CN103219910B - 功率转换器电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及功率转换器电路。一种电路装置包括多个DC电源。每个DC电源都包括可再充电的电池。该电路装置还包括多个转换器单元。每个转换器单元都具有输入端子和输出端子。输入端子被耦合到一个DC电源。这些转换器单元形成负载端子之间的串联电路。

Description

功率转换器电路

本申请要求于2012年1月24日提交的序列号为61/590,195的美国临时申请的权益，并且通过引用被结合于此。

技术领域

本发明的实施例涉及一种功率转换器电路（power converter circuit）、一种具有功率转换器电路的供电系统以及一种用于操作功率转换器电路的方法。

背景技术

随着对可持续的能量生产的兴趣日益增加，存在使用光伏模块用于生产电力的焦点。光伏（PV）模块包括多个光伏（PV）电池，这些光伏（PV）电池也被称为太阳能电池。由于一个电池的输出电压是相对低的，所以PV模块经常包括具有多个串联的太阳能电池、诸如在50个到100个之间的串联的电池的串（string），或者甚至包括并联的数个这样的串。

PV模块提供DC供给电压，而诸如国家电网之类的电网具有AC供给电压。为了向电网供给由PV模块所提供的能量，因此需要把PV模块的DC电压转换为与电网的AC供给电压相一致的AC电压。

用于把PV模块DC电压转换为电网AC电压的第一种方法包括：串联数个PV模块，以便获得高于电网AC电压的峰值电压的DC电压；以及通过使用DC/AC转换器来把DC电压转换为AC电压。DC电压的幅度一般在200V到1000V之间。然而，高DC电压在电弧的出现方面是关键的。

根据第二种方法，多个DC/AC转换器被提供，其中这些转换器中的每个转换器都被连接到PV模块。各个单独的转换器使它们的AC电压输出并联，并且这些转换器中的每个都由通过太阳能电池串所提供的DC电压生成与电网AC供给电压相一致的AC电压。根据被串联在一个模块内的电池的数目并且根据被用来实施太阳能电池的技术，由一个PV模块所提供的DC电压经常具有在20V到100V之间的范围内的幅度，而电网AC电压的峰值电压根据国家为约155V或325V。然而，由于输入电压和输出电压之间的大差异，这些转换器在效率方面具有缺点。

根据另一方法，数个DC/AC转换器被串联，其中这些转换器中的每个都从PV模块接收DC供给电压。在这个系统中，中央控制单元被采用来以多级切换模式使各个单独的DC/AC转换器同步。该系统要求对所有各个单独的单元的恒定同步的控制。

发明内容

一个实施例涉及一种电路装置。该电路装置包括为n（其中n≥2）个的多个DC电源（power source）和为n个的多个转换器单元，其中每个DC电源都包括至少一个可再充电的电池，每个转换器单元都具有输入端子和输出端子并且具有被耦合到一个DC电源的输入端子，其中转换器单元形成负载端子之间的串联电路。

附图说明

现在将参照附图解释例子。附图用来图示基本原理，使得只有对于理解基本原理所需的方面被图示。附图不是按比例的。在附图中，相同的参考符号标明相同的信号和电路部件。

图1示意性地图示了包括串联的多个DC/AC转换器单元和电压测量电路的功率转换器电路；

包括图2A至2C的图2图示了光伏阵列的不同实施例，其中每个光伏阵列都包括至少一个太阳能电池；

图3示意性地图示了包括串联的多个DC/AC转换器单元和包括串联的多个测量单元的电压测量电路的功率转换器电路；

包括图4A至4D的图4图示了测量单元的不同实施例；

图5示出了图示包括DC/AC转换器和控制电路的一个DC/AC转换器单元的第一实施例的框图；

图6详细图示了图5的DC/AC转换器的实施例；

包括图7A至7C的图7图示了可以被使用在图6的DC/AC转换器中的开关的不同实施例；

图8图示了一个DC/AC转换器单元的控制电路的第一实施例；

图9详细图示了图8的控制电路的第一分支；

图10图示了一个DC/AC转换器单元的控制电路的第二实施例；

图11示出了图示了一个转换器单元的第二实施例的框图，其包括DC/DC转换器、最大功率点跟踪器、DC/AC转换器和控制电路；

图12图示了被实施为升压转换器（boost converter）的DC/DC转换器的实施例；

图13示意性地图示了图12的DC/DC转换器的控制电路；

图14图示了被实施为降压转换器的DC/DC转换器的实施例；

图15图示了一个DC/AC转换器的控制电路的另一实施例；

图16图示了用两个交织的升压转换器级被实施的DC/DC转换器的实施例；

图17图示了针对图16的DC/DC转换器的控制电路的第一实施例；

图18图示了针对图16的DC/DC转换器的控制电路的第二实施例；

图19示出了图示了一个DC/AC转换器单元的另一实施例的框图，其包括降压转换器（buck converter）和展开桥（unfolding bridge）；

图20示出了图示了图19的DC/AC转换器单元的工作原理的时序图；

图21图示了被实施在图19的DC/AC转换器单元中的控制器的第一实施例；

图22图示了被实施在图19的DC/AC转换器单元中的控制器的第二实施例；

图23图示了如下功率转换器电路的实施例：所述功率转换器电路具有被组织成被并联的两个串联电路的多个转换器单元；

图24图示了在工作中向AC负载提供供给电流的功率转换器电路的实施例；

图25图示了图24的转换器单元的一个实施例；

图26图示了DC电源的放电曲线的一个实施例；

图27图示了图24的转换器单元的另一实施例，其中所述转换器单元包括DC/DC转换器和DC/AC转换器；

图28图示了图27的DC/AC转换器的控制电路的实施例；

图29图示了如下功率转换器电路的实施例：所述功率转换器电路具有三个多个转换器单元，其中每个转换器单元都被串联组织，并且每个转换器单元都被配置来驱动3相AC电动机的一个相；

图30图示了在工作中向DC负载提供供给电流的功率转换器电路的实施例；

图31图示了具有多个转换器单元的功率转换器电路的实施例，其中所述多个转换器单元被串联组织并且被连接到AC源，用于给被耦合到各个单独的转换器单元的DC源充电；

图32图示了图31的功率转换器电路的一个转换器单元的实施例；

图33图示了一个DC电源的充电曲线的一个实施例；

图34图示了如下功率转换器电路的实施例：所述功率转换器电路在工作中从DC电压源接收DC电压并且给被耦合到功率转换器电路的转换器单元的DC电源充电；

图35图示了被耦合到包括PV模块的DC电压源的功率转换器电路；

图36图示了具有功率转换器电路并且具有多个负载/供给电路的系统；

图37图示了具有功率转换器电路和展开桥的系统的实施例；

图38图示了图37的转换器单元的一个实施例；并且

图39图示了转换器单元拓扑的另一实施例。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参照附图，所述附图形成下面的详细描述的部分，并且在所述附图中通过图示示出了其中可以实践本发明的特定实施例。在这方面，诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“前置的（leading）”、“尾随的（trailing）”等之类的定向术语参照正被描述的图的取向而被使用。因为实施例的部件可以被定位在多个不同的取向上，所以这些定向术语被用于图示的目的而决不是进行限制。要被理解的是，其它实施例可以被利用，并且可以进行结构上的或逻辑改变，而不离开本发明的范围。因此，下面的详细描述并不在限制的意义上被采取，并且本发明的范围通过所附的权利要求来限定。要被理解的是，这里所描述的各种示例性实施例的特征可以被彼此组合，除非另外特别提到。

在下面，本发明的实施例将在特定的上下文中被解释，即在把由多个光伏阵列所提供的电力或电压转换为AC电压、特别是AC电网供给电压的上下文中被解释。然而，这只是例子，本发明的实施例可以在各式各样的应用中被采用，在这些各式各样的应用中，要求DC电压到AC电压的转换。任何类型的DC电源都可以被使用，而不是光伏阵列被使用，诸如燃料电池可以被使用。甚至可能的是，在一个应用中采用诸如光伏阵列和燃料电池之类的不同类型的DC电源。

图1图示了用于把为n个（至少两个）的多个DC输入电压V3₁、V3₂、V3_n转换为一个AC输出电压v1的功率转换器电路（功率逆变器电路）4的第一实施例。在这一点上，应该注意的是，在整个附图中，DC电压和DC电流将通过使用大写字母“V”和“I”被标明，而AC电压和AC电流将通过使用小写字母“v”和“i”被标明。功率转换器电路包括为n个（至少两个）的多个转换器单元2₁、2₂、2_n，其中n≥2。这些转换器单元中的每个都包括被配置为被耦合到DC电源3₁、3₂、3_n的输入端子21₁、22₁；21₂、22₂；和21_n、22_n。在图1中，除了具有转换器单元2₁、2₂、2_n的功率转换器电路1之外，DC电源3₁、3₂、3_n也被图示。这些DC电源3₁、3₂、3_n与功率转换器电路1一起形成AC供电系统或AC电流供给系统。在图1中所图示的实施例中，DC电源3₁、3₂、3_n被实施为光伏（PV）模块。然而，采用PV模块作为DC电源仅仅是例子。诸如包括燃料电池的电源之类的任何其它类型的DC电源也可以被使用。甚至可能的是，在一个供电系统中采用不同类型的DC电源。

转换器单元2₁、2₂、2_n中的每个都进一步包括输出端子23₁、24₁；23₂、24₂；和23_n、24_n。转换器单元2₁、2₂、2_n（以级联方式）被串联在功率转换器电路1的输出端子11、12之间。为此，第一转换器单元2₁具有被耦合到功率转换器电路1的第一输出端子11的第一输出端子23₁，并且级联中的最后转换器单元2_n具有被耦合到功率转换器电路1的第二输出端子12的第二输出端子24_n。此外，第一输出端子中的每个（除了输出端子23₁以外）都被连接到另一转换器单元的一个第二输出端子（除了输出端子24_n以外）。

功率转换器电路1的输出端子11、12被配置为接收电压v1。例如，输出端子11、12被配置为被连接到电网，使得外部电压v1对应于电网电压，或者更准确地说对应于电网的一个相。在图1中，电网由电压源100以及与该电压源100并联的负载Z表示。电网的电压源100表示电网中的多个AC电压源，而负载Z表示被连接到电网中的电源的多个负载。电网限定了输出端子之间的AC电压v1。由于这个电压v1由诸如电网之类的外部源来限定，所以这个电压将在下面被称为外部AC电压v1。

转换器单元2₁、2₂、2_n中的每个都提供在其输出端子23₁、24₁、23₂、24₂、23_n、24_n之间的AC输出电压v2₁、v2₂、v2_n。通过使转换器单元2₁、2₂、2_n串联，当功率转换器电路1在稳态下时，转换器单元2₁、2₂、2_n的各个单独的AC输出电压v2₁、v2₂、v2_n的和对应于外部电压v1，也就是说，

（1）。

每个功率转换器单元2₁、2₂、2_n都进一步包括被连接在各个单独的输出端子23₁、24₁、23₂、24₂、23_n、24_n之间的输出电容C₁、C₂、C_n，并且提供输出电流i1₁、i1₂、i1_n。一个转换器单元2₁、2₂、2_n的输出电流是在与输出电容C₁、C₂、C_n和输出端子之一共有的电路节点处所接收到的电流。例如，在第一转换器单元2₁中，转换器单元2₁的输出电流是流到该电路节点中的电流，在所述电路节点处，输出电容器C₁被连接到第一输出端子23₁。从第一转换器单元2₁的第一输出端子23₁流出的电流将被称为转换器电路输出电流i_OUT。该电流对应于在各个单独的转换器单元2₁-2_n之间流动的电流。输出电容C₁、C₂、C_n是各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n的部分，并且可以以许多不同的方式被实施，如在这里下面将参照数个例子被解释的那样。

在稳态下，AC输出电流i1₁、i1₂、i1_n或者更精确地说AC输出电流i1₁、i1₂、i1_n的rms值分别对应于功率转换器电路输出电流i_OUT或者该输出电流i_OUT的rms值，使得存在非常少的rms电流到没有rms电流进入输出电容器C₁-C_n。然而，可以存在如下情形：在所述情形中，各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n的输出电流i1₁、i1₂、i1_n改变，并且在所述情形中，输出电流i1₁、i1₂、i1_n互相不同，直到该系统已经固定（settle）在新的（相等的）输出电流i1₁、i1₂、i1_n处。这在下面进一步详细地被解释。

功率转换器电路1进一步包括被连接在功率转换器电路1的输出端子11、12之间的电压测量电路10。该电压测量电路10被配置为提供至少一个测量信号S_v1，所述至少一个测量信号S_v1包括关于外部AC电压v1的相位和频率的信息。

各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n均被配置为接收一个测量信号S_v1。在图1中所图示的实施例中，各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n接收相同的测量信号S_v1。然而，这仅仅是例子。还可能的是，针对转换器单元2₁、2₂、2_n中的每个生成一个测量信号。实施例在这里下面参照图3被解释。至少一个测量信号S_v1可以以不同的方式被传输到各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n。参照图1，信号传输总线可以被提供，至少一个测量信号S_vN穿过该信号传输总线被传输到各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n。根据另一实施例（在图1中未图示），在电压测量电路与转换器单元2₁、2₂、2_n中的每个之间存在专用的传输路径。信号传输总线或信号传输路径可以像常规的信号传输总线或像常规的信号传输路径那样被实施。信号总线或信号路径可以包括电平移位器（level shifter）或其它装置，以把至少一个测量信号从测量电路10传输到各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n，所述各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n（由于以级联方式被连接）具有不同的参考电势或不同的电压域。

各个单独的转换器单元2₁、2₂、2_n均包括至少一个内部控制回路，所述至少一个内部控制回路将在这里下面进一步详细地被解释。每个转换器单元2₁、2₂、2_n的控制回路都被配置为使每个转换器单元2₁、2₂、2_n生成相对应的输出电流i1₁、i1₂、i1_n，使得存在如由至少一个测量信号S_v1所表示的相位之间的给定相位差，并且所述相位对应于外部AC电压v1的相位和其AC输出电流i1₁、i1₂、i1_n的相位。根据一个实施例，各个单独的输出电流i1₁、i1₂、i1_n被生成来与外部AC电压v1同相，使得相位差为零。根据另一实施例，相位差不是零。当将该差设置为除了零以外的值时，无功功率被馈入到电网中。这可以有助于使外部AC电压稳定，所述外部AC电压是例如电网。

