CN107750426B - 具有可控dc偏移的电力转换器 - Google Patents

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Abstract

一种电力转换系统包含被配置成在AC电力与DC电力之间转换电力的交流电(AC)到直流电(DC)电力转换器。所述AC到DC电力转换器包含各自连接到所述AC电力的相位的切换支路。所述切换支路中的每一个包含在正DC母线端子与负DC母线端子之间彼此串联连接的两个电子装置。所述电力转换系统还包含被配置成在所述DC母线电力与通过正DC端子和负DC端子的DC端子电力之间转换电力的DC到DC电力转换器。所述DC到DC电力转换器被配置成控制所述正DC端子与所述负DC端子之间的差分电压，和所述AC电力的中性点与所述正DC端子和所述负DC端子中的每一个之间的共模电压。

Description

具有可控DC偏移的电力转换器
相关申请的交叉引用
本申请主张2015年4月24日提交的第62/152,774号美国临时申请的优先权，所述申请以全文引用的方式并入本文中。
背景技术
提供以下描述来帮助读者理解。所提供信息或所引用参考文献均不应视为现有技术。在电子元件中，电力转换器是指将电能从一种形式转换成另一形式的装置。电力转换器可包含直流电(DC)到DC转换器、将交流电(AC)转换成DC的整流器、将DC转换成AC的逆变器、变压器等。电力转换器具有大量实用应用，包含将AC电力提供到使用DC电源的AC装置、将DC电力提供到使用AC电源的DC装置、向上或向下步进DC电压以满足特定负载的要求等。
发明内容
一种说明性电力转换系统包含被配置成在AC电力与DC母线电力之间转换电力的交流电(AC)到直流电(DC)电力转换器。所述AC到DC电力转换器包含各自连接到所述AC电力的相位的多个切换支路。所述多个切换支路中的每一个包含在正DC母线端子与负DC母线端子之间彼此串联连接的两个电子装置。所述电力转换系统还包含被配置成在所述DC母线电力与通过正DC端子和负DC端子的DC端子电力之间转换电力的DC到DC电力转换器。所述DC到DC电力转换器被配置成控制所述正DC端子与所述负DC端子之间的差分电压，和所述AC电力的中性点与所述正DC端子和所述负DC端子中的每一个之间的共模电压。
一种说明性系统包含第一电力转换系统和第二电力转换系统。所述第一电力转换系统包含被配置成在AC电力与第一DC母线电力之间转换电力的第一交流电(AC)到直流电(DC)电力转换器。所述第一AC到DC电力转换器包含各自连接到所述AC电力的相位的第一多个切换支路。所述第一多个切换支路中的每一个包含在第一正DC母线端子与第一负DC母线端子之间彼此串联连接的两个电子装置。所述第一电力转换系统还包含被配置成在所述第一DC母线电力与通过第一正DC端子和第一负DC端子的DC端子电力之间转换电力的第一DC到DC电力转换器。所述第一DC到DC电力转换器被配置成控制所述第一正DC端子与所述第一负DC端子之间的第一差分电压，和所述AC电力的中性点与所述第一正DC端子和所述第一负DC端子中的每一个之间的第一共模电压。
所述第二电力转换系统包含被配置成在所述AC电力与第二DC母线电力之间转换电力的第二AC到DC电力转换器。所述第二AC到DC电力转换器包含各自连接到所述AC电力的相位的第二多个切换支路。所述第二多个切换支路中的每一个包含在第二正DC母线端子与第二负DC母线端子之间彼此串联连接的两个电子装置。所述第二电力转换系统还包含被配置成在所述第二DC母线电力与通过第二正DC端子和第二负DC端子的所述DC端子电力之间转换电力的第二DC到DC电力转换器。所述第二DC到DC电力转换器被配置成控制所述第二正DC端子与所述第二负DC端子之间的第二差分电压，和所述AC电力的所述中性点与所述第二正DC端子和所述第二负DC端子中的每一个之间的第二共模电压。所述第一正DC端子与所述第二正DC端子电连接。所述第一负DC端子与所述第二负DC端子电连接。
前述发明内容仅仅是说明性的，且并不意图以任何方式作为限制。除了上文描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考以下图式和详细描述将明了另外的方面、实施例和特征。
附图说明
图1是根据说明性实施例的AC到DC电力转换器的电路图。
图2是根据说明性实施例的双向DC到DC电力转换器的电路图。
图3是根据说明性实施例的双向DC到DC电力转换器的电路图。
图4A是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。
图4B和4C为根据说明性实施例的替代DC到DC电力转换器切换拓扑结构。
图5到7是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。
图8到10是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。
图11到15是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的AC到DC电力转换器的电路图。
图16A是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向AC到DC电力转换器。
图16B到16E为示出根据说明性实施例的切换状态的曲线图。
图17是根据说明性实施例的计算装置的框图。
通过以下结合附图的描述和所附权利要求书，本公开的前述和其它特征将变得显而易见。应理解，这些图式只描绘了根据本公开的几个实施例，并且因此不应被视为限制了本公开的范围，将通过使用附图用额外的特性和细节来描述本公开。
具体实施方式
在以下详细描述中参考附图，附图形成本文的一部分。在图式中，相似的符号通常识别相似的组件，除非上下文另外规定。在详细描述、图式和权利要求书中所描述的说明性实施例并不有意作为限制性的。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以作出其它改变。将容易理解，如本文中所一般描述且在图中说明的本公开的各方面可以广泛多种不同配置来布置、取代、组合和设计，所有广泛多种不同配置明确被预期并构成本公开的部分。
电力转换器可用于将一种形式的电能转换成另一形式的电能。举例来说，电力转换器可将交流电(AC)电力转换成直流电电力，或从DC电力转换成AC电力。电力转换器可将具有第一电压和频率的AC电力转换成具有第二电压和频率的AC电力。一些电力转换器可将具有一个电压的DC电力转换成具有另一电压的DC电力。在一些情况下，电力转换器可用于意向地控制DC偏移。
一种类型的电力转换器是AC到DC电力转换器。图1是根据说明性实施例的AC到DC电力转换器的电路图。AC到DC电力转换器100包含输入端子105、输出端子110、开关115和滤波元件120。在替代实施例中，可使用额外、更少和/或不同的元件。举例来说，在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。
