CN109874385A - 电力转换系统 - Google Patents

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Abstract

目的在于提出一种电力转换系统，该电力转换系统能够在减小电路规模的情况下稳定地执行对被施加在初级绕组两端的电压的极性的反转。控制单元(13)控制转换器单元(7)以使得在第一时间段内在变压器电路单元(5)和转换器单元(7)之间不传输电力，该第一时间段包括其中发生对初级绕组(531)两端的电压的极性的反转的反转时间段。控制单元(13)控制转换器单元(7)以使第一方向上的电力从变压器电路单元(5)传递到转换器单元(7)或第二方向上与第一方向相反的第二方向期间与第一期不同。

Description

电力转换系统
技术领域
本公开总体上涉及一种电力转换系统，并且具体地涉及用于在至少一个方向上转换电力的电力转换系统。
背景技术
最近，由公司或个人向电气公司出售从分布式电源(例如，太阳能电池、燃料电池和存储电池)获得的电力(即，电力销售)的业务增加。通过将分布式电源连接到商用电力系统的系统协作来实现电力销售。在系统协作中，来自分布式电源的电力被电力转换设备(所谓的电力调节器)转换成适于商用电力系统的电力。
专利文献1公开了一种设置在电池(21)与双电层电容器(22)之间的双向升压斩波电路(40)。双向升压斩波电路(40)包括中心抽头变压器(41)。变压器(41)包括初级绕组，该初级绕组具有通过电抗器(42)连接到低电压电池(21)的(+)端子的中心抽头，并且还具有连接到一对升压斩波设备(43，45)的相对端部。另外，次级绕组具有通过电压线(VL)连接到双电层电容器(22)的中心抽头，并且还具有连接到一对降压斩波设备(46，47)的相对端部。
然而，上述传统技术涉及需要高电容平滑电容器和电路规模变大的问题。另外，它涉及另一问题，即难以稳定地执行对初级绕组两端的电压的极性的反转，从而导致开关器件的损耗以及开关器件的耐受电压(耐电压)的降低。
[引用列表]
[专利文献]
专利文献1 JP H07-23505 A
发明内容
鉴于上述不足，本公开的目的是提出一种电力转换系统，该电力转换系统能够在减小电路规模的情况下稳定地执行对被施加在初级绕组两端的电压的极性的反转。
问题的解决方案
根据本公开的一个方面的电力转换系统是用于在至少一个方向上在第一连接目标与第二连接目标之间传输电力的电力转换系统。所述电力转换系统包括第一外部连接器、第二外部连接器、变压器电路单元、第三转换器单元、连接器和控制单元。所述第一外部连接器可连接到所述第一连接目标。所述第二外部连接器可连接到所述第二连接目标。所述变压器电路单元包括连接到所述第一外部连接器的初级绕组、与所述初级绕组磁耦合的次级绕组、连接在所述第一外部连接器与所述初级绕组之间的第一转换器单元以及连接到所述次级绕组的第二转换器单元。所述第三转换器单元连接到所述第二外部连接器。所述连接器包括将所述第二转换器单元和所述第三转换器单元互连的第一连接端子和第二连接端子。所述控制单元被配置为控制所述第一转换器单元和所述第二转换器单元中的至少一个，使得正电压和负电压交替地施加在所述初级绕组两端，并且所述第一连接端子与所述第二连接端子的电压是正的。所述控制单元被配置为控制所述第三转换器单元以使得在第一时间段中在所述变压器电路单元与所述第三转换器单元之间不传输电力，所述第一时间段包括反转时间段，在所述反转时间段中发生所述初级绕组两端的电压的极性的反转。所述控制单元被配置为控制所述第三转换器单元以使得在与所述第一时间段不同的第二时间段中在从所述变压器电路单元到所述第三转换器单元的第一方向上或者在与所述第一方向相反的第二方向上传输电力。
附图说明
图1是根据实施例1的电力转换系统1的电路图。
图2是用于说明在逆变器模式下电力转换系统1的操作的波形图。
图3是用于说明流过转换器单元7的电流的路径的图。
图4是用于说明在转换器模式下电力转换系统1的操作的波形图。
图5是用于说明流过转换器单元7的电流的路径的图。
图6是用于说明在逆变器模式(1)下电力转换系统1的操作的波形图。
图7是用于说明在图6中的各个时间段中开关器件的状态的图。
图8是用于说明在图6中的各个时间段中开关器件的状态的图。
图9是用于说明在逆变器模式(1)下电力转换系统2的操作的波形图。
图10是用于说明在图9中的各个时间段中开关器件的状态的图。
图11是用于说明在图9中的各个时间段中开关器件的状态的图。
图12是用于说明在转换器模式(3)下电力转换系统1的操作的波形图。
图13是用于说明在图12中的各个时间段中开关器件的状态的图。
图14是用于说明在图12中的各个时间段中开关器件的状态的图。
图15是用于说明在转换器模式(4)下电力转换系统1的操作的波形图。
图16是用于说明在图15中的各个时间段中开关器件的状态的图。
图17是用于说明在图15中的各个时间段中开关器件的状态的图。
图18是用于说明在反转时间段中开关器件的操作的电路图。
图19是用于说明缓冲电路60的有利效果的图。
图20是用于说明缓冲电路60的有利效果的图。
