开关谐振腔直流变换器及其变比切换方法与流程

本公开涉及一种开关谐振腔直流变换器，特别涉及一种开关谐振腔直流变换器及其变比切换方法。

背景技术：

考虑到供电效率和供电质量的综合性能，通常采用具中间母线电源架构的电能转换模块来转换电能，其中中间母线电源架构包含中间母线变换器。现有技术的中间母线变换器通常为低频开关直流变压器或全桥llc电路，其中，低频开关直流变压器可通过改变占空比来调节输出电压，从而实现输出电压可调；全桥llc电路具备全范围零电压开通的特性，通过控制其开关频率等同于其谐振腔的谐振频率，可确保在负载不同时具有相同变比，并具有较高的电能转换效率。

然而，低频开关直流变压器的电压转换比较高，故电能转换效率较低，而全桥llc电路由于其变比固定，故无法实现输出电压可调。换言之，现有技术的低频开关直流变压器及全桥llc电路均无法同时实现高效率及输出电压可调。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术的开关谐振腔直流变换器及其变比切换方法，实为目前迫切的需求。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种开关谐振腔直流变换器及其变比切换方法，开关谐振腔直流变换器的每一支撑电容及每一谐振腔均可切换地处于正常状态或变比切换状态，使开关谐振腔直流变换器的变比任意变化，故可于输入电压大范围变化时，通过调整开关谐振腔直流变换器的变比而有效地限制输出电压范围，以同时实现高电能转换效率及输出电压可调，并进而提升包含开关谐振腔直流变换器的电能转换模块的供电质量及供电效率。

为达上述目的，本公开提供一种开关谐振腔直流变换器，包含输入端、输出端、2n个逆变开关管、2n个整流开关管、2n-2个钳位开关管、n个谐振腔及n-1个支撑电容。2n个逆变开关管按序串联连接，并组成n个逆变半桥电路，n为大于等于2的整数，其中第1个逆变开关管电连接于输出端，第2n个逆变开关管电连接于输入端，任两个相邻的逆变开关管之间包含逆变节点，其中第2i个逆变开关管与第2i-1个逆变开关管之间为第2i-1个逆变节点，i为大于等于2且小于等于n的整数。2n个整流开关管按序组成n个整流半桥电路，每一个整流半桥电路包含串联连接的两个整流开关管，且两个整流开关管的一端均电连接于整流节点，两个整流开关管的另一端分别电连接于接地端及输出端，其中第2i个整流开关管与第2i-1个整流开关管之间为第i个整流节点。2n-2个钳位开关管按序组成n-1个钳位半桥电路，每一个钳位半桥电路包含串联连接的两个钳位开关管，且两个钳位开关管的一端均电连接于钳位节点，两个钳位开关管的另一端分别电连接于接地端及输出端，其中第2i-2个钳位开关管与第2i-3个钳位开关管之间为第i-1个钳位节点。谐振腔电连接于对应的逆变节点与整流节点之间，其中第i个谐振腔电连接于第2i-1个逆变节点与第i个整流节点之间。支撑电容电连接于对应的逆变节点与钳位节点之间，其中第i-1个支撑电容电连接于第2i-2个逆变节点与第i-1个钳位节点之间。其中，每一个支撑电容可切换地处于正常状态或变比切换状态，每一个谐振腔可切换地处于正常状态或变比切换状态，使开关谐振腔直流变换器的变比在2到2n之间变化。在第i-1个支撑电容处于正常状态时，第i-1个钳位节点交替电连接于接地端及输出端；在第i-1个支撑电容处于变比切换状态时，第i-1个钳位节点恒定处于断路状态，第2i个逆变开关管或第2i-2个逆变开关管恒定处于导通状态，第2i-1个逆变开关管或第2i-3个逆变开关管恒定处于导通状态。在第i个谐振腔处于正常状态时，第i个整流节点交替电连接于输出端及接地端；在第i个谐振腔处于变比切换状态时，第i个整流节点恒定处于断路状态，第2i+1个逆变开关管或第2i-1个逆变开关管恒定处于导通状态，第2i个逆变开关管或第2i-2个逆变开关管恒定处于导通状态。