如图1中所示出，输入端子105可包含相位端子106、107和108。相位端子106、107和108中的每一个可为例如来自接地或不接地电力网的三相电力供应器的单个支路。所述三相电力供应器可为任何合适的三相电力供应器，例如480伏特交流电(VAC)、120VAC、240VAC、600VAC等电力供应器。在替代实施例中，输入端子105可包含对应于单相电力、两相电力、六相电力等的相位端子。在一些实施例中，输入端子105可包含对应于四线三相AC电力的相位端子，其中三个相位端子各自对应于AC电力的相位且一相位端子对应于AC电力的中性点。
如图1中所示出，开关115中的每一个可包含绝缘栅双极晶体管(IGBT)和二极管。在替代实施例中，开关115可包含任何合适的晶体管和/或电子装置。在一些实施例中，开关115可不包含二极管。在图1中示出的实施例中，AC到DC电力转换器是双向的。也就是说，图1的AC到DC电力转换器包含选择性地允许电力流过开关115中的每一个的开关115，所述开关可允许电力从端子105流到端子110或从端子110流到端子105。在实施例中，端子105为输入端子，且端子110为输出端子(或DC母线端子)。在替代实施例中，端子110可为输入端子，且端子105可为输出端子。
在替代实施例中，图1的开关115中的一些或全部可替换为例如二极管的无源电子装置。二极管可被配置成允许电力在一个方向上流过AC到DC电力转换器100。在此实施例中，AC到DC电力转换器100是单向的。
开关115可例如由控制器操作，以跨越输出端子110产生直流电(或大体上直流电)电压。也就是说，跨越DC母线端子111和112的电压可为直流电电压。然而，跨越DC母线端子111和112的电压可能并不理想地恒定，而是可能包含跨越DC母线端子111和112的意向电压。举例来说，平均DC母线电压可为800伏特(V)+/-267V。滤波元件120(例如，电容器)可用于减少DC母线电压中的纹波，但可意向地并不消除纹波。图1到16A的电容式滤波元件在元件的一侧上包含“+”符号。然而，“+”并不意图指示电容式滤波元件的极性且并不有意作为限制性的。举例来说，在替代实施例中，可反转任何合适的滤波元件的极性。
图1到15的电路图中的每一个可是双向或单向的。在双向实施例中，可操作被称为“输入”端子的电路端子以将电力输入到相应电路中或从相应电路输出电力。类似地，可操作被称为“输出”端子的电路端子以将电力输出到相应电路中或输入来自相应电路的电力。为了清楚解释起见，本文描述的实施例大体上关于将AC电力转换成DC电力来进行描述。然而，例如“输入”和“输出”的标记并不有意作为限制性的，且替代实施例可通过反转电流流动而将DC电力转换成AC电力。类似地，在双向实施例中，“负载”可反转为电力供应器或电源，且电“源”或电力“供应器”可反转为负载。一些实施例可能是单向的，这是因为电力可以在一个方向上流动而不能在另一方向上流动。
在说明性实施例中，跨越DC母线端子111和112的电压通常为输入端子105的线间RMS电压的约1.35倍。因此，为连接电压比DC母线电压低的DC负载，DC到DC电力转换器可用于减少DC母线电压以适应DC负载的DC电压。此外，DC到DC电力转换器可用于平滑化DC电力。举例来说，跨越DC母线端子111和112的DC电压可为DC电压的+/-三分之一。然而，DC到DC电力转换器的输出可包含小于跨越DC母线端子111和112的DC电压的1％的纹波。举例来说，跨越DC母线端子111和112的平均电压可为800伏特(V)，但DC到DC电力转换器的输出DC电力的纹波可为约1V。在说明性实施例中，DC负载可为任何合适拓扑结构(例如，三电平NPC式、飞跨电容式、T型等)的逆变器。
图1中示出的用于AC到DC电力转换器的开关拓扑结构仅仅是AC到DC电力转换器的一个实例。在替代实施例中，任何合适的拓扑结构可用于在AC电力与DC母线电力之间转换电力。举例来说，其它合适的拓扑结构包含三电平中点钳位(NPC)式拓扑结构、飞跨电容多电平式拓扑结构、T型拓扑结构等。
图2是根据说明性实施例的双向DC到DC电力转换器的电路图。DC到DC电力转换器200包含输入端子205、输出端子210、开关215、输入滤波元件220以及输出滤波元件225和230。在替代实施例中，可使用额外、更少或不同的元件。举例来说，在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。
在说明性实施例中，DC到DC电力转换器200的输入端子205可连接到DC电源。在替代实施例中，输入端子205并非电力“输入”且可连接到DC负载。可对开关215进行操作以减少从跨越DC母线端子206和207的DC母线电压到DC输出端子211和212的电压。也就是说，可对开关215进行操作，使得跨越DC输出端子211和212的电压小于跨越DC母线端子206和207的电压。输入滤波元件220可用于平滑化跨越DC母线端子206和207的电压。输出滤波元件225和230可用于平滑化跨越DC输出端子211和212的电压。
在说明性实施例中，DC到DC电力转换器200的输入端子205可连接到AC到DC电力转换器100的输出端子110。举例来说，滤波元件120可相同于滤波元件220。在此实施例中，输入端子105的三相电力可被转换成跨越输出端子110(和输入端子205)的DC电力，且跨越输出端子110的DC电力的电压可能小于跨越输出端子210的电压。举例来说，可对开关215进行操作以控制跨越输出端子110的电压来匹配连接到输出端子110的DC负载的电压。
在图1的AC到DC转换器100中，输入端子105的电压绕通常称为中性点的参考均匀地振荡或旋转，但输出端子110相对于中性点包含共模电压。举例来说，输入端子105可连接到480VAC三相电力供应器，且跨越输出端子110的DC电压(例如，DC母线电压)可为800VDC。在一些情况下，跨越输出端子110的DC电压可包含为DC母线电压的三分之一(例如，+/-267V)的纹波。输出端子111是正端子，且输出端子112是负端子。然而，跨越输入端子105和输出端子112的中性点的电压可是非零的，所述电压通常被称为共模电压。在AC电力并不具有中性点连接的实施例中，共模电压的“中性点”为AC电力的相位的瞬时平均值(例如，AC电力的所有三个相位的瞬时平均值)。在说明性实施例中，输入端子105可连接到其中中性点连接到接地的电力供应网。因此，输出端子110相对于接地或任何其它合适的公共参考点具有共模电压。除非另外指定，否则术语“接地”有意作为一般术语且可指任何公共点。举例来说，系统可包含两个电力转换器，其各自包含其自身的相应接地或公共点。在一些情况下，所述两接地点可连接。在其它情况下，接地点并不电连接。也就是说，一个电力转换器的接地可为所述电力转换器的公共参考点，且另一电力转换器的接地可为所述电力转换器的公共参考点。在一些情况下，所述两接地可具有电压电势。
