2的输出端的电压均为0V，则功率变换器装置1的输出电
压范围为V3(352V‑467V)；

[0068] 当变换支路L1，L2处于工作状态而变换支路L3处于非工作状态时，变换支路L1和L2的输出端的电压分别为V1和V2，变换支路L3的输出端的电压为0V，则功率变换器装置1的
输出电压范围为V1+V2(465V‑617V)；

[0069] 当变换支路L2，L3处于工作状态而变换支路L1处于非工作状态时，变换支路L2和L3的输出端的电压分别为V2和V3，变换支路L1的输出端的电压为0V，则功率变换器装置1的
输出电压范围为V2+V3(617V‑819V)；

[0070] 当变换支路L1，L2和L3均处于工作状态时，变换支路L1，L2和L3的输出端的电压分别为V1，V2和V3，则功率变换器装置1的输出电压范围为V1+V2+V3(817V‑1084V)。

[0071] 通过控制以上变换支路进入工作状态或非工作状态的任意组合，可以实现功率变换器装置1的输出电压为200V‑900V的宽电压范围且连续可调，同时每条变换支路包含的
LLC串联谐振变换器的输出端的电压变化范围只有1.325倍，即分别为200V至265V，265V至
352V，352V至467V。

[0072] 请参考图2。图2为本发明功率变换器装置另一实施例的示意图。如图2所示，功率变换器装置2包含n条变换支路L1…Ln并且n条变换支路L1…Ln中每一者包含第一级隔离变
换器，n条变换支路L1…Ln中有m条变换支路中每一者还包含第二级变换器，第二级变换器
的输入端分别连接到对应的第一级隔离变换器的输出端，第一级隔离变换器的输入端连接
于对应的所述变换支路的所述输入端，且m条变换支路的第二级变换器中每一者的输出端
与n‑m条变换支路中每一者的第一级隔离变换器的输出端分别连接于对应的变换支路的输
出端，用以输出电压，其中1≤m11的输入端连接于变换支路L1的输入端，第二级变换器21的输入端连接于第一级隔离变换
器11的输出端，第二级变换器21的输出端连接于变换支路L1的输出端；第一级隔离变换器
1m的输入端连接于变换支路Lm的输入端，第二级变换器2m的输入端连接于第一级隔离变换
器1m的输出端，第二级变换器2m的输出端连接于变换支路Lm的输出端；以及第一级隔离变
换器1n的输入端连接于变换支路Ln的输入端，第一级隔离变换器1n的输出端连接于变换支
路Ln的输出端。在本实施例中，第一级隔离变换器可以为LLC串联谐振变换器；第二级变换
器可以是非隔离变换器或隔离变换器，其中非隔离变换器可以为buck电路，boost电路以及
flyback电路等，隔离变换器可以为LLC串联谐振变换器或LC谐振变换器等。

[0073] 进一步地，功率变换器装置2还包含n个旁路元件D1…Dn，亦即，每条变换支路包含旁路元件，其中旁路元件并联连接在变换支路的输出端，举例而言，旁路元件D1并联连接于
变换支路L1的输出端，旁路元件Dn并联连接于变换支路Ln的输出端。当变换支路进入非工
作状态时，功率变换器装置2的输出电流流过相应的旁路元件。举例而言，当变换支路L1进
入非工作状态时，功率变换器装置2的输出电流流过旁路元件D1。在本实施例中n个旁路元
件D1…Dn为二极管，但本发明并不以此为限，在其他实施例中第一级隔离变换器或第二级
变换器的内部包含具有外加二极管旁路电流功能的元件，可以省略该二极管的设置。