为达上述目的，本公开另提供一种变比切换方法，适用于开关谐振腔直流变换器。开关谐振腔直流变换器包含输入端、输出端、2n个逆变开关管、2n个整流开关管、2n-2个钳位开关管、n个谐振腔及n-1个支撑电容，其中n为大于等于2的整数，2n个逆变开关管按序串联连接，并组成n个逆变半桥电路，其中第1个逆变开关管电连接于输出端，第2n个逆变开关管电连接于输入端，任两个相邻的逆变开关管之间包含逆变节点，其中第2i个逆变开关管与第2i-1个逆变开关管之间为第2i-1个逆变节点，i为大于等于2且小于等于n的整数；2n个整流开关管按序组成n个整流半桥电路，每一个整流半桥电路包含串联连接的两个整流开关管，且两个整流开关管的一端均电连接于整流节点，两个整流开关管的另一端分别电连接于接地端及输出端，其中第2i个整流开关管与第2i-1个整流开关管之间为第i个整流节点；2n-2个钳位开关管按序组成n-1个钳位半桥电路，每一个钳位半桥电路包含串联连接的两个钳位开关管，且两个钳位开关管的一端均电连接于钳位节点，两个钳位开关管的另一端分别电连接于接地端及输出端，其中第2i-2个钳位开关管与第2i-3个钳位开关管之间为第i-1个钳位节点；谐振腔电连接于对应的逆变节点与整流节点之间，其中第i个谐振腔电连接于第2i-1个逆变节点与第i个整流节点之间；支撑电容电连接于对应的逆变节点与钳位节点之间，其中第i-1个支撑电容电连接于第2i-2个逆变节点与第i-1个钳位节点之间，其中，变比切换方法是控制每一个支撑电容可切换地处于正常状态或变比切换状态，并控制每一个谐振腔可切换地处于正常状态或变比切换状态，使开关谐振腔直流变换器的变比在2到2n之间变化，变比切换方法包含步骤：(a)控制第i-1个支撑电容处于正常状态，即控制第i-1个钳位节点交替电连接于接地端及输出端；(b)控制第i-1个支撑电容处于变比切换状态，即控制第i-1个钳位节点恒定处于断路状态，控制第2i个逆变开关管或第2i-2个逆变开关管恒定处于导通状态，并控制第2i-1个逆变开关管或第2i-3个逆变开关管恒定处于导通状态；(c)控制第i个谐振腔处于正常状态，即控制第i个整流节点交替电连接于输出端及接地端；以及(d)控制第i个谐振腔处于变比切换状态，即控制第i个整流节点恒定处于断路状态，控制第2i+1个逆变开关管或第2i-1个逆变开关管恒定处于导通状态，并控制第2i个逆变开关管或第2i-2个逆变开关管恒定处于导通状态。