在一些情况下，机器(例如，电动机)或其它电力负载可连接到输出端子110并与接地隔离，借此跨越输出端子110为电力负载提供DC母线电压。举例来说，此类电力负载可为变频额定电动机、电池组等。然而，在一些情况下，将电力负载与接地隔离可能带来问题。举例来说，输入端子105连接到同一三相电源的两个平行AC到DC转换器100的相应输出端子110可具有不同的共模电压。在此实例中，跨越相应输出端子110的电压可各自为相同的DC电压，但具有不同的共模电压。因此，单个电力负载无法连接到两输出端子110。类似地，当DC到DC电力转换器200连接到输出端子110，例如通过连接DC母线端子207与DC母线端子112并连接DC母线端子206与DC母线端子111时，输出端子210也包含共模电压。
图3是根据说明性实施例的双向DC到DC电力转换器的电路图。DC到DC电力转换器300包含输入端子305、输出端子310、开关315、输入滤波元件320以及输出滤波元件325和330。在替代实施例中，可使用额外、更少和/或不同的元件。举例来说，在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。DC到DC电力转换器300可用于代替DC到DC转换器200。举例来说，如果开关215和开关315中的每一个具有相同的电力限制，则DC到DC电力转换器300可处理的电力为DC到DC电力转换器200的两倍。在另一实例中，因为DC到DC电力转换器300包含的切换支路为DC到DC电力转换器200的两倍，所以可减少输出电力上的纹波。然而，在DC到DC电力转换器300中，当连接到AC到DC电力转换器100时，输出端子310具有共模电压，这是因为负输出端子312电连接到负输入DC母线端子307(其电连接到输出DC母线端子112)。
图4A是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。DC到DC电力转换器400包含输入端子405、输出端子410、开关415、输入滤波元件420以及输出滤波元件425和430。在替代实施例中，可使用额外、更少和/或不同的元件。举例来说，在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。并且，如上文所提到，DC到DC电力转换器400可是单向的。
DC到DC转换器400包含可控DC偏移。也就是说，当输入端子405电连接到AC到DC转换器(例如，AC到DC转换器100)的DC母线输出端子时，可对开关415进行操作以控制输出端子410与输入端子405之间的共模电压，借此也控制输出端子410与到AC到DC转换器的输入的中性点之间的共模电压。AC电力(例如，到AC到DC转换器的输入)的“中性点”为AC电力的所有三个相位(或在AC电力仅包含两个相位的实施例中为两个相位)的瞬时平均电压。在一些情况下，AC电力的“中性点”为AC电力的所有三个相位的瞬时平均电压的近似值。如图4A中所示出，可经由开关415控制正输出端子411与负输出端子412之间的电压。举例来说，可经由开关415控制DC母线正输入端子406与正输出端子411之间的电压，且可经由开关415控制DC母线负输入端子407与负输出端子412之间的电压。
在说明性实施例中，DC到DC电力转换器400是双向的，且端子110可被称为“DC端子”。也就是说，可对开关415进行操作以允许电力在任一方向上流过DC端子。在一些情况下，DC端子可充当输入端子，且在一些情况下，DC端子可充当输出端子。
如上文所提到，DC到DC转换器400可用于输出小于DC母线电压的DC电压。可对开关415进行操作以控制输出电压减少的量。通过增加或降低两个支路之间的工作循环差异，可控制升压比。通过同时从两支路添加或减去任意工作循环，可控制输入端子405与输出端子410之间的共模电压。在最大值情况下，在图5的右下方的开关415可被锁定到‘开启’位置，从而有效地将电路缩减为相同于图2的电路。在此情况下，负输出端子412与负输入端子407处于相同电势。替代地，在图5的左上方的开关415可被锁定为‘开启’，使得正输入端子406与正输出端子411处于相同电势。
通过接着在任意工作循环处调制开关415，有可能将输入端子405与输出端子410之间的相对共模电压从负输入端子405和负输出端子412处于相同电势时的最小值调整到正输入端子406与正输出端子411处于相同电势时的最大值。
DC到DC电力转换器200和300与DC到DC电力转换器400(其具有可控DC偏移)之间的一个差异在于可经由开关415控制负输出端子412的电压。也就是说，负输出端子212和负输出端子312分别与负DC母线端子207和负DC母线端子307直接连接。因此，无法控制负输出端子212/负输出端子312与接地(或AC到DC电力转换器的输入电源的中性点)之间的电压。因为DC到DC电力转换器400的负输出端子412通过开关415中的一个电连接到DC母线负端子407，所以可控制负输出端子412与DC母线负端子407之间的电压。因此，可控制接地与负输出端子412之间的电压(以及接地与正输出端子411之间的电压)。如上文所提及，术语“接地”意作公共电力点。取决于实施例，“接地”可为地面接地或可并非地面接地。
因为可控制接地(或任何其它合适的中性点)与负输出端子412之间的电压，所以可将所述电压控制为任何合适的电压。因此，可将可并联连接(例如，连接到相应AC到DC电力转换器)的多个DC到DC电力转换器400的输出端子410控制为具有相同共模电压。因此，多个DC到DC电力转换器400的输出端子410可彼此连接而不会产生短路。举例来说，相比单个DC到DC电力转换器400，各自连接到AC到DC电力转换器的两个DC到DC电力转换器400可用于向电力负载提供两倍电力。
因为可控制接地(或任何其它合适的中性点)与负输出端子412之间的电压，所以可将所述电压控制为0V。通过将接地与负输出端子412之间的电压控制为0V，负输出端子412可直接连接到接地而不会产生(例如，共模电压的)短路。
图4是双向DC到DC电力转换器的电路图。然而，在替代实施例中，可使用单向DC到DC电力转换器。图4B和4C为根据说明性实施例的替代DC到DC电力转换器切换拓扑结构。图4B的开关拓扑结构也在图4A的虚线框450内示出。图4B中示出的切换拓扑结构是双向拓扑结构，这是因为可对开关455进行操作，使得电力从DC母线端子406和407流到端子470和475，或可对开关455进行操作，使得电力从端子470和475流到DC母线端子406和407。每一开关455可选择性地打开或关闭通过开关455的导电性。
在替代实施例中，图4C的开关拓扑结构可用于代替图4B中示出的拓扑结构。图4C中示出的拓扑结构包含两个开关455和两个二极管460，以允许电力从DC母线端子406和407流到端子470和475。然而，在图4C的拓扑结构中，无法对开关455进行操作，使得电力从端子470和475流动。因此，图4C的拓扑结构是单向拓扑结构。在替代实施例中，图4C中的开关455可替换为二极管且二极管460可替换为开关，使得电力可从端子470和475流到DC母线端子406和407。