[0074] 图2所示的功率变换器装置2为在图1所示功率变换器装置1结构基础上，在m个第一级隔离变换器的输出端串入隔离或非隔离变换器的第二级变换器，之后再将其输出端连
接于对应的变换支路的输出端。图2示出的功率变换器装置2的输出电压为宽电压范围且连
续可调的实现方式与图1中实现方式相同，其中串入的隔离或非隔离变换器可以选择输出
端的电压为宽范围的电路拓扑，这样第一级隔离变换器的输出端的电压只要维持很窄的电
压范围就可以实现功率变换器装置2的输出电压为很宽的电压范围。

[0075] 结合图2，以4条变换支路L1，L2，L3，L4为例，每条变换支路包含第一级隔离变换器，且4条变换支路中包含1个第二级变换器，其中第一级隔离变换器为LLC串联谐振隔离变
换器，第二级变换为为buck电路，即图2中m为1，n为4。变换支路L1，L2，L3和L4的输出端的电
压分别为V1，V2，V3，V4。同样以功率变换器装置2的输出电压为200V‑900V为例。

[0076] 控制器可以控制LLC串联谐振变换器和buck电路进入工作状态或非工作状态，以使每条变换支路的输出端的电压为(但不限于此)：

[0077] 变换支路L1处于工作状态，输出端的电压为V1(0V‑225V)，其中LLC串联谐振隔离变换器11的输出端的电压为225V的固定电压，buck电路21的输出端的电压为0‑225V，或变
换支路L1处于非工作状态时，输出端的电压为0V；

[0078] 变换支路L2处于工作状态，输出端的电压为V2(225V)，或变换支路L2处于非工作状态时，输出端的电压为0V；

[0079] 变换支路L3处于工作状态，输出端的电压为V3(225V)，或变换支路L3处于非工作状态时，输出端的电压为0V；

[0080] 变换支路L4处于工作状态，输出端的电压为V4(225V)，或变换支路L4处于非工作状态时，输出端的电压为0V；

[0081] 当变换支路L1处于工作状态而变换支路L2，L3和L4均处于非工作状态时，变换支路L1的输出端的电压为V1，变换支路L2，L3和L4的输出端的电压均为0V，则功率变换器装置
2的输出电压范围为V1(0V‑225V)；

[0082] 当变换支路L1和L2处于工作状态而变换支路L3和L4均处于非工作状态时，变换支路L1和L2的输出端的电压分别为V1和V2，变换支路L3和L4的输出端的电压均为0V，则功率
变换器装置2的输出电压范围为(V1+V2)(225V‑450V)；

[0083] 当变换支路L1，L2和L3处于工作状态而变换支路L4处于非工作状态时，变换支路L1，L2和L3的输出端的电压分别为V1，V2和V3，变换支路L4的输出端的电压为0V，则功率变
换器装置2的输出电压范围为(V1+V2+V3)(450V‑675V)；

[0084] 当变换支路L1，L2，L3和L4处于工作状态时，变换支路L1，L2和L3的输出端的电压分别为V1，V2V3和L4，则功率变换器装置2的输出电压范围为(V1+V2+V3+V4)(675V‑900V)；

[0085] 通过控制以上变换支路进入工作状态或非工作状态的任意组合，可以实现功率变换器装置2的输出电压为200V‑900V的宽电压范围且连续可调，且LLC串联谐振变换器的输
出端的电压为固定电压，使得功率变换器装置的设计达到最优化。

[0086] 请参照图3，图3为本发明功率变换器系统的示意图。如图3所示，功率变换器系统3包含多个图1及/或图2示出的功率变换器装置，多个功率变换装置的输入端并联连接，多个
功率变换装置的输出端串联连接，且功率变换器系统的输出电压范围为多个功率变换器装
置1和2的输出电压之和。