附图说明

图1为本公开优选实施例的开关谐振腔直流变换器的电路结构示意图。

图2a为图1所示的开关谐振腔直流变换器于n等于2时的电路结构示意图。

图2b及图2c为图2a所示的开关谐振腔直流变换器的开关状态示意图。

图3a为图2a所示的开关谐振腔直流变换器的电路结构示意图，其中支撑电容处于第一变比切换状态，谐振腔均处于正常状态。

图3b及图3c为图3a所示的开关谐振腔直流变换器的开关状态示意图。

图4a为图2a所示的开关谐振腔直流变换器的电路结构示意图，其中支撑电容处于第二变比切换状态，谐振腔均处于正常状态。

图4b及图4c为图4a所示的开关谐振腔直流变换器的开关状态示意图。

图5a为图2a所示的开关谐振腔直流变换器的电路结构示意图，其中支撑电容处于第一变比切换状态，第1个谐振腔处于正常状态，第2个谐振腔处于第二变比切换状态。

图5b及图5c为图5a所示的开关谐振腔直流变换器的开关状态示意图。

图6为本公开优选实施例的变比切换方法的步骤示意图。

附图标记列表

1：开关谐振腔直流变换器

11：输入端

12：输出端

t1、t2、t3、t4、t5、t6、t2i-3、t2i-2、t2i-1、t2i、t2i+1、t2n-2、t2n-1、t2n：逆变开关管

d1、d2、d3、d4、d5、d6、d2i-1、d2i、d2n-1、d2n：整流开关管

s1、s2、s3、s4、s2i-3、s2i-2、s2n-3、s2n-2：钳位开关管

rt1、rt2、rt3、rti、rtn：谐振腔

c1、c2、ci-1、cn-1：支撑电容

m1、m2、m3、m4、m5、m2i-2、m2i-1、m2n-2、m2n-1：逆变节点

n1、n2、n3、ni、nn：整流节点

o1、o2、oi-1、on-1：钳位节点

s1、s2、s3、s4、s5：变比切换方法的步骤

具体实施方式

体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明的用，而非架构于限制本公开。

图1为本公开优选实施例的开关谐振腔直流变换器的电路结构示意图。如图1所示，开关谐振腔直流变换器1包含输入端11、输出端12、2n个逆变开关管(t1、t2…t2n)、2n个整流开关管(d1、d2…d2n)、2n-2个钳位开关管(s1、s2…s2n-2)、n个谐振腔(rt1、rt2…rtn)及n-1个支撑电容(c1、c2…cn-1)，其中n为大于等于2的整数。于输入端11及输出端12上分别具有输入电压及输出电压，输入电压与输出电压的比即为开关谐振腔直流变换器1的变比。

2n个逆变开关管t1、t2…t2n按序串联连接，并组成n个逆变半桥电路，其中第1个逆变开关管t1电连接于输出端12，第2n个逆变开关管t2n电连接于输入端11。任两个相邻的逆变开关管(t1、t2…t2n)之间包含一逆变节点(m1、m2…m2n-1)，第1个逆变开关管t1与第2个逆变开关管t2-之间为第1个逆变节点m1，第2个逆变开关管t2与第3个逆变开关管t3之间为第2个逆变节点m2，第2n-1个逆变开关管t2n-1与第2n个逆变开关管t2n之间为第2n-1个逆变节点m2n-1，依此类推，第2i-1个逆变开关管t2i-1与第2i个逆变开关管t2i之间为第2i-1个逆变节点m2i-1，其中i为大于等于2且小于等于n的整数。

2n个整流开关管d1、d2…d2n按序组成n个整流半桥电路，每一个整流半桥电路包含串联连接的两个整流开关管(d1、d2…d2n)，且两个整流开关管(d1、d2…d2n)的一端均电连接于一整流节点(n1、n2…nn)，两个整流开关管(d1、d2…d2n)的另一端分别电连接于一接地端及输出端12，其中第1个整流开关管d1与第2个整流开关管d2之间为第1个整流节点n1，第3个整流开关管d3与第4个整流开关管d4之间为第2个整流节点n2，第2n-1个整流开关管d2n-1与第2n个整流开关管d2n之间为第n个整流节点nn，依此类推，第2i-1个整流开关管d2i-1与第2i个整流开关管d2i之间为第i个整流节点ni。