在图4B和4C的拓扑结构中的每一个中，端子470和475都通过开关连接到DC母线端子406和407。举例来说，端子475可为负输出端子。在图4B和4C的拓扑结构中的每一个中，可对开关455中的一个(即，在图4B和4C的右下方的开关455)选择性地进行操作，以将负输出端子475连接到负DC母线端子407或从其断开。因此，可控制负输出端子475与负DC母线端子407之间的电压，且因此控制负输出端子475与接地或公共点之间的电压。
图5是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。DC到DC电力转换器500与示出公共点550和555的DC到DC电力转换器400相同。如图5中所示出，负输出端子412可连接到公共点555，且DC母线负端子407可连接到公共点550。公共点550和555可电连接到相同(或类似)的电压电势。举例来说，公共点(例如，公共点550)可以是接地。如图5中所示出，负输出端子412可通过滤波元件560连接。滤波元件560为电感器。在替代实施例中，可使用任何合适的滤波元件或可不使用滤波元件。
可同时控制对AC到DC电力转换器(例如AC到DC电力转换器100)以及DC到DC转换器500的调制，以在AC输入与DC输出之间实现几乎任何组合的DC偏移。这可用于例如(1)消除DC输出端子处的低频共模电压，(2)将参考另一电势的意向信号施加到DC端子(例如，负DC端子参考接地)，或(3)从DC高到接地(或其它参考)或从DC低到接地(或其它参考)导出额外AC或DC电压。
图6是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。DC到DC电力转换器600与具有公共点650和滤波元件660的DC到DC电力转换器400相同。在图6中示出的实施例中，输出端子410可经由滤波元件660直接连接到DC母线负端子407。两个串联连接的滤波元件425(例如，电容器)在两个输出端子410之间。到公共点650的连接在两个滤波元件425之间。在此实施例中，流过滤波元件660的电流(例如，共模电流)可在两个切换支路之间分裂。在替代实施例中，可使用任何合适的滤波元件或可不使用滤波元件。
在说明性实施例中，第一DC负载可连接于DC到DC转换器600的输出端子410之间，且第二DC负载可连接于输出端子410中的一个与接地或其它公共点之间。举例来说，电池的正端子可连接到正输出端子411，且电池的负端子可连接到负输出端子412。在同一实施例中，第二DC负载(或源)可连接于正输出端子411与公共点650之间。
举例来说，可对开关415的切换进行操作以选择性地充电或放电电池，同时向跨越输出端子410连接的DC负载提供电力。在此实例中，电池可为连接于正输出端子411与公共点650之间的100V电池。输出端子410之间的电压可为200V且连接到DC负载(例如，电动机)。当待充电电池时，可经由开关415的操作来调整输出端子410的共模电压，使得正输出端子411与公共点650之间的电压例如为110V，且公共点650与负输出端子412之间的电压为90V。类似地，当待放电电池时，可调整输出端子410的共模电压，使得正输出端子411与公共点650之间的电压例如为90V，且公共点650与负输出端子412之间的电压为110V。无论电池正充电还是放电，输出端子410之间的电压都为200V。因此，连接到输出端子410的DC负载是不间断供电的。
在一些实施例中，第一DC负载(或源)可连接于第一输出端子与中性点之间，且第二DC负载(或源)可连接于第二输出端子与中性点之间。参考例如图6中示出的实施例，第一电池可连接于输出端子411与公共点650之间，且第二电池可连接于输出端子412与公共点650之间。因此，图6中示出的两个DC切换支路可各自用于向相应DC负载提供电力。在替代实施例中，可使用任何合适数目个DC切换支路。举例来说，DC到DC转换器可仅包含向连接于输出端子与中性点之间的DC负载提供电力的一个切换支路。在另一实例中，可使用各自向相应DC负载提供电力的三个DC切换支路。在其它实例中，DC到DC转换器可包含四个、五个、六个等DC切换支路。
图7是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。DC到DC电力转换器700类似于DC到DC电力转换器600，且其DC母线端子405包含接地。在图7中示出的实施例中，彼此串联连接的两个滤波元件420(例如，电容器)在DC母线端子405之间。公共点650连接于两个滤波元件420之间。在说明性实施例中，此配置允许流过滤波元件660的电流在两个DC母线端子之间分裂。在替代实施例中，可使用任何合适的滤波元件或可不使用滤波元件。
图8是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。DC到DC电力转换器800包含输入开关组870和输出开关组875。DC母线端子405和输出端子410可通过滤波元件860(例如，电感器)连接到公共点850。在图8中示出的实施例中，滤波元件420(例如，电容器)在DC母线端子405之间彼此串联连接。公共点850连接于滤波元件420之间。类似地，滤波元件425(例如，电容器)在输出端子410之间彼此串联连接，且公共点850连接于滤波元件425之间。在替代实施例中，可使用任何合适的滤波元件或可不使用滤波元件。
图9是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。在DC到DC电力转换器900中，输入开关组870的每一支路连接到滤波元件975(例如，电容器)的对置侧。输入开关组870的支路中的每一个包含滤波元件970(例如，电感器)中的一个。输出开关组875连接到滤波元件975的对置侧，如图9中所示出。
图10是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向DC到DC电力转换器的电路图。在DC到DC电力转换器1000中，输入开关组870的每一支路连接到输出开关组875的相应支路。输入开关组870与输出开关组875的支路之间的每一连接包含滤波元件1070(例如，电感器)。滤波元件1075(例如，电容器)在输入开关组870与输出开关组875的支路之间的连接之间。图10中示出的实施例包含两个滤波元件1065。通过滤波元件1060到公共点1050的连接在两个滤波元件1065之间。
图8到10说明具有级联切换组(即，切换组870和857)的DC到DC电力转换器的各种实施例。相比并无级联切换组的DC到DC电力转换器，使用级联切换组可实现更大的共模电压。举例来说，切换组870可用于在输入端子405和跨越DC母线滤波元件(例如，滤波元件860、965或1065)的电压与接地或其它公共参考点之间产生第一共模电压偏移。切换组875可类似地用于在输出端子410与接地之间产生第二共模电压偏移。因此，当相比于输入端子405与接地的共模电压时，输出端子410与接地的共模电压偏移之间的差可为第一共模电压和第二共模电压。