在图1中，DC电压源3₁、3₂、3_n的相同特征具有相同的参考符号，其中各个单独的DC电压源3₁、3₂、3_n的参考符号可以通过下标索引“1”、“2”、“n”来彼此区别开来。等同地，转换器单元2₁、2₂、2_n的相同的特征具有相同的参考符号，所述相同的参考符号可以通过下标索引被区别开来，“1”针对第一转换器单元2₁，“2”针对第二转换器单元2₂，并且“n”针对第n个转换器单元2_n。在下面，当解释等同地适用于DC源2₁、2₂、2_n中的每个或者适用于转换器单元2₁、2₂、2_n中的每个时，参考符号将被使用，而无需索引。在下面，例如参考符号2表示转换器单元中的任意一个，参考符号23表示转换器单元中的任意一个的第一输出端子，参考符号i1标明任意转换器单元2的输出电流，参考符号标明任意转换器单元2的输出电容C，等等。

图1的功率转换器包括n=3个转换器单元2。然而，具有n=3个转换器单元仅仅是例子。任何数目的n个转换器单元2可以被串联，以形成功率转换器电路1，其中n＞1。

当功率转换器电路1在稳态下时，除了转换器单元2的内部控制回路之外，功率转换器电路1并不要求被连接到各个单独的转换器单元2的外部控制回路和/或在各个单独的转换器单元2之间的附加的通信路径。当功率转换器电路1在稳态下时，该系统可以通过等式（1）和针对转换器单元2中的每个的一个另外的等式来限定：

（2）

其中，v2_RMS标明一个转换器单元2的输出电压v2的RMS（均方根）值，i1_RMS标明一个转换器单元的输出电流i1的RMS值，V3标明转换器单元2的输入电压而I3标明转换器单元2的输入电流。应该注意的是，（非常低的）损耗可能发生在每个转换器单元2中。为了简单起见，这些损耗在等式（2）中没有被考虑。在稳态下，各个单独的输出电流的RMS值i1_RMS等于和对应于功率转换器电路输出电流的rms值i_OUT-RMS，也就是说：

（3）。

由于等式（2）和（3）针对各个单独的转换器单元中的每个都是有效的，所以存在n个等式，其中这些等式中的每个都描述了输入功率与转换器单元2中的每个的平均输出功率之间的关系，其中输入功率Pin如下被给出

（4），

并且输出功率Pout如下被给出

（5）。

各个单独的转换器单元2中的每个的输入功率Pin和输入电压V3以及输入电流I3分别是通过各个单独的DC电源3所给出的外部参数。输出端子11、12之间的外部AC电压v1由电网来限定。

因而，在功率转换器电路1中存在n+1个变量，即各个单独的转换器单元2的n个输出电压v2和（相等的）输出电流i1。然而，参照等式（1）和（2），系统由n+1个等式来限定，使得当系统在其稳态下时，n+1个变量中的每个都被确定。除了使转换器2中的每个都生成其AC输出电流i1来使得在AC输出电流i1与外部AC电压之间存在给定的相位差（诸如零）之外，没有附加的控制或调节机制被要求。当各个单独的转换器单元2的输出电流i1与外部AC电压v1同相时，每个转换器单元的实际输出功率等于视在输出功率，使得无功输出功率为零。各个单独的转换器单元2控制其与如由至少一个测量信号S_v1所表示的相位信息有关的输出电流i1，并且控制其输出电流，使得在输入端子21、22处所接收到的输入功率等于在输出端子23、24处的输出功率。

被实施为PV阵列的DC电源3在图1中仅仅被示意性地图示。这些PV阵列均包括至少一个太阳能电池。包括至少一个太阳能电池的PV阵列的一些示例性实施例在图2A至2C中被图示。图2A图示了第一实施例。在这个实施例中，PV阵列3包括仅仅一个太阳能电池31。参照在图2B中所图示的另一实施例，一个PV阵列3包括串联的m个太阳能电池31、3m的串，其中m＞1。根据在图2C中所图示的又一实施例，p个太阳能电池串被并联，其中p＞1。这些串中的每个都包括m个太阳能电池31₁、3m₁、31_p、3m_p。然而，在图2A至2C中所图示的实施例仅仅是示例性的。许多其它太阳能电池装置以及DC源3可以被使用。

图3图示了如下功率转换器电路的实施例：所述功率转换器电路包括具有多个测量单元10₁、10₂、10_n的电压测量电路10。各个单独的测量单元10₁、10₂、10_n被串联在输出端子11、12之间。为了图示的简单，输出电容（图1中的C₁-C_n）在图3中没有被图示。多个测量单元10₁、10₂、10_n形成分压器，其中在测量单元10₁、10₂、10_n中的每个上的电压降v1₁、v1₂、v1_n是外部AC电压v1的函数并且包括关于外部AC电压v1的频率和相位的信息。在这个实施例中，每个转换器单元2₁、2₂、2_n具有带有两个输入端子25₁、26₁、25₂、26₂、25_n、26_n的测量输入，并且每个转换器单元2₁、2₂、2_n都具有被耦合到一个测量单元10₁、10₂、10_n的测量输入端子，以便接收一个测量电压v1₁、v1₂、v1_n作为测量信号。

在图3中所图示的实施例中，测量单元10₁、10₂、10_n的数目对应于转换器单元2₁、2₂、2_n的数目，使得每个测量单元10₁、10₂、10_n都与一个转换器单元2₁、2₂、2_n相关联。然而，这仅仅是例子。根据另一实施例（未被图示），由一个测量单元所提供的测量电压由两个或更多个转换器单元来接收。

各个单独的测量单元10₁、10₂、10_n可以以许多不同的方式被实施。一些例子参照图4A至4D在下面被解释。在这些图4A至4D中，参考符号10_i标明在图3中所图示的测量单元10₁、10₂、10_n中的任意一个。

参照图4A，一个测量单元10_i可以包括被连接在测量单元10_i的端子之间的电阻器101，所述测量单元10_i的端子用来串联连接各个单独的测量单元（图3中的10₁-10_n），并且所述测量单元10_i的端子用来把各个单独的测量单元耦合到转换器单元（图3中的2₁-2_n）。根据一个实施例，各个单独的测量单元10_i中的电阻器101的电阻相等或者至少近似相等。在这种情况下，由各个单独的测量单元10_i所提供的测量电压v1_i的绝对值相等。在包括利用电阻器101来实施的测量单元10_i的测量电路10中，各个单独的测量电压v1_i与输出电压v1成比例。

在具有包括电阻器的测量单元10_i的测量电路10中，各个单独的测量单元10_i形成电阻分压器。参照在图4B中所图示的另一实施例，各个单独的测量单元10_i均包括电容器102，而不是电阻器。在这种情况下，各个单独的测量单元10_i形成在输出端子11、12之间的电容分压器。

参照图示了另一实施例的图4C，每个测量单元10_i都可以利用包括电阻器101和电容器102的并联电路来被实施。

参照图示了一个测量单元10_i的又一实施例的图4D，每个测量单元或测量单元中的至少一些可以利用分压器来实施，其中所述分压器具有第一分压器101和第二分压器元件102。在根据图4D的实施例中，这些分压器元件被实施为电阻器。然而，这些分压器元件101、102也可以被实施为电容器，或者被实施为具有至少一个电阻器和至少一个电容器的组合。在这个实施例中，测量电压v1_i不是在测量单元10_i上的电压，而是在第一分压器元件101上的电压，使得测量电压v1_i是在测量单元10_i上的电压的小部分（fraction）。

图5图示了用于把由一个DC源（在图3中未示出）所提供的DC输入电压转换为AC输出电压v2的转换器单元2的第一实施例。转换器单元2包括被连接在输入端子21、22与输出端子23、24之间的DC/AC转换器4。DC/AC转换器接收由DC电源所提供的DC电压V3作为输入电压，并且接收DC电源的DC供给电流I3作为输入电流。DC/AC转换器4进一步接收参考信号S_REF，所述参考信号S_REF可以是具有频率和相位的交流信号。DC/AC转换器4被配置为生成与参考信号S_REF有关的AC输出电流i1，使得输出电流i1的频率和相位分别对应于测量信号S_v1的频率和相位。DC/AC转换器4可以像常规的DC/AC转换器那样被实施，所述常规的DC/AC转换器被配置为生成与交流参考信号同相的输出电流。这样的DC/AC转换器是普遍公知的。

应该注意的是，DC/AC转换器单元2₁、2₂、2_n中的每个都控制其输出电流i1，以具有与至少一个测量信号S_v1有关的相位和频率。

与测量信号S_v1和输出电流信号S_i1有关的参考信号S_REF由控制电路5生成。测量信号S_v1是参照图1被解释的测量信号S_v1、参照图3被解释的测量电压v1_i之一、或者其被缩放的版本（scaled version）或小部分。输出电流信号S_i1表示输出电流i1，即输出电流信号S_i1与输出电流i1有关。根据一个实施例，输出电流信号S_i1是输出电流i1的被缩放的版本。输出电流信号S_i1可以通过使用电流测量电路（未被图示）而由输出电流i1以常规的方式被生成。通过探测每个转换器单元的相应的输出电流，输出电流信号S_i1针对转换器单元（2₁-2_n）中的每个被单独地生成。参照图5，所图示的转换器单元2的输出电流i1是在与第一输出端子23和输出电容C共有的电路节点处接收到的电流。

控制电路5（在下面也将被称为控制器）生成与测量信号S_v1和输出电流信号S_i1有关的参考信号S_REF，使得输出电流当与参考信号S_REF相对应地被生成时与外部AC电压v1同相，或者相对于外部AC电压v1具有给定的相移。应该注意的是，由于外部AC电压v1和输出电流i1是交流信号，所以测量信号S_v1和输出电流信号S_i1也是交流信号。在转换器单元2中，DC/AC转换器4和控制器5是如下控制回路的部分：所述控制回路控制输出电流i1，以与外部AC电压v1同相，或者以相对于其具有给定的相移。

虽然常规的DC/AC转换器可以在转换器单元2中被用作连接在输入端子21、22与输出端子23、24之间的DC/AC转换器4，但是DC/AC转换器4的一个例子将参照图6被详细地解释，以便易于理解本发明的实施例。

在图6中所图示的DC/AC转换器4是具有两个半桥电路的全桥（H4）转换器，所述两个半桥电路中的每个都被连接在输入端子21、22之间。这些半桥电路中的每个都包括两个开关，所述两个开关中的每个都具有负载路径和控制端子。一个半桥电路的两个开关的负载路径被串联在输入端子21、22之间，其中第一开关42₁和第二开关42₂形成第一半桥，而第三开关42₃和第四开关42₄形成第二半桥。半桥中的每个都包括输出，其中第一半桥的输出由与第一和第二开关42₁、42₂的负载路径共有的电路节点来形成。第二半桥的输出由与第三和第四开关42₃、42₄的负载路径共有的电路节点来形成。第一半桥的输出经由诸如扼流圈之类的第一感应元件44₁被耦合到转换器单元2的第一输出端子23。第二半桥的输出端子经由诸如扼流圈之类的第二感应元件44₂被耦合到转换器单元2的第二输出端子24。根据另一实施例（未被图示），只有第一和第二感应元件44₁、44₂中的一个被采用。转换器4进一步包括被连接在输入端子21、22之间的输入电容41（诸如电容）和被连接在输出端子23、24之间的输出电容C。

开关42₁、42₂、42₃、42₄中的每个都在其控制端子处接收控制信号S42₁、S42₂、S42₃、S42₄。这些与从控制器5所接收到的参考信号S_REF有关的控制信号S42₁-S42₄由驱动电路45来提供。驱动信号S42₁-S42₄是被配置来接通和关断相对应的开关42₁-42₄的脉冲宽度调制（PWM）驱动信号。应该注意的是，PWM信号S42₁-S42₄的开关频率显著高于交流参考信号S_REF的频率。参考信号S_REF可以是频率为50Hz或60Hz的正弦信号（根据电网被实施在其中的国家），而各个单独的开关42₁-42₄的开关频率可以在数个kHz高达数个10KHz或者甚至高达数个100KHz的范围内。驱动电路45被配置来在0到1之间单独地调整驱动信号S42₁-S42₄中的每个的占空比，以便使输出电流i1的波形跟随参考信号S_REF的波形。当一个驱动信号的占空比是0时，相对应的开关被持久地关断，而当一个驱动信号的占空比是1时，相对应的开关被持久地接通。驱动信号的占空比是驱动信号切换相对应的开关的时间周期与一个开关循环的持续时间之间的关系。一个开关循环的持续时间是开关频率的倒数。

参照之前已经被解释的内容，输出电流i1是AC电流，所述AC电流具有在其中输出电流为正的正半循环并且具有在其中输出电流i1为负的负半循环。输出电流i1的时间特性与同样具有正半循环和负半循环的参考信号S_REF有关。

转换器4的两个可能的工作原理将被简短地解释。首先，假设，输出电流i1的正半循环要被生成。根据被称为双极开关或2级开关的第一工作原理，第一和第四开关42₁、42₄被同步接通和关断，而第二和第三开关42₂、42₃被持久地关断。在第一和第四开关42₁、42₄的接通阶段期间，输出电流i1被迫使穿过（多个）扼流圈44₁、44₂，这与在输入电容41上的输入电压V3和输出电压v2之间的电压差有关，其中输出电压v2由电网电压v_N来限定。开关42₁-42₄均包括同样在图4中被图示的续流（freewheeling）元件、诸如二极管。当第一和第四开关42₁、42₄被关断时，第二和第三开关42₂、42₃的续流元件采取流过（多个）扼流圈44₁、44₂的电流。在这种方法中，输出电流i1的幅度可以通过第一和第四开关42₁、42₄的同步开关操作的占空比被调整。当开关42₁、42₄的开关频率远高于输出电流的想要的频率时，AC输出电流i1的幅度、频率和相位可以通过第一和第四开关42₁、42₄的同步开关操作的占空比与参考信号S_REF有关地被调整。在负半循环期间，第二和第三开关42₂、42₃被同步接通和关断，而第一和第四开关42₁、42₄持久地断开，使得这些第一和第四开关42₁、42₄的体二极管正导通。可替换地，当开关42₁、42₄的体二极管被加正向偏压时，所述开关42₁、42₄被切换（有短的死区时间），以便作为同步整流器被操作。