2n-2个钳位开关管s1、s2…s2n-2按序组成n-1个钳位半桥电路，每一个钳位半桥电路包含串联连接的两个钳位开关管(s1、s2…s2n-2)，且两个钳位开关管(s1、s2…s2n-2)的一端均电连接于一钳位节点(o1、o2…on-1)，两个钳位开关管(s1、s2…s2n-2)的另一端分别电连接于接地端及输出端12，其中第1个钳位开关管s1与第2个钳位开关管s2之间为第1个钳位节点o1，第3个钳位开关管s3与第4个钳位开关管s4之间为第2个钳位节点o2，第2n-3个钳位开关管s2n-3与第2n-2个钳位开关管s2n-2之间为第n-1个钳位节点on-1，依此类推，第2i-3个钳位开关管s2i-3与第2i-2个钳位开关管s2i-3之间为第i-1个钳位节点oi-1。

谐振腔(rt1、rt2…rtn)电连接于对应的逆变节点(m1、m2…m2n-1)与整流节点(n1、n2…nn)之间，其中第1个谐振腔rt1电连接于第1个逆变节点m1与第1个整流节点n1之间，第2个谐振腔rt2电连接于第3个逆变节点m3与第2个整流节点n2之间，第n个谐振腔rtn电连接于第2n-1个逆变节点m2n-1与第n个整流节点nn之间，依此类推，第i个谐振腔rti电连接于第2i-1个逆变节点m2i-1与第i个整流节点ni之间。于一些实施例中，每一谐振腔(rt1、rt2…rtn)包含相互串联连接的电感及电容。于另一些实施例中，每一谐振腔(rt1、rt2…rtn)包含电感或电容。

支撑电容(c1、c2…cn-1)电连接于对应的逆变节点(m1、m2…m2n-1)与钳位节点(o1、o2…on-1)之间，其中第1个支撑电容c1电连接于第2个逆变节点m1与第1个钳位节点o1之间，第2个支撑电容c2电连接于第4个逆变节点m4与第2个钳位节点o2之间，第n-1个支撑电容cn-1电连接于第2n-2个逆变节点m2n-2与第n-1个钳位节点on-1之间，依此类推，第i-1个支撑电容ci-1电连接于第2i-2个逆变节点m2i-2与第i-1个钳位节点oi-1之间。

于开关谐振腔直流变换器1中，每一个支撑电容(c1、c2…cn-1)均可切换地处于正常状态、第一变比切换状态或第二变比切换状态，每一个谐振腔(rt1、rt2…rtn)均可切换地处于正常状态或第二变比切换状态，借此使开关谐振腔直流变换器1的变比在1到2n之间变化，因此，可于输入电压大范围变化时，通过调整开关谐振腔直流变换器1的变比而有效地限制输出电压范围，以同时实现高电能转换效率及输出电压可调。对应于支撑电容(c1、c2…cn-1)及谐振腔(rt1、rt2…rtn)所处状态，开关谐振腔直流变换器1中的各节点与开关管的运行详述如下。

当第i-1个支撑电容c-i-1处于正常状态时，第i-1个钳位节点oi-1交替电连接于接地端及输出端12。当第i个谐振腔rti处于正常状态时，第i个整流节点ni交替电连接于输出端12及接地端，于一些实施例中，当第1个谐振腔rt1处于正常状态时，第1个整流节点n1交替电连接于输出端12及接地端。此外，当第i-1个支撑电容ci-1及第i个谐振腔rti均处于正常状态时，第2i-2个钳位开关管s2i-2、第2i-1个逆变开关管t2i-1及第2i-1个整流开关管d2i-1同时处于导通状态或关断状态，第2i-3个钳位开关管s2i-3、第2i个逆变开关管t2i及第2i个整流开关管d2i对应同时处于关断状态或导通状态。于一些实施例中，当第i-1个支撑电容ci-1及第i个谐振腔rti均处于正常状态时，第2i-2个钳位开关管s2i-2与第2i-3个钳位开关管s2i-3的开关状态相反，且交替导通；第2i-1个逆变开关管t2i-1与第2i个逆变开关管t2i的开关状态相反，且交替导通；第2i-1个整流开关管d2i-1与第2i个整流开关管d2i的开关状态相反，且交替导通。