在说明性实施例中，跨越输入端子405的电压与跨越DC母线滤波元件和跨越输出端子410的电压相同。因此，尽管跨越输入端子405、DC母线滤波元件(例如，滤波元件860、965或1065)和输出端子410的电压相同，但DC母线滤波元件与接地之间的共模电压大于输入端子405与接地之间的共模电压。类似地，输出端子410与接地之间的共模电压大于DC滤波元件与接地之间的共模电压。
尽管图8到10示出两个级联DC切换组，但在替代实施例中，任何合适数目个级联切换组可用于在输出端子410与接地之间产生任何合适的共模电压。举例来说，使用的级联切换组越多，输出端子410与接地之间的可能共模电压可更高。
图11是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的AC到DC电力转换器的电路图。AC到DC电力转换器1100包含AC电源1105、具有开关415的AC到DC电力转换器1170、滤波元件1165，和具有开关415的DC到DC电力转换器1175。在替代实施例中，可使用额外、更少和/或不同的元件。举例来说，在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。
在说明性实施例中，AC到DC电力转换器1100跨越DC母线(例如，跨越滤波元件1165)连接图1的AC到DC电力转换器100与图4A的DC到DC电力转换器400。在替代实施例中，任何合适数目个AC到DC电力转换器和任何合适的DC到DC电力转换器可连接到DC母线。举例来说，说明性电路可包含一个AC电源1105、一个AC到DC电力转换器1170，和各自跨越滤波元件1165连接到DC母线的多个DC到DC电力转换器1175。在另一实例中，说明性实施例包含一个或多个AC电源1105、各自连接到DC母线的多个AC到DC电力转换器1175，和各自连接到DC母线的一个或多个DC到DC电力转换器1175。在一些实施例中，对应于DC到DC电力转换器1175中的每一个的输出端子410可连接到单个DC负载。在替代实施例中，对应于DC到DC电力转换器1175中的每一个的输出端子410中的每一个可连接到相应DC负载。
在图11中示出的实施例中，AC电源1105向AC到DC电力转换器1170提供三相AC电力。对AC到DC电力转换器1170的开关415进行操作以跨越滤波元件1165(例如，电容器)提供DC电压。跨越滤波元件1165的DC电压为DC母线。在说明性实施例中，图11的顶部轨为正DC母线端子，且底部轨为负DC母线端子。由AC到DC电力转换器1170输出的DC电力可为DC母线。由AC到DC电力转换器1170输出的DC电力可为到DC到DC电力转换器1175的输入。如图11中所示出，AC电力供应器1105的中性点和负输出端子412可经由公共点1150和公共点1155彼此电连接。公共点1150与公共点1155可电连接。举例来说，公共点1150和公共点1155可都为接地。在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。
图12是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的AC到DC电力转换器的电路图。AC到DC电力转换器1200以相同于AC到DC电力转换器1100的方式操作。输出端子410经由滤波元件425连接到公共点1250。在图12中所说明的实施例中，AC电源的中性点连接到公共点1250。在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。
图13是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的AC到DC电力转换器的电路图。AC到DC电力转换器1300包含AC电源1105、AC到DC电力转换器1170和DC到DC电力转换器1175。AC到DC电力转换器1170的输出端子各自连接到DC到DC电力转换器1175的切换支路中的一个。AC到DC电力转换器1170包含各自包含串联连接的两个开关415的两个“切换支路”。切换支路中的每一个连接于输出端子410之间。AC电力供应器1105的中性点连接到公共点1250。在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。
如图11到13中所示出，对于AC到DC电力转换器1100/1200和AC到DC电力转换器1300，DC到DC电力转换器1175与DC母线之间的连接不同。AC到DC电力转换器1100和1200的拓扑结构允许跨越输出端子410的电压低于跨越DC母线的电压。AC到DC电力转换器1300的拓扑结构允许跨越输出端子410的电压高于跨越DC母线的电压。
图14是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的AC到DC电力转换器的电路图。除了AC电源1105的中性点电连接到AC到DC电力转换器1170的支路之外，AC到DC电力转换器1400类似于AC到DC电力转换器1200。在图14中所说明的实施例中，AC到DC电力转换器1400包含共模电感器1405。共模电感器1405可为对抗共模电流的任何合适的共模电感器。通过使用共模电感器1405，其它滤波元件(例如，电感式滤波元件430)可更小和/或更便宜，这是因为其不需要设计成限制共模电流。实际上，共模电感器1405限制穿过AC到DC电力转换器1400的共模电流。在一些实施例中，任何其它合适的电力转换器可包含共模电感器，例如图4A和5到13中所说明的实施例。在一些实施例中，共模电感器1405可能不存在。
如图14中所示出，AC电源1105的每一相位经由电容器连接到AC电源1105的中性点。输出端子410也经由电容器连接到AC电源1105的中性点。AC电源的中性点也连接到公共点1450。在一些实施例中，公共点1450可为接地。在替代实施例中，公共点1450可能并不接地到另一电路的接地。在本文中所描述的任何合适电力转换器(例如，对应于图11到13的那些电力转换器)的替代实施例中，输出端子410可经由一个或多个电容器与AC电源1105的相位中的每一个直接连接，这类似于图14中示出的拓扑结构。
图15是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的AC到DC电力转换器的电路图。除了AC到DC电力转换器1570是无源的之外，AC到DC电力转换器1500类似于AC到DC电力转换器1200。AC到DC电力转换器1570包含整流来自AC电源1505的AC电力的二极管1510。在替代实施例中，可使用呈任何合适布置的任何合适的滤波元件，或可不使用滤波元件。
在说明性实施例中，一个或多个传感器可用于控制开关415。举例来说，可监视接地连接上的电流传感器，且可在故障情况下或出于任何其它合适的目的调整到输出端子410的偏移命令以减少流过接地连接的电流量。可主动地调整DC到DC电力转换器的DC偏移，以基于由电流传感器感测的电流维持到接地的最低可能电流。此实例可实际上模拟变压器隔离系统，在所述系统中可容许DC到DC电力转换器的DC输出上的接地故障，而不会产生过度电流流动或人员/设备隐患。
