的 概念、系统、电路和技术的范围。附图中相似的数字指代相似的元件。
[0017] 图1是可变频率倍增器（"VFX")功率转换器的方框图。
[0018] 图2是具有多个逆变器和整流器电路的VFX功率转换器的方框图。
[0019] 图3是可W被用于功率转换器的极的逆变器的示意图，该功率转换器可W与图1 或图2的功率转换器相同或相似。
[0020] 图4是针对一系列切换信号的幅度对时间标绘图，该切换信号操作可W与图3的 逆变器相同或相似的逆变器的开关。
[0021] 图5是逆变器的输出信号幅度对逆变器的切换占空比的标绘图。
[0022] 图6A和图她是逆变器的输出的图。
[0023] 图7是具有层叠式逆变器的功率转换器的示意图。
[0024] 图8A和图8B是逆变器的输入和输出信号的图。
[0025] 图9是具有谐振槽电路的功率转换器电路的示意图。
[0026] 图10是具有一对谐振槽电路的功率转换器电路的示意图。
[0027]图11是半波整流器电路的示意图；
[002引图llA是与图11的半波整流器相关联的一系列波形。
[0029] 图12和图12A是整流器电路的一系列示意图；并且
[0030] 图12B是与图12和图12A的整流器电路相关联的波形的标绘图。
【具体实施方式】
[0031] 在描述VFX功率转换器概念、系统和技术之前，解释一些介绍性概念和术语。本文 中关于附图描述的是用于提供具有与现有技术功率转换器相比相对高效率的可变频率倍 增器（"VFX")功率转换器（有时在本文中也称作"功率转换器"或更简单地"转换器"）的 概念、系统和技术。如本文中使用的，术语"电力网络"（或者更简单地，"电网"）指用于将 电力从供应商递送到消费者的互联的网络，并且不应用其暗示任何特定物理布局或广度。 因此，如本文中使用的，术语"电网"可W指整个大陆的电力网络、区域性中转网络，或者可 W被用于描述子网络，例如当地公共设施的输电网或分布电网。
[0032] 现在参考图1，可变频率倍增器（"WX")功率转换器100在该里被示为包括S个 极，对应于逆变级102的第一极、对应于变压级108的第二极W及对应于整流级112的第= 极。
[0033] 在一个实施例中，逆变级102在其输入部接收DC输入信号104并在其输出部提供 中间AC输出信号106。变压级108在其输入部接收AC输出信号106并W-种或更多种方 式在AC输出信号106上进行变压或操作，该一种或更多种方式包括，但不限于；提供电压 变换、电气隔离和波形整形等，W在其输出部提供AC输出信号110。整流级112,在其输入 部接收AC输出信号110并W多种方式将AC输出信号110转换成适合使用的DC输出信号 114,该多种方式包括，但不限于向电子设备（例如数据中屯、内的服务器）或向其他DC负载 提供电力。
[0034] 被禪合到逆变级102和/或整流级112的是控制器电路116。控制器电路116被 配置为控制逆变级102和/或整流级112的切换操作。如下文将要讨论的，逆变级102包 括可协同操作W将DC输入信号104转换成AC输出信号106的一个或多个开关。类似地， 整流级112包括可协同操作W将AC信号110转换回DC输出信号114的一个或多个开关。 控制器电路116被禪合为控制该些开关的操作和时序。
[0035] 控制器电路116能够W各种频率一一取决于输入信号104的功率或电压W及输出 信号114的期望输出功率或电压一一控制逆变级102和/或整流级112。尽管示出了DC/ DC转换器，但转换器100也能够通过在输入和/或输出端口增加整流级和/或逆变级，来用 作AC/DC、DC/AC或AC/AC转换器。
[0036] 转换器100也能够在宽的电压操作范围上（例如，大转换比率一一例如大的步降 变压，W及要求的转换比率上的大的变化）W及宽的功率操作范围上操作。尤其地，通过改 变逆变器102和/或整流器112的操作频率、占空比，和/或其他时序，控制器116能够改 变转换器100的操作模式，W当转换器100W不同的输入电压或功率、输出电压或功率等操 作时，提高转换器100的效率。在效果上，转换器100能够改变操作模式为控制器100 "换 挡"，W补偿不同的输入和输出电压，W提高转换器100的高效操作能够被维持的范围。