根据被称为相位斩波或3级开关的第二工作原理，在输出电压v2的正半循环期间，第一开关42₁被持久地接通，第二和第三开关42₂、42₃持久地断开，并且第四开关42₄以时钟控制的方式被接通和被关断。在第一和第四开关42₁、42₄的接通阶段期间，输出电流i1被迫使穿过（多个）扼流圈44₁、44₂，这与在输入电容41上的输入电压V3和输出电压v2之间的电压差有关，其中输出电压v2由电网电压v_N来限定。在第四开关42₄的断开阶段期间，续流路径由开关42₃的续流元件来给予，并且被接通的第一开关42₁因而使得能够实现在输出扼流圈两端的零伏特状态。在该方法中，输出电流i1的幅度可以通过第四开关42₁、42₄的开关操作的占空比被调整。在负半循环期间，第一和第四开关42₁、42₄被持久地关断，第二开关42₂被持久地接通，并且第三开关42₃以时钟控制的方式被接通和被关断。

为了在正半循环期间控制输出电流i1的瞬时幅度，驱动电路45使以时钟控制的方式被接通和被关断的至少一个开关的占空比变化。至少一个被时钟控制的开关的占空比和其驱动信号的占空比分别被增加，以便增加输出电流i1的幅度，并且分别被减少，以便减少输出电流i1的幅度。这个占空比与参考信号S_REF的瞬时幅度有关。

开关42₁-42₄可以被实施为常规的电子开关。参照图示了用于实施开关的第一实施例的图7A，开关可以被实施为MOSFET，特别是被实施为n型MOSFET。图7A中的电子开关42表示开关42₁-42₄中的任意一个。诸如在图7A中所图示的n型MOSFET之类的MOSFET具有也在图7A中被图示的集成的二极管。这个二极管被称为体二极管，并且可以充当续流元件。为在漏极端子与源极端子之间的路径的漏-源路径形成MOSFET的负载路径，而栅极端子形成控制端子。

参照图7B，开关42₁-42₄也可以被实施为IGBT，其中二极管可以附加地被连接在IGBT的集电极端子和发射极端子之间。这个二极管充当续流元件。在IGBT中，负载路径在发射极端子与集电极端子之间延伸，而栅极端子形成控制端子。

根据另一实施例，四个开关中的诸如第一和第三晶体管42₁、42₃之类的两个被实施为SCR晶闸管，而其它两个开关被实施为MOSFET。

根据在图7C中所图示的又一实施例，开关42₁-42₄可以被实施为GaN-HEMT（氮化镓高电子迁移率晶体管）。不像常规的（硅或碳化硅）MOSFET，GaN-HEMT并不包括集成的体二极管。在GaN-HEMT中，在（对应于常规MOSFET中的体二极管的正向方向的）相反方向上的电流导通可以通过衬底偏置的开启（substrate biased turn-on）来获得。当以GaN技术实施开关时，一个转换器单元的所有开关可以在公共的半导体衬底上被实施。

图8示意性地图示了控制器5的实施例，所述控制器5生成与测量信号S_v1和输出电流信号Si1有关的参考信号S_REF。图8示出了控制器5的框图，以便图示该控制器5的工作原理。应该注意的是，在图8中所图示的框图仅仅用来图示控制器5的功能，而不是图示该控制器5的实施方案。将在下面被进一步详细地解释的各个单独的功能框可以通过使用适合于实施控制器的常规技术而被实施。特别地，控制器5的功能框可以被实施为模拟电路、数字电路，或者可以通过使用硬件和软件（诸如特定的软件正运行在其上的微控制器）来实施，以便实施控制器5的功能。

参照图8，控制器5包括锁相环（PLL）51，所述锁相环（PLL）51提供表示测量信号S_v1的频率和相位的频率和相位信号S_ωt。PLL 51接收测量信号S_v1。由PLL 51所提供的频率和相位信号由诸如VCO之类的信号发生器来接收，所述信号发生器生成与测量信号S_v1同相的正弦信号S_i1-REF，并且该正弦信号S_i1-REF形成针对转换器单元2的输出电流i1的参考信号。

参照图8，控制器进一步接收输出电流信号S_i1，并且通过从输出电流参考信号S_i1-REF中减去输出电流信号S_i1来计算误差信号。减法运算由减法器执行，所述减法器在输入端子接收输出电流参考信号S_i1-REF和输出电流信号S_i1，并且在输出端子处提供误差信号。同样是正弦信号的误差信号在被连接在减法器54的下游的滤波器53中被滤波。参考信号S_REF是在滤波器53的输出处可得到的误差信号的经滤波的版本。滤波器是例如比例（P）滤波器。

可选地，在生成正弦参考信号S_i1-REF之前，相位信号S被添加到PLL 51的输出信号。在这个实施例中，参考信号S_i1-REF并且因此输出电流i1相对于测量信号S_v1具有相位，其中相移由相位信号S来限定。

图9图示了图8的PLL 51的实施例。该PLL包括VCO 511，所述VCO 511接收频率和相位信号S_ωt，并且生成具有与频率和相位信号S_ωt­有关的频率和相位的振荡信号。该振荡信号通过使用乘法器被乘以测量信号S_v1。乘法器的输出信号通过使用低通滤波器513和被连接在低通滤波器的下游的PID滤波器514而被滤波。不是PID滤波器，而是PI滤波器也可以被使用。滤波器514的输出信号在频域中被乘以1/s，其中该乘法的结果是频率和相位信号S_ωt。

图10图示了控制器5的另一实施例。在该实施例中，第二PLL 51’接收输出电流信号S_i1，并且计算表示输出电流信号S_i1的频率和相位的另一频率和相位信号。所述另一频率和相位信号通过使用减法器54从频率和相位信号S_ωt（以及可选地相移S）中被减去，以便提供误差信号，其中所述频率和相位信号S_ωt表示测量信号S_v1的频率和相位。该误差信号通过使用滤波器53被滤波，并且诸如VCO之类的信号发生器52接收误差信号，并且生成具有通过经滤波的误差信号所限定的频率和相位的正弦参考信号。在该实施例中，滤波器53可以被实施为P滤波器，或者被实施为PI滤波器。

图11图示了一个转换器单元2的另一实施例。该转换器单元除了DC/AC转换器4和控制器5之外还包括被连接在输入端子21、22与DC/AC转换器4之间的DC/DC转换器6。DC/AC转换器4可以如参照图6至10所解释的那样被实施，区别在于图11的DC/AC转换器4从DC/DC转换器6接收DC输入电压V6，而不是接收转换器单元2的输入电压V3。被连接在端子61、62之间的电容器60可以表示DC/DC转换器6的输出电容器或DC/AC转换器4的输入电容器4，或者表示这两者。该电容器60可以被称为DC链路电容器。

DC/DC转换器6被配置来将输入电压V3或输入电流I3分别调整为与由DC/DC转换器6所接收到的参考信号S_REF-V3有关的电压或电流值。为了解释的目的，假设，DC/DC转换器6调整与参考信号S_REF-V3有关的输入电压V3。调整转换器单元2的输入电压V3可以有助于在最优的工作点中操作被连接到输入端子21、22的DC电源3。这将在下面被解释。

太阳能电池并且因此包括数个太阳能电池的PV模块像功率发生器那样起作用，所述功率发生器当被暴露于阳光时提供DC输出电压和DC输出电流。针对由PV阵列所接收到的给定的光功率，存在PV阵列可以以其被操作的一系列输出电流和一系列相对应的输出电压。然而，只存在如下一个输出电流和一个相对应的输出电压：在所述一个输出电流和一个相对应的输出电压处，由PV阵列所提供的电力具有其最大值。输出功率以其假设其最大值的输出电流和输出电压定义了最大功率点（MPP）。MPP与由阵列所接收到的光功率有关并且与温度有关地变化。

参照图11，转换器单元2进一步包括最大功率点跟踪器（MPPT）7，所述最大功率点跟踪器（MPPT）7被配置为提供参考信号S_REF-V3，使得DC/DC转换器6调整输入电压，以致DC源3在其MPP中工作。MPPT 7接收输入电流信号S_I3和输入电压信号S_V3，所述输入电流信号S_I3表示由DC源3（在图9中以虚线图示）所提供的输入电流I3，而所述输入电压信号S_V3表示由DC源3所提供的输入电压V3。根据输入电流信号S_I3和输入电压信号S_V3，MPPT 7计算出由DC源3所提供的瞬时输入功率。输入电压信号S_V3可以通过例如使用电压测量电路来以常规的方式从输入电压V3中被获得。等同地，输入电流信号S_I3可以通过使用例如电流测量电路来以常规的方式从输入电流I3中被获得。那些电压测量电路和电流测量电路是通常公知的，并且不在图11中被图示。

为了找到MPP的MPPT 7的基本工作原理是：使参考信号S_REF-V3在给定的信号范围内变化，并且针对由不同的参考信号S_REF-V3所限定的输入电压V3中的每个都确定由DC源3所提供的输入功率。MPPT 7被进一步配置为探测针对其已获得最大输入功率的输入电压V3，并且最后将参考信号S_REF-V3设置为针对其已经探测到最大输入功率的那个值。

由于由PV阵列3所接收到的太阳能可能变化，所以MPPT 7被进一步配置来定期地或者当存在最大功率点可能已经改变的指示时检查DC源3是否仍然在其最大功率点中工作。最大功率点可能已经改变的指示是例如当由输入电流信号S_I3所表示的输入电流I3改变而无需参考信号S_REF-V3已经改变时。MPPT 7对DC源3是否仍然在其最大功率点中工作的定期检查或事件驱动的检查可以包括前面已经解释过的用于第一次探测最大功率点的相同的算法。可以在MPPT 7中被实施的用于探测最大功率点的常规的算法包括例如“爬山算法”或“扰动和观察算法”。

DC/DC转换器6可以像常规的DC/DC转换器那样被实施。可以被用在转换器单元2中的DC/DC转换器6的第一实施例在图12中被图示。在图12中所图示的DC/DC转换器6被实施为升压转换器。转换器的类型包括具有诸如扼流圈之类的感应存储元件64和在DC/DC转换器6的输入端子之间的开关65的串联电路，其中DC/DC转换器6的输入端子对应于转换器单元2的输入端子21、22。此外，诸如二极管之类的整流器元件66被连接在与感应存储元件64和开关65共有的电路节点与DC/DC转换器6的第一输出端子61之间。DC/DC转换器6的第二输出端子62被连接到第二输入端子22。DC/DC转换器的输出电压V6在输出端子61、62之间是可得到的。参照图12，DC/DC转换器6可以进一步包括在输入端子21、22之间的诸如电容器之类的第一电容性存储元件63以及在输出端子61、62之间的诸如电容器之类的第二电容性存储元件68。第二电容性存储元件68充当能量存储器，当由在DC/DC转换器6的输出处可得到的DC电压V6生成AC输出电流i1时，所述能量存储器是必需的。

开关65可以被实施为诸如MOSFET或IGBT之类的常规的电子开关。此外，整流元件66可以被实施为同步整流器，所述同步整流器是通过使用诸如MOSFET或IGBT之类的电子开关来实施的整流器。根据另一实施例，开关65被实施为GaN-HEMT。

DC/DC转换器6进一步包括控制电路（控制器）67，用于生成针对开关65的驱动信号S65。该驱动信号S65是脉冲宽度调制（PWM）驱动信号。PWM控制器67被配置为调整该驱动信号的占空比，使得输入电压V3对应于如通过参考信号S_REF-V3所表示的想要的输入电压。为此，控制电路67接收参考信号S_REF-V3和表示输入电压V3的输入电压信号S_V3。

PWM控制电路67的第一实施例在图13中被图示。像在图8（图8图示了控制器5的实施例）中那样，在图11中，控制器67的功能框被图示。这些功能框可以被实施为模拟电路，被实施为数字电路，或者可以通过使用硬件和软件来实施。参照图13，控制电路67由输入电压信号S_V3和参考信号S_REF-V3计算误差信号S_ERR。通过从参考信号S_REF-V3（如所图示）中减去输入电压信号S_V3或者通过从输入电压信号S_V3减去参考信号S_REF-V3，误差信号S_ERR被计算。误差信号S_ERR由接收输入电压信号S_V3和参考信号S_REF-V3的减法元件671来提供。

误差信号S_ERR由滤波器672接收，所述滤波器672由误差信号S_ERR生成占空比信号S_DC。占空比信号S_DC表示由控制电路67所提供的驱动信号S65的占空比。滤波器672可以是用于在DC/DC转换器的PWM控制器中由误差信号S_ERR生成占空比信号S_DC的常规滤波器，诸如P滤波器、PI滤波器或PID滤波器。

PWM驱动器673接收占空比信号S_DC和时钟信号CLK，并且生成驱动信号S65作为PWM信号，其中所述PWM信号具有如由时钟信号CLK所限定的开关频率和如由占空比信号S_DC所限定的占空比。该驱动器673可以是被配置为基于时钟信号和占空比信息来生成PWM驱动信号的常规的PWM驱动器。这样的驱动器是通常公知的，使得在这方面没有进一步的信息被要求。

图12的控制器67的基本控制原理将被简短地解释。假设，输入电压V3已经被调整为由参考信号S_REF-V3所表示的给定值，并且假设，参考信号S_REF-V3改变，使得输入电压V3不得不被重新调整。为了解释的目的，假设，输入电压V3要如由参考信号S_REF-V3所限定的那样被增加。在这种情况下，控制电路67减少驱动信号S65的占空比。减少驱动信号S65的占空比导致减少的（平均）输入电流I3，其中（以由DC源3所提供的给定的功率）减少输入电流I3导致增加的输入电压V3。等同地，当输入电压V3要被减少时，占空比被增加。占空比的增加导致输入电流I3的增加。

根据图12的升压转换器并不仅仅向DC源3提供负载，以便在其最大功率点中操作DC源3。该升压转换器还生成由DC/AC转换器4（参见图11）所接收到的输出电压V6，所述输出电压V6高于输入电压V3。此外，升压转换器被实施，使得输出电压V6高于DC/AC转换器的输出电压v2的峰值电压，但是低于在DC/AC转换器中所实施的开关（参见图6中的42₁-42₄）的电压阻断能力。

参照图14，DC/DC转换器6也可以被实施为降压转换器。该降压转换器包括具有诸如扼流圈之类的感应存储元件64和在第一输入端子21与第一输出端子61之间的开关65的串联电路。诸如二极管之类的续流元件66被连接在第二输出端子62和与感应存储元件64和开关65共有的电路节点之间。诸如电容器之类的电容性存储元件63被连接在输入端子21、22之间。

像在图12的升压转换器中那样，图14的降压转换器中的开关65可以被实施为诸如MOSFET或IGBT之类的常规的电子开关，或者可以被实施为GaN-HEMT。此外，续流元件66可以被实施为同步整流器。

