用于多相和单相操作的多相转换器拓扑的制作方法

专利2022-05-09  116


用于多相和单相操作的多相转换器拓扑
1.一种多相转换器拓扑用于将由供电电网在交流电压输入端处提供的交流电压转换为存在于dc电压输出端处的dc电压。该多相转换器拓扑的操作应该既可以来自多相供电电网、也可以来自单相供电电网。供电电网的可用电网相位数用m表示,其中m>1(通常m=3)。
2.原则上,多相和单相操作(即,在交流电压侧与多相供电电网或单相供电电网相关的操作)已经可以通过常规多相转换器拓扑来实现。在图1中示意性地描绘了常规多相转换器拓扑,并且该常规多相转换器拓扑具有电网电压输入端15(具有m个电网相位接头18以及接地接头19)、dc电压输出端16(具有正接头和负接头)、以及以下基本部件:
3.‑
电网滤波器12,其具有m个电网相位接头、接地接头、m个切换电压接头、以及中点电压接头。电网滤波器具有w个电网滤波级121、122、123,其中,变量

w’可以取大于或等于一的整数值。每个电网滤波级具有m 1个输入接头、m 1个输出接头、以及接地接头。以下适用于1≤k≤m的情况:
4.·
第一电网滤波级121的第k个输出接头形成电网滤波器12的第k个切换电压接头。
5.·
第w个电网滤波级的第k个输入接头形成电网滤波器12的第k个电网相位接头,因此形成多相转换器拓扑的电网电压输入端14的第k个电网相位接头。
6.第一电网滤波级121的第(m 1)个输出接头形成电网滤波器的中点电压接头。当w>1时,以下适用于1≤k≤m 1且1≤u≤w的情况:第u个电网滤波级的第k个输入接头连接到第(u 1)个电网滤波级的第k个输出接头。所有电网滤波级的接地接头彼此连接、并且形成电网滤波器的接地接头,该电网滤波器的接地接头连接到多相转换器拓扑的电网电压输入端的接地接头。
7.‑
功率部分11,具有正接头、负接头、中点电压接头、m个切换电压接头以及m个半桥111、112、113,每个半桥具有正接头、负接头、中点电压接头、以及切换电压接头。所有m个半桥的正接头彼此连接、并且形成功率部分的正接头。所有m个半桥的中点电压接头彼此连接、并且形成功率部分的中点电压接头。所有m个半桥的负接头彼此连接、并且形成功率部分的负接头。以下适用于1≤k≤m的情况:第k个半桥的切换电压接头形成功率部分的第k个切换电压接头。
8.‑
一个或多个dc电压模块13;131、132、133,每个dc电压模块具有接地接头、输入端子模块(具有正接头、中点电压接头、以及负接头)、以及输出端子模块(具有正接头、中点电压接头、以及负接头)。dc电压模块的数量用g表示,并且g可以取大于或等于一的整数值。取决于dc电压模块的实施例,可以省略dc电压模块的输入端子模块的中点电压接头、输出端子模块的中点电压接头、或输入端子模块和输出端子模块的中点电压接头。所有dc电压模块的接地接头都连接到多相转换器拓扑的电网电压输入端的接地接头。如果g>1适用,则dc电压模块按如下方式彼此连接,其中1≤f<g:
9.·
第f个dc电压模块的输出端子模块的正接头连接到第(f 1)个dc电压模块的输入端子模块的正接头。
10.·
第f个dc电压模块的输出端子模块的中点电压接头连接到第(f 1)个dc电压模块的输入端子模块的中点电压接头。
11.·
第f个dc电压模块的输出端子模块的负接头连接到第(f 1)个dc电压模块的输入端子模块的负接头。
12.‑
dc/dc转换器模块14,具有输入端子模块(具有正接头、中点电压接头、以及负接头)、以及输出端子模块(具有正接头和负接头)。
13.以下适用于1≤k≤m的情况:功率部分的第k个切换电压接头连接到电网滤波器的第k个切换电压接头。功率部分的正接头连接到第一dc电压模块的输入端子模块的正接头。功率部分的负接头连接到第一dc电压模块的输入端子模块的负接头。功率部分的中点电压接头连接到电网滤波器的中点电压接头以及第一dc电压模块的输入端子模块的中点电压接头。
14.第g个dc电压模块的输出端子模块的正接头连接到dc/dc转换器模块14的输入端子模块的正接头。第g个dc电压模块的输出端子模块的中点电压接头连接到dc/dc转换器模块的输入端子模块的中点电压接头。第g个dc电压模块的输出端子模块的负接头连接到dc/dc转换器模块的输入端子模块的负接头。dc/dc转换器模块的输出端子模块的正接头形成常规多相转换器拓扑的dc电压输出端的正接头。dc/dc转换器模块的输出端子模块的负接头形成常规多相转换器拓扑的dc电压输出端16的负接头。
15.对于常规多相转换器拓扑的单相操作,已知两种基本的操作模式:
16.1.常规多相转换器拓扑的第一相用作正向导体,常规多相转换器拓扑的第二相用作反向导体,而不使用常规多相转换器拓扑的其余相。这种操作模式是针对m=3并且针对链式电网电压下的操作来描述的(因为这例如在相失效期间存在于三相电网中),
17.参见m.hartmann的“ultra