图21是用于说明缓冲电路60的有利效果的图。
图22是用于说明电力转换系统1的阻抗特性的图。
图23是用于说明在逆变器模式下电力转换系统1的定时图的图。
图24是关于图23中的反转时间段TC1和TC2的放大定时图的图示。
图25是用于说明在转换器模式下电力转换系统1的定时图的图。
图26是关于图25中的反转时间段TF1和TF2的放大定时图的图示。
图27是根据实施例2的电力转换系统1A的电路图。
图28是用于说明在逆变器模式下电力转换系统1A的定时图的图。
图29是关于图28中的反转时间段TC1和TC2的放大定时图的图示。
图30是用于说明在转换器模式下电力转换系统1A的定时图的图。
图31是关于图30中的反转时间段TF1和TF2的放大定时图的图示。
图32是根据实施例3的电力转换系统1B的电路图。
图33是用于说明在逆变器模式下电力转换系统1B的定时图的图。
图34是关于图30中的反转时间段TC1和TC2的放大定时图的图示。
图35是用于说明在转换器模式下电力转换系统1B的定时图的图。
图36是关于图35中的反转时间段TF1和TF2的放大定时图的图示。
图37是根据实施例4的电力转换系统1C的电路图。
图38是根据实施例5的电力转换系统1D的电路图。
图39是根据实施例6的电力转换系统1E的电路图。
图40是根据实施例7的电力转换系统1F的电路图。
图41是根据实施例8的电力转换系统1G的电路图。
图42是根据实施例9的电力转换系统1H的电路图。
图43是根据实施例10的电力转换系统1I的电路图。
图44是用于说明在相位为0度的情况下在逆变器模式下电力转换系统1I的定时图的图。
图45是用于说明在相位为0度的情况下在转换器模式下电力转换系统1I的定时图的图。
图46是缓冲电路60的电路配置和电压[P3-N3]的波形图的图示。
图47是实施例11的第一方面的缓冲电路60A的电路配置和电压[P3-N3]的波形图的图示。
图48是实施例11的第二方面的缓冲电路60B的电路配置和电压[P3-N3]的波形图的图示。
图49是实施例11的第三方面的缓冲电路60C的电路配置和电压[P3-N3]的波形图的图示。
图50是根据实施例12的电力转换系统1J的电路图。
图51是用于说明在第一传输模式下电力转换系统1J的定时图的图。
图52是用于说明在第二传输模式下电力转换系统1J的定时图的图。
图53是根据实施例13的电力转换系统1K的电路图。
图54是用于说明电力转换系统1K的定时图的图。
图55是关于图53中的反转时间段TC1和TC2的放大定时图的图示。
图56是根据实施例14的电力转换系统1L的电路图。
图57是根据实施例15的电力转换系统1M的电路图。
图58是根据实施例16的电力转换系统1N的电路图。
图59是用于说明电力转换系统1N的定时图的图。
图60是根据实施例17的电力转换系统1P的电路图。
图61是用于说明电力转换系统1P的定时图的图。
图62是关于图61中的反转时间段TF1和TF2的放大定时图的图示。
图63是根据实施例18的电力转换系统1Q的电路图。
图64是根据实施例19的电力转换系统1R的电路图。
图65是根据实施例20的电力转换系统1S的电路图。
图66是根据实施例21的电力转换系统1T的电路图。
图67是用于说明电力转换系统1T的定时图的图。
图68是用于说明电力转换系统1T的操作的电路图。
具体实施方式
(背景披露)
已经提出了一种用于将DC电力转换成AC电力的绝缘电力转换设备，在该绝缘电力转换设备中高频变压器的初级绕组通过逆变器连接到初级DC电源，高频变压器的次级绕组通过转换器连接到高电容电容器和输出逆变器，并且输出逆变器连接到AC电力系统或AC负载(专利文献1)。
在这种传统的绝缘电力转换设备中，逆变器将来自DC电源的DC电压转换成具有矩形波形和高速极性反转的高频AC电压。逆变器通过变压器向转换器供应高频AC电压。高电容电容器平滑高频AC电压以产生DC电压。此外，在传统的电力转换设备中，输出逆变器对DC电压进行PWM控制以产生具有期望频率和幅度的AC电压，并将其输出到商用电力系统。
然而，传统的电力转换设备需要在转换器和输出逆变器之间的高电容电容器，这可能导致电路规模的增大。此外，难以稳定地执行对初级绕组两端的电压的极性的反转。因此，初级侧的转换器的开关器件在接通和断开时经历硬切换。因此，可能存在开关损耗增加并且施加在器件上的振铃电压也增加的问题。
如上所述，上述专利文献1涉及需要高电容平滑电容器并且电路规模变大的问题。另外，它涉及另一问题，即难以稳定地执行对初级绕组两端的电压的极性的反转，从而导致开关器件的损耗以及开关器件的耐受电压(耐电压)的降低。
此外，专利文献1示出了初级侧电路是电流驱动的，因此电抗器(42)连接到初级绕组的中心抽头。因此，将专利文献1的双向升压斩波电路(40)应用于本公开可能导致大的振铃电压并且它使得电路无用。
本公开涉及提出一种不需要高电容平滑电容器，从而可以减小电路规模并稳定地执行对初级绕组两端的电压的极性的反转，并从而降低开关器件的损耗和开关器件的耐受电压的电力转换系统的目的。
(公开内容1)