像在根据图12的升压转换器中那样，根据图14的降压转换器中的开关65由通过控制电路67所提供的PWM驱动信号S65来驱动。控制电路67可以如在图13中所图示的那样被实施。图14的降压转换器中的控制电路67的工作原理和图12的升压转换器中相同，即当输入电压V3要被减少时，驱动信号S65的占空比被增加，并且当输入电压V3要被增加时，占空比被减少。

应该注意的是，把DC/DC转换器6实施为升压转换器（参见图12）或实施为降压转换器（参见图14）仅仅是例子。DC/DC转换器6也可以被实施为降压-升压转换器、升压-降压转换器、反激式转换器（flyback converter）等等。是升压转换器还是降压转换器被用作用于跟踪DC源3的最大功率点并且用于向DC/AC转换器4提供输入电压V6的DC/DC转换器影响了要被串联的转换器单元2的数目，以便使转换器单元2的输出电压v2的和对应于外部AC电压v1。这将在下面通过例子来解释。

假设存在具有240V_RMS的外部AC电压v1是想要的。该电压v1的峰值电压（最大幅度）是338V（240V·sqrt(2)，其中sqrt是平方根）。进一步假设，DC源3是PV阵列，其中每个所述PV阵列当暴露于阳光时都提供在24V到28V之间的输出电压。DC/AC转换器4具有降压特性，这意味着输出电压v2（参见图4）的峰值分别小于接收到的DC输入电压V3或V6。因而，当降压转换器被采用为转换器单元2中的DC/DC转换器6时，或者当没有DC/DC转换器被使用时，至少15个具有被连接到其的PV面板的转换器单元2需要被串联。这基于如下假设：每个PV阵列都生成为V3=24V的最小电压，并且外部AC电压v1的峰值电压是338V。为15的数目通过简单地将338V除以24V（338V/24V=14.08）并且将该结果四舍五入到下一更高的整数而被获得。

然而，当升压转换器被用作例如由输入电压V3（该输入电压V3在24V到28V之间）生成输出电压V6=60V的DC/DC转换器6时，要被串联的转换器单元2的数目可以被减少到约6个。

在图11中所图示的DC/AC转换器中，DC/DC转换器的输出电压V6可以与在输入端子21、22处从DC源3所接收到的输入功率有关地变化，并且与输出电流i1有关地或者更准确地说与输出电流i1的平均值有关地变化。根据在图15中所图示的另一实施例，控制电路5进一步被配置为分别控制DC/AC转换器4的输入电压和DC/DC转换器6的输出电压。为此，控制电路5接收表示输入电压V6的输入电压信号S_V6。控制电路5被配置为通过使以时钟控制的方式被驱动的DC/AC转换器4中的那些开关的占空比变化来调整输入电压V6。输入电压可以通过一般地减少占空比而被增加，并且可以通过一般地增加占空比而被减少。为此，控制电路5包括另一控制回路，其中该控制回路慢于使得输出电流i1跟随参考信号S_REF的控制回路。该控制回路例如被配置为引起占空比的以在1Hz到10Hz之间的频率的变化。

图15的控制电路5基于在图8中所图示的控制电路，并且附加地包括另一控制回路，所述另一控制回路用来调整与输入电压信号S_V6有关的输出电流参考信号S_i1-REF的幅度。不是在图8中所图示的控制回路，而是根据图15的控制电路也可以基于图10的控制电路被实施。参照图15，该控制回路包括：另一减法元件56、滤波器55和乘法器57。减法元件56接收输入电压信号S_V6和表示输入电压V6的一组值的参考信号S_V6-REF。减法元件56基于在输入电压信号S_V6和参考信号S_V6-REF之间的差来生成另一误差信号。滤波器55接收另一误差信号，并且由另一误差信号生成表示参考信号S_REF的幅度的幅度信号S_AMPL。滤波器可以具有P特性、I特性、PI特性或PID特性。幅度信号S_AMPL和VCO 52的输出信号由提供输出电流参考信号S_i1-REF的乘法器57接收。输出电流参考信号S_i1-REF具有与输入电压V6有关并且用来控制DC/AC转换器（图11中的4）的输入电压V6的幅度以及输出电流i1的频率和相位。参考信号S_REF的频率和相位与至少一个测量信号S_v1和输出电流信号S_i1有关，并且用来调整输出电流i1的频率和相位，使得在输出电流与输出电压之间存在给定的相位差。

输入电压参考信号S_V6-REF可以具有固定的值，所述固定的值被选择为使得输入电压V6 足够在DC/AC转换器中被采用的开关的电压阻断能力以下。然而，还可能的是，使输出电流有关的、特别是与输出电流i1的rms值有关的输入电压参考信号S_V6-REF变化。根据一个实施例，当输出电流i1增加时，输入电压参考信号S_V6-REF减少，而当输出电流减少时，输入电压参考信号S_V6-REF增加。根据一个实施例，当输出电流i1在给定的阈值以下时，输入电压参考信号S_V6-REF具有第一信号值，并且当输出电流i1在给定的阈值以上时，所述输入电压参考信号S_V6-REF具有更低的第二信号值。

在图15中所图示的控制电路也可以在如在图6中所图示的转换器中被实施，其中DC/DC转换器被省略。在这种情况下，要被控制的输入电压是PV模块的输出电压V3，使得图15中的电压信号S_V6由表示DC源3的输出电压的电压信号S_V3来替换，并且输入电压参考信号S_V6-REF由限定DC源3的想要的输出电压的参考信号S_V3-REF来替换。输入电压参考信号S_V3-REF在这种情况下可以由MPPT提供，以便在其MPP中操作DC源（PV模块）3。

图16图示了可以在图11的DC/AC转换器单元2中被实施的DC/DC转换器6的另一实施例。图16的DC/DC转换器被实施为具有两个转换器级60₁、60₂的升压转换器。两个转换器级60₁、60₂被并联在输入端子21、22与输出端子61、62之间。转换器单元60₁、60₂中的每个都像图12的升压转换器那样被实施，并且包括如下串联电路：所述串联电路具有诸如扼流圈之类的感应存储元件64₁、64₂和在DC/DC转换器6的输入端子之间的开关65₁、65₂，其中DC/DC转换器6的输入端子对应于转换器单元2的输入端子21、22。此外，每个转换器级都包括诸如二极管之类的整流器元件66₁、66₂，所述整流器元件66₁、66₂被连接在与相对应的感应存储元件64₁、64₂和相对应的开关65₁、65₂共有的电路节点和DC/DC转换器6的第一输出端子61之间。DC/DC转换器6的第二输出端子62被连接到第二输入端子22。

两个转换器级60₁、60₂共享在输入端子21、22之间的第一电容性存储元件63，并且共享在输出端子61、62之间的第二电容性存储元件68。在第二电容性存储元件68上，DC/DC转换器6的输出电压V6是可得到的。

参照图16，DC/DC转换器6的控制电路（控制器）67生成两个PWM驱动信号S65₁、S65₂，即针对第一转换器级60₁的开关65₁的第一驱动信号S65₁以及针对第二转换器级60₂的开关65₂的第二驱动信号S65₂。根据一个实施例，第一和第二升压转换器级60₁、60₂被交织地操作，这意味着在第一开关65₁的开关循环与第二开关65₂的开关循环之间存在时间偏移。提供两个转换器级60₁、60₂以及在交织的模式中操作这些转换器级60₁、60₂有助于减少DC/DC转换器6的输入电压V3和输出电压V6的电压纹波。当然，两个以上的升压转换器级60₁、60₂可以被并联。

参照图16，每个升压转换器级60₁、60₂都提供输出电流I6₁、I6₂。这些输出电流I6₁、I6₂相加，并且形成DC/DC转换器的总输出电流I6。图17图示了控制器67的第一实施例，所述控制器67被配置来针对每个转换器级60₁、60₂都生成PWM驱动信号S65₁、S65₂，并且进一步被配置来生成PWM驱动信号S65₁、S65₂，使得转换器级60₁、60₂的输出电流I6₁、I6₂被平衡。

参照图17，控制电路67基于图13的控制电路67，并且包括接收输入电压信号S_V3和输入电压参考信号S_REF-V3的减法元件671以及用于提供占空比信号S_DC的滤波器672。图17的控制器67进一步包括第一PWM驱动器673₁和第二PWM驱动器673₁，所述第一PWM驱动器673₁接收与由滤波器672提供的占空比信号S_DC有关的第一占空比信号S_DC1并且接收第一时钟信号CLK₁，所述第二PWM驱动器673₁接收与由滤波器672提供的占空比信号S_DC有关的第二占空比信号S_DC2并且接收第二时钟信号CLK₂。根据一个实施例，第一和第二时钟信号CLK₁、CLK₂具有相同的频率。然而，在第一与第二时钟信号CLK₁、CLK₂之间存在相移，使得在由第一PWM驱动器673₁所提供的第一PWM驱动信号S65₁与由第二PWM驱动器673₂所提供的第二PWM驱动信号S65₂之间存在相移。

如果第一和第二转换器级60₁、60₂会完美匹配为使得不会存在不平衡的输出电流I6₁、I6₂的风险，那么占空比信号S_DC可以被用作第一占空比信号S_DC1和被用作第二占空比信号S_DC2。然而，由于转换器级60₁、60₂中的部件的不可避免的失配，所以当第一和第二驱动信号S65₁、S65₂会准确地以相同的占空比被生成时，输出电流I6₁、I6₂可以是不平衡的。

为了补偿第一和第二输出电流I6₁、I6₂的这样的不平衡，图17的控制器67包括可以被称为电流平衡环或功率平衡环的附加的控制回路。该控制回路接收表示第一转换器级60₁的第一输出电流I6₁的第一输出电流信号S_I61和表示第二转换器级60₂的输出电流I6₂的第二输出电流信号S_I62。这些输出电流信号S_I61、S_I62可以通过使用常规电流测量单元而被生成。输出电流信号S_I61、S_I62由生成另一误差信号S_ERR2的减法单元675来接收。另一误差信号S_ERR2表示在第一与第二输出电流I6₁、I6₂之间的差。另一误差信号S_ERR2由生成经滤波的误差信号的滤波器676来接收。滤波器676可以具有P特性、I特性或PI特性。

另一减法单元674₁从占空比信号S_DC中减去经滤波的误差信号，以生成第一占空比信号S_DC1，并且加法器674₂把经滤波的误差信号加到占空比信号DC，以生成第二占空比信号S_DC2。

图17的控制器67的工作原理如下。当第一和第二输出电流I6₁、I6₂是相同的时，另一误差信号S_ERR2为零。在这种情况下，第一占空比信号S_DC1对应于第二占空比信号S_DC2。当例如第一输出电流I6₁大于第二输出电流I6₂时，另一误差S_ERR2和经滤波的误差信号具有正值。在这种情况下，（通过从占空比信号S_DC中减去经滤波的误差信号来获得的）占空比信号S_DC1变得小于（通过把经滤波的误差信号加到占空比信号S_DC来获得的）第二占空比信号S_DC2。因而，第一驱动信号S65₁的占空比变得小于第二驱动信号S65₂的占空比，以便减少第一输出电流I6₁并增加第二输出电流I6₂，以便使这些输出电流I6₁、I6₂平衡。

图18图示了被配置来使输出电流I6₁、I6₂平衡的控制电路67的另一实施例。图18的控制电路67基于图17的控制电路67。在图18的控制电路67中，生成第一占空比信号S_DC1的减法单元674₁并不接收占空比信号S_DC，而是接收在占空比信号S_DC与第一输出电流信号S_I61之间的差的经滤波的版本。减法单元677₁计算了该差，并且滤波器678₁对该差进行了滤波。滤波器可以具有P特性、I特性或PI特性。等同地，提供第二占空比信号S_DC2的加法器674₂并不接收占空比信号S_DC，而是接收在占空比信号S_DC与第二输入电流信号S_I62之间的经滤波的差。减法单元677₂计算了在占空比信号S_DC与第二输出电流信号S_I62之间的差，而滤波器678₂对该差进行了滤波。滤波器678₁、678₂的输出信号分别由减法单元674₁和加法器674₂来接收。

虽然在图17中所图示的实施例中单个控制回路被采用来调节输入电压V3，但是双控制回路结构在根据图18的实施例中被采用。

图19图示了具有DC/AC转换器4的转换器单元2的另一实施例。该转换器单元2可以进一步包括被连接在输入端子21、22与DC/AC转换器之间的DC/DC转换器6（参见图9）。然而，这样的DC/DC转换器并没有在图13中被图示。与转换器单元2是否包括DC/DC转换器有关地，DC/AC转换器4接收转换器单元2的输入电压V3或DC/DC转换器4的输出电压（在图19中未被图示）作为输入电压。仅仅为了解释的目的，假设DC/AC转换器4接收输入电压V3。

图19的DC/AC转换器包括接收输入电压V3作为输入电压的降压转换器80。降压转换器80被配置来生成输出电流i80，所述输出电流i80是DC/AC转换器4 的输出电流i1的经整流的版本。假设，例如输出电流i1的想要的波形是正弦波形。在这种情况下，由转换器80所提供的输出电流i80分别具有经整流的正弦曲线的波形或正弦曲线的绝对值的波形。这在图20中示意性地被图示，其中正弦输出电流i1以及转换器80的相对应的输出电流i80的示例性时序图被图示。

DC/AC转换器4的输出电流i1通过使用具有两个半桥的桥式电路85来由降压转换器80的输出电流i80而被产生，其中这些半桥中的每个都被连接在降压转换器80的输出端子81、82之间。这个桥式电路85可以被称为展开桥。第一半桥包括被串联在输出端子81、82之间的第一和第二开关85₁、85₂，而第二半桥包括被串联在输出端子81、82之间的第三开关85₃和第四开关85₄。第一半桥的为与第一和第二开关85₁、85₂共有的电路节点的输出端子被耦合到第一输出端子23。第二半桥的为与第三和第四开关85₃、85₄共有的电路节点的输出端子被耦合到转换器单元2的第二输出端子24。可选地，具有两个诸如扼流圈之类的电感的EMI滤波器88被耦合在半桥的输出端子与转换器单元2的输出端子23、24之间。转换器单元2的被连接在输出端子之间的输出电容C可以是EMI滤波器88的部分。