举例来说，参考图14，一个或多个电流传感器可被配置成监视输出端子410处的共模电流。如果存在高于预定阈值的共模电流，则可调整输出端子410的DC偏移，从而使得410或411被设定成0V。举例来说，公共点1450可连接到接地。如果人员在正输出端子411与公共点1450之间产生短路(例如，通过其主体的短路)，则将存在流出410的共模电流。这可由设定到例如600毫安培(mA)的预定阈值的共模电流传感器进行检测。响应于确定通过输出端子410的共模电流大于阈值，可通过添加偏移命令将正输出端子411与接地之间的电压减少到0V。然而，输出端子410之间的电压可保持不变。因此，甚至在事故的情况下，电力转换器系统仍可保持其功能性。尽管此实例参考图14中示出的实施例，但任何其它合适的实施例可包含此类电流传感器。
图16A是根据说明性实施例的具有可控DC偏移的双向AC到DC电力转换器。AC到DC电力转换器1600类似于AC到DC电力转换器1400。AC到DC电力转换器1600包含切换支路1610、1620、1630、1640、1650和1660。如图16A中所示出，切换支路1610、1620、1630、1640、1650和1660中的每一个包含选择性地将相应相位连接到正DC母线的顶部开关，和选择性地将相应相位连接到负DC母线的底部开关。切换支路1610、1620和1630中的每一个连接到AC源1690的AC相位中的一个。切换支路1640连接到AC源1690的中性点。切换支路1650和1660分别连接到DC端子1612和1611。
在一些情况下，共模电流流过AC到DC电力转换器1600。举例来说，共模电流可流过公共连接1680。在概念上，共模电流可在图16A的公共连接1680中交替地从左到右或从右到左流动。在共模电流从左到右流动的实例中，共模电流可分裂并穿过连接到DC端子1611和1612的电容器中的每一个，并且流过切换支路1660和1650中的每一个。在一些情况下，通过切换支路1660和1650中的每一个的共模电流是相等的。在其它情况下，相比切换支路1650，更多的共模电流可流过切换支路1660(或反过来)。分裂的共模电流可流过正DC母线端子(即，AC到DC电力转换器1600的顶部轨)和负DC母线端子(即，AC到DC电力转换器1600的底部轨)中的每一个，并重新结合通过切换支路1610、1620、1630和1640。
在说明性实施例中，同步切换支路1610、1620、1630、1640、1650和1660的开关，以减少通过AC到DC电力转换器1600的共模电流的量。图16B到16E为示出根据说明性实施例的切换状态的曲线图。图16B和16C对应于AC侧切换支路1610、1620、1630和1640。图16D和16E对应于DC侧切换支路1650和1660。
图16B是AC参考电压与三角载波随时间推移的曲线图。正弦波1601、1602和1603各自对应于AC源1690的三个相位中的一个随时间推移的电压。更确切地说，正弦波1601对应于连接到切换支路1610的相位的电压，正弦波1602对应于连接到切换支路1620的相位的电压，且正弦波1603对应于连接到切换支路1630的相位的电压。中性线1604对应于中性点随时间推移的电压(例如，正弦波1601、1602和1603的平均值)。
三角载波1607用于说明切换支路1610、1620、1630和1640随时间推移所处的状态。尽管三角载波1607为三角波，但在替代实施例中，可使用任何合适的波形。并且，出于说明的目的而任意地选择三角载波1607相对于正弦波1601、1602和1603的频率的频率。在替代实施例中，对于三角载波1607，可使用任何合适的频率。举例来说，三角载波1607的频率可能高于图16B中(和图16D中)示出的频率。
图16C示出切换支路1610、1620、1630和1640随时间推移的切换状态。图16C中的线中的每一个随时间推移处于高态或低态。在高态期间，对应切换支路的顶部开关处于开启状态(例如，断开)，且对应切换支路的底部开关处于关闭状态(例如，闭合)。在低态期间，对应切换支路的顶部开关处于关闭状态，且对应切换支路的底部开关处于开启状态。举例来说，当图16C的对应于切换支路1610的线为高态时，切换支路1610的顶部开关处于开启状态，且底部开关处于关闭状态。类似地，当对应于切换支路1610的线为低态时，切换支路1610的顶部开关处于关闭状态，且底部开关处于开启状态。
可通过参考图16B确定图16C中的线是高态还是低态。举例来说，当正弦波1601在图16B中的任何给定时间处高于三角载波1607时，图16C的对应于切换支路1610的线为高态。当正弦波1601在图16B中的任何给定时间处低于三角载波1607时，图16C的对应于切换支路1610的线为低态。相同原理适用于正弦波1602与切换支路1620、正弦波1603与切换支路1630，以及中性线1604与切换支路1640。
上文关于AC切换支路1610、1620、1630和1640以及图16B和16C所论述的原理也适用于DC切换支路1650和1660以及图16D和16E。图16D是DC参考电压1605和1606与三角载波1607随时间推移的曲线图。图16D是切换支路1650和1660随时间推移的切换状态的曲线图。DC参考电压1605对应于DC端子1611的平均DC电压，且DC参考电压1606对应于DC端子1612的平均DC电压，所述平均DC电压是相对于彼此和共用来自电容式滤波元件1165的公共DC电压的其它相位。
当DC参考电压1605在图16D中高于三角载波1607时，对应于切换支路1650的切换状态的线为高态，且当DC参考电压1605低于三角载波1607时，对应于切换支路1650的切换状态的线为低态。类似地，当DC参考电压1606高于三角载波1607时，对应于切换支路1660的切换状态的线为高态，且当DC参考电压1606低于三角载波1607时，对应于切换支路1660的切换状态的线为低态。当对应于切换支路1650的切换状态的线为高态时，图16A中的切换支路1560的顶部开关处于开启状态，且切换支路1650的底部开关处于关闭状态。类似地，当对应于切换支路1650的切换状态的线为低态时，切换支路1560的顶部开关处于关闭状态，且切换支路1650的底部开关处于开启状态。相同原理适用于切换支路1660。
如上文所提到，在一些情况下，同步对AC切换支路1610、1620、1630和1640与DC切换支路1650和1660的调制是有利的。同步AC与DC切换支路可限制切换频率下的共模电流，所述共模电流在操作期间在电力转换器内循环。高频共模电流减少通过减少损耗并允许使用更小和/或更便宜的滤波组件而改进效率。举例来说，在图16A中，AC切换支路1610、1620、1630和1640可具有与DC切换支路1650和1660协调的调制模式，如图16B到16E中所示出。图16B到16E说明根据说明性实施例的此切换的可能协调。在此实施例中，示出中心对准的正弦三角调制。在替代实施例中，可使用任何合适的调制技术，包含边缘对准等。如由垂直线1609所示出，图16B和16D的三角载波1607是时间对准的。