当第i-1个支撑电容ci-1处于第一变比切换状态时，第i-1个钳位节点oi-1恒定电连接于接地端。于一些实施例中，当第i-1个支撑电容ci-1处于第一变比切换状态时，第2i-2个钳位开关管s2i-2恒定处于关断状态，第2i-3个钳位开关管s2i-3恒定处于导通状态，从而使第i-1个钳位节点oi-1恒定电连接于接地端。

当第i-1个支撑电容ci-1处于第二变比切换状态时，第i-1个钳位节点oi-1恒定处于断路状态，第2i个逆变开关管t2i或第2i-2个逆变开关管t2i-2恒定处于导通状态，第2i-1个逆变开关管t2i-1或第2i-3个逆变开关管t2i-3恒定处于导通状态。于一些实施例中，当第i-1个支撑电容ci-1处于第二变比切换状态时，第2i-2个钳位开关管s2i-2及第2i-3个钳位开关管s2i-3恒定处于关断状态，从而使第i-1个钳位节点oi-1恒定处于断路状态。

当第i个谐振腔rti处于第二变比切换状态时，第i个整流节点ni恒定处于断路状态，第2i+1个逆变开关管t2i+1或第2i-1个逆变开关管t2i-1恒定处于导通状态，第2i个逆变开关管t2i或第2i-2个逆变开关管t2i-2恒定处于导通状态。于一些实施例中，当第i个谐振腔rti处于第二变比切换状态时，第2i个整流开关管d2i及第2i-1个整流开关管d2i-1恒定处于关断状态，从而使第i个整流节点ni恒定处于断路状态。此外，当第1个谐振腔rt1处于第二变比切换状态时，第1个整流节点n1恒定处于断路状态(例如使第1个整流开关管d1及第2个整流开关管d2恒定处于关断状态)，第3个逆变开关管t3或第1个逆变开关管t1恒定处于导通状态，第2个逆变开关管t2恒定处于导通状态；当第n个谐振腔rtn处于第二变比切换状态时，第n个整流节点nn恒定处于断路状态(例如使第2n-1个整流开关管d2n-1及第2n个整流开关管d2n恒定处于关断状态)，第2n-1个逆变开关管t2n-1恒定处于导通状态，第2n个逆变开关管t2n或第2n-2个逆变开关管t2n-2恒定处于导通状态。

再者，当支撑电容(c1、c2…cn-1)及/或谐振腔(rt1、rt2…rtn)进行状态切换时，开关谐振腔直流变换器1的变比亦对应变化，以下列举各种可能情况。

当任一支撑电容(c1、c2…cn-1)由正常状态切换至第一变比切换状态时，开关谐振腔直流变换器1的变比减少1，反之，当任一支撑电容(c1、c2…cn-1)由第一变比切换状态切换至正常状态时，开关谐振腔直流变换器1的变比增加1。通过n-1个支撑电容c1、c2…cn-1在正常状态与第一变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在n+1到2n之间变化。

当任一支撑电容(c1、c2…cn-1)或任一谐振腔(rt1、rt2…rtn)由正常状态切换至第二变比切换状态时，开关谐振腔直流变换器1的变比减少2，反之，当任一支撑电容(c1、c2…cn-1)或任一谐振腔(rt1、rt2…rtn)由第二变比切换状态切换至正常状态时，开关谐振腔直流变换器1的变比增加2。通过n-1个支撑电容c1、c2…cn-1或n个谐振腔rt1、rt2…rtn在正常状态与第二变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在2到2n之间变化。

当a个支撑电容(c1、c2…cn-1)由正常状态切换至第一变比切换状态，且b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)由正常状态切换至第二变比切换状态时，开关谐振腔直流变换器1的变比减少a+2b，反之，当a个支撑电容(c1、c2…cn-1)由第一变比切换状态切换至正常状态，且b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)由第二变比切换状态切换至正常状态时，开关谐振腔直流变换器1的变比增加a+2b，其中a为小于等于n-1的自然数，b为小于等于n的自然数。通过n-1个支撑电容c1、c2…cn-1在正常状态与第一变比切换状态之间进行切换，以及n个谐振腔rt1、rt2…rtn在正常状态与第二变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在1到2n之间变化。