本公开的一个方面是一种电力转换设备，用于在DC电源与AC电力系统或AC负载之间执行双向电力传输，并且包括：
变压器电路单元，包括可连接到DC电源的初级绕组、与初级绕组磁耦合的次级绕组、连接在DC电源和初级绕组之间的第一转换器单元以及连接到次级绕组的第二转换器单元；
第三转换器单元，连接到AC电力系统或AC负载；
连接器，包括将第二转换器单元和第三转换器单元互连的第一连接端子和第二连接端子；以及
控制单元，被配置为控制第一转换器单元使得正电压和负电压交替地施加在初级绕组两端，并控制第二转换器单元使得第一连接端子与第二连接端子的电压是正的，
控制单元被配置为控制第三转换器单元以使得在第一时间段中在变压器电路单元与第三转换器单元之间不传输电力，第一时间段包括反转时间段，在反转时间段中发生初级绕组两端的电压的极性的反转，并且控制第三转换器单元以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元到第三转换器单元的第一方向上或者在与第一方向相反的第二方向上传输电力。
在这方面，第一转换器单元至第三转换器单元可以表示所谓的电力转换器，并且其示例可以包括DC/AC转换器、AC/DC转换器和DC/DC转换器。
本方面控制第三转换器单元以使得在第一时间段中在第二转换器单元和第三转换器单元之间不传输电力，第一时间段包括反转时间段，在反转时间段中发生初级绕组两端的电压的极性的反转。因此，本方面实现了第一转换器单元和第二转换器单元的零电流切换(ZCS)，因此可以稳定地执行对初级绕组两端的电压的极性的反转。因此，可以降低开关器件的损耗和耐受电压。
另外，本方面不需要如专利文献1中公开的高电容平滑电容器，因此可以减小电路规模。
此外，在本方面中，控制第一转换器单元以交替地在初级绕组两端施加正电压和负电压。并且，控制第二转换器单元，使得第一连接端子与第二连接端子的电压是正的。因此，在本方面中，具有恒定(未改变的)极性的电压被输入到第三转换器单元中。结果，第三转换器单元可以通过传统全桥电路实现，并且可以应用传统控制。
此外，本方面控制第三转换器单元以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元到第三转换器单元的第一方向上或者在与第一方向相反的第二方向上传输电力。因此，本方面可以通过改变第二时间段与第一时间段的比率来调节从第三转换器单元输出的AC电压和AC电流的幅度或者从AC电源返回到DC电源的电流的幅度。
如图1所示，上述方面还可以包括可连接到DC电源的第一电源端子和第二电源端子(P2和N2)，其中：
初级绕组可以包括连接到第一电源端子(P2)的第一中心抽头(CT1)；并且
第一转换器单元(51)可以包括
连接在初级绕组的第一绕组端子(T2)和第二电源端子(N2)之间的第一开关器件(AL)，
连接在初级绕组的第二绕组端子(T1)和第二电源端子(N2)之间的第二开关器件(BL)。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为中心抽头电路。
如图27所示，上述方面还可以包括可连接到DC电源的第一电源端子和第二电源端子(P2和N2)，其中：
第一转换器单元(51)可以被配置为全桥电路；并且
全桥电路可以包括
连接在第一电源端子(P2)和初级绕组的第一绕组端子(T2)之间的第一开关器件(AH)，
连接在第一绕组端子(T2)和第二电源端子(N2)之间的第二开关器件(AL)，
连接在第一电源端子(P2)和初级绕组的第二绕组端子(T1)之间的第三开关器件(BH)，以及
连接在第二绕组端子(T1)和第二电源端子(N2)之间的第四开关器件(BL)。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为全桥电路。
如图32所示，上述方面还可以包括可连接到DC电源的第一电源端子和第二电源端子(P2和N2)，其中：
第一转换器单元(51)可以被配置为半桥电路；
半桥电路可以包括
连接在第一电源端子(P2)和初级绕组的第一绕组端子(T2)之间的第一开关器件(AH)，以及
连接在第一绕组端子(T2)和第二电源端子(N2)之间的第二开关器件(AL)；并且
还可以包括连接在第一电源端子(P2)和初级绕组的第二绕组端子(T1)之间的第一电容器(C*1)和连接在第二绕组端子(T1)和第二电源端子(N2)之间的第二电容器(C*2)中的至少一个。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为半桥电路。
如图1所示，在上述方面中，次级绕组可以包括连接到第一连接端子(P3)的第二中心抽头(CT2)，并且
第二转换器单元(52)可以包括
连接在次级绕组的第三绕组端子(T4)和第二连接端子(N3)之间的第五开关器件(XL)，以及
连接在次级绕组的第四绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(YL)。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为中心抽头电路。