compact and ultra

efficient three

phase pwm rectifier systems for more electric aircraft[用于更多电动飞行器的超紧凑且超高效的三相pwm整流器系统]”,博士学位论文eth号19755,苏黎世联邦理工学院,2011年,
[0018]
并且在三相和单相操作中每相的最大可允许电流有效值相同的条件下,该操作模式导致了常规多相转换器拓扑在单相操作时的标称功率减小到三相操作时的标称功率的大约58%。如果针对m=3的该操作模式仅在相电压(为链式电网电压的大约58%)下发生,则常规多相转换器拓扑的标称功率预期要降低至三相操作时的标称功率的大约33%。
[0019]
2.常规多相转换器拓扑的一个或多个相用作正向导体,常规多相转换器拓扑的一个或多个相用作反向导体,而不使用常规多相转换器拓扑的其余相。该操作模式使得在必要时可以提高标称功率,但是这是次要重要的(特别是在m=3的实际重要的情况下),因为交流电压滤波器中的共模滤波扼流圈会发生饱和。
[0020]
因此,本发明解决的问题在于实现一种电路,该电路可以在多相电网和单相电网上操作,并且与已知的多相拓扑相比,该电路可以改善单相操作。另一个可能的问题在于针对单相和多相操作实现至少近似相同的标称功率。
[0021]
通过所附权利要求中提出的转换器拓扑至少部分地解决了该问题。
[0022]
一种多相转换器拓扑,用于将电能从具有m个电网相位接头的交流电压输入端传输到dc电压输出端,或反之亦然,该多相转换器拓扑具有:
[0023]
功率部分,该功率部分具有用于切换电流的半桥,
[0024]
连接在该功率部分与该交流电压输入端之间的交流电压滤波器,该交流电压滤波器具有至少一个交流电压滤波级,该至少一个交流电压滤波级具有m 1个输入接头、m 1个输出接头、以及接地接头;
[0025]
连接在该功率部分与该dc电压输出端之间的一个或多个dc电压模块,该一个或多个dc电压模块用于滤出dc电压;
[0026]
其中:
[0027]
这m个电网相位接头彼此并联连接并且形成用于连接单相交流电压的第一相位接头,并且该交流电压滤波器的中性导体接头形成该交流电压输入端的中性导体接头和用于连接该单相交流电压的第二相位接头。
[0028]
因此,可以在单相操作中并联连接所有相位接头,其中,这m个单相的相电流流过前m个绕组,而返回电流(对应于这些相电流之和)流过第(m 1)个绕组。因此,在单相操作中,可以传输与多相操作时相同的标称功率。
[0029]
在实施例中,该交流电压滤波器具有至少一个(m 1)相共模滤波扼流圈,该至少一个(m 1)相共模滤波扼流圈在通用多相转换器的单相操作中不会饱和。
[0030]
因此,该共模滤波扼流圈的尺寸被确定为使得在单相操作中发生的电流会导致磁通量,这些磁通量会随着时间的流逝而在平均上彼此抵消。
[0031]
在实施例中,该交流电压滤波器具有至少一个(m 1)相共模滤波扼流圈,该至少一个(m 1)相共模滤波扼流圈具有相同数量的绕组和相同的绕组指向(sense)。
[0032]
在实施例中,设置在前m个绕组中的导线具有相同的第一导体截面,而设置在第(m 1)个绕组中的导线所具有的导体截面为该第一导体截面的m倍。
[0033]
在实施例中,该多相转换器拓扑具有dc/dc转换器模块,其中,该dc/dc转换器模块具有至少两个dc/dc转换器,其中:
[0034]
这些dc/dc转换器的输入端可在串联布置与并联布置之间选择性地切换;和/或
[0035]
这些dc/dc转换器的输出端可在串联布置与并联布置之间选择性地切换。
[0036]
在实施例中,该多相转换器拓扑具有dc/dc转换器模块,其中,该dc/dc转换器模块具有两个dc/dc转换器,
[0037]
这两个dc/dc转换器的输入端可在串联布置与并联布置之间选择性地切换,并且
[0038]
这两个dc/dc转换器的并联连接的输出端形成该dc电压输出端,并且
[0039]
其中,该功率部分具有半桥,这些半桥形成具有两个电压电平的转换器。
[0040]
在实施例中,该多相转换器拓扑具有:dc/dc转换器模块,其中,该dc/dc转换器模块具有两个dc/dc转换器,
[0041]
这两个dc/dc转换器的输入端可在串联布置与并联布置之间选择性地切换,并且
[0042]
这两个dc/dc转换器的并联连接的输出端形成该dc电压输出端,
[0043]
其中,该功率部分具有半桥,这些半桥形成具有三个电压电平的转换器;以及
[0044]
控制器件,该控制器件被配置成选择性地
[0045]
以具有三个电压电平的多相操作来操作该转换器拓扑,或者
[0046]
以具有两个电压电平的单相操作来操作该转换器拓扑。
[0047]
在实施例中,
[0048]
该功率部分具有用于切换三个电压电平的半桥,
[0049]
其中,dc电压模块的输出端形成该dc电压输出端。
[0050]
下面借助于优选的实施例来详细解释本发明的主题,这些优选的实施例用附图表示,在附图中示意性地:
[0051]
图1表示根据现有技术的转换器拓扑;
[0052]
图2表示根据本发明的转换器拓扑;
[0053]
图3至图6表示半桥的实施例;
[0054]
图7至图9表示交流电压滤波级的实施例;
[0055]
图10至图15表示dc电压滤波模块的实施例;
[0056]
图16表示dc/dc转换器的实施例;
[0057]
图17至图20表示共模滤波扼流圈的实施例;以及
[0058]
图21至图23表示转换器拓扑的变型。
[0059]
图2示意性地表示了通用多相转换器拓扑,该通用多相转换器拓扑具有交流电压输入端25(具有m个电网相位接头28、中性导体接头27、以及接地接头29)、dc电压输出端26(具有正接头和负接头)、以及以下基本部件:
[0060]

交流电压滤波器22,具有m个电网相位接头、中性导体接头、接地接头、m个切换电压接头、以及中点电压接头。交流电压滤波器22具有w个交流电压滤波级221、222、223,其中,变量

w’可以取大于或等于一的整数值。每个交流电压滤波级221、222、223具有m 1个输入接头、m 1个输出接头、以及接地接头。以下适用于1≤k≤m的情况。
[0061]

第一交流电压滤波级221的第k个输出接头形成交流电压滤波器的第k个切换电压接头。
[0062]

第w个交流电压滤波级的第k个输入接头形成交流电压滤波器的第k个电网相位接头,因此形成多相转换器拓扑的电网电压输入端的第k个电网相位接头。
[0063]
第一交流电压滤波级221的第(m 1)个输出接头形成交流电压滤波器的中点电压接头。第w个交流电压滤波级的第(m 1)个输入接头形成交流电压滤波器的中性导体接头,因此形成多相转换器拓扑的电网电压输入端的中性导体接头。在w>1的情况下,对于1≤k≤m 1且1≤u<w,适用的是第u个交流电压滤波级的第k个输入接头连接到第(u 1)个交流电压滤波级的第k个输出接头。所有交流电压滤波级的接地接头彼此连接、并且形成交流电压滤波器的接地接头,该交流电压滤波器的接地接头连接到多相转换器拓扑的电网电压输入端的接地接头。
[0064]

功率部分21。
[0065]

一个或多个dc电压模块23。
[0066]

取决于通用多相转换器的实施例,dc/dc转换器模块24。
[0067]
除非提供如下所述的不同实施例,否则模块之间的连接的结构可以与图1中相同。
[0068]
以下适用于1≤k≤m的情况:功率部分21的第k个切换电压接头连接到交流电压滤波器22的第k个切换电压接头。功率部分21的正接头连接到第一dc电压模块231的输入端子模块的正接头。功率部分21的负接头连接到第一dc电压模块231的输入端子模块的负接头。功率部分21的中点电压接头连接到交流电压滤波器的中点电压接头以及第一dc电压模块231的输入端子模块的中点电压接头。
[0069]
不具有dc/dc转换器模块的通用多相转换器拓扑的实施例:第g个dc电压模块233
的输出端子模块的正接头形成通用多相转换器拓扑的dc电压输出端26的正接头,并且第g个dc电压模块233的输出端子模块的负接头形成通用多相转换器拓扑的dc电压输出端26的负接头。
[0070]
具有dc/dc转换器模块的通用多相转换器拓扑的实施例:在此适用以下连接:
[0071]