当a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)由正常状态切换至第二变比切换状态时，开关谐振腔直流变换器1的变比减少2a+2b，反之，当a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)由第二变比切换状态切换至正常状态时，开关谐振腔直流变换器1的变比增加2a+2b。通过n-1个支撑电容c1、c2…cn-1及n个谐振腔rt1、rt2…rtn在正常状态与第二变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在2到2n之间变化。

为更易于理解，以下是以n等于2时的开关谐振腔直流变换器1进行示例说明，然本公开的可能实施方式并不以此为限。图2a为图1的开关谐振腔直流变换器于n等于2时的电路结构示意图，图2b及图2c为图2a所示的开关谐振腔直流变换器的开关状态示意图。如图2a所示，于此实施例中，n等于2，开关谐振腔直流变换器1包含输入端11、输出端12、四个逆变开关管(t1、t2、t3、t4)、四个整流开关管(d1、d2、d3、d4)、两个钳位开关管(s1、s2)、两个谐振腔(rt1、rt2)及一个支撑电容(c1)。于开关状态示意图(图2b及图2c)中，电路中电流未行经的部分是以相对较细的线条描绘，以供区别并识别在不同开关状态下的电流路径。如图2b及2c所示，在支撑电容(c1)及谐振腔(rt1、rt2)均处于正常状态时，第1个钳位开关管s1、第2个逆变开关管t2、第4个逆变开关管t4、第2个整流开关管d2及第4个整流开关管d4同时处于导通状态或关断状态，第2个钳位开关管s2、第1个逆变开关管t1、第3个逆变开关管t3、第1个整流开关管d1及第3个整流开关管d3对应同时处于关断状态或导通状态。其中，第1个钳位开关管s1与第2个钳位开关管s2的开关状态相反，且交替导通；第1个逆变开关管t1与第2个逆变开关管t2的开关状态相反，且交替导通；第3个逆变开关管t3与第4个逆变开关管t4的开关状态相反，且交替导通；第1个整流开关管d1与第2个整流开关管d2的开关状态相反，且交替导通；第3个整流开关管d3与第4个整流开关管d4的开关状态相反，且交替导通。

于此实施例中，通过切换支撑电容(c1)及谐振腔(rt1、rt2)所处状态，可使开关谐振腔直流变换器1的变比于1到4之间变化，以下是举例进行说明，然于实际应用中，支撑电容(c1)及谐振腔(rt1、rt2)所处状态的切换实施方式并不以此为限。

当第1个支撑电容c1由正常状态切换至第一变比切换状态，且谐振腔(rt1、rt2)均处于正常状态时，如图3a所示，第1个钳位开关管s1恒定处于导通状态，第2个钳位开关管s2恒定处于关断状态，使第1个钳位节点o1恒定电连接于接地端。其开关状态是如图3b及图3c所示，开关谐振腔直流变换器1的变比为3，相较于图2a所示的开关谐振腔直流变换器1的变比减少1。

当第1个支撑电容c1由正常状态切换至第二变比切换状态，且谐振腔(rt1、rt2)均处于正常状态时，如图4a所示，第1个钳位开关管s1及第2个钳位开关管s2恒定处于关断状态，使第1个钳位节点o1恒定处于断路状态，第2个逆变开关管t2及第3个逆变开关管t3恒定处于导通状态。其开关状态是如图4b及图4c所示，开关谐振腔直流变换器1的变比为2，相较于图2a所示的开关谐振腔直流变换器1的变比减少2。当然，于一些实施例中，亦可通过将第1个谐振腔rt1或第2个谐振腔rt2由正常状态切换至第二变比切换状态，使开关谐振腔直流变换器1的变比为2。