如图27所示，在上述方面中，第二转换器单元(52)可以被配置为全桥电路，并且
全桥电路可以包括
连接在第一连接端子(P3)和次级绕组的第三绕组端子(T4)之间的第五开关器件(YH)，
连接在第三绕组端子(T4)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(YL)，
连接在次级绕组的第四绕组端子(T3)和第一连接端子(P3)之间的第七开关器件(XH)，
连接在第四绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第八开关器件(XL)。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为全桥电路。
如图40所示，在上述方面中，第二转换器单元(52)可以被配置为半桥电路，
半桥电路可以包括
连接在第一连接端子(P3)和次级绕组的第四绕组端子(T3)之间的第五开关器件(XH)，以及
连接在第四绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(XL)，并且
还可以包括连接在次级绕组的第三绕组端子(T4)和第一连接端子(P3)之间的第三电容器(CXH)和连接在第三绕组端子(T4)和第二连接终端(N3)之间的第四电容器(CXL)中的至少一个。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为半桥电路。
如图1所示，上述方面还可以包括可连接到AC电力系统或AC负载的第三电源端子(U1)和第四电源端子(W1)，其中
第三转换器单元(7)可以包括
连接在第一连接端子(P3)和第三电源端子(U1)之间的第九开关器件(UH)，
连接在第三电源端子(U1)和第二连接端子(N3)之间的第三开关器件(UL)，
连接在第一连接端子(P3)和第四电源端子(W1)之间的第十一开关器件(WH)，以及
连接在第四电源端子(W1)和第二连接端子(N3)之间的第十二开关器件(WL)。
在本方面中，第三转换器单元被配置为单相逆变器。
如图43所示，上述方面还可以包括可连接到AC电力系统或AC负载的第三电源端子、第四电源端子和第五电源端子(U1，V1，W1)，其中：
第三转换器单元(7)可以被配置为三相逆变器；并且
三相逆变器可以包括
连接在第一连接端子(P3)和第三电源端子(U1)之间的第九开关器件(UH)，
连接在第三电源端子(U1)和第二连接端子(N3)之间的第三开关器件(UL)，
连接在第一连接端子(P3)和第四电源端子(V1)之间的第十一开关器件(VH)，
连接在第四电源端子(V1)和第二连接端子(N3)之间的第十二开关器件(VL)，
连接在第一连接端子(P3)和第五电源端子(W1)之间的第十三开关器件(WH)，以及
连接在第五电源端子(W1)和第二连接端子(N3)之间的第十四开关器件(WL)。
在本方面中，第三转换器单元被配置为三相逆变器。
如图1所示，在上述方面中，连接器可以包括连接在第一连接端子和第二连接端子(P3，N3)之间的缓冲电路(60)。
因此，本方面可以减小在电力转换电路中发生的振铃。
如图49所示，在上述方面中，缓冲电路(60)可以包括
一个或多个CRD缓冲器，包括第一端部连接到第一连接端子(P3)的缓冲二极管(63，67)、连接在缓冲二极管(63，67)的第二端部和第二连接端子(N3)之间的缓冲电容器(64)以及与缓冲二极管(63，67)并联连接的缓冲电阻器(65，68)。
根据本方面，在第一连接端子和第二连接端子之间发生的振铃被缓冲电容器吸收，因此可以减小这种振铃。
如图1所示，在上述方面中，控制单元可以被配置为控制第三转换器单元(7)，使得在第一时间段中使第三电源端子和第四电源端子(U1，W1)短路。
本方面涉及在第三转换器单元被配置为单相逆变器的情况下在第一时间段中的控制的一个示例。
如图1所示，在上述方面中，控制单元可以被配置为在第一时间段中执行以下任一操作：接通包括第九开关器件(UH)和第十一开关器件(WH)的高侧开关器件并断开包括第十开关器件(UL)和第十二开关器件(WL)的低侧开关器件的控制；以及断开高侧开关器件(UH，WH)和导通低侧开关器件(UL，WL)的控制。
本方面涉及在第三转换器单元被配置为单相逆变器的情况下在第一时间段中的控制的一个示例。
如图43所示，在上述方面中，控制单元可以被配置为第三转换器单元，使得在第一时间段中使第三电源端子(U1)、第四电源端子(V1)和第五电源端子(V1)短路。
本方面涉及在第三转换器单元被配置为三相逆变器的情况下在第一时间段中的控制的一个示例。
如图43所示，在上述方面中，控制单元可以被配置为在第一时间段中执行以下任一操作：接通包括第九开关器件(UH)、第十一开关器件(VH)和第十三开关器件(WH)的高侧开关器件并且断开包括第十开关器件(UL)、第十二开关器件(VL)和第十四开关器件(WL)的低侧开关器件的控制；以及断开高侧开关器件(UH，VH，WH)和导通低侧开关器件(UL，VL，WL)的控制。
本方面涉及在第三逆变器单元被配置为三相逆变器的情况下在第一时间段中的控制的一个示例。