如果使用将偏移添加到AC侧的调制技术(例如，THPWM/第三谐波PWM、空间向量PWM/SVPWM、非连续PWM/DPWM等)，则也可将添加到AC侧的偏移添加到DC侧，使得两侧都产生相同的共模电压并借此消除或减少基波和其低阶谐波的频率下的循环共模电流。在利用每相位控制方案(例如，四支路VSI)的控制策略中，也可将施加到中性点支路(以便维持均衡相位电压)的任何电压偏移添加到DC侧，以产生相同的共模电压并借此消除基波和其低阶谐波的频率下的循环共模电流。
尽管上文关于通过AC到DC电力转换器1600的共模电流的论述参考图16A中示出的拓扑结构，但相同或类似技术和原理适用于图1到15中示出的拓扑结构。举例来说，在一些实施例中，可不使用对应于AC源1690的中性点。在此实例中，可不使用切换支路1640。
图17是根据说明性实施例的计算装置的框图。说明性计算装置1700包含存储器1705、处理器1710、收发器1715、用户接口1720和电源1725。在替代实施例中，可使用额外、更少和/或不同的元件。计算装置1700可为本文中所描述的任何合适装置。举例来说，计算装置1700可为操作例如开关115、215、315和/或415的开关的控制器。计算装置1700可用于实施本文中所描述的方法中的一个或多个。
在说明性实施例中，存储器1705为用于信息的电子保存位置或存储装置，从而使得信息可由处理器1710存取。存储器1705可包含(但不限于)任何类型的随机存取存储器(RAM)、任何类型的只读存储器(ROM)、任何类型的闪存存储器等，例如磁性存储装置(例如，硬盘、软盘、磁带等)、光盘(例如，紧密光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)等)、智能卡、闪存存储器装置等。计算装置1700可具有使用相同或不同的存储媒体技术的一个或多个计算机可读媒体。计算装置1700可具有支持载入例如CD、DVD、闪存存储卡等的存储媒体的一个或多个驱动器。
在说明性实施例中，处理器1710执行指令。指令可由专用计算机、逻辑电路或硬件电路进行。处理器1710可以硬件、固件、软件或其任何组合实施。术语“执行”为例如运行应用程序或进行由指令要求的操作的过程。可使用一种或多种编程语言、脚本语言、汇编语言等来编写指令。处理器1710执行指令，这意指其执行由所述指令要求的操作。处理器1710与用户接口1720、收发器1715、存储器1705等以操作方式耦接，以接收、发送和处理信息并控制计算装置1700的操作。处理器1710可从例如ROM装置的永久性存储器装置检索指令集，并以可执行形式将指令复制到通常为某一形式的RAM的暂时存储器装置。说明性计算装置1700可包含使用相同或不同的处理技术的多个处理器。在说明性实施例中，指令可存储于存储器1705中。
在说明性实施例中，收发器1715被配置成接收和/或发射信息。在一些实施例中，收发器1715经由例如以太网连接、一个或多个双绞线、同轴电缆、光纤电缆等有线连接来传达信息。在一些实施例中，收发器1715经由使用微波、红外波、无线电波、展频技术、卫星等的无线连接来传达信息。收发器1715可被配置成使用蜂窝式网络、局域网、广域网、因特网等与另一装置通信。在一些实施例中，计算装置1700的元件中的一个或多个经由有线或无线通信来进行通信。在一些实施例中，收发器1715提供用于将信息从计算装置1700呈现到外部系统、用户或存储器的接口。举例来说，收发器1715可包含到显示器、打印机、扬声器等的接口。在说明性实施例中，收发器1715还可包含警报器/指示灯、网络接口、磁盘驱动器、计算机存储器装置等。在说明性实施例中，收发器1715可从外部系统、用户、存储器等接收信息。
在说明性实施例中，用户接口1720被配置成从用户接收信息和/或将信息提供到用户。用户接口1720可为任何合适的用户接口。用户接口1720可为用于接收键入计算装置1700的用户输入和/或机器指令的接口。用户接口1720可使用各种输入技术，包含(但不限于)键盘、触控笔和/或触摸屏、鼠标、跟踪球、小键盘、麦克风、话音辨识、运动辨识、磁盘驱动器、远程控制器、输入端口、一个或多个按钮、拨号盘、操纵杆等，以允许例如用户的外部源将信息键入到计算装置1700中。用户接口1720可用于导览菜单、调整选项、调整设置、调整显示等。
用户接口1720可被配置成提供用于将信息从计算装置1700呈现到外部系统、用户、存储器等的接口。举例来说，用户接口1720可包含用于显示器、打印机、扬声器、警报器/指示灯、网络接口、磁盘驱动器、计算机存储器装置等的接口。用户接口1720可包含彩色显示器、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、有机发光二极管(OLED)显示器等。
在说明性实施例中，电源1725被配置成向计算装置1700的一个或多个元件提供电力。在一些实施例中，电源1725包含交流电源，例如可用的线路电压(例如，美国的60赫兹120伏特交流电)。电源1725可包含一个或多个变压器、整流器等，以将电力转换成可由计算装置1700的一个或多个元件使用的电力，例如1.5伏特、8伏特、12伏特、24伏特等。电源1725可包含一个或多个电池。
在说明性实施例中，本文中所描述的操作中的任一个可至少部分地实施为存储在计算机可读存储器上的计算机可读指令。在由处理器执行计算机可读指令时，所述计算机可读指令可致使节点执行操作。
本文中描述的主题有时说明的是不同的其它组件内含有的不同组件或与不同的其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘架构仅仅是示范性的，且实际上可实施实现相同功能性的许多其它架构。从概念意义上说，实现相同功能性的组件的任何布置实际上是“相关联的”，使得能实现所要功能性。因此，本文中经组合以实现特定功能性的任何两个组件都可被视为彼此“相关联”，使得不管架构或中间组件如何都能实现所要功能性。同样地，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“以操作方式连接”或“以操作方式耦接”以实现所要功能性，并且能够如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“能以操作方式耦接”以实现所要功能性。能以操作方式耦接的具体实例包含(但不限于)能在物理上配合和/或在物理上进行交互的组件，和/或能以无线方式交互和/或以无线方式进行交互的组件，和/或在逻辑上进行交互和/或能在逻辑上交互的组件。
关于本文中实质上对任何复数和/或单数术语的使用，所属领域的技术人员可在适于上下文和/或应用的情况下将复数转换成单数和/或将单数转换成复数。为清晰起见，本文中可明确地阐述各种单数/复数排列。