第g个dc电压模块233的输出端子模块的正接头到dc/dc转换器模块24的输入端子模块的正接头,
[0072]

第g个dc电压模块233的输出端子模块的中点电压接头到dc/dc转换器模块24的输入端子模块的中点电压接头,
[0073]

第g个dc电压模块233的输出端子模块的负接头到dc/dc转换器模块24的输入端子模块的负接头。
[0074]
dc/dc转换器模块24的输出端子模块的正接头形成通用多相转换器拓扑的dc电压输出端26的正接头。dc/dc转换器模块24的输出端子模块的负接头形成通用多相转换器拓扑的dc电压输出端26的负接头。
[0075]
半桥实施例的示例:
[0076]
具有两个电压电平的半桥的实施例(图3)具有两个功率开关31,这两个功率开关进而具有实际开关元件32与反向并联二极管33(例如,如果将mosfet用作功率开关,则由于mosfet的内部半导体结构,已经存在反向并联二极管)的并联连接。具有两个电压电平的半桥的这两个功率开关串联连接,使得具有两个电压电平的半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阳极连接到具有两个电压电平的半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阴极。该具有两个电压电平的半桥具有以下三个接头:该具有两个电压电平的半桥的切换电压接头、该具有两个电压电平的半桥的正接头、以及该具有两个电压电平的半桥的负接头。该具有两个电压电平的半桥的切换电压接头连接到该具有两个电压电平的半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阳极,该具有两个电压电平的半桥的正接头连接到该具有两个电压电平的半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阴极,并且该具有两个电压电平的半桥的负接头连接到该具有两个电压电平的半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阳极。在具有两个电压电平的半桥的实施例中不使用中点电压接头。
[0077]
fcm(飞跨电容多电平)半桥的实施例(图4)具有四个功率开关41以及电容器42。每个fcm半桥的四个功率开关按以下方式互连:
[0078]

fcm半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阳极连接到fcm半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阴极,
[0079]

fcm半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阳极连接到fcm半桥的第三功率开关的反向并联二极管的阴极,
[0080]

fcm半桥的第三功率开关的反向并联二极管的阳极连接到fcm半桥的第四功率开关的反向并联二极管的阴极。
[0081]
fcm半桥的电容器具有两个接头。fcm半桥的电容器的第一接头连接到fcm半桥的第一功率开关的阳极。fcm半桥的电容器的第二接头连接到fcm半桥的第四功率开关的阴极。fcm半桥具有三个接头:fcm半桥的切换电压接头、fcm半桥的正接头、以及fcm半桥的负接头。fcm半桥的切换电压接头连接到fcm半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阳极。fcm半桥的正接头连接到fcm半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阴极。fcm半桥的负
接头连接到fcm半桥的第四功率开关的反向并联二极管的阳极。在fcm半桥的实施例中不使用中点电压接头。
[0082]
有源t型半桥的实施例(图5)具有四个功率开关51,它们按以下方式互连:
[0083]

有源t型半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阳极连接到有源t型半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阴极,
[0084]

有源t型半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阳极连接到有源t型半桥的第三功率开关的反向并联二极管的阳极,
[0085]

有源t型半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阳极连接到有源t型半桥的第四功率开关的反向并联二极管的阴极。
[0086]
有源t型半桥具有四个接头:
[0087]

t型半桥的切换电压接头,
[0088]

有源t型半桥的正接头,
[0089]

有源t型半桥的中点电压接头,以及
[0090]

有源t型半桥的负接头。
[0091]
有源t型半桥的切换电压接头连接到有源t型半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阳极。有源t型半桥的正接头连接到有源t型半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阴极。有源t型半桥的中点电压接头连接到有源t型半桥的第三功率开关的反向并联二极管的阴极。有源t型半桥的负接头连接到有源t型半桥的第四功率开关的反向并联二极管的阳极。
[0092]
无源t型半桥的实施例(图6)具有两个二极管62和两个功率开关61,它们按以下方式互连:
[0093]

无源t型半桥的第一二极管的阳极连接到无源t型半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阴极,
[0094]

无源t型半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阳极连接到无源t型半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阳极,
[0095]

无源t型半桥的第一二极管的阳极连接到无源t型半桥的第二二极管的阴极。
[0096]
无源t型半桥具有四个接头:
[0097]

无源t型半桥的切换电压接头,
[0098]

无源t型半桥的正接头,
[0099]

无源t型半桥的中点电压接头,以及
[0100]

无源t型半桥的负接头。
[0101]
无源t型半桥的切换电压接头连接到无源t型半桥的第一二极管的阳极。无源t型半桥的正接头连接到无源t型半桥的第一二极管的阴极。无源t型半桥的中点电压接头连接到无源t型半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阴极。无源t型半桥的负接头连接到无源t型半桥的第二二极管的阳极。
[0102]
npc(中性点箝位)半桥的实施例(图6a)具有四个功率开关63和两个二极管64,它们按以下方式互连:
[0103]

npc半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阳极连接到npc半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阴极以及第一二极管的阴极,
[0104]

npc半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阳极连接到npc半桥的第三功率开关的反向并联二极管的阴极,
[0105]

npc半桥的第三功率开关的反向并联二极管的阳极连接到第二二极管的阳极以及npc半桥的第四功率开关的反向并联二极管的阴极,
[0106]

npc半桥的第一二极管的阳极连接到npc半桥的第二二极管的阴极。
[0107]
npc半桥具有四个接头:
[0108]

npc半桥的切换电压接头,
[0109]

npc半桥的正接头,
[0110]

npc半桥的中点电压接头,以及
[0111]

npc半桥的负接头。
[0112]
npc半桥的切换电压接头连接到npc半桥的第二功率开关的反向并联二极管的阳极。npc半桥的正接头连接到npc半桥的第一功率开关的反向并联二极管的阴极。npc半桥的中点电压接头连接到npc半桥的第一二极管的阳极。npc半桥的负接头连接到npc半桥的第四功率开关的反向并联二极管的阳极。交流电压滤波级实施例的示例:
[0113]
交流电压滤波级的第一实施例(图7)具有以下部件:
[0114]

(m 1)相共模滤波扼流圈71,其具有m 1个绕组,每个绕组具有两个接头,
[0115]
‑ꢀ
m 1个滤波线圈73,每个滤波线圈具有两个接头,
[0116]
‑ꢀ
两个共模滤波电容器74,每个共模滤波电容器具有两个接头,以及
[0117]

m 1个滤波电容器75,每个滤波电容器具有两个接头。
[0118]
以下连接适用于1≤k≤m的情况:
[0119]

交流电压滤波级的第一实施例的第k个输入接头到第k个滤波电容器的第一接头,
[0120]