在上述方面中，电力转换设备被配置为以第一逆变器模式、第二逆变器模式、第一转换器模式和第二转换器模式中的任何一个模式操作，在第一逆变器模式下第三转换器单元的输出电压为正，在第二逆变器模式下第三转换器单元的输出电压为负，在第一转换器模式下第三转换器单元的输入电压为正，在第二转换器模式下第三转换器单元的输入电压为负，并且
控制单元可以被配置为在第一逆变器模式和第一转换器模式下以相同的序列控制第三转换器单元，并且在第二逆变器模式和第二转换器模式下以相同的序列控制第三转换器单元。
根据本方面，在第一逆变器模式和第一转换器模式两者中以相同的序列驱动第三转换器单元。此外，在第二逆变器模式和第二转换器模式两者中以相同的序列驱动第三转换器单元。
因此，即使第三转换器单元的输出电流或输入电流显示出与期望极性不同的极性，也可以连续地切换第一逆变器模式和第一转换器模式，并且可以连续地切换第二逆变器模式和第二转换器模式。结果，本方面适用于诸如不间断电力系统(UPS)之类的独立设备。
在上述方面中，控制单元可以被配置为：通过对第三转换器单元进行PWM控制以改变每个单位时间段中第二时间段的比率来控制第一转换器单元，使得包括第一时间段和第二时间段的单位时间段以恒定时段(周期)重复并且产生期望的输出电压、输入电压、输出电流或输入电流。
根据本方面，通过PWM控制改变每个单位时间段中第二时间段的比率，因此可以产生期望的电压或电流。
在上述方面中，第一转换器单元、第二转换器单元和第三转换器单元均可以由多个开关构成，并且
多个开关均可以由单个开关器件构成。
根据本方面，每个开关由单个开关器件构成，因此与每个开关由多个开关器件构成的情况相比，可以减少开关器件的数量。
(公开内容2)
根据本公开的一个方面的电力转换设备是用于在DC电源和DC设备之间执行对DC电力的双向传输的电力转换设备，并且包括：
第一外部连接器，可连接到DC电源和DC设备中的一个；
第二外部连接器，可连接到DC电源和DC设备中的另一个；
变压器电路单元，包括连接到所述第一外部连接器的初级绕组、与所述初级绕组磁耦合的次级绕组、连接在所述第一外部连接器与所述初级绕组之间的第一转换器单元以及连接到所述次级绕组的第二转换器单元；
双向DCDC转换器，连接到第二外部连接器；
连接器，包括将第二转换器单元和DCDC转换器互连的第一连接端子和第二连接端子；以及
控制单元，被配置为控制第一转换器单元使得正电压和负电压交替地施加在初级绕组两端，并控制第二转换器单元使得第一连接端子与第二连接端子的电压是正的，
控制单元被配置为控制DCDC转换器以使得在第一时间段中在变压器电路单元与DCDC转换器之间不传输电力，第一时间段包括反转时间段，在反转时间段中发生初级绕组两端的电压的极性的反转，并且控制DCDC转换器以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元到DCDC转换器的第一方向上或者在与第一方向相反的第二方向上传输电力。
本方面控制DCDC转换器以使得在第一时间段中在第二转换器单元和DCDC转换器之间不传输电力，第一时间段包括反转时间段，在反转时间段中发生初级绕组两端的电压的极性的反转。因此，本方面实现了第一转换器单元和第二转换器单元的零电流切换(ZCS)，因此可以稳定地执行对初级绕组两端的电压的极性的反转。因此，可以降低开关器件的损耗和耐受电压。
另外，本方面不需要如专利文献1中公开的高电容平滑电容器，因此可以减小电路规模。
此外，在本方面中，控制第一转换器单元以交替地在初级绕组两端施加正电压和负电压。并且，控制第二转换器单元，使得第一连接端子与第二连接端子的电压是正的。因此，在本方面中，具有恒定(未改变的)极性的电压被输入到DCDC转换器中。结果，DCDC转换器可以通过传统DCDC转换器实现，并且可以应用传统控制而无需进行大量修改。
此外，本方面控制DCDC转换器以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元到DCDC转换器的第一方向上或者在与第一方向相反的第二方向上传输电力。因此，本方面可以向DCDC转换器输入或从DCDC转换器输出DC电压和DC电流，其幅度对应于第二时间段与第一时间段的比率。
如图1所示，在上述方面中，第一外部连接器(3)可以包括第一外部连接端子和第二外部连接端子(P2，N2)，
初级绕组(531)可以包括连接到第一外部连接端子(P2)的第一中心抽头(CT1)，并且
第一转换器单元(51)可以包括
连接在初级绕组(531)的第一绕组端子(T1)和第二外部连接端子(N2)之间的第一开关器件(BL)，以及
连接在初级绕组(531)的第二绕组端子(T2)和第二外部连接端子(N2)之间的第二开关器件(AL)。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为中心抽头电路。
如图50所示，在上述方面中，第一外部连接器(3)可以包括第一外部连接端子和第二外部连接端子(P2，N2)，
第一转换器单元(51)可以被配置为全桥电路，并且
全桥电路(51)可以包括