参照图19，降压转换器80的输出电流i80具有为输出电流i1的频率的两倍的频率。桥式电路85的开关85₁-85₄的开关频率对应于输出电流i1的频率。在输出电流i1的正半循环期间，第一和第四开关85₁、85₄被接通，而在输出电压v2的负半循环期间，第二和第三开关85₂、85₃被接通。桥式电路85的开关由通过驱动电路88生成的驱动信号S85₁-S85₄来驱动。这些驱动信号S85₁-S85₄的时序图也在图20中被图示。在图20中，这些时序图的高信号电平表示相对应的驱动信号S85₁-S85₄的接通电平。驱动信号的接通电平是相对应的开关以其被接通的信号电平。驱动信号S85₁-S85₄可以例如与降压转换器80的输出电压v80有关地被生成，其中根据一个实施例，每当输出电压v80已经减少到0时，驱动电路88就改变开关的开关状态。“改变开关状态”意思是接通第一和第四开关85₁、85₄并且关断其它两个开关，或者意思是接通第二和第三关85₂、85₃并且关断其它两个开关。

降压转换器8可以具有常规的降压转换器拓扑，并且可以包括与感应存储元件84串联的开关83，其中串联电路分别被连接在转换器单元2的第一输入端子21或DC/DC转换器（未示出）的第一输出端子61与降压转换器80的第一输出端子81之间。整流器元件86被连接在降压转换器的（对应于第二输入端子22的）第二输出端子82和与开关83和感应存储元件84共有的电路节点之间。开关83可以被实施为常规的电子开关，诸如MOSFET或IGBT，或者被实施为GaN-HEMT。整流器元件86可以被实施为二极管，或者被实施为同步整流器。此外，诸如电容器之类的电容性存储元件85被连接在降压转换器80的输入端子之间，而可选的平滑电容器89被连接在输出端子81、82之间。

降压转换器80的开关83由通过控制电路或控制器87所生成的PWM驱动信号S83来驱动。降压转换器80的控制器87从转换器单元2的控制器5接收参考信号S_REF。降压转换器80的控制器87被配置为生成其和参考信号S_REF相对应的输出电流i80。根据图19的该参考信号S_REF不像图11的参考信号S_REF那样并不具有输出电流i1的波形，而是具有经整流的输出电流i1的波形。这个参考信号S_REF也由测量信号S_v1和输出电流信号S_i1被生成。

用于生成根据图19的参考信号S_REF的控制器5可以对应于图8和15中所图示的控制器，区别在于在振荡器53的输出处所提供的振荡信号被整流。根据图19的控制器5的实施例在图21中被图示。这个控制器5对应于根据图8的控制器，区别在于滤波器53的输出信号由整流器58来接收，所述整流器58生成振荡器53的振荡输出信号的经整流的版本。在数学上，这等同于形成振荡器53的振荡输出信号的绝对值。参考信号S_REF在整流器58的输出处是可得到的。

图22图示了可以在图19的DC/AC转换器4中被实施的控制器5的另一实施例。图22的控制器5基于图15的控制器，区别在于幅度信号S_AMPL由表示通过DC源3所提供的输入电压V3的输入电压信号S_V3电压信号S_V3并且由输入电压参考信号S_REF-V3被生成。输入电压参考信号S_REF-V3可以由MPPT来生成，诸如由参照图11来解释的MPPT 7来生成。

在图15、21和22中所图示的控制回路当然可以被修改为基于图10 而不是图8的控制回路结构。

参照图19，降压转换器80的控制器87可以像用于在降压转换器中提供PWM驱动信号的常规控制器那样被实施。控制器86接收参考信号S_REF和输出电流信号S_i80，其中输出电流信号S_i80表示降压转换器80的输出电流i80。控制器86被配置为使驱动信号S83的占空比变化，使得降压转换器80的输出电流i80和参考信号S_REF相对应。该控制器86的功能对应于在图13中所图示的控制器67的功能。在图19中所图示的实施例中，控制器接收表示输出电流i1的输出电流信号S_i1和用于生成参考信号S_REF的测量信号S_v1。然而，这仅仅是例子。还会可能的是，基于表示输出电压v80的信号和降压转换器80的输出电流i80来生成参考信号S_REF。在这种情况下，参考信号被生成，使得降压转换器80的输出电流i80和输出电压v80具有给定的相位差。

如在图19中所图示的包括DC/AC转换器的功率转换器电路1的工作原理现在将参照图1和19被解释。解释将基于如下假设：电网100的电压是正弦电压，使得具有正弦波形的输出电流i1是想要的。此外，假设，各个单独的DC/AC转换器的输入功率为零，而电网电压v_N被施加到输入端子11、12，并且各个单独的转换器单元中的桥式电路85在工作中。在这种情况下，降压转换器的平滑电容器89被串联在输出端子11、12之间。当各个单独的电容器89具有相同的大小时，在这些电容器89中的每个上的电压是电网电压v_N的1/n倍。

现在假设，DC/AC转换器从被连接到其的PV模块接收输入功率。DC/AC转换器接着调整它们的公共输出电流i1，以与外部电压v1（电网电压）同相。输出电流i1的幅度特别地通过输入电压V3来控制，其中当电压V3增加时，该电流增加，而当电压V3减少时，该电流减少。

当由一个DC/AC转换器所提供的输出电流i1减少时，对应于在输出电流i1与共用电流i1_OUT之间的差的电流由输出电容器C来提供，所述输出电容器C使得在输出电容器C上的电压v2减少，直到被提供给DC/AC转换器的输入功率对应于其输出功率。在一个DC/AC转换器4或者一个转换器单元2的输出电容器89上的电压v2的减少引起在其它转换器单元的输出电容器上的电压的增加。这个过程继续进行，直到转换器单元2已经以更低的输出电流i1固定在稳定的工作点中。如果其它转换器单元2首先继续以相同的占空比运行，那么在这些其它转换器单元2的输出电容器上的电压的增加导致它们的输出电流i1的减少（并且因而导致共用输出电流的减少），以便保持它们的输出功率等于它们的输入功率。当由一个DC/AC转换器所提供的输出电流i1增加以致高于共用电流i1_OUT时，相对应的输出电容器C被充电，这导致在一个转换器的输出电容器C上的电压的增加以及在其它转换器的输出电容器上的电压的减少。

从前面所提供的解释中变得明显的是，除了各个单独的转换器单元2中的控制回路之外，没有附加的控制回路为了控制各个单独的转换器单元2的输出电压而被要求。具有转换器单元2的功率转换器电路1是“自组织”的。参照图1，假设，例如在稳态下，由第一DC源3₁向第一转换器单元2₁所提供的输入功率会下降，例如因为相对应的PV阵列被遮蔽。相对应的转换器单元2的输出电压v2₁会接着下降，而其它转换器单元2₂、2_n的输出电压会增加，以便满足由等式（1）所限定的条件。此外，共用输出电流i1_OUT会减少。该瞬态过程如下。当由第一转换器单元2₁所接收到的输入功率减少时，共用输出电流i1_OUT首先保持不变，而第一转换器单元2₁的输出电流i1₁减少。输出电流i1₁的减少以及不改变的共用输出电流i1_OUT引起第一转换器单元2₁的输出电容器C₁的放电，使得输出电压v2₁减少。然而，第一转换器单元的输出电压的减少引起其它转换器的输出电压的增加，这些其它转换器现在减少它们的输出电流，以便保持它们的输出功率等于它们的输入功率。当“新的”共用输出电流i_OUT已经固定时，该瞬态过程结束，其中各个单独的输出电流i1对应于所述“新的”共用输出电流i_OUT。这是自组织和自稳定的过程，除了之前所公开的各个单独的转换器单元2中的控制回路之外，该自组织和自稳定的过程并不要求任何附加的控制回路。

图23图示了功率转换器电路的另一实施例。在该功率转换器电路中，两个串联电路1_I、1_II被并联在输出端子11、12之间，所述两个串联电路1_I、1_II中的每个都包括具有串联的多个转换器单元2_I1-2_In和2_II1-2_IIn的一个组。串联电路1_I、1_II中的每个都可以根据之前所解释的转换器单元2₁-2_n的串联电路1来实施。两个组（两个串联电路）的转换器单元被耦合到可以根据之前所解释的实施例中的一个被实施的相同的测量电路10。当然，每个都具有多个转换器单元的两个以上的串联电路可以被并联。

使n个转换器单元2串联的基本概念不被限制到之前在这里所解释的应用，在所述应用中，要被供给到电网的AC输出电流由多个DC输入电压生成。在该概念中，AC输出电流的频率和相位被调整来与电网电压的频率和相位有关。例如，该概念也可以被应用于如下应用：在所述应用中，具有除了电网电压的频率和相位之外的频率和相位的AC输出电流被要求。此外，该概念不被限制为连同被实施为PV模块的DC电源3来使用。

图24图示了如下功率转换器电路的实施例：所述功率转换器电路被配置为从通过为n个的多个DC电源3所提供的DC电压中提供AC输出电流i1_OUT和AC输出电压v_OUT，其中n≥2。在图24的实施例中，n=3个转换器单元被串联。然而，这仅仅是例子。被串联的转换器单元2的数目可以任意地被选择，例如与输出电压v_OUT的想要的幅度和DC电源3的输出电压V3有关地被选择。DC电源3是例如可再充电的电池。在这种情况下，各个单独的DC电源3的输出电压V3与它们的充电状态有关。不像被实施为PV模块的DC电源3，被实施为可再充电的电池的DC电源3的输出电压V3不能由被连接到DC电源3的转换器单元2来显著地变化。

参照图24，输出电流i1_OUT和输出电压v_OUT被供给到AC负载ACL。根据负载的类型，存在三个不同的工作情形，即（a）第一工作情形，其中AC负载ACL限定了输出电压v_OUT的频率、相位和幅度，（b）工作情形，其中输出电压v_OUT的频率、相位和幅度由具有逆变器2₁至2_n的串联连接的功率转换器电路来限定，和（c）工作情形，其中输出电压v_OUT的频率、相位和幅度由功率转换器电路来限定，但是与负载要求有关地是可变的。在第一情况（a）下，负载ACL是例如AC电网，在第二情况（b）下，负载是例如孤岛网（island grid），而在第三情况（c）下，负载是例如单相电动机、孤岛网等等。虽然功率转换器电路的拓扑针对所有三个工作情形可以是基本相同的，但是调节概念是不同的。在第一情况（a）下，功率转换器电路迫使AC输出电流进入负载（例如AC电网）。在第二情况（b）和第三情况（c）下，功率转换器电路向负载提供经调节的AC输出电压，其中从功率转换器电路得到的电流由AC负载来限定。在第二情况（b）下，频率和相位是固定的，例如为50Hz或60Hz，而在第三情况（c）下，根据负载的需求（例如电动机的转速），频率可以变化。第二情况（b）可以被认为是第三情况（c）的特殊情况。

图25图示了如下转换器单元2的实施例：所述转换器单元2可以被用于在第一操作情形（a）下（例如当功率转换器电路被连接到AC电网时）工作的功率转换器电路。图25的转换器单元2包括被连接到输入端子21、22并且因此被连接到DC电压源3的 DC/DC转换器6。DC/AC转换器4被连接在DC/DC转换器6的输出端子61、62与转换器单元2的输出端子23、24之间。输出电容器C被连接在输出端子23、24之间。转换器单元2的输出电流i1是在与输出端子中的一个23和输出电容器C的端子共有的电路节点处接收到的电流。根据图25的转换器单元2的拓扑对应于在图11中所图示的转换器单元2的拓扑，使得关于图11的转换器单元2的拓扑的解释因此适用于图25的转换器单元。像在图11的转换器单元2中那样，图25的转换器单元2的DC/DC转换器6可以被实施为升压转换器或被实施为降压转换器。DC/AC转换器4可以利用如在图6中所图示的拓扑被实施，使得连同图6的DC/AC转换器4被提供的解释因此适用于图25的DC/AC转换器4。

DC/AC转换器4的控制电路5可以对应于之前所解释的控制电路5之一。控制电路5接收输出电流信号S_i1和电压参考信号S_vOUT，并且生成由DC/AC转换器所接收到的参考信号S_REF。该电压参考信号S_vOUT对应于之前所解释的测量信号S_v1，并且包括关于由负载所限定的AC电压v_OUT的频率和相位的信息。控制电路5生成参考信号S_REF，使得在由转换器单元2所提供的输出电流i1与输出电压v_OUT之间存在预定义的相位差。该相位差可以为零，或者不同于零。根据一个实施例，如之前在这里所解释的那样，该相位差通过由控制电路5所接收到的相位信号S来调整。根据另一实施例，电压参考信号S_vOUT反映了输出电流i1与输出电压v_OUT之间的想要的相位差。在这种情况下，参考电压信号S_vOUT被生成，使得被包括在参考电压信号S_vOUT中的相位信息包括相对于输出电压v_OUT的相位的相位差，而参考信号S_REF被生成，使得DC/AC转换器4生成要与被包括在参考电压信号S_vOUT中的相位信息同相的输出电流i1。在该实施例中，通过提供与输出电压成比例的电压测量信号，通过提供电压测量信号的经过相位偏移的版本，以及通过基于电压测量信号的经过相位偏移的版本来生成电压参考信号，电压参考信号S_vOUT可以被生成。

可选地，控制电路5进一步生成与DC链路电压V6有关的参考信号S_REF，以便如之前所解释的那样控制DC链路电压V6。

图25的DC/DC转换器6控制了从DC电源3所接收到的输入电流I3。为此，DC/DC转换器6的控制电路7接收表示输入电流I3的输入电流信号S_I3，并且生成了输入电流参考信号S_REF-I3。DC/DC转换器6控制与输入电流参考信号S_REF-I3有关的输入电流I3，使得输入电流I3对应于由输入电流参考信号S_REF-I3所限定的电流。根据一个实施例，DC/DC转换器6被实施为参照图12和14在下面在这里被解释的升压转换器和降压转换器中的一个。然而，在图25的DC/DC转换器6中，针对开关（对应于图12和14中的开关65）的PWM驱动信号（对应于图12和14中的信号S65）基于输入电流信号S_I3和输入电流参考信号S_REF-I3（而不是输入电压信号S_V3和输入电压参考信号S_REF-V3）被生成。DC/DC转换器6的PWM发生器（控制电路）可以对应于图13的PWM发生器，区别在于图13的输入电压信号S_V3由输入电流信号S_I3来替换，而图13的输入电压参考信号S_V3由输入电流参考信号S_REF-I3来替换。

参照图25，输入电流参考信号S_REF-I3可以与数个不同的参数中的至少一个有关地被生成。根据一个实施例，输入电流参考信号S_REF-I3与DC电源3的充电状态有关地被生成。充电状态例如由通过DC电源3所提供的电压V3来表示。在该实施例中，控制电路7接收表示由DC电源3所提供的电压V3（以及充电状态）的输入电压信号S_V3，并且生成与输入电压信号S_V3有关的输入电流参考信号S_REF-I3。根据一个实施例，控制电路7生成与充电状态有关的输入电流参考信号S_REF-I3，使得输入电流I3合乎预定义的放电特性，所述预定义的放电特性限定与充电状态有关的输入电流I3（DC电源3的放电电流）。