所属领域的技术人员将理解，一般来说，本文中并且尤其在所附权利要求书(例如所附权利要求书主体)中所使用的术语通常意图为“开放性”术语(例如，术语“包含(including/includes)”应解释为“包含(但不限于)”，术语“具有”应解释为“至少具有”等)。所属领域的技术人员将进一步理解，如果打算介绍特定数目个权利要求叙述，则此打算将明确叙述于所述权利要求中，且在不存在此叙述的情况下，不存在此打算。举例来说，为辅助理解，以下所附权利要求书可含有介绍性词组“至少一个”和“一个或多个”的使用，以介绍权利要求叙述。然而，此类词组的使用不应理解为暗示由不定冠词“一(a/an)”对权利要求叙述的介绍将含有此所介绍权利要求叙述的任何特定权利要求限制为仅含有一个此叙述的发明，即使在同一权利要求包含介绍性词组“一个或多个”或“至少一个”以及例如“一”的不定冠词时也如此(例如，“一”通常应解释为意味着“至少一个”或“一个或多个”)；对于用于介绍权利要求陈述的定冠词的使用，情况也是如此。另外，即使明确叙述特定数目个所介绍权利要求叙述，所属领域的技术人员将认识到，此叙述通常应被解释为至少意味着所叙述数目(例如，无其它修饰语的明确叙述“两种叙述”通常意味着至少两种叙述或两种或两种以上叙述)。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一个”等的惯例的那些情况下，此构造通常预期为所属领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包含(但不限于)仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B一起、具有A和C一起、具有B和C一起和/或具有A、B和C一起的系统等)。在使用类似于“A、B或C中的至少一个”等的惯例的那些情况中，此构造通常预期为所属领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包含(但不限于)仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B一起、具有A和C一起、具有B和C一起和/或具有A、B和C一起的系统等)。所属领域的技术人员将进一步理解，无论在说明书、权利要求书还是图式中，应将呈现两种或两种以上替代性术语的实际上任何分离性词语或/或词组理解为涵盖包含所述术语中的一个、所述术语中的任一个或两种术语的可能性。举例来说，词组“A或B”将被理解为包含“A”或“B”或“A与B”的可能性。此外，除非另外指出，否则词语“近似”、“约”、“大约”、“大体上”等的使用意指加上或减去百分之十。
已出于说明和描述的目的呈现说明性实施例的前述描述。并非旨在为穷举的或限制本发明为所公开的确切形式，且根据以上教示，修改和变化为可能的或可从所公开实施例的实践获得所述修改和变化。希望本发明的范围由所附权利要求书和其同等物界定。

Claims (12)

1.一种电力转换系统，包括：
交流电(AC)到直流电(DC)电力转换器，被配置成在AC电力与DC母线电力之间转换电力，其中所述AC到DC电力转换器包括各自连接到所述AC电力的相位的第一多个切换支路，且其中所述第一多个切换支路中的每一个切换支路包括在正DC母线端子与负DC母线端子之间彼此串联连接的两个电子装置；
电连接于所述正DC母线端子与所述负DC母线端子之间的滤波元件，所述滤波元件包括维持所述DC母线电力的极性的电容；
DC到DC电力转换器，其位置与所述电容平行，使得所述电容位于所述AC到DC电力转换器与所述DC到DC电力转换器之间，所述DC到DC电力转换器被配置成在所述DC母线电力与DC端子电力之间转换电力，其中所述DC到DC电力转换器被配置成控制正DC端子与负DC端子之间的差分电压，和所述AC到DC电力转换器与所述DC到DC电力转换器之间的共模电压，其中所述DC到DC电力转换器包括第二多个切换支路，所述第二多个切换支路包括：
第一切换支路，延伸于所述正DC母线端子与所述负DC母线端子之间，第一切换支路包括与第二单向控制开关串联的第一单向控制开关，所述第一切换支路连接至所述正DC端子；
第二切换支路，延伸于所述正DC母线端子与所述负DC母线端子之间，第二切换支路包括与第四单向控制开关串联的第三单向控制开关，所述第二切换支路连接至所述负DC端子；
以下至少一者(i)位于所述第一切换支路与所述正DC端子之间的第一电感或(ii)位于所述第二切换支路与所述负DC端子之间的第二电感；
其中所述AC到DC电力转换器和所述DC到DC电力转换器经控制以使所述第一多个切换支路的调制与所述第二多个切换支路的同时调制相同步，使得所述第一多个切换支路和所述第二多个切换支路在时间上相互协调。
2.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中所述AC电力是输入到所述电力转换系统中，且其中所述正DC端子和所述负DC端子被配置成连接到DC负载。
3.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中所述AC电力是从所述电力转换系统输出，且其中所述正DC端子和所述负DC端子被配置成连接到DC电源。
4.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中所述AC电力电连接到接地，且其中所述负DC端子电连接到所述接地。
5.根据权利要求1所述的电力转换系统，进一步包括在所述正DC端子与所述负DC端子之间彼此串联连接的两个电容器，其中接地电连接于串联连接的所述两个电容器之间，且其中所述AC电力电连接到所述接地。
6.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中所述AC到DC电力转换器进一步包括中性点切换支路，其包括在所述正DC母线端子与所述负DC母线端子之间彼此串联连接的两个电子装置，其中所述AC电力的中性点电连接到在所述中性点切换支路的所述两个电子装置之间。
7.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中跨越所述正DC母线端子和所述负DC母线端子的时变电压包含为平均DC母线电压的+/-1/3的纹波。
8.根据权利要求7所述的电力转换系统，其中跨越所述正DC端子和所述负DC端子的时变电压包含小于所述DC母线电力的所述纹波的1％的纹波。
9.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中所述电子装置中的每一个为有源开关。
10.根据权利要求9所述的电力转换系统，其中所述有源开关中的每一个包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
11.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中所述电子装置中的每一个包括有源开关或二极管中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中所述第二多个切换支路的每一个切换支路包括串联连接的两个电子装置，且其中所述DC到DC电力转换器的所述第二多个切换支路中的每一个切换支路的所述两个电子装置中的至少一个为二极管。
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