连接在第一外部连接端子(P2)和初级绕组(531)的第一绕组端子(T1)之间的第一开关器件(BH)，
连接在第一绕组端子(T1)和第二外部连接端子(N2)之间的第二开关器件(BL)，
连接在第一外部连接端子(P2)和初级绕组(531)的第二绕组端子(T2)之间第三开关器件(AH)，以及
连接在第二绕组端子(T2)和第二外部连接端子(N2)之间的第四开关器件(AL)。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为全桥电路。
如图38所示，在上述方面中，第一外部连接器(3)可以包括第一外部连接端子和第二外部连接端子(P2，N2)，
第一转换器单元(51)可以被配置为半桥电路，并且
半桥电路可以包括，
连接在第一外部连接端子(P2)和初级绕组(531)的第一绕组端子(T1)之间的第一电容器(C*1)和连接在第一绕组端子(T1)和第二外部连接端子(N2)之间的第二电容器(C*2)中的至少一个，
连接在第一外部连接端子(P2)和初级绕组(531)的第二绕组端子(T2)之间第一开关器件(AH)，以及
连接在第二绕组端子(T2)和第二外部连接端子(N2)之间的第二开关器件(AL)。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为半桥电路。
如图1所示，在上述方面中，次级绕组(532)可以包括连接到第一连接端子(P3)的第二中心抽头(CT2)，并且
第二转换器单元(52)可以包括
连接在次级绕组(532)的第三绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第五开关器件(YL)，以及
连接在次级绕组(532)的第四绕组端子(T4)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(XL)。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为中心抽头电路。
如图50所示，在上述方面中，第二转换器单元(52)可以被配置为全桥电路，并且
全桥电路可以包括
连接在次级绕组(532)的第三绕组端子(T3)和第一连接端子(P3)之间的第五开关器件(XH)，
连接在第三绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(XL)，
连接在第一连接端子(P3)和次级绕组(532)的第四绕组端子(T4)之间的第七开关器件(YH)，以及
连接在第四绕组端子(T4)和第二连接端子(N3)之间的第八开关器件(YL)。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为全桥电路。
如图42所示，在上述方面中，第二转换器单元(52)可以被配置为半桥电路，并且
半桥电路可以包括
连接在第一连接端子(P3)和次级绕组(532)的第三绕组端子(T3)之间的第五开关器件(XH)，
连接在第三绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(XL)，以及
连接在次级绕组(532)的第四绕组端子(T4)与第一连接端子(P3)之间的第三电容器(CXH)和连接在第四绕组端子(T4)与第二连接终端(N3)之间的第四电容器(CXL)中的至少一个。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为半桥电路。
如图50所示，在上述方面中，第二外部连接器(15)可以包括第三外部连接端子(U2)以及连接到第二连接端子(N3)的第四外部连接端子(W2)，
DCDC转换器被配置为双向斩波电路，并且
双向斩波电路可以包括
线圈(71)，具有连接到第三外部连接端子(U2)的第一线圈端子，
第九开关器件(UH)，连接在线圈(71)的第二线圈端子(U1)和第一连接端子(P3)之间，以及
第十开关器件(UL)，连接在第二线圈端子(U1)和第二连接端子(N3)之间。
在本方面中，DCDC转换器被配置为双向斩波电路。
在上述方面中，控制单元可以被配置为控制双向斩波电路，使得在第一时间段中使第二线圈端子(U1)和第二连接端子(N3)短路。
本方面涉及在DCDC转换器被配置为双向斩波电路的情况下在第一时间段中的控制的一个示例。
在上述方面中，控制单元可以被配置为在第一时间段中断开第九开关器件(UH)并接通第十开关器件(UL)。
本方面涉及在第一时间段中控制双向斩波电路的详细示例。
在上述方面中，控制单元可以被配置为在第二时间段中接通第九开关器件(UH)并断开第十开关器件(UL)。
本方面涉及在第二时间段中控制双向斩波电路的一个示例。
在上述方面中，第一转换器单元、第二转换器单元和DCDC转换器均可以包括多个臂，并且
多个臂中的每个臂可以包括单个开关。
根据本方面，每个臂由单个开关构成，因此可以减少开关的数量。注意，开关的示例可以包括开关器件，例如晶体管以及连接到开关器件的续流二极管。
如图50所示，在上述方面中，连接器可以包括连接在第一连接端子和第二连接端子(P3，N3)之间的缓冲电路(60)。