第k个滤波电容器的第一接头到(m 1)相共模滤波扼流圈的第k个绕组的第一接头,
[0121]

(m 1)相共模滤波扼流圈的第k个绕组的第二接头到第k个滤波线圈的第一接头,
[0122]

第k个滤波线圈的第二接头到交流电压滤波级的第一实施例的第k个输出接头。
[0123]
交流电压滤波级的第一实施例的第(m 1)个输入接头连接到(m 1)相共模滤波扼流圈的第(m 1)个绕组的第一接头、第(m 1)个滤波电容器的第一接头、以及第二共模滤波电容器的第一接头。所有m 1个滤波电容器的第二接头都连接到第一共模滤波电容器的第一接头。(m 1)相共模滤波扼流圈的第(m 1)个绕组的第二接头连接到第(m 1)个滤波线圈的第一接头。第(m 1)个滤波线圈的第二接头连接到交流电压滤波级的第一实施例的第(m 1)个输出接头。这两个共模滤波电容器的第二接头连接到交流电压滤波级的第一实施例的接地接头。
[0124]
出于实际原因,交换所描述的串联电路的(m 1)相共模滤波扼流圈和这m 1个滤波线圈的顺序可能是有用的。这m 1个滤波线圈可以进行磁耦合,例如作为共模扼流圈或推挽式扼流圈。
[0125]
取决于实现方式,可以省略一个或多个部件:
[0126]

可以省略(m 1)相共模滤波扼流圈71,即,对于1≤k≤m 1,以下情况是适用的:(m 1)相共模滤波扼流圈的第k个绕组的第一接头连接到(m 1)相共模滤波扼流圈的第k个绕
组的第二接头,
[0127]

可以省略单个或全部滤波线圈73,即,在相应的一个滤波线圈或相应的多个滤波线圈的情况下,滤波线圈的第一接头连接到滤波线圈的第二接头,
[0128]

可以从电路中移除单个或所有滤波电容器75,
[0129]

m 1个滤波电容器75中的一个滤波电容器可以用短路代替,
[0130]

第一共模滤波电容器74可以从电路中移除、或者用短路代替,
[0131]

第二共模滤波电容器74可以从电路中移除,
[0132]

可以省略其组合(例如,所有滤波线圈),并且可以从电路中移除第一共模滤波电容器。
[0133]
交流电压滤波级的第二实施例(图8)具有与交流电压滤波级的第一实施例的部件相同的部件,并且这些部件之间的连接也相同,只有一个区别:交流电压滤波级的第二实施例的第(m 1)个滤波电容器的第一接头未连接到交流电压滤波级的第二实施例的第(m 1)个输入接头,而是连接到交流电压滤波级的第二实施例的(m 1)相共模滤波扼流圈的第(m 1)个绕组的第二接头。
[0134]
交流电压滤波级的第三实施例(图9)具有与交流电压滤波级的第一实施例的部件相同的部件,并且这些部件之间的连接也相同,只有一个区别:交流电压滤波级的第三实施例的第(m 1)个滤波电容器的第一接头未连接到交流电压滤波级的第三实施例的第(m 1)个输入接头,而是连接到交流电压滤波级的第三实施例的第(m 1)个输出接头。
[0135]
dc电压模块实施例的示例:
[0136]
转换开关模块的实施例(图10)具有以下部件:
[0137]

两个二极管101,
[0138]

开关102(例如,常规继电器的开关),该开关具有两个接头,以及
[0139]

共模滤波电容器103,该共模滤波电容器具有两个接头。
[0140]
转换开关模块的开关可以处于“接通”状态或“关断”状态。在“接通”状态下,转换开关模块的开关在转换开关模块的开关的两个接头之间建立电连接。在“关断”状态下,转换开关模块的开关的两个接头之间的电连接被断开。
[0141]
转换开关模块的第一二极管的阳极连接到转换开关模块的第二二极管的阴极、转换开关模块的开关的第一接头、转换开关模块的共模滤波电容器的第一接头、以及转换开关模块的输入端子模块的中点电压接头。转换开关模块的第一二极管的阴极连接到转换开关模块的输入端子模块的正接头、以及转换开关模块的输出端子模块的正接头。转换开关模块的第二二极管的阳极连接到转换开关模块的输入端子模块的负接头、以及转换开关模块的输出端子模块的负接头。转换开关模块的开关的第二接头连接到转换开关模块的输出端子模块的中点电压接头,并且共模滤波电容器的第二接头连接到输出端子模块的接地接头。
[0142]
在转换开关模块的替代实现方式中,没有共模滤波电容器。
[0143]
dc电压滤波模块的第一实施例(图11)具有以下部件:
[0144]

两相共模滤波扼流圈115,其具有两个绕组,每个绕组具有两个接头,
[0145]

两个滤波线圈116,每个滤波线圈具有两个接头,
[0146]

三个共模滤波电容器117,每个共模滤波电容器具有两个接头,以及
[0147]

两个滤波电容器118,每个滤波电容器具有两个接头。
[0148]
dc电压滤波模块的第一实施例实现以下连接:
[0149]

dc电压滤波模块的第一实施例的输入端子的正接头连接到第一共模滤波电容器的第一接头、第一滤波电容器的第一接头、以及两相共模滤波扼流圈的第一绕组的第一接头;
[0150]

dc电压滤波模块的第一实施例的输入端子的中点电压接头连接到第二共模滤波电容器的第一接头、第一滤波电容器的第二接头、以及第二滤波电容器的第二接头;
[0151]

dc电压滤波模块的第一实施例的输入端子的负接头连接到第三共模滤波电容器的第一接头、第二滤波电容器的第一接头、以及两相共模滤波扼流圈的第二绕组的第一接头;
[0152]

两相共模滤波扼流圈的第一绕组的第二接头连接到第一滤波线圈的第一接头;
[0153]

两相共模滤波扼流圈的第二绕组的第二接头连接到第二滤波线圈的第一接头;
[0154]

第一滤波线圈的第二接头连接到dc电压滤波模块的第一实施例的输出端子的正接头;
[0155]

第二滤波线圈的第二接头连接到dc电压滤波模块的第一实施例的输出端子的负接头;
[0156]

所有共模滤波电容器的第二接头彼此连接、并且形成dc电压滤波模块的第一实施例的接地接头;
[0157]

省略了dc电压滤波模块的第一实施例的输出端子的中点电压接头。
[0158]
在该dc电压滤波模块的进一步的变型中,交换所描述的滤波线圈与两相共模滤波扼流圈的绕组的串联连接。
[0159]
取决于实现方式,可以省略一个或多个部件:
[0160]

可以省略两相共模滤波扼流圈,即,对于1≤k≤m 1,以下情况是适用的:第k个绕组的第一接头连接到第k个绕组的第二接头,
[0161]

可以省略单个或全部滤波线圈,即,在相应的一个滤波线圈或相应的多个滤波线圈中,滤波线圈的第一接头连接到滤波线圈的第二接头,
[0162]