[0087] 再请参照图1及图4，图4为图1中功率变换器装置一实施例的控制方式示意图。如图1及图4所示，n条变换支路L1…Ln的每一变换支路的输出端对应地依次耦接于电压采集
电路31…3n、电压控制环电路41…4n及支路控制器51…5n，电压控制环电路41…4n还耦接
于系统控制器6，支路控制器51…5n的输出端对应地耦接n条变换支路L1…Ln，其中n为大于
1的自然数。电压采集电路31…3n对应的采集n条变换支路L1…Ln中每条变换支路的输出端
的电压并产生相应的电压采样信号，系统控制器6发送电压命令信号Vcmd1…Vcmdn至对应
的电压控制环电路41…4n，每个电压控制环电路的第一输入端I1接收对应的电压采样信
号，第二输入端I2接收对应的电压命令信号Vref，并对电压采样信号及电压命令信号Vref
进行闭环控制于输出端O输出电压环路控制信号，每个支路控制器对应地接收并转换电压
环路控制信号为控制信号，输出控制信号至与该支路控制器对应的第一级隔离变换器，具
体是将控制信号传输给第一级隔离变换器的开关元件，控制开关元件导通或关断，使得第
一级隔离变换器根据控制信号进入工作状态或非工作状态。

[0088] 再请参照图1及图5，图5为图1中功率变换器装置另一实施例的控制方式示意图。图5所示出的控制方式的原理与图1大致相同，在此就不再赘述了，现将不同之处进行说明。
如图1及图4所示，功率变换器装置的输出端依次耦接于电压采集电路31、电压控制环电路
41及支路控制器51，支路控制器51的输出端耦接于n条变换支路L1…Ln。其中电压采集电路
31采集功率变换器装置的输出电压并产生电压采样信号，系统控制器(未示出)发送电压命
令信号至电压控制环电路41，电压控制环电路41的第一输入端I1接收电压采样信号及第二
输入端I2接收电压命令信号并对电压采样信号及电压命令信号进行闭环控制于输出端O输
出电压环路控制信号，支路控制器51接收并转换电压环路控制信号为控制信号，输出控制
信号至n条变换支路L1…Ln的第一级隔离变换器，具体是将控制信号传输给第一级隔离变
换器的开关元件，控制开关元件导通或关断，使得n条变换支路L1…Ln的第一级隔离变换器
根据控制信号进入工作状态或非工作状态。

[0089] 再请参照图2及图6，图6为图2中功率变换器装置的控制方式示意图。图6所示出的控制方式其中对第一级隔离变换器的控制方式采取开环控制或与图4或图5示出的控制方
式大致相同，在此就不再赘述了，现将不同之处进行说明。现以图6中为第一级隔离变换器
数量为n个且第二级变换器数量为1的情况下举例说明，功率变换器装置的输出端依次耦接
电压采集电路31、电压控制环电路41及支路控制器51，支路控制器51的输出端耦接于第二
级变换器21。电压采样单电路31采集功率变换器装置的输出端电压并产生电压采样信号，
系统控制器(未示出)发送电压命令信号至电压控制环电路41，电压控制环电路41第一输入
端I1接收电压采样信号及第二输入端I2接收电压命令信号并对电压采样信号及电压命令
信号进行闭环控制于输出端O输出电压环路控制信号，支路控制器51接收并转换电压环路
控制信号为控制信号，输出控制信号至第二级变换器21，具体是将控制信号传输给第二变
换器21的开关元件，控制开关元件导通或关断，使得第二级变换器21进入工作状态或非工
作状态，进而控制变换支路L1进入工作状态或非工作状态，实现最终输出控制。

[0090] 通过采用多条变换支路将输出端进行串联连接方式，以及多条变换支路中第一级隔离变换器和第二级变换器串联连接的结构，进而设计各条变换支路的输出端的电压，以
及控制各条变换支路进入工作状态或非工作状态，以对所有变换支路的输出端的电压进行
不同组合，可以使得功率变换器装置实现连续的宽范围的输出电压特性，同时又可使各条
变换支路处于最优化设计。

[0091] 需要说明的是：以上实施例仅仅用以说明本发明，而并非限制本发明所描述的技术方案；同时，尽管本说明书参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，但是，本领域的
普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；因此，一切不脱离本发明
的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明所附权利要求的保护范围之内。