在情形（a）下，其中输出电压V_OUT由负载来限定，被提供给负载的功率、也就是AC输出电流的幅度由功率转换器电路、特别是由各个单独的DC/DC转换器6来限定。每个DC/DC转换器6都限定从被连接到其的DC电源3得到的输入电流I3，并且因此限定了由DC电源3向电网所提供的功率。由各个单独的DC电源3所提供的功率可以变化。参照上面的解释，由一个DC电源3所提供的功率可以与其充电状态和想要的放电特性有关。放电特性可以是固定的，例如仅仅与DC电源的技术要求有关，或者可以与诸如天气预报之类的其它参数有关地变化。假设，例如图24的系统被用来缓冲太阳能。在这种情况下，DC电源3可以在白天通过PV模块（在图24中未被图示）被充电，而DC电源在晚上向AC电网提供被存储的能量中的至少部分。当根据天气预报认为第二天是晴天（使得DC电源可能被再充电）时，DC电源3可以比在认为是多云的那些情况下放电更多。

放电特性（放电曲线）的实施例在图26中被示意性地图示。该放电曲线示出了与由DC电源所提供的电压V3有关的、也就是说与充电状态有关的放电电流I3。在图26中，V3_MAX标明了最大供给电压，而V3_MIN标明了最小供给电压，其中DC电源不应该被放电到该最小供给电压以下。在图26的实施例中，当供给电压V3在最大电压V3_MAX与阈值V3₀之间时，DC电源3以恒定电流I3_MAX被放电。当供给电压V3下降到阈值V3₀以下时，放电电流减少。放电电流可以线性地减少（如所图示的那样）。根据另一实施例，放电电流减少，使得DC电源的输出功率（该输出功率是放电电流I3与供给电压V3的乘积）与供给电压成比例。当供给电压V3减少到最小电压V3_MIN时，放电电流I3变为零。控制电路7（参见图25）可以生成输入电流参考信号S_REF-I3，使得输入电流（放电电流）I3合乎图26的放电曲线。

根据一个实施例，放电电流I3不仅与充电状态有关，而且与DC电源3的温度有关，其中当温度增加时，最大放电电流I3_MAX减少。在图26中，以实线画出的放电曲线表示在第一温度T1下的放电曲线，而以虚线画出的放电曲线表示在高于第一温度的第二温度T2下的放电曲线。因而，控制电路7可以附加地接收表示DC电源3的温度的温度信息，以便调整与温度有关的放电电流I3。

在图24的电力转换器电路中，DC电源3中的每个都可以以单独的放电电流I3被放电，所述单独的放电电流I3可以与想要的放电特性有关。因而，每个DC电压源3都可以在单独的工作状态下工作，在所述单独的工作状态下，DC电压源3以有效的方式向DC/DC转换器6供电。这不同于常规的功率转换器电路，所述常规的功率转换器电路包括串联的多个DC电源以及被连接到具有DC电源的串联电路的一个逆变器。

由于每个转换器单元2中的控制电路7都保证转换器单元2的DC电源3以最优的方式被放电，所以在一个串联电路中使用不同类型的DC电源3甚至是可能的。甚至可能的是，阻止DC电源3中的一个或多个被放电，而其它DC电源可以仍然被放电，直到这些其它DC电源达到它们的充电下限。

在之前在这里所解释的功率转换器电路的实施例中，各个单独的转换器单元2接收了关于由负载（例如AC电网）所提供的AC电压v1的频率和相位的信息，并且每个转换器单元2都根据接收到的频率和相位信息来自主地控制它的输出电流i1。由每个转换器单元2向负载所提供的功率仅仅由被连接到其的DC电源3来限定，诸如由PV模块或可再充电的电池来限定。

在情形（b）下，控制方案是不同的，在所述情形（b）中，功率转换器电路1要向AC负载提供具有预定义的频率和幅度的AC输出电压v_OUT。AC负载是例如多个诸如家用电器（白色货物）之类的功率消费设备所连接到的孤岛网。该控制方案将参照图27被解释，在所述图27中，在情形（b）下可以被用于图24的功率转换器电路中的转换器单元2的一个实施例被图示。

参照图27，转换器单元2 DC/DC转换器6被连接到输入端子21、22，并且因此被连接到DC电源3。DC/AC转换器4被连接在DC/DC转换器6的输出端子61、62与转换器单元2的输出端子23、24之间。输出电容器C被连接在输出端子23、24之间。转换器单元2的输出电流i1是在与输出端子中的一个23和输出电容器C的端子共有的电路节点处被接收到的电流，而输出电压v2是在输出电容器C上的电压。根据图27的转换器单元2的拓扑对应于在图25中所图示的转换器单元2的拓扑，使得关于图25的转换器单元2的拓扑的解释因此适用于图27的转换器单元。

然而，由于图27的转换器单元2的控制方案不同于之前在这里所解释的控制方案，所以图27的DC/AC转换器4的控制器5不同于之前在这里所解释的DC/AC转换器4的控制器。参照图27，控制电路5接收电压控制信号S_VC。电压控制信号S_VC限定了转换器单元2的输出电压v2的频率、相位和幅度。控制电路5进一步接收表示转换器单元的输出电压v2的输出电压信号S_v2，并且被配置为生成由DC/AC转换器4所接收到的参考信号S_REF，使得DC/AC转换器4根据电压控制信号S_v2生成输出电压v2。

如下控制电路5的实施例在图28中被图示：所述控制电路5被配置为生成与电压控制信号S_MC和输出电压信号S_v6有关的参考信号S_REF。

图28的控制电路5基于所参照的图15的控制电路。在图28的控制电路中，用于控制DC链路电压V6的（具有加法器56、滤波器55和乘法器57的）控制回路被省略。此外，参照图28，电压控制信号S_VC可以包括两个子信号，即限定输出电压v2的频率和相位的第一子信号S_VC-f以及限定输出电流电压v2的幅度的幅度信号S_VC-A。PLL 51接收第一子信号S_VC-f，并且VCO 52的输出信号通过使用乘法器57’而利用（乘以）第二子信号S_VC-A被缩放。乘法器57’的输出信号以和图15的VCO 52的输出信号相同的方式被处理。

在图27的转换器单元2中，DC/DC转换器6控制其输出电压（DC链路电压V6），并且从控制电路7接收输出电压参考信号S_REF-V6。一般来说，控制DC链路电压V6为恒定的可以是想要的，这可以通过提供恒定的参考信号S_REF-V6来获得。然而，可能存在诸如低充电状态之类的情形，其中DC电源3不能提供充足的功率，以将DC链路电压V6保持在想要的电压电平处。因而，根据一个实施例，控制电路7进一步接收表示DC/DC转换器6的输入电流I3的输入电流信号S_I3I以及表示DC电源3的供给电压和充电状态的输入电压信号S_V3。在该实施例中，控制电路7被配置为当输入电流在电流阈值以下时生成DC链路电压参考信号S_REF-V6以对应于设置值（预定义的值），其中所述电流阈值如由诸如图26的放电特性之类的放电特性来限定。然而，当输入电流I3达到如通过放电特性所限定的电流阈值（诸如，当电压V3在V3₀与V_3MAX之间时，为电流I3_MAX）时，控制电路减少DC链路电压参考信号S_REF-V6，以便防止DC电源过载。

电压控制信号S_VC可以由中央控制单元CCU（在图24中以虚线所图示）来提供，所述中央控制单元CCU可以测量AC输出电压v_OUT，把该AC输出电压与AC参考电压相比较，并且向各个单独的转换器单元3提供电压控制信号S_VC。根据一个实施例，中央控制单元CCU可以向各个单独的转换器单元3提供相同的电压控制单元。可以存在如下情形：在所述情形中，转换器单元3中的一个或多个不能够根据电压控制信号S_VC提供它们的输出电压v2的幅度，因为相对应的DC链路电压V6在想要的设置值以下，使得输出电压v_OUT的幅度减少。在这种情况下，中央控制单元CCU增加电压控制信号S_VC，使得能够这样做的那些转换器单元2增加它们的输出电压v2的幅度，直到总输出电压v_OUT再次达到想要的电压、诸如240V_RMS。输出电压v_OUT的想要的电压和想要的频率可以被存储在中央控制单元CCU中。

根据另一实施例，转换器单元中的一个作为主转换器单元工作，所述主转换器单元包括中央控制单元并且向充当从单元的其它转换器单元提供电压控制信号。

情形（c）中的控制方案类似于情形（b）中的控制方案，区别在于，在情形（c）中，输出电压v_OUT的频率和相位可以与负载要求有关地变化。AC负载是例如单相电动机。通过AC输出电压v_OUT的频率，电动机M的转动频率可以被调整，并且通过幅度，被提供在电动机M上的扭矩可以被调整。在该实施例中，中央控制单元CCU可以从电动机控制器接收限定输出电压v_OUT的频率和幅度的电动机控制信号，其中中央控制单元基于电动机控制信号生成被提供给各个单独的转换器单元3的电压控制信号S_VC。

图29图示了如下功率转换器电路的实施例：所述功率转换器电路被配置为从由多个DC电源所提供的DC电压提供三个AC输出电压v_OUT1、v_OUT2、v_OUT3，并且所述AC输出电压v_OUT1、v_OUT2、v_OUT3用于驱动诸如三相AC电动机M之类的AC负载。功率转换器电路包括三个串联电路1_Ⅰ、1_Ⅱ、1_Ⅲ，其中这些串联电路1_Ⅰ、1_Ⅱ、1_Ⅲ中的每个都提供AC输出电压v_OUT1、v_OUT2、v_OUT3中的一个。这些串联电路1_Ⅰ、1_Ⅱ、1_Ⅲ中的每个都可以像图24的功率转换器电路1那样被实施。电动机M包括三个绕组或相位M_Ⅰ、M_Ⅱ、M_Ⅲ，其中这些绕组M_Ⅰ、M_Ⅱ、M_Ⅲ中的每个都接收输出电压v_OUT1、v_OUT2、v_OUT3之一。这些绕组M_Ⅰ、M_Ⅱ、M_Ⅲ中的每个都以第一端子被连接到电动机M的中心抽头。各个单独的串联电路的第二输出端子12_Ⅰ、12_Ⅱ、12_Ⅲ被连接到该中心抽头，第一输出端子11_Ⅰ、11_Ⅱ、11_Ⅲ中的每个都被连接到一个绕组M_Ⅰ、M_Ⅱ、M_Ⅲ的第二端子。

串联电路1_Ⅰ、1_Ⅱ、1_Ⅲ中的每个都包括具有串联的多个DC/AC转换器单元2的一个组。各个单独的转换器单元2可以以相同的方式被实施。为了图示的简单，只有第一串联电路1_Ⅰ的一个转换器单元2_Ⅰ1的参考符号在图29中被指示。这个转换器单元2_Ⅰ1包括具有被连接到其的DC电压源3_Ⅰ1的输入端子21_Ⅰ1、22_Ⅰ1，并且具有输出端子23_Ⅰ1、24_Ⅰ1。像之前所解释的转换器单元那样，转换器单元2_Ⅰ1和其它转换器单元包括被连接在输出端子23_Ⅰ1、24_Ⅰ1之间的输出电容器。然而，该输出电容器没有在图29中被图示。

在图29中所图示的实施例中，各个单独的串联电路1_Ⅰ、1_Ⅱ、1_Ⅲ中的每个都包括串联的三个转换器单元。然而，这仅仅是实施例。要被串联的转换器单元的数目可以与特定类型的电动机M有关并且与被连接到各个单独的转换器单元2的输入端子21、22的一类DC电压源3有关地变化。甚至可能的是，利用不同数目的串联的转换器单元来实施不同的串联电路1_Ⅰ、1_Ⅱ、1_Ⅲ。

参照图29，具有功率转换器电路和电动机M的电路装置进一步包括电动机控制器MC，所述电动机控制器MC限定各个单独的串联电路的各个单独的AC输出电压v_OUT1、v_OUT2、v_OUT3的频率、相位和幅度。电动机控制器MC针对串联电路中的每个都提供至少一个控制信号，即第一控制信号S_MC-Ⅰ、第二控制信号S_MC-Ⅱ和第三控制信号S_MC-Ⅲ，其中所述第一控制信号S_MC-Ⅰ由第一串联电路1_Ⅰ的中央控制单元CCU_Ⅰ来接收并且限定第一输出电压v_OUT1的频率、相位和幅度，所述第二控制信号S_MC-Ⅱ由第二串联电路1_Ⅱ的中央控制单元CCU_Ⅱ来接收并且限定第二输出电压v_OUT2的频率、相位和幅度，所述第三控制信号S_MC-Ⅲ由第三串联电路1_Ⅲ的中央控制单元CCU_Ⅲ来接收并且限定第三输出电压v_OUT3的频率、相位和幅度。像在参照图28解释的实施例中那样，每个串联电路的中央控制单元CCU_Ⅰ、CCU_Ⅱ、CCU_Ⅲ可以在串联电路的一个转换器单元3的控制电路5中被实施，其中这一个转换器单元3充当基于控制信号来向串联电路的其它转换器单元提供电压控制信号S_VC的主转换器单元。各个单独的控制信号S_MC-Ⅰ、S_MC-Ⅱ、S_MC-Ⅲ可以表示不同的相位信息，使得在各个单独的串联电路的输出电压v_OUT1、v_OUT2、v_OUT3之间存在相移。电动机M和电动机控制器MC可以分别像常规的电动机和常规的电动机控制器那样被实施。

在参照图25和27被解释的实施例中，各个单独的转换器单元3包括生成DC链路电压V6的DC/DC转换器6和从DC链路电压V6中提供AC电压的DC/AC转换器6。参照图19，不是DC/DC转换器和DC/AC转换器，而是具有降压转换器80和展开桥85的DC/AC转换器可以被用来由DC电压生成AC输出电流i1。当想要生成AC输出电压v_OUT时，类似的拓扑可以被使用，如其在工作情形（b）和（c）中所想要的那样。图19的转换器单元可以被修改，以在工作情形（b）和（c）中被用于图24的功率转换器电路中。在这种情况下，图19的降压转换器80要由降压-升压转换器来替换，所述降压-升压转换器生成具有由之前所解释的电压控制信号S_VC所限定的幅度和频率的经整流的正弦电压（对应于图19中的电压v80）。展开桥从该经整流的正弦电压中简单地提供AC输出电压。当输入电压V3高于经整流的正弦电压的瞬时值时，降压-升压转换器在降压模式中，而当输入电压V3低于经整流的正弦电压的瞬时值时，降压-升压转换器在升压模式中。

