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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利一种开关电容型多相高电压增益双向DC-DC变换器获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115664197B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211276540.3，技术领域涉及：H02M3/07；该发明授权一种开关电容型多相高电压增益双向DC-DC变换器是由张磊;韦崇文;高春侠;张凡设计研发完成，并于2022-10-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种开关电容型多相高电压增益双向DC-DC变换器在说明书摘要公布了：本发明公开了一种开关电容型多相高电压增益双向DC‑DC变换器，属于DC‑DC变换器技术领域，本发明双向DC‑DC变换器主电路拓扑包括n个电感元件、3n‑1个开关管、n‑1个中间开关电容、n个高压侧电容、电源以及负载；其中，电感L1通过开关管S1直接连接到开关电容网络的中间电容Cfn‑1负极；电感L2、L3…Ln通过交错并联式连接实现多相扩展，同时n‑1开关电容网络通过阶梯式连接方式实现多相扩展；所述变换器通过开关电容结构不仅可以实现量的双向流动，还可以实现高电压增益，同时可以根据应用场合的输出电压需求选择适当相数，在满足高电压输出的同时可以减小开关器件电压应力；此外，本发明所述变换器控制方式不随相数增加发生改变，控制复杂度低，易于闭环控制器设计。

本发明授权一种开关电容型多相高电压增益双向DC-DC变换器在权利要求书中公布了：1.一种开关电容型多相高电压增益双向DC-DC变换器，其特征在于：该变换器的主电路拓扑包括n个电感元件L1、L2、L3、…、Ln，3n-1个开关管S1、S2、S3、…、Sn+1和SCf1、SCf2、SCf3、…、SCf2n-2，n-1个中间开关电容Cf1、Cf2、…、Cfn-1，n个高压侧电容C1、C2、C3、…、Cn，电源Vhigh、Vlow以及负载Rhigh、Rlow； 其中，n个电感的第一端连接至低压侧电源Vlow的正极与负载Rlow的一端组成的公共端；第1个电感L1的第二端连接至开关管S1的漏极和Sn+1的源极组成的公共端，同时S1的源极直接与中间开关电容Cfn-1的负极连接；Sn+1的漏极连接至高压侧电容C1的正极、高压侧电源Vhigh的正极、负载Rhigh的一端组成的公共端；Vhigh的负极、Rhigh的另一端组成的公共端连接至最后一相开关电容网络中高压侧电容Cn的负极； 第2、3、…、n个电感，开关管S2、S3、…、Sn和中间开关电容Cf1、Cf2、…、Cfn-1通过交错并联实现多相扩展；具体的，第i个电感的第二端连接至开关管Si的漏极与中间电容Cfi-1的正极组成的公共端，同时Si的源极连接至低压侧电源Vlow的负极与负载Rlow的另一端组成的公共端；其中，2≤i≤n； 第1个开关电容Cf1的负极连接至开关管SCf1的源极和开关管SCf2的漏极组成的公共端，同时SCf1的漏极与低压侧电源Vlow的负极与负载Rlow的另一端组成的公共端以及S2、S3、…、Sn的源极连接；SCf2的源极与高压侧电容C2的负极相连，同时C2的正极与电容C1的负极组成公共端连接至低压侧电源Vlow的负极与负载Rlow的另一端组成的公共端； 中间开关电容Cf2、Cf3、…、Cfn-1，高压侧电容C3、C4、…、Cn和开关管SCf3、SCf4、…、SCf2n-2组成的开关电容网络通过阶梯式连接实现多相扩展；具体的，第j个中间开关电容Cfj的负极连接至开关管SCf2j-1的源极和开关管SCf2j的漏极组成的公共端，同时SCf2j-1的漏极连接至上一个开关电容网络高压侧电容Cj的负极与开关管SCf2j-2的源极组成的公共端；SCf2j的源极接Cj+1的负极，同时Cj+1的正极与Cj的负极组成公共端连接至开关管SCf2j-1的漏极；其中，2≤j≤n-1；变换器的工作模式根据高压侧和低压侧能量流动方向不同分为升压工作模式和降压工作模式： 当能量从低压侧流向高压侧时，变换器工作在升压模式，电压增益表达式为： 式中，M为高压侧电压与低压侧电压的比值，n为扩展相数，DBoost为升压工作占空比； 当能量从高压侧流向低压侧时，变换器工作在降压模式，降压变比表达式为： 式中，M为低压侧电压与高压侧电压的比值，n为扩展相数，DBuck为升压占空比；变换器进行多相扩展时，扩展相中开关管电压应力表达式为： 式中，n为扩展相数，VS2、VS3…VSn和VScf1、VScf2…VScf2n-2表示扩展相中开关管电压幅值，D为变化器工作占空比。

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