因此，本方面可以减小在电力转换电路中发生的振铃。
如图49所示，在上述方面中，缓冲电路(60)可以包括
一个或多个CRD缓冲器，包括第一端部连接到第一连接端子(P3)的缓冲二极管(63，67)、连接在缓冲二极管(63，67)的第二端部和第二连接端子(N3)之间的缓冲电容器(64，69)以及与缓冲二极管(63，67)并联连接的缓冲电阻器(65，68)。
根据本方面，在第一连接端子和第二连接端子之间发生的振铃被缓冲电容器吸收，因此可以减小这种振铃。
(公开内容3)
根据本公开的一个方面的电力转换设备是用于在DC电源与设备或AC电力系统之间在单个方向上传输电力的电力转换设备，并且包括：
第一外部连接器，可连接到DC电源和设备中的一个；
第二外部连接器，可连接到DC电源和设备中的另一个或AC电力系统；
变压器电路单元，包括连接到所述第一外部连接器的初级绕组、与所述初级绕组磁耦合的次级绕组、连接在所述第一外部连接器与所述初级绕组之间的第一转换器单元以及连接到所述次级绕组的第二转换器单元；
第三转换器单元，连接到第二外部连接器，以在单个方向上传输电力；
连接器，包括在第二转换器单元和第三转换器单元之间互连的第一连接端子和第二连接端子；以及
控制单元，被配置为控制第一转换器单元和第二转换器单元中的至少一个，使得正电压和负电压交替地施加在初级绕组两端，并且第一连接端子与第二连接端子的电压是正的，
控制单元被配置为控制第三转换器单元以使得在第一时间段中在变压器电路单元与第三转换器单元之间不传输电力，第一时间段包括反转时间段，在反转时间段中发生初级绕组两端的电压的极性的反转，并且控制第三转换器单元以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元到第三转换器单元的第一单个方向上或者在与第一单个方向相反的第二单个方向上传输电力。
本方面控制第三转换器单元以使得在第一时间段中在第二转换器单元和第三转换器单元之间不传输电力，第一时间段包括反转时间段，在反转时间段中发生初级绕组两端的电压的极性的反转。因此，本方面实现了第一转换器单元的零电流切换(ZCS)，因此可以稳定地执行对初级绕组两端的电压的极性的反转。因此，可以降低开关器件的损耗和耐受电压。
另外，本方面不需要如专利文献1中公开的高电容平滑电容器，因此可以减小电路规模。
此外，本方面控制第一转换器单元和第二转换器单元中的至少一个，使得正电压和负电压交替地施加在初级绕组两端，并且第一连接端子与第二连接端子的电压是正的。因此，在本方面中，向第三转换器单元供应具有恒定(未改变的)极性的电压。结果，当第三转换器单元连接到DC设备时，第三转换器单元可以通过例如传统的单向斩波电路来实现。并且，当第三转换器单元连接到AC设备或AC电力系统时，第三转换器单元可以通过例如传统全桥电路来实现。结果，根据本方面，传统控制可以应用于第三转换器单元而无需进行大量修改。
此外，本方面控制第三转换器单元以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元到第三转换器单元的第一单个方向上或者在与第一单个方向相反的第二单个方向上传输电力。因此，本方面可以向第三转换器单元输入或从第三转换器单元输出具有以下幅度的电压或电流：该幅度与第二时间段与第一时间段的比率相对应。
如图56所示，在上述方面中，第一外部连接器(3)可以包括第一外部连接端子和第二外部连接端子(P2，N2)，
初级绕组(531)可以包括连接到第一外部连接端子(P2)的第一中心抽头(CT1)，并且
第一转换器单元(51)可以包括
连接在初级绕组的第一绕组端子(T1)和第二外部连接端子(N2)之间的第一开关器件(BL)，以及
连接在初级绕组的第二绕组端子(T2)和第二外部连接端子(N2)之间的第二开关器件(AL)。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为中心抽头电路。
如图53所示，在上述方面中，第一外部连接器(3)可以包括第一外部连接端子和第二外部连接端子(P2，N2)，
第一转换器单元(51)可以被配置为全桥电路，并且
全桥电路可以包括
连接在第一外部连接端子(P2)和初级绕组的第一绕组端子(T1)之间的第一开关器件(BH)，
连接在第一绕组端子(T1)和第二外部连接端子(N2)之间的第二开关器件(BL)，
连接在第一外部连接端子(P2)和初级绕组的第二绕组端子(T2)之间第三开关器件(AH)，以及
连接在第二绕组端子(T2)和第二外部连接端子(N2)之间的第四开关器件(AL)。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为全桥电路。
如图57所示，在上述方面中，第一外部连接器(3)可以包括第一外部连接端子和第二外部连接端子(P2，N2)，
第一转换器单元(51)可以被配置为半桥电路，并且
半桥电路可以包括
连接在第一外部连接端子(P2)和初级绕组的第一绕组端子(T1)之间的第一电容器(C*1)和连接在第一绕组端子(T1)和第二外部连接端子(N2)之间的第二电容器(C*2)中的至少一个，