可以省略单个或全部共模滤波电容器,即,从电路中省略相应的一个共模滤波电容器或相应的多个共模滤波电容器,
[0163]

可以省略其组合(例如,所有滤波线圈和所有共模滤波电容器)。dc电压滤波模块的第二实施例(图12)具有以下部件:
[0164]

三相共模滤波扼流圈125,其具有三个绕组,每个绕组具有两个接头,
[0165]

三个滤波线圈126,每个滤波线圈具有两个接头,
[0166]

三个共模滤波电容器127,每个共模滤波电容器具有两个接头,以及
[0167]

两个滤波电容器128,每个滤波电容器具有两个接头。
[0168]
dc电压滤波模块的第二实施例实现以下连接:
[0169]

dc电压滤波模块的第二实施例的输入端子的正接头连接到第一共模滤波电容器的第一接头、第一滤波电容器的第一接头、以及三相共模滤波扼流圈的第一绕组的第一接头;
[0170]

dc电压滤波模块的第二实施例的输入端子的中点电压接头连接到第二共模滤波
电容器的第一接头、第一滤波电容器的第二接头、第二滤波电容器的第二接头、以及三相共模滤波扼流圈的第二绕组的第一接头;
[0171]

dc电压滤波模块的第二实施例的输入端子的负接头连接到第三共模滤波电容器的第一接头、第二滤波电容器的第一接头、以及三相共模滤波扼流圈的第三绕组的第一接头;
[0172]

三相共模滤波扼流圈的第一绕组的第二接头连接到第一滤波线圈的第一接头;
[0173]

三相共模滤波扼流圈的第二绕组的第二接头连接到第二滤波线圈的第一接头;
[0174]

三相共模滤波扼流圈的第三绕组的第二接头连接到第三滤波线圈的第一接头;
[0175]

第一滤波线圈的第二接头连接到dc电压滤波模块的第二实施例的输出端子的正接头;
[0176]

第二滤波线圈的第二接头连接到dc电压滤波模块的第二实施例的输出端子的中点电压接头;
[0177]

第三滤波线圈的第二接头连接到dc电压滤波模块的第二实施例的输出端子的负接头;
[0178]

所有共模滤波电容器的第二接头彼此连接、并且形成dc电压滤波模块的第二实施例的接地接头。
[0179]
在该dc电压滤波模块的进一步的变型中,交换滤波线圈与三相共模滤波扼流圈的绕组的串联连接。
[0180]
取决于实现方式,可以省略一个或多个部件:
[0181]

可以省略三相共模滤波扼流圈,即,对于1≤k≤3,以下情况是适用的:第k个绕组的第一接头连接到第k个绕组的第二接头,
[0182]

可以省略单个或全部滤波线圈,即,在相应的一个滤波线圈或相应的多个滤波线圈中,滤波线圈的第一接头连接到滤波线圈的第二接头,
[0183]

可以省略单个、若干、或全部共模滤波电容器,即,从电路中移除相应的一个共模滤波电容器或相应的多个共模滤波电容器,
[0184]

可以省略其组合(例如,所有滤波线圈和所有共模滤波电容器)。
[0185]
dc电压滤波模块的第三实施例(图13)具有:电容器135,该电容器具有两个接头;以及两个共模滤波电容器136,每个共模滤波电容器具有两个接头。电容器的第一接头连接到dc电压滤波模块的第三实施例的输入端子和输出端子的正接头。电容器的第二接头连接到dc电压滤波模块的第三实施例的输入端子和输出端子的负接头。第一共模滤波电容器的第一接头连接到dc电压滤波模块的第三实施例的输入端子和输出端子的正接头。第二共模滤波电容器的第一接头连接到dc电压滤波模块的第三实施例的输入端子和输出端子的负接头。这两个共模滤波电容器的第二接头彼此连接、并且形成dc电压滤波模块的第三实施例的接地接头。省略了dc电压滤波模块的第三实施例的输入端子和输出端子的中点电压接头。
[0186]
dc电压滤波模块的第四实施例(图14)具有:两个电容器141,这两个电容器均具有两个接头;以及三个共模滤波电容器142,每个共模滤波电容器具有两个接头。第一电容器的第一接头连接到dc电压滤波模块的第四实施例的输入端子和输出端子的正接头。第一电容器的第二接头连接到第二电容器的第一接头、以及dc电压滤波模块的第四实施例的输入
端子和输出端子的中点电压接头。第二电容器的第二接头连接到dc电压滤波模块的第四实施例的输入端子和输出端子的负接头。第一共模滤波电容器的第一接头连接到dc电压滤波模块的第四实施例的输入端子和输出端子的正接头。第二共模滤波电容器的第一接头连接到dc电压滤波模块的第四实施例的输入端子和输出端子的中点电压接头。第三共模滤波电容器的第一接头连接到dc电压滤波模块的第四实施例的输入端子和输出端子的负接头。这三个共模滤波电容器的第二接头彼此连接、并且形成dc电压滤波模块的第四实施例的接地接头。
[0187]
具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块(图15)具有以下部件:
[0188]

两个电容器151,每个电容器具有两个接头,
[0189]

三个共模滤波电容器152,每个共模滤波电容器具有两个接头,
[0190]

具有两个电压电平的半桥153,该半桥具有正接头、切换电压接头、以及负接头,以及
[0191]

滤波线圈154,该滤波线圈具有两个接头。
[0192]
第一电容器的第一接头连接到具有两个电压电平的半桥的正接头、以及具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块的输入端子和输出端子的正接头。第一电容器的第二接头连接到第二电容器的第一接头、滤波线圈的第一接头、以及具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块的输入端子的中点电压接头。第二电容器的第二接头连接到具有两个电压电平的半桥的负接头、以及具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块的输入端子和输出端子的负接头。滤波线圈的第二接头连接到具有两个电压电平的半桥的切换电压接头。第一共模滤波电容器的第一接头连接到具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块的输入端子和输出端子的正接头。第二共模滤波电容器的第一接头连接到具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块的输入端子的中点电压接头。第三共模滤波电容器的第一接头连接到具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块的输入端子和输出端子的负接头。这三个共模滤波电容器的第二接头彼此连接、并且形成具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块的接地接头。省略了具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块的输出端子的中点电压接头。
[0193]
dc/dc转换器模块实施例的示例
[0194]
dc/dc转换器的第一实施例(图16)具有以下部件:
[0195]

两个dc/dc电压转换器161、162,每个dc/dc电压转换器具有:输入端子模块,该输入端子模块具有正接头和负接头;以及输出端子模块,该输出端子模块具有正接头和负接头,
[0196]

输入侧继电器163,该继电器具有:控制线圈1630,该控制线圈具有两个控制接头;以及两个转换开关1631、1632,每个转换开关具有转换开关接头和两个开关接头,以及
[0197]