图39图示了用于由DC输入电压生成AC输出电压的转换器单元3的拓扑的另一实施例。图39仅仅图示了转换器拓扑，控制电路没有被图示。参照图39，转换器单元3包括第一级110，所述第一级110组合展开桥和降压转换器，并且包括两个半桥和两个感应存储元件115、116，所述两个半桥中的每个都包括第一开关111、113和第二开关112、114，其中每个感应存储元件都被连接到一个半桥的输出。第一级被连接到输入端子21、22，并且从DC电源接收供给电压V3。转换器单元进一步包括第二级120，所述第二级120被实施为升压级并且被耦合在第一级的具有感应存储元件115、116的输出与转换器单元3的输出端子23、24之间。

转换器单元3可以被实施，以生成在具有如由电压控制信号所限定的频率、相位和幅度的输出端子之间的AC输出电压v2。用于由DC供给电压V3生成正弦输出电压v2的转换器单元3的工作原理在下面被解释。为了解释的目的，假设输出电压v2的幅度高于供给电压V3。为了生成正弦输出电压的一个周期，存在六个阶段：（A）第一阶段，其中输出电压v2的瞬时值是正的并且小于输入电压V3；（B）第二阶段，其中输出电压v2的瞬时值是正的并且高于输入电压V3；（C）第三阶段，其中输出电压v2的瞬时值是正的并且再次小于输入电压V3；（D）第四阶段，其中输出电压v2的瞬时值是负的并且具有小于输入电压V3的幅度；第五阶段（E），其中输出电压v2的瞬时值是负的并且具有高于输入电压V3的幅度；以及第六阶段（F），其中输出电压v2的瞬时值是负的并且再次具有小于输入电压V3的幅度。

在第一阶段（A）中，输出电压通过以PWM方式被驱动的第一半桥的第一开关111来控制。被耦合在第一半桥的输出与转换器单元3的第一输出23之间的第二级的第一开关122是接通的，而被连接在感应存储元件之间的升压级的第二开关122是断开的。第二半桥的第一开关113是断开的，第二半桥的第二开关114是接通的，而第一半桥的第二开关112在当第一开关111是断开时的那些时间段内充当续流元件。在第一阶段（A）中，转换器单元3充当降压转换器。输出电压v2的幅度通过第一开关111的占空比被控制。

在第二阶段（B）中，第一半桥的第一开关111和第二半桥的第二开关114是接通的，而第一半桥的第二开关112和第二半桥的第一开关113是断开的。升压级120的第二开关122以PWM方式被驱动，而第一开关121在当第二开关122是断开时的那些时间段内充当续流元件。输出电压的幅度通过第二开关122的占空比被控制。在第二阶段（B）中，转换器单元3充当升压转换器。

第三阶段（C）中的工作原理对应于第一阶段中的工作原理。

在第四阶段（D）中，输出电压通过以PWM方式被驱动的第二半桥的第一开关113被控制。第二级的第一开关122是接通的，而第二开关122是断开的。第一半桥的第一开关111是断开的，第一半桥的第二开关112是接通的，而第二半桥的第二开关114在当第一开关113是断开时的那些时间段内充当续流元件。在第四阶段（D）中，转换器单元3充当提供负的输出电压的降压转换器。输出电压v2的幅度通过第一开关113的占空比被控制。

在第五阶段（E）中，第二半桥的第一开关113和第一半桥的第二开关112是接通的，而第二半桥的第二开关114和第一半桥的第一开关111是断开的。升压级120的第二开关122以PWM方式被驱动，而第一开关121在当第二开关122是断开时的那些时间段内充当续流元件。输出电压的幅度通过第二开关122的占空比被控制。在第五阶段（E）中，转换器单元3充当升压转换器。

第六阶段（F）中的工作原理对应于第四阶段中的工作原理。

包括串联的多个转换器单元2的功率转换器电路不被限制为向AC负载供给AC电流，而是也可以被用来向DC负载供给DC电流。图30图示了向DC负载DCL供给DC电流I1的功率转换器电路的实施例。功率转换器电路1的拓扑对应于之前所解释的拓扑。也就是说，功率转换器电路包括串联的n个转换器单元2，其中每个转换器单元2都从DC电源3接收供给电压V3，其中n≥2。DC电源是例如可再充电的电池、燃料电池、PV模块等等。为了解释的目的，假设DC电源3是可再充电的电池。

像在图24的实施例中那样，存在三个工作情形，即（c）第一工作情形，其中输出电压V_OUT由负载来限定（例如当负载DCL是DC电网时），（d）第二工作情形，其中输出电压V_OUT由具有逆变器2₁至2_n的串联连接的功率转换器电路来限定，和（e）第三工作情形，其中输出电压V_OUT的幅度由功率转换器电路来限定，但是与负载要求有关地是可变的。

在第一情况（c）下，功率转换器单元2可以如参照图25所解释的那样被实施。每个功率转换器单元2像图25的功率转换器单元25那样工作，区别在于，由电压参考信号S_vOUT所表示的频率信息表示为零的频率。在DC/AC转换器4利用如在图6中所图示的H4桥被实施的情况下，DC/AC转换器4可以通过忽略第三开关42₃和感应存储元件44₂、以及通过用短路替换第四开关42₄而被简化。DC/AC转换器的拓扑接着对应于降压转换器的拓扑。当功率转换器电路供给DC负载时，之前所解释的DC/AC转换器4并不作为DC/AC转换器工作，而是作为另一DC/DC转换器工作。然而，这些转换器将仍然被称为DC/AC转换器，以与上面的描述相一致。

在第二和第三情况（d）和（e）下，功率转换器单元2可以如之前参照图27和28所解释的那样被实施。每个功率转换器单元2像图27的功率转换器单元那样工作，区别在于，由电压控制信号S_VC所表示的频率信息表示为零的频率，使得电压控制信号S_VC仅仅限定每个转换器单元3要提供的电压的幅度。

除了从DC电源3供给AC负载或DC负载之外，具有串联的多个转换器单元2的功率转换器电路1也可以被用来给被实施为可再充电的电池的DC电源3充电。图31图示了用于给DC电源3充电的功率转换器电路1的实施例。功率转换器电路1的拓扑对应于之前所解释的拓扑。也就是说，功率转换器电路包括串联的n个转换器单元2，其中n≥2，其中每个转换器单元2都具有被连接到其的DC电源3。功率转换器电路1从诸如AC电网之类的AC供给电压源ACS接收AC供给电压v_ACS和AC供给电流i1_IN，并且向DC电源3中的每个提供充电电流I3（在与在图30中所图示的方向相反的方向上流动）。

图32图示了图30的功率转换器电路的一个转换器单元2的实施例。在该实施例中，转换器单元2包括DC/DC转换器6和DC/AC转换器4，所述DC/DC转换器6被实施为被连接在转换器单元2的输入端子21、22之间的升压转换器，所述DC/AC转换器4被实施为被连接在升压转换器6与输出端子23、24之间的H4桥。当把DC/DC转换器6实施为升压转换器时以及当把DC/AC转换器实施为H4桥时，图31的转换器单元2的拓扑对应于图11和27的转换器单元2的拓扑。当AC供给电压v_ACS被施加在功率转换器电路1的输出端子11、12之间（参见图31）时，AC电压v2被施加在各个单独的转换器单元2的输出端子23、24之间，其中电压v2中的每个都是供给电压v_ACS的一份。

当转换器单元2被用来给被连接到输入端子21、22的DC电压源3充电时，电力从输出端子23、24被输送到输入端子21、22。因而，输出端子23、24充当接收在输出电流i1的相反方向上流动的输入电流i1_IN的输入端子（也就是说，当向电网供给电流时或者当驱动AC电动机时），而输入端子21、22充当提供在输入电流I3的相反方向上流动的供给电流或充电电流的输出端子（也就是说，当向电网供给电流时或者当驱动AC电动机时）。虽然如此，在下面的描述中，端子23、24和21、22将被称为转换器单元2的输出端子和输入端子，这合乎之前在这里的描述。

在DC/AC转换器中，两个半桥42₁、42₂和42₃、42₄和诸如扼流圈之类的两个感应存储元件44₁、44₂形成两个升压转换器拓扑，所述两个升压转换器拓扑可以被用来通过被施加在输出端子23、24处的AC电压v2来给DC链路电容器60充电。感应存储元件44₁、44₂中的每个都被连接在输出端子23、24之一与半桥之一的抽头之间。

在图31的转换器单元2中，控制电路5被实施为功率因数控制器（PFC），所述功率因数控制器（PFC）被配置为操作两个升压转换器拓扑，使得输入电流-i1（-i1标明在输出电流的相反方向上流动的电流）与AC供给电压v_ACS同相，或者具有预定义的相位差。在图28的DC/AC转换器4中，具有第一扼流圈44₁和由控制电路5所控制的第一半桥42₁、42₂的升压转换器拓扑在输入电压v2的正半循环期间变为有效的，而具有第二扼流圈44₂和由控制电路5所控制的第二半桥42₃、42₄的升压转换器拓扑在输入电压v2的负半循环期间变为有效的。控制电路5接收表示DC链路电压V6的DC链路电压信号S_V6、表示在输出端子23、24处流动的输入电流-i1的输入电流信号S_i1以及供给电压信号S_ACS。输入电压信号S_ACS表示由AC电压源ACS所提供的供给电压V_ACS。控制电路5被配置为控制各个单独的升压转换器，使得DC/AC转换器4的输入电流i1与供给电压v_ACS同相，或者具有预定义的相位差，并且进一步被配置为控制升压转换器，使得DC链路电压V6是恒定的。

附加地，控制电路控制输入电流-i1的幅度。为此，控制电路5接收输入电流参考信号S_REF-i1。在具有串联的多个转换器单元的转换器电路中，输入电流参考信号S_REF-i1可以由充当主单元的一个转换器单元生成，并且被提供给充当从单元的其它转换器单元。控制电路可以包括三个控制回路，即控制输入电流i1以与供给电压同相的第一控制回路、控制DC链路电压的第二控制回路控制以及控制输入电流-i1的幅度的第三控制回路。

在转换器单元2中，当升压转换器6被供给有DC链路电压V6时以及当向被连接到输入端子21、22的DC电压源提供充电电流-I3时，升压转换器6充当降压转换器。该降压转换器由控制电路67来控制，使得被限定的充电电流-I3（-I3标明了在输入电流I3的相反方向上流动的电流）被提供在输入端子21、22处。充电电流-I3与被连接到输入端子21、22的DC电压源的想要的充电特性相对应。不同于在图12中所图示的升压转换器，图31的升压转换器包括与整流器元件66并联的另一切换元件69。另一切换元件69由控制电路67控制，以便根据输出电流参考信号S_REF-I3来控制输出电流-I3。为此，控制电路67调整切换元件69的驱动信号的占空比。当升压转换器6在降压模式中工作时（作为降压转换器工作），通过切换元件65的占空比，输出电流-I3被控制，而切换元件65（该切换元件65在升压转换器的升压模式中控制输入电流）仅仅充当如下续流元件：当另一切换元件69断开时，所述续流元件被接通，而当另一切换元件69接通时，所述续流元件被关断。

根据DC电源的想要的充电特性，输出电流参考信号S_REF-I3例如由控制电路7来提供。控制电路7接收诸如供给电压信号S_V3之类的关于DC电源3的充电状态的信息，并且因此生成输出电压参考信号S_REF-I3。

充电特性（充电曲线）的实施例在图33中被示意性地图示。该充电曲线示出了与由DC电源所提供的电压V3有关的、也就是说与充电状态有关的充电电流-I3。在图26中，V3_MAX标明了最大供给电压，而V3_MIN标明了最小供给电压，其中DC电源不应该被放电到该最小供给电压以下，并且不应该被充电到最大供给电压以上。在图33的实施例中，当供给电压V3在最小电压V3_MIN与阈值V3₀’之间时，DC电源3用恒定的电流I_MAX被充电。当供给电压V3增加到阈值V3₀以上时，充电电流减少。当供给电压V3增加时，充电电流可以线性地减少（如所图示的那样）。根据另一实施例，放电电流减少来使得DC电源的输出功率（该输出功率是放电电流I3与供给电压V3的乘积）与供给电压成反比。当供给电压V3增加到最大电压V3_MAX时，放电电流I3变为零。控制电路7（参见图32）可以生成输入电流参考信号S_REF-I3，使得输入电流（放电电流）I3合乎图33的充电曲线。

根据一个实施例，充电电流I3不仅与充电状态有关，而且与DC电源3的温度有关，其中当温度增加时，最大充电电流I3_MAX减少。在图33中，以实线画出的充电曲线表示在第一温度T3下的放电曲线，而以虚线画出的充电曲线表示在高于第一温度的第二温度T4下的放电曲线。因而，控制电路7可以附加地接收表示DC电源3的温度的温度信息，以便根据温度来调整放电电流I3。

在图31的功率转换器电路中，DC电源3中的每个都可以用可以与想要的充电特性有关的单独的放电电流I3来充电。因而，每个DC电压源3可以以有效的方式被供给有功率。这不同于给串联的多个DC电源充电的常规充电电路。

参照图34，不是诸如图31的AC电压源ACS之类的AC电压源，DC电压源DCS可以被用来给各个单独的DC电源3充电。在图1中，参考符号DCS标明了向功率转换器电路1提供固定的DC电压V_DC和DC电流I1_IN的DC电压源。DC电压源是例如DC电网。

各个单独的转换器单元2可以如参照图32所解释的那样被实施，并且图34的功率转换器电路1的工作原理可以对应于图31的功率转换器电路，区别在于，DC/AC转换器（图32中的4）仅仅控制DC链路电压V6。通过省略第三开关42₃和感应存储元件44₂，以及通过用短路替换第四开关42₄，可以简化DC/AC转换器4。以这种方式被修改的DC/AC转换器4接着具有降压转换器的拓扑。DC/DC转换器6的工作原理可以对应于图32的DC/DC转换器6的工作原理。也就是说，DC/DC转换器6可以根据充电曲线（例如，如在图33中所图示的充电曲线）来控制DC电源3的充电电流-I3。

