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ES2553007T3

DC bus balancer circuit

Abstract

A circuit (1200) for use with four levels of DC power that includes first, second, third and fourth voltages, comprising the circuit: first, second, third and fourth nodes (1310,1311,1313,1314) configured to receive four-level DC power; first, second, third, fourth, fifth, and sixth switches, (1235,1245,1255,1265,1275,1285) serially coupled between the first and fourth nodes, in which the second node is coupled to a junction of the second and third switches and the third node is coupled to a junction of the fourth and fifth switches; a first diode (1240) coupled in parallel with the first switch; a second diode (1250) coupled in parallel with the second switch; a third diode (1260) coupled in parallel with the third switch; a fourth diode (1270) coupled in parallel with the fourth switch; fifth diode (1280) coupled in parallel with the fifth switch; sixth diode (1290) coupled in parallel with the sixth switch; a first resonant tank (1320) coupled to a junction of the first and second switches and for joining the third and fourth switches; and a second resonant tank (1325) coupled to the junction of the third and fourth switches and for the union of the fifth and sixth switches; where the first and second resonant tanks are configured to store energy; and wherein the first, second, third, fourth, fifth, and sixth switches are configured to change power between at least two of the first, second, third and fourth nodes, if an absolute value of the first voltage differs from an absolute value of the fourth voltage, using the first and second resonant tanks; and in which the first, second, third, fourth, fifth, and sixth switches are configured to change power between at least two of the first, second, third and fourth nodes if an absolute value of the second voltage differs from a value Absolute third voltage, using the first and second resonant tanks.

ES2553007T3, drawing sheet 1
Sheet 1 of 13

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10 claims: 1 independent, 9 dependent

  1. 1
    ES 2 553 007 T3 Reivindicaciones 1. Un circuito (1200) para su uso con cuatro niveles de alimentación de CC que incluye tensiones primera, segunda, tercera y cuarta, comprendiento el circuito:nodos primero, segundo, tercero y cuarto (1310,1311,1313,1314) configurados para recibir la alimentación de CC de cuatro niveles;primero, segundo, tercero, cuarto, quinto, y sexto conmutadores, (1235,1245,1255,1265,1275,1285) acoplados en serie entre el primer y cuarto nodos, en el que el segundo nodo está acoplado a una unión de la segunda y tercera interruptores y el tercer nodo está acoplado a una unión de los conmutadores cuarto y quinto;un primer diodo (1240) acoplado en paralelo con el primer conmutador;un segundo diodo (1250) acoplado en paralelo con el segundo conmutador;un tercer diodo (1260) acoplado en paralelo con el tercer interruptor;un cuarto diodo (1270) acoplado en paralelo con el cuarto conmutador;quinto diodo (1280) acoplado en paralelo con el quinto conmutador;sexto diodo (1290) acoplado en paralelo con el sexto conmutador;un primer tanque resonante (1320) acoplado a un cruce de los conmutadores primero y segundo y para la unión de los conmutadores tercero y cuarto;y un segundo tanque resonante (1325) acoplado a la unión de los conmutadores tercero y cuarto y para la unión de los conmutadores quinto y sexto;donde los tanques resonantes primero y segundo están configurados para almacenar energía;y en donde los conmutadores primero, segundo, tercero, cuarto, quinto, y sexto están configurados para cambio de energía entre al menos dos de los nodos primero, segundo, tercero y cuarto, si un valor absoluto del pimer voltaje difiere de un valor absoluto del cuarto voltaje, usando los tanques resonantes primer y segundo;y en el que los conmutadores primero, segundo, tercero, cuarto, quinto, y sexto están configurados para cambio de energía entre al menos dos de los nodos primero, segundo, tercero y cuarto si un valor absoluto de la segunda tensión difiere de un valor absoluto de la tercera tensión, utilizando los tanques resonantes primero y segundo.
  2. 2
    El circuito de la reivindicación 1 en la que:el primer tanque resonante comprende un primer condensador (1225) acoplado en serie con un primer inductor (I295);y el segundo tanque resonante comprende un segundo condensador (1,230) acoplado en serie con un segundo inductor (1300).
  3. 3
    El circuito de la reivindicación 1 en el que el circuito comprende además un controlador (1315) configurado para accionar los conmutadores primero, segundo, tercero, cuarto, quinto, y sexto en sus respectivos estados de activado y desactivado.
  4. 4
    El circuito de la reivindicación 3 en donde el controlador es un controlador de modulación de ancho de pulso (PWM) (1.315).
  5. 5
    El circuito de la reivindicación 3 en el que el controlador está configurado para hacer que el circuito opere en uno de dos estados, en los que:en un primer estado los interruptores primero, tercero y quinto están en sus respectivos estados y los interruptores segundo, cuarto y sexto están activados en sus respectivas estados de encendido;y en un segundo estado, el primer, tercer y quinto interruptores están en sus respectivas fuera de los estados y los interruptores segundo, cuarto y sexto están activados en sus respectivas estados de apagado.
  6. 6
    El circuito de la reivindicación 5 en el que el controlador está configurado para hacer que el circuito repetidamente se alterne entre los estados primero y segundo a una frecuencia sustancialmente igual a las frecuencias resonantes de los tanques resonantes primero y segundo.
  7. 7
    El circuito de la reivindicación 5 en el que el controlador está configurado para hacer que el circuito repetidamente se alterne entre los estados primero y segundo de tal manera que las amplitudes de las ondas cuadradas inducidas en los cruces de los interruptores segundo y tercero, los conmutadores tercero y cuarto, y los conmutadores quinto y sexto sean sustancialmente iguales cuando el valor absoluto de los voltajes primero y cuarto sean sustancialmente iguales y el valor absoluto de las tensiones segunda y tercera sean sustancialmente iguales.
  8. 8
    El circuito de la reivindicación 3 en el que el controlador está configurado para causar que los interruptores primero, segundo, tercero, cuarto, quinto y sexto para alternen entre los estados de encendido y apagado a un ciclo de trabajo de sustancialmente un cincuenta por ciento. ES 2 553 007 T3
  9. 9
    El circuito de la reivindicación 1 que comprende además un tercer inductor (1305) acoplado entre la unión de los interruptores tercero y cuarto y un neutral.
  10. 10
    El circuito de la reivindicación 1 que comprende además:un primer condensador (1205) acoplado entre el primer nodo y el segundo nodo;un segundo condensador (1210) acoplado entre el segundo nodo y un neutral;un tercer condensador (1215) acoplado entre el neutro y el tercer nodo;y un cuarto condensador (1220) acoplado entre el tercer nodo y el cuarto nodo.