输出侧继电器164,该输出侧继电器具有控制线圈1640和两个转换开关1641、1642,每个转换开关具有转换开关接头和两个开关接头。
[0198]
每个转换开关1631、1632、1641、1642可以具有两种状态。在第一状态下,转换开关的转换开关接头连接到转换开关的第一开关接头,而转换开关的第二开关接头未连接。在第二状态下,转换开关的转换开关接头连接到转换开关的第二开关接头,而转换开关的第一开关接头未连接。
[0199]
每个继电器163、164可以具有两种状态。在继电器的第一状态下,继电器的两个转
换开关都处于转换开关的第一状态。在继电器的第二状态下,继电器的两个转换开关都处于转换开关的第二状态。继电器的期望状态的激活通过适当调整继电器的控制电压来进行,该控制电压施加在继电器的控制线圈的两个控制接头上。
[0200]
在dc/dc转换器的第一实施例中,适用以下连接:
[0201]

dc/dc转换器的输入端子模块的正接头连接到第一dc/dc电压转换器的输入端子模块的正接头、以及输入侧继电器163的第二转换开关的第一开关接头;
[0202]

dc/dc转换器的输入端子模块的中点电压接头连接到输入侧继电器163的第一转换开关1631的第二开关接头、以及输入侧继电器的第二转换开关1632的第二开关接头;
[0203]

dc/dc转换器的输入端子模块的负接头连接到第二dc/dc电压转换器的输入端子模块的负接头、以及输入侧继电器的第一转换开关1631的第一开关接头;
[0204]

输入侧继电器的第一转换开关1631的转换开关接头连接到第一dc/dc电压转换器的输入端子模块的负接头;
[0205]

输入侧继电器的第二转换开关1632的转换开关接头连接到第二dc/dc电压转换器的输入端子模块的正接头;
[0206]

dc/dc转换器的输出端子模块的正接头连接到第一dc/dc电压转换器161的输出端子模块的正接头、以及输出侧继电器的第二转换开关1642的第一开关接头;
[0207]

dc/dc转换器的输出端子模块的中点电压接头连接到输出侧继电器的第一转换开关1641的第二开关接头、以及输出侧继电器的第二转换开关1642的第二开关接头;
[0208]

dc/dc转换器的输出端子模块的负接头连接到第二dc/dc电压转换器162的输出端子模块的负接头、以及输出侧继电器的第一转换开关1641的第一开关接头;
[0209]

输出侧继电器的第一转换开关1641的转换开关接头连接到第一dc/dc电压转换器的输出端子模块的负接头;
[0210]

输出侧继电器的第二转换开关1642的转换开关接头连接到第二dc/dc电压转换器的输出端子模块的正接头。
[0211]
所描述的电路系统允许这两个dc/dc电压转换器的输入侧和输出侧并联连接或串联连接的所有组合:
[0212]

两个继电器163、164均处于第一状态:这两个dc/dc电压转换器的输入侧和输出侧均并联连接;
[0213]

两个继电器163、164均处于第二状态:这两个dc/dc电压转换器的输入侧和输出侧均串联连接;
[0214]

输入侧继电器163处于第一状态并且输出侧继电器164处于第二状态:这两个dc/dc电压转换器的输入侧并联连接并且输出侧串联连接;
[0215]

输入侧继电器163处于第二状态并且输出侧继电器164处于第一状态:这两个dc/dc电压转换器的输入侧串联连接并且输出侧并联连接。
[0216]
因此,利用上述的dc/dc转换器的第一实施例,仅通过继电器的切换就可以实现输出电压的减半和加倍:通过将输入侧继电器从第一状态切换到第二状态,输出电压减半,并且通过将输出侧继电器从第一状态切换到第二状态,输出电压加倍。这对于通用多相转换器拓扑的操作可能是技术上有利的,例如,当使用单相操作代替多相操作时。
[0217]
当在没有输出侧继电器的情况下实现dc/dc转换器的第一实施例时,得到dc/dc转
换器的第二实施例。这里,存在这两个dc/dc电压转换器的输出侧串联连接或并联连接的子变型。通过将输入侧继电器从第一状态切换到第二状态,输出电压减半。
[0218]
当在没有输入侧继电器的情况下实现dc/dc转换器的第一实施例时,得到dc/dc转换器的第三实施例。这里,存在这两个dc/dc电压转换器的输入侧串联连接或并联连接的子变型。通过将输出侧继电器从第一状态切换到第二状态,输出电压加倍。
[0219]
当在没有输入侧继电器且没有输出侧继电器的情况下实现dc/dc转换器的第一实施例时,得到dc/dc转换器的第四实施例。这里,存在这两个dc/dc电压转换器的输入侧和输出侧串联连接或并联连接的四个子变型。在这两个dc/dc电压转换器的输入侧和输出侧均并联连接的情况下,可以从电路中移除一个dc/dc电压转换器。
[0220]
(m 1)相共模滤波扼流圈的实施例具有m 1个绕组171、172、173、174、175、176,每个绕组具有两个接头。以下适用于1≤k≤m的情况:(m 1)相共模滤波扼流圈的第k个绕组用于对通用多相转换器拓扑的第k个相中存在的共模干扰的共模滤波。(m 1)相共模滤波扼流圈的第(m 1)个绕组用于通用多相转换器拓扑的单相操作中的附加共模滤波,并且当使用磁芯来实现(m 1)相共模扼流圈时,防止了通用多相转换器拓扑的单相操作导致(m 1)相共模扼流圈的磁芯饱和。每个绕组可以通过连贯的绕组封装、或通过若干绕组封装的合适的串联连接和/或并联连接来实现。各个绕组封装可以以几何上合适的方式分布。在技术上有意义的实现方式中,(m 1)相共模滤波扼流圈的所有m 1个绕组通常具有相同数量的绕组和相同的缠绕方向。在通用多相转换器拓扑的单相操作中,(m 1)相共模滤波扼流圈的第(m 1)个绕组加载有电流,该电流对应于流过(m 1)相共模滤波扼流圈的前m个绕组的所有电流之和。
[0221]
当使用一个或多个磁芯时,可以在(m 1)相共模滤波扼流圈的每个绕组的各个接头之间实现更高的电感值。通常,在实践中,为此目的使用环形磁芯(图17和18),但原则上可以使用任何磁芯形状,例如e型磁芯、u型磁芯、u

i型磁芯、或平面磁芯。
[0222]
在图17中描绘了(m 1)相共模滤波扼流圈的第一可能实施例,其中,在公共磁芯170上具有第一交流电压绕组171、第二交流电压绕组172、m