当第1个支撑电容c1由正常状态切换至第一变比切换状态，且第2个谐振腔rt2由正常状态切换至第二变比切换状态时，如图5a所示，第1个钳位开关管s1恒定处于导通状态，第2个钳位开关管s2恒定处于关断状态，使第1个钳位节点o1恒定电连接于接地端，第3个整流开关管d3及第4个整流开关管d4恒定处于关断状态，使第2个钳位节点o2恒定处于断路状态，第3个逆变开关管t3及第4个逆变开关管t4恒定处于导通状态。其开关状态是如图5b及5c所示，开关谐振腔直流变换器1的变比为1，相较于图2a所示的开关谐振腔直流变换器1的变比减少3。当然，于一些实施例中，亦可通过将第1个支撑电容c1由正常状态切换至第一变比切换状态，并将第1个谐振腔rt1由正常状态切换至第二变比切换状态，使开关谐振腔直流变换器1的变比为1。

图6为本公开优选实施例的变比切换方法的步骤示意图。图6所示的变比切换方法适用于图1所示的开关谐振腔直流变换器1，变比切换方法是控制支撑电容(c1、c2…cn-1)及谐振腔(rt1、rt2…rtn)的状态，进而对应调整开关谐振腔直流变换器1的变比。变比切换方法包含下列步骤：

控制第i-1个支撑电容ci-1处于正常状态，即控制第i-1个钳位节点oi-1交替电连接于接地端及输出端12(如步骤s1所示)；

控制第i-1个支撑电容ci-1处于第一变比切换状态，即控制第i-1个钳位节点oi-1恒定电连接于接地端(如步骤s2所示)，于一些实施例中，是控制第2i-2个钳位开关管s2i-2恒定处于关断状态，第2i-3个钳位开关管s2i-3恒定处于导通状态；

控制第i-1个支撑电容ci-1处于第二变比切换状态，即控制第i-1个钳位节点oi-1恒定处于断路状态，控制第2i个逆变开关管t2i或第2i-2个逆变开关管t2i-2恒定处于导通状态，并控制第2i-1个逆变开关管t2i-1或第2i-3个逆变开关管t2i-3恒定处于导通状态(如步骤s3所示)，于一些实施例中，是控制第2i-2个钳位开关管s2i-2及第2i-3个钳位开关管s2i-3恒定处于关断状态，从而使第i-1个钳位节点oi-1恒定处于断路状态；

控制第i个谐振腔rti处于正常状态，即控制第i个整流节点ni交替电连接于输出端12及接地端(如步骤s4所示)；以及

控制第i个谐振腔rti处于第二变比切换状态，即控制第i个整流节点ni恒定处于断路状态，控制第2i+1个逆变开关管t2i+1或第2i-1个逆变开关管t2i-1恒定处于导通状态，并控制第2i个逆变开关管t2i或第2i-2个逆变开关管t2i-2恒定处于导通状态(如步骤s5所示)，于一些实施例中，是控制第2i个整流开关管d2i及第2i-1个整流开关管d2i-1恒定处于关断状态，使第i个整流节点ni恒定处于断路状态。

于一些实施例中，步骤s4还包含控制第1个谐振腔rt1处于正常状态，即控制第1个整流节点n1交替电连接于输出端12及接地端。于一些实施例中，步骤s5还包含控制第1个谐振腔rt1处于第二变比切换状态，即控制第1个整流节点n1恒定处于断路状态(例如控制第2个整流开关管d2及第1个整流开关管d1恒定处于关断状态)，控制第3个逆变开关管t3或第1个逆变开关管t1恒定处于导通状态，并控制第2个逆变开关管t2恒定处于导通状态。