根据另一实施例，在图35中所图示，DC电压源DCS包括具有至少一个PV模块的串。在图35的实施例中，该串包括三个PV模块。然而，这仅仅是例子。各个单独的转换器单元2可以如参照图34所解释的那样被实施。附加地，控制DC/AC转换器4（当DC电源3被充电时，该DC/AC转换器4作为升压转换器工作）的控制电路5（参见图32）可以具有MPP跟踪功能，所述MPP跟踪功能附加地控制转换器单元2的输入电压V2，使得具有PV模块的串在MPP中被操作。然而，当该串在MPP中工作时提供的功率高于可以被提供给DC电源的功率时，控制电路5离开MPP跟踪模式，并且仅仅控制DC链路电压V6。如果控制电路5可以在MPP中工作，那么跟踪模式可以通过评估DC链路电压V6来被探测。当控制电路5在MPP跟踪模式中被操作并且DC链路电压增加时，控制电路可以离开MPP跟踪模式。当DC/AC转换器4向DC链路电容器60提供比DC/DC转换器馈入DC电源中的功率更多的功率时，DC链路电压可以增加。

参照之前所提供的解释，相同的功率转换器电路拓扑可以被应用于不同的目的，诸如生成要被馈给电网的AC输出电流、向AC负载提供AC输出电流、向DC负载提供DC输出电流、用于从AC电源（AC电网）给多个分布式DC电源充电、或用于从DC电源（DC电网）给多个DC电源充电。虽然各个单独的（例如，具有DC/DC转换器6和DC/AC转换器4的）转换器单元2的电路拓扑在不同的工作模式中的每个中都可以是相同的，但是诸如DC/DC转换器6和DC/AC转换器4的控制电路5和7之类的控制电路在不同的工作模式中可以是不同的。根据一个实施例，针对至少两个不同的工作模式的控制电路5、7在一个系统中被实施，并且在不同的工作模式中的每个中，只有对应于单独的工作模式的控制电路5、7被操作来分别控制DC/DC转换器6和DC/AC转换器。“以针对至少两个不同的工作模式来实施控制电路5、7”并不一定意味着特定电路（硬件）针对不同的工作模式中的每个被提供。参照上面的解释，控制电路（控制器）5、7的功能框可以被实施为模拟电路、数字电路，或者可以通过使用硬件和软件来被实施，诸如使用特定的软件正在其上运行的微控制器来被实施。根据控制电路的特定的实施方案，提供诸如微控制器之类的仅仅一个硬件可以是足够的，以针对不同的工作模式中的每个来提供程序（软件、固件），并且以与工作模式有关地来选择在硬件上运行的程序。

图36示意性地图示了具有功率转换器电路1并且具有被连接到各个单独的转换器单元1的DC电源3的系统，所述功率转换器电路1具有串联的n个转换器单元2，其中n≥2。输出端子11、12被连接到开关电路91，所述开关电路91在工作中把输出端子11、12连接到至少两个负载或电源中的一个。这些至少两个负载或电源可以包括但不限于AC电网100、AC负载ACL、DC负载DCL、AC源ACS和DC源DCS。开关电路91可以包括常规开关，诸如适合于把输出端子连接到负载/供给源中的一个的继电器或半导体开关。工作模式控制器92限定了系统的工作模式，并且控制开关电路91以与工作模式有关地把输出端子11、12连接到负载/供给源中的一个。工作模式控制器92进一步控制各个单独的转换器单元2，以在之前所解释的工作模式中的一个中工作，以便向诸如电网100、AC负载ACL或DC负载之类的负载供电，或者从诸如AC源ACS或DC源DCS之类的源接收功率。

在之前所解释的实施例中的每个中，其中功率转换器电路1向负载提供AC输出电流或者从电源接收AC输入电流，每个转换器单元2都提供或接收AC电流。为此，每个转换器单元2都包括具有两个半桥的H4桥。根据一个实施例，每个转换器单元2的DC/AC转换器中的H4桥由降压转换器或升压转换器来替换，并且转换器单元中的每个都生成或接收经整流的AC电流。在这种情况下，功率转换器电路附加地包括展开桥，所述展开桥由经整流的AC电流生成AC电流或者由AC电流生成经整流的AC电流。图37图示了这样的功率转换器电路1的实施例。

图37的功率转换器电路包括串联的多个转换器单元2以及被连接到串联电路的输出端子11、12的展开桥200。展开桥200具有用于提供或接收AC电压和AC电流的输出端子11’、12’。这些端子11’、12’可以以与在之前在这里所解释的实施例中的输出端子11、12相同的方式被连接到负载/供给源。

图38图示了图37的功率转换器电路的转换器单元2中的一个的实施例。转换器单元2包括DC/DC转换器6，该DC/DC转换器6对应于前面所解释的DC/DC转换器中的一个以及DC/AC转换器4。DC/AC转换器4被实施为降压转换器，通过省略第三开关42₃和感应存储元件44₂、以及通过用短路来替换第四开关42₄，所述降压转换器可以从具有之前所解释的H4桥的DC/AC转换器中的一个中被获得。当功率转换器电路向负载提供功率时，降压转换器作为降压转换器工作，而当功率转换器电路给DC电源充电时，降压转换器作为升压转换器工作。

图38的降压转换器4和控制电路5的工作原理对应于之前在这里所解释的DC/AC转换器4和相对应的控制电路5的工作原理，区别在于，不是表示AC信号的频率和相位的信号（诸如之前所解释的测量信号S_v1或负载控制信号S_MC），而是控制电路接收表示经整流的AC信号的频率和相位的信号。因而，由降压转换器4所提供的或者由降压转换器4所接收到的电流i1是经整流的AC信号。

展开桥200可以是常规的展开桥，所述常规的展开桥在工作中在输出端子11、12处由在端子11’、12’处所接收到的AC电压生成经整流的AC电压，或者在端子11’、12’处从在端子11、12处的经整流的AC电压中提供AC电压。

虽然本发明的各种示例性的实施例已经被公开，但是对于本领域技术人员将明显的是，将实现本发明的优点中的一些的各种改变和修改可以被进行，而不离开本发明的精神和范围。对于本领域技术人员将是显然的是，执行相同功能的其它部件可以被合适地替代。应该指出的是，参照特定图所解释的特征可以与其它图的特征相组合，甚至在这还没有被明确提到的那些情况下也可如此。此外，本发明的方法可以以所有软件实施方案（通过使用适当的处理器指令）或者以利用硬件逻辑和软件逻辑的组合以实现相同的结果的混合实施方案来实现。对于本发明概念的这样的修改意图由所附权利要求来覆盖。

诸如“下”、“以下”“下面的”“之上”“上面的”等等之类的空间相关的术语被用于便于描述，以解释一个元件相对于第二元件的定位。除了不同于在图中所描绘的取向之外，这些术语意图包括器件的不同取向。此外，诸如“第一”、“第二”等等之类的术语也被用来描述各种元件、区域、部等，并且也不意图是进行限制的。在整个描述中，同样的术语指的是同样的元件。

如在这里所使用的那样，术语“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等等是指示所陈述的元件或特征的存在的开放式术语，而并不排除附加的元件或特征。冠词“一”、“一个”和“这个”意图包括复数以及单数，除非上下文另外清楚地指示。

在记住变型和应用的上面范围的情况下，应该理解的是，本发明不由之前的描述来限制，也不由附图来限制。而是，本发明仅仅通过下面的权利要求及其法律等同物来限制。

要理解的是，这里所描述的各种实施例的特征可以被彼此组合，除非另外特别指出。

虽然特定的实施例已经在这里被图示和被描述，本领域技术人员将理解的是，各种可替换的和/或等同的实施方案可以替代所示出的和所描述的特定实施例，而不离开本发明的范围。本申请意图覆盖这里所讨论的特定实施例的任何适配或变型。因此，意图是本发明仅仅通过权利要求及其等同物来进行限制。

Claims (32)

1.一种用于转换功率的电路装置，其包括：

为n个的多个DC电源（3），其中每个DC电源（3）都包括至少一个可再充电的电池，其中n≥2；

为n个的多个转换器单元（2），其中每个转换器单元（2）都具有输入端子（21、22）和输出端子（23、24），其中每个转换器的输入端子（21、22）被耦合到多个DC电源（3）中的一个，其中转换器单元（2）在所述电路装置的负载端子（11、12）之间串联连接，

其中每个转换器单元（2）进一步包括被连接在各个单独的输出端子（23、24）之间的输出电容（C）。

2.根据权利要求1所述的电路装置，其中，为n个的多个转换器单元（2）中的至少一个被配置为接收电压参考信号（S_vOUT），并且生成与电压参考信号（S_vOUT）有关的输出电流（i1）。

3.根据权利要求2所述的电路装置，其中，多个转换器单元（2）中的至少一个被配置为生成与电压参考信号（S_vOUT）有关的输出电流（i1），使得在输出电流（i1）与电压参考信号（S_vOUT）之间存在预定义的相位差。

4.根据权利要求3所述的电路装置，其中，相位差基本上为零。

5.根据权利要求2所述的电路装置，其中，电压参考信号（S_vOUT）的频率基本上为零。

6.根据权利要求2所述的电路装置，其中，多个转换器单元（2）中的每个都被配置为接收电压参考信号（S_vOUT），并且生成输出电流（i1）来使得在输出电流（i1）与电压参考信号（S_vOUT）之间存在预定义的相位差。

7.根据权利要求2所述的电路装置，其中，多个转换器单元（2）中的至少一个包括：

被耦合到多个转换器单元（2）中的至少一个的输出端子（23、24）的第一转换器（4），其中第一转换器被配置为输出所述输出电流。

8.根据权利要求7所述的电路装置，其中，至少一个转换器单元（2）进一步包括：

被耦合在多个转换器单元（2）中的至少一个的输入端子（21、22）与第一转换器（4）之间的第二转换器（6）；并且

其中第二转换器（6）被配置为控制输入电流（I3），其中所述输入电流（I3）从被耦合到多个转换器单元（2）中的至少一个的多个DC电源中的DC电源（3）被得到。

9.根据权利要求8所述的电路装置，其中，第二转换器（6）被配置为控制与多个DC电源中的DC电源（3）的充电状态有关的输入电流（I3）。

10.根据权利要求9所述的电路装置，其中，第二转换器（6）进一步被配置为控制与多个DC电源中的DC电源（3）的温度（T）有关的输入电流（I3）。

11.根据权利要求8所述的电路装置，其中，第一转换器（4）被配置为控制多个转换器单元中的至少一个转换器单元的输出电流（i1），并且控制第一转换器（4）的输入电压（V6）。

12.根据权利要求1所述的电路装置，其中，多个转换器单元中的至少一个转换器单元（2）被配置为接收电压控制信号（S_VC），并且输出输出电压（v2）来使得所述输出电压（v2）的频率、相位和幅度与电压控制信号（S_VC）有关。

13.根据权利要求12所述的电路装置，进一步包括：

被耦合到所述电路装置的负载端子（11、12）的负载（M）；

被配置为输出负载控制信号（S_MC）的负载控制器（MC）；以及

控制单元（CCU），

其中控制单元（CCU）被配置为生成与负载控制信号（S_MC）有关的电压控制信号（S_VC）。

14.根据权利要求13所述的电路装置，其中，负载是电动机（M），而负载控制器是电动机控制器（MC）。

15.根据权利要求13所述的电路装置，其中，电压控制信号（S_VC）表示基本上为零的频率。

16.根据权利要求1所述的电路装置，其中，所述电路装置被配置为从被耦合到负载端子（11、12）的电源（ACS；DCS）接收供给电压（v_ACS；V_DC）和供给电流（i_IN；I_IN），并且将电流（-I3）输出到被耦合到至少一个转换器单元（2）的DC电源。

17.根据权利要求16所述的电路装置，其中，所述电路装置被配置为接收AC供给电压（v_ACS）和AC供给电流（i_IN）。

18.根据权利要求17所述的电路装置，其中，至少一个转换器单元包括第一转换器（4）；以及

被耦合在第一转换器（4）和DC电源（3）之间的第二转换器（6）。

19.根据权利要求18所述的电路装置，其中，第一转换器（4）被配置为接收输入电流（-i1），并且控制所述输入电流（-i1）来使得在所述输入电流（-i1）与供给电压（v_ACS）之间存在预定义的相位差。

20.根据权利要求19所述的电路装置，其中，相位差基本上为零。

21.根据权利要求19所述的电路装置，其中，第一转换器（4）进一步被配置为控制输入电流（-i1）的幅度。

22.根据权利要求19所述的电路装置，其中，第一转换器（4）进一步被配置为控制由第一转换器（4）所输出并且由第二转换器所接收到的电压（V6）。

23.根据权利要求18所述的电路装置，其中，第二转换器（6）被配置为控制到DC电源（3）的电流（-I3）。

24.根据权利要求23所述的电路装置，其中，第二转换器（6）被配置为根据充电曲线来控制到DC电源（3）的电流（-I3）。

25.根据权利要求16所述的电路装置，其中，所述电路装置被配置为接收DC供给电压（V_DC）和DC供给电流（I_IN）。

26.根据权利要求1所述的电路装置，其中，所述电路装置进一步包括：

被耦合在具有多个转换器单元（2）的串联电路与负载端子之间的展开桥（200）。

27.根据权利要求3所述的电路装置，其中，电压参考信号（S_vOUT）是经整流的AC信号。

28.根据权利要求12所述的电路装置，其中，电压控制信号（S_VC）是经整流的AC信号。

29.一种用于转换功率的方法，其包括：

由在负载端子（11、12）之间形成串联电路的多个转换器单元中的至少一个转换器单元（2）来接收电压参考信号（S_vOUT）；以及

由至少一个转换器单元（2）来生成与由多个转换器单元中的至少一个转换器单元（2）的电压参考信号（S_vOUT）有关的输出电流（i1），

其中每个转换器单元（2）进一步包括被连接在各个单独的输出端子之间的输出电容（C）。

30.根据权利要求29所述的方法，进一步包括：

由至少一个转换器单元（2）生成与电压参考信号（S_vOUT）有关的输出电流（i1），使得在输出电流（i1）与电压参考信号（S_vOUT）之间存在预定义的相位差。

31.一种用于转换功率的方法，其包括：

由在负载端子（11、12）之间形成串联电路的多个转换器单元中的至少一个转换器单元（2）来接收电压控制信号（S_VC）；以及

由至少一个转换器单元（2）输出输出电压（v2），使得所述输出电压（v2）的频率、相位和幅度与电压控制信号（S_VC）有关，

其中每个转换器单元（2）进一步包括被连接在各个单独的输出端子之间的输出电容（C）。

32.根据权利要求31所述的方法，进一步包括：

由控制单元（CCU）生成与负载控制信号（S_MC）有关的电压控制信号（S_VC）。