[0037] 在一个示范性实施例中，控制器116能够改变转换器100的操作模式，而不变更功 率被传输通过变压级108的主导频率。换言之，控制器116可W用逆变级104的基准频率 的整数倍的谐波频率操作逆变器104,和/或用变压级108或整流级112的基准频率的整 数倍的谐波频率的频率操作变压级108。通过改变整流级112的操作频率，转换器100也 能够在合乎期望的应用中提供通过整流级112的自然步降电压转换，该可W减少与变压级 108相关联的负担和功率损耗。
[003引现在参考图2,转换器10化一一其可W与上述的转换器100相同或相似一一包括 逆变级102,逆变级102包括多个逆变器电路（在图2的示范性实施例中示出两个示范性 逆变器电路200和202)。尽管示出了两个逆变器电路，但逆变级102能够根据设计的需要 或为了满足期望的性能特性，而包括一个、两个或更多个逆变器电路。本领域普通技术人员 在阅读了本文中提供的描述后，将理解如何选择逆变器的数目W包括在逆变级102中。类 似地，整流级112包含多个整流器电路204和206。尽管示出了两个整流器电路，但整流级 112能够根据期望包括一个、两个或更多个整流器电路。再次，本领域普通技术人员在阅读 了本文中提供的描述后，将理解如何选择整流器的数目W包括在整流级112中。
[0039] 逆变器电路200和202W及整流器电路204和206包括具有控制端子的内部切 换元件（或更简单地"开关"），如将在下面讨论的。在一些示范性实施例中，该些开关由一 个或多个场效应晶体管（FET)来实施。控制器116可W被禪合到切换元件控制端子（例如 FET的栅极）W控制开关的操作。在实施例中，控制器116能够独立于逆变器202的切换操 作地控制逆变器200的切换操作，并且独立于整流器206的切换操作地控制整流器204的 切换操作。例如，控制器116能够W-种频率或占空比操作逆变器200,并且同时W另一种 频率和/或占空比操作逆变器202。当然，如果期望的话，控制器116能够W相同的频率和 占空比操作逆变器200和202。相同的概念也适用于整流器204和206-一控制器116能 够彼此独立地操作整流器204和206。
[0040] 变压级108包括所谓的阻抗控制网络（"ICN")。然而，也能够使用其他类型的变 压级，包括谐振转换网络和/或例如在双有源桥系统中使用的电感变压器网络。变压级108 操作为对操作波形进行整形，W在操作范围上维持晶体管同时的零电压切换狂V巧和接近 零电流切换狂CS)，W降低（并且理想地最小化）压力和切换损耗，并使得转换器100能够 被实施为具有高效率和功率密度两者。尽管示范性转换器1〇化被示为并入了阻抗控制网 络，但也将认识到，可变频率倍增控制器116、逆变级102和/或整流级112能够被包括在其 他转换器系统中，包括串联谐振转换器、并联谐振转换器、串/并联谐振转换器、LLC转换器 W及其他谐振和非谐振功率转换器，包括双有源桥转换器及相关变型（例如使用更为复杂 的逆变器或整流器结构）、双端正激式变换器等。
[0041] 尽管在图2的示范性实施例中逆变器电路200和202被示为W并联配置禪合，但 应认识到，能够串联、并联，或串联与并联连接的组合地，禪合逆变级102内的逆变器电路。 类似地，也能够串联、并联，或串联与并联连接的组合地，禪合整流级112内的整流器电路。
[0042] 如上文指出的，转换器100和10化采用逆变级和/或整流级的频率倍增器操作模 式，W在宽操作范围的输入功率或电压，W及输出功率或电压上维持高效率性能。
[0043] 在一个示范性实施例中，转换器100和10化采用逆变器和/或整流器的额外操作 模式，W增大操作范围，例如针对降低的输出电压和/或输出功率条件或者针对高输入电 压条件。在该情况中，频率倍增能够被用于扩展转换器的有效操作范围并改善其性能（例 如针对低功率和低输出电压）。
[0044] 为了说明该概念，图3示出示范性的逆变器电路300,其可W与逆变器电路200和 202相同或相似。逆变器电路300可W被称为叠桥逆变器，由于输入电压在层叠的 电容器302和304上被分裂成两个标称相等值的Vdc(其中Vdc标称上等于约0. 5*V 出）。 能够被动地或通过控制器116的主动控制，来维持电容器304和306两端的电压，控制器 116可W控制开关308-314的操作。图3中示出的能量存储和切换元件部件（其可W是半 导体设备）理想地额定为总母线电压的一半。示于元件302两端的逆变器输出电压V。表 示对负载网络的输入（例如对变压级108的输入）。也能采用常规的包括两个半桥（具有 并联的输入端口）的全桥逆变器结构。注意，向后驱动（即W关于AC电流的正确时序在端 子316提供输入功