值得一提的是，图6仅用以示出变比切换方法所包含的步骤，步骤s1、s2、s3、s4及s5之间并不存在先后次序关系，可依需求以任意顺序执行其中一或多个步骤，执行次数亦不受限制，且可对任意一或多个支撑电容(c1、c2…cn-1)及/或谐振腔(rt1、rt2…rtn)执行上述步骤。此外，执行各步骤时，对开关谐振腔直流变换器1的变比的影响详述如下。

对任一支撑电容(c1、c2…cn-1)执行步骤s1后，若对该支撑电容(c1、c2…cn-1)执行步骤s2，则开关谐振腔直流变换器1的变比减少1，而在对任一支撑电容(c1、c2…cn-1)执行步骤s2后，若对该支撑电容(c1、c2…cn-1)执行步骤s1，则开关谐振腔直流变换器1的变比增加1。通过变比切换方法控制n-1个支撑电容c1、c2…cn-1在正常状态与第一变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在n+1到2n之间变化。

对任一支撑电容(c1、c2…cn-1)执行步骤s1后，若对该支撑电容(c1、c2…cn-1)执行步骤s3，则开关谐振腔直流变换器1的变比减少2，而在对任一支撑电容(c1、c2…cn-1)执行步骤s3后，若对该支撑电容(c1、c2…cn-1)执行步骤s1，则开关谐振腔直流变换器1的变比增加2。通过变比切换方法控制n-1个支撑电容c1、c2…cn-1在正常状态与第二变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在2到2n之间变化。

对任一谐振腔(rt1、rt2…rtn)执行步骤s4后，若对该谐振腔(rt1、rt2…rtn)执行步骤s5，则开关谐振腔直流变换器1的变比减少2，而在对任一谐振腔(rt1、rt2…rtn)执行步骤s5后，若对该谐振腔(rt1、rt2…rtn)执行步骤s4，则开关谐振腔直流变换器1的变比增加2。通过变比切换方法控制n个谐振腔rt1、rt2…rtn在正常状态与第二变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在2到2n之间变化。

对a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)分别执行步骤s1及s4后，若对该a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)分别执行步骤s3及s5，则开关谐振腔直流变换器1的变比减少2a+2b；而在对a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)分别执行步骤s3及s5后，若对该a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)分别执行步骤s1及s4，则开关谐振腔直流变换器1的变比增加2a+2b，其中a为小于等于n-1的自然数，b为小于等于n的自然数。通过变比切换方法控制n-1个支撑电容c1、c2…cn-1及n个谐振腔rt1、rt2…rtn在正常状态与第二变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在2到2n之间变化。

对a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)分别执行步骤s1及s4后，若对该a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)分别执行步骤s2及s5，则开关谐振腔直流变换器1的变比减少a+2b；而在对a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)分别执行步骤s2及s5后，若对该a个支撑电容(c1、c2…cn-1)及b个谐振腔(rt1、rt2…rtn)分别执行步骤s1及s4，则开关谐振腔直流变换器1的变比增加a+2b。通过变比切换方法控制n-1个支撑电容c1、c2…cn-1在正常状态与第一变比切换状态之间进行切换，以及控制n个谐振腔rt1、rt2…rtn在正常状态与第二变比切换状态之间进行切换，可使开关谐振腔直流变换器1的变比在1到2n之间变化。

综上所述，本公开提供一种开关谐振腔直流变换器及其变比切换方法，开关谐振腔直流变换器的每一支撑电容及每一谐振腔均可切换地处于正常状态或变比切换状态，使开关谐振腔直流变换器的变比任意变化，故可于输入电压大范围变化时，通过调整开关谐振腔直流变换器的变比而有效地限制输出电压范围，以同时实现高电能转换效率及输出电压可调，并进而提升包含开关谐振腔直流变换器的电能转换模块的供电质量及供电效率。

须注意，上述仅是为说明本公开而提出的优选实施例，本公开不限于所述的实施例，本公开的范围由权利要求决定。且本公开得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱权利要求所欲保护者。