3个进一步的交流电压绕组173、第m个交流电压绕组175、以及反向导体绕组176。这里,用于实现前m个绕组171

175所需的导线具有相同的导体截面a
cu,1
。用于第(m 1)个绕组176的导线具有m倍大的有效导体截面(a
cu,m 1
=m a
cu,1
)。在图17中,第(m 1)个绕组被实现为连贯的绕组封装。
[0223]
在图18中描绘了(m 1)相共模滤波扼流圈的第二可能实施例。这里,用于实现前m个绕组所需的导线具有相同的导体截面a
cu,1
。用于第(m 1)个绕组的导线具有m倍大的有效导体截面(a
cu,m 1
=m a
cu,1
)。与图17相比,在图18中,第(m 1)个绕组被实现为分布式绕组封装,其具有第一、第二、第三至第m绕组封装181、182、183、185。进一步的交流电压绕组和反向导体绕组由174、184表示。
[0224]
在图19和图20中,在e型磁芯、u型磁芯、u

i型磁芯、或平面磁芯的磁芯窗口中描绘了(m 1)相共模滤波扼流圈的这m 1个绕组的可能导体布置的截面图。在技术上有意义的实现方式中,由于导体截面要求增加,因此对于第(m 1)个绕组,第(m 1)个绕组填充了所有绕组可用的磁芯窗口的前半部分,而其余m个绕组均等地共享可用磁芯窗口的后半部分。
[0225]
通用多相转换器拓扑实施例的示例
[0226]
具有两个电压电平的通用三相转换器的实施例(图21)基于具有dc/dc转换器模块
的通用多相转换器拓扑的实施例,并且具有m=3以及以下构造模块:
[0227]

功率部分21的三个半桥2111、2112、2123中的每一个都是通过图3中描绘的具有两个电压电平的半桥的实施例实现的,
[0228]

三个交流电压滤波级22,
[0229]
·
第一交流电压滤波级2121是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了四相共模滤波扼流圈,省略了第四滤波线圈,用短路代替了第四滤波电容器,并且从电路中移除了两个共模滤波电容器,
[0230]
·
第二交流电压滤波级2122是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,
[0231]
·
第三交流电压滤波级2123是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了所有四个滤波线圈,从电路中移除了所有四个滤波电容器,并且从电路中移除了两个共模滤波电容器,
[0232]

三个dc电压模块:
[0233]
·
第一dc电压模块2131是通过图10的转换开关模块的实施例实现的,
[0234]
·
第二dc电压模块2132是通过图11的dc电压滤波模块的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了两个滤波线圈,并且从电路中移除了三个共模滤波电容器,
[0235]
·
第三dc电压模块2133是通过图14的dc电压滤波模块的第四实施例实现的,并进行了以下调整:从电路中移除了三个共模滤波电容器,
[0236]

dc/dc转换器模块24是通过dc/dc转换器的第二实施例实现的,其中两个dc/dc电压转换器的输出侧并联连接。
[0237]
操作模式:
[0238]

作为常规三相转换器而操作:
[0239]
·
这三个半桥的功率开关被适当地控制,使其作为具有两个电压电平的三相转换器而操作;例如,转换器的输出电压的调节与具有两个电压电平的常规三相转换器的调节完全相同,
[0240]
·
转换开关模块的开关闭合,
[0241]
·
dc/dc转换器模块的输入侧继电器处于第二状态。
[0242]

作为常规单相转换器而操作:
[0243]
·
转换开关模块的开关打开,
[0244]
·
这三个半桥的功率开关同步操作,使得它们的切换电压接头处的电势在每个时间点都取相同的值;例如,转换器的输出电压的调节与具有两个电压电平的常规单相转换器的调节完全相同,
[0245]
·
与作为常规三相转换器而操作相比,该电路的有效操作发生在中间电路电压(即,功率部分的正接头与负接头之间的电压)的一半处;为了维持转换器的输出电压,dc/dc转换器模块的输入侧继电器因此在第一状态下操作。
[0246]
具有有源t型半桥的通用三相转换器的第一实施例(图22)基于具有dc/dc转换器模块的通用多相转换器拓扑的实施例,并且具有m=3以及以下构造模块:
[0247]

这三个半桥中的每一个半桥都是通过图5中描绘的有源t型半桥的实施例实现的,
[0248]

四个交流电压滤波级,
[0249]
·
第一交流电压滤波级是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了四相共模滤波扼流圈,省略了第四滤波线圈,用短路代替了第四滤波电容器,并且从电路中移除了两个共模滤波电容器,
[0250]
·
第二交流电压滤波级是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:用短路代替了第四滤波电容器,并且从电路中移除了两个共模滤波电容器,
[0251]
·
第三交流电压滤波级是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了四相共模滤波扼流圈,省略了所有四个滤波线圈,用短路代替了第一共模滤波电容器,并且从电路中移除了第二共模滤波电容器。
[0252]
·
第四交流电压滤波级是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了所有四个滤波线圈,从电路中移除了所有四个滤波电容器,并且从电路中移除了两个共模滤波电容器。
[0253]

三个dc电压模块:
[0254]
·
第一dc电压模块是通过图10的转换开关模块的实施例实现的,
[0255]
·
第二dc电压模块是通过图11的dc电压滤波模块的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了两个滤波线圈,并且从电路中移除了三个共模滤波电容器,
[0256]
·
第三dc电压模块是通过图14的dc电压滤波模块的第四实施例实现的,并进行了以下调整:从电路中移除了三个共模滤波电容器,
[0257]

dc/dc转换器模块是通过dc/dc转换器的第二实施例实现的,其中两个dc/dc电压转换器的输出侧并联连接。
[0258]
操作模式:
[0259]

作为三相转换器而操作:
[0260]
·
这三个半桥的功率开关被适当地控制,使其作为具有三个电压电平的三相转换器而操作;例如,转换器的输出电压的调节与具有三个电压电平的常规三相转换器的调节完全相同,
[0261]
·
转换开关模块的开关闭合,
[0262]
·
dc/dc转换器模块的输入侧继电器处于第二状态。
[0263]

作为单相转换器而操作:
[0264]
·
转换开关模块的开关打开,
[0265]
·
这三个半桥的功率开关同步操作,使得它们的切换电压接头处的电势在每个时间点都取相同的值;例如,转换器的输出电压的调节与具有两个电压电平的常规单相转换器的调节完全相同,
[0266]
·
与作为常规三相转换器而操作相比,该电路的有效操作发生在中间电路电压(即,功率部分的正接头与负接头之间的电压)的一半处;为了维持转换器的输出电压,dc/dc转换器模块的输入侧继电器因此在第一状态下操作。
[0267]
具有有源t型半桥的通用三相转换器的第二实施例(图23)基于不具有dc/dc转换器模块的通用多相转换器拓扑的实施例,并且具有m=3以及以下构造模块:
[0268]

这三个半桥中的每一个半桥都是通过图5中描绘的有源t型半桥的实施例实现的,
[0269]

四个交流电压滤波级:
[0270]
·
第一交流电压滤波级是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了四相共模滤波扼流圈,省略了第四滤波线圈,用短路代替了第四滤波电容器,并且从电路中移除了两个共模滤波电容器,
[0271]
·
第二交流电压滤波级是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:用短路代替了第四滤波电容器,并且从电路中移除了两个共模滤波电容器。
[0272]
·
第三交流电压滤波级是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了四相共模滤波扼流圈,省略了所有四个滤波线圈,用短路代替了第一共模滤波电容器,并且从电路中移除了第二共模滤波电容器。
[0273]
·
第四交流电压滤波级是通过图7的交流电压滤波级的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了所有四个滤波线圈,从电路中移除了所有四个滤波电容器,并且从电路中移除了两个共模滤波电容器。
[0274]

两个dc电压模块:
[0275]
·
第一dc电压模块是通过图12的dc电压滤波模块的第一实施例实现的,并进行了以下调整:省略了三个滤波线圈,从电路中移除了第一共模滤波电容器,并且从电路中移除了第三共模滤波电容器,
[0276]
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第三dc电压模块是通过图15的具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块实现的。
[0277]
操作模式:
[0278]

作为三相转换器而操作:
[0279]
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这三个半桥的功率开关被适当地控制,使其作为具有三个电压电平的三相转换器而操作;例如,转换器的输出电压的调节与具有三个电压电平的常规三相转换器的调节完全相同。
[0280]

作为常规单相转换器而操作:
[0281]
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这三个半桥的功率开关同步操作,使得它们的切换电压接头处的电势在每个时间点都取相同值;例如,转换器的输出电压的调节与具有三个电压电平的常规单相转换器的调节完全相同。
[0282]
与具有两个电压电平的通用三相转换器的实施例(图21)和具有有源t型半桥的通用三相转换器的第一实施例(图22)相比,具有有源t型半桥的通用三相转换器的第二实施例(图23)具有以下优点:省略了转换开关模块和dc/dc转换器模块,但缺点是对于有意义的技术操作而言,需要具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块。原则上可以省略具有有源电压平衡功能的dc电压滤波模块,但是,对于作为单相转换器的实际操作而言,第一dc电压模块的滤波电容器将需要相对较高的电容值。

技术特征:
1.一种多相转换器拓扑,用于将电能从具有m个电网相位接头(28)的交流电压输入端(25)传输到dc电压输出端(26),或反之亦然,该多相转换器拓扑具有:功率部分(21),该功率部分具有用于切换电流的半桥(211,212,213),连接在该功率部分(21)与该交流电压输入端(25)之间的交流电压滤波器(22),该交流电压滤波器具有至少一个交流电压滤波级(221,222,223),该至少一个交流电压滤波级具有m 1个输入接头、m 1个输出接头、以及接地接头;连接在该功率部分(21)与该dc电压输出端(26)之间的一个或多个dc电压模块(23),该一个或多个dc电压模块用于滤出dc电压;其特征在于,这m个电网相位接头(28)彼此并联连接并且形成用于连接单相交流电压的第一相位接头,并且该交流电压滤波器的中性导体接头形成该交流电压输入端(25)的中性导体接头(27)和用于连接该单相交流电压的第二相位接头。2.根据权利要求1所述的多相转换器拓扑,其中,该交流电压滤波器(22)具有至少一个(m 1)相共模滤波扼流圈,该至少一个(m 1)相共模滤波扼流圈在通用多相转换器的单相操作期间不会饱和。3.根据权利要求2所述的多相转换器拓扑,其中,该多相转换器拓扑具有该交流电压滤波器(22)的至少一个(m 1)相共模滤波扼流圈,该至少一个(m 1)相共模滤波扼流圈具有相同数量的绕组和相同的绕组指向。4.根据权利要求3所述的多相转换器拓扑,其中,前m个绕组(171,

,175)中存在的导线具有相同的第一导体截面,而第(m 1)个绕组(176;(181,

,185))中存在的导线所具有的导体截面为该第一导体截面的m倍。5.根据前述权利要求中任一项所述的多相转换器拓扑,具有dc/dc转换器模块(24;214),该dc/dc转换器模块具有至少两个dc/dc转换器(161,162),其中,这些dc/dc转换器(161,162)的输入端可在串联布置与并联布置之间选择性地切换;和/或这些dc/dc转换器(161,162)的输出端可在串联布置与并联布置之间选择性地切换。6.根据前述权利要求中任一项所述的多相转换器拓扑,具有dc/dc转换器模块(214),该dc/dc转换器模块具有两个dc/dc转换器(161,162),这两个dc/dc转换器的输入端可在串联布置与并联布置之间选择性地切换,并且这两个dc/dc转换器的并联连接的输出端形成该dc电压输出端(26),并且其中,该功率部分(211)具有半桥(2111,2112,2113),这些半桥形成具有两个电压电平的转换器。7.根据权利要求1至5中任一项所述的多相转换器拓扑,具有:dc/dc转换器模块(214),该dc/dc转换器模块具有两个dc/dc转换器(161,162),这两个dc/dc转换器的输入端可在串联布置与并联布置之间选择性地切换,并且这两个dc/dc转换器的并联连接的输出端形成该dc电压输出端(26),其中,该功率部分(211)具有半桥(2111,2112,2113),这些半桥形成具有三个电压电平的转换器;以及控制器件,该控制器件被配置成选择性地以具有三个电压电平的多相操作来操作该转换器拓扑,或者
以具有两个电压电平的单相操作来操作该转换器拓扑。8.根据权利要求1至5中任一项所述的多相转换器拓扑,其中,该功率部分(211)具有用于切换三个电压电平的半桥(2111,2112,2113),其中,dc电压模块(23)的输出端形成该dc电压输出端(26)。
技术总结
一种多相转换器拓扑,用于将电能从具有m个电网相位接头(28)的AC电压输入端(25)传输到DC电压输出端(26),或反之亦然。该多相转换器拓扑具有:功率部分(21),该功率部分具有用于切换电流的半桥(211,212,213);连接在该功率部分(21)与该AC电压输入端(25)之间的AC电压滤波器(22);以及连接在该功率部分(21)与该DC电压输出端(26)之间的一个或多个DC电压模块(23)。该AC电压滤波器(22)具有至少一个交流电压滤波级(221,222,223),该至少一个交流电压滤波级具有m 1个输入接头、m 1个输出接头、以及接地接头。这m个电网相位接头(28)由此彼此并联并且形成用于连接单相AC电压的第一相位接头,并且该AC电压滤波器的中性导体接头形成该AC电压输入端(25)的中性导体接头(27)和用于连接该单相AC电压的第二相位接头。用于连接该单相AC电压的第二相位接头。用于连接该单相AC电压的第二相位接头。


技术研发人员:约翰
受保护的技术使用者:浦卓科技有限公司
技术研发日:2019.10.15
技术公布日:2021/6/29

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