连接在第一外部连接端子(P2)和初级绕组的第二绕组端子(T2)之间的第一开关器件(AH)，以及
连接在第二绕组端子(T2)和第二电源端子(N2)之间的第二开关器件(AL)。
在本方面中，初级绕组和第一转换器单元被配置为半桥电路。
如图56所示，在上述方面中，次级绕组(532)可以包括连接到第一连接端子(P3)的第二中心抽头(CT2)，并且
第二转换器单元(52)可以包括
连接在次级绕组的第三绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第五开关器件(DYL)，以及
连接在次级绕组的第四绕组端子(T4)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(DXL)。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为中心抽头电路。
如图53所示，在上述方面中，第二转换器单元(52)可以被配置为全桥电路，并且
全桥电路可以包括
连接在第一连接端子(P3)和次级绕组的第三绕组端子(T3)之间的第五开关器件(DXH)，
连接在第三绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(DXL)，
连接在次级绕组的第四绕组端子(T4)和第一连接端子(P3)之间的第七开关器件(DYH)，
连接在第四绕组端子(T4)和第二连接端子(N3)之间的第八开关器件(DYL)。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为全桥电路。
在上述方面中，第二转换器单元(52)可以被配置为半桥电路，并且
半桥电路可以包括
连接在第一连接端子(P3)和次级绕组的第三绕组端子(T3)之间的第五开关器件(DXH)，以及
连接在第三绕组端子(T3)和第二连接端子(N3)之间的第六开关器件(DXL)，以及
还可以包括连接在次级绕组的第四绕组端子(T4)和第一连接端子(P3)之间的第三电容器(CXH)和连接在第四绕组端子(T4)和第二连接终端(N3)之间的第四电容器(CXL)中的至少一个。
在本方面中，次级绕组和第二转换器单元被配置为半桥电路。
如图53所示，在上述方面中，该设备可以是DC设备(27)，
第二外部连接器(15)可以包括第三外部连接端子(U2)以及连接到第二连接端子(N3)的第四外部连接端子(W2)，
第三转换器单元(7)可以被配置为用于在第一单个方向上传输DC电力的斩波电路，并且
斩波电路可以包括
线圈(71)，具有连接到第三外部连接端子(U2)的第一线圈端子，
第九开关器件(UH)，连接在线圈的第二线圈端子(U1)和第一连接端子(P3)之间，以及
二极管(D2)，具有连接到第二线圈端子(U1)的阴极和连接到第二连接端子(N3)的阳极。
本方面涉及用于在第一单个方向上传输电力的斩波电路的一个示例。
在上述方面中，控制单元可以被配置为在第一时间段中断开第九开关器件并且在第二时间段中接通第九开关器件。
本方面涉及控制用于在第一单个方向上传输电力的斩波电路的一个示例。
如图60所示，在上述方面中，该设备可以是DC设备(27)，
第二外部连接器(15)可以包括第三外部连接端子(U2)以及连接到第二连接端子(N3)的第四外部连接端子(W2)，
第三转换器单元(7)可以被配置为用于在第二单个方向上传输DC电力的斩波电路，并且
斩波电路可以包括
线圈(71)，具有连接到第三外部连接端子(U2)的第一线圈端子，
二极管(D1)，具有连接到线圈的第二线圈端子(U1)的阳极和连接到第一连接端子(P3)的阴极，以及
第九开关器件(UL)，连接在第二线圈端子(U1)和第二连接端子(N3)之间。
本方面涉及用于在第二单个方向上传输电力的斩波电路的一个示例。
在上述方面中，控制单元可以被配置为在第一时间段中接通第九开关器件并且在第二时间段中断开第九开关器件。
本方面涉及控制用于在第二单个方向上传输电力的斩波电路的一个示例。
如图58所示，在上述方面中，该设备可以是单相AC设备(30)，
第二外部连接器(15)可以包括第三外部连接端子(U2)和第四外部连接端子(W2)，
第三转换器单元可以被配置为单相逆变器，并且
单相逆变器可以包括
连接在第一连接端子(P3)和第三外部连接端子(U2)之间的第九开关器件(UH)，
连接在第三外部连接端子(U2)和第二连接端子(N3)之间的第十开关器件(UL)，
连接在第一连接端子(P3)和第四外部连接端子(W2)之间的第十一开关器件(WH)，以及
连接在第四外部连接端子(W2)和第二连接端子(N3)之间的第十二开关器件(WL)。
因此，本方面可以将来自DC电源的DC电力转换成单相AC电力并将其传输到AC电力系统或单相AC设备。或者本方面可以将来自单相AC设备的DC电力转换成DC电力并将其传输到DC电源。
如图43所示，在上述方面中，该设备可以是三相AC设备(27)，
第二外部连接器(15)可以包括第三外部连接端子(15u)、第四外部连接端子(15w)和第五外部连接端子(15v)，
第三转换器单元可以被配置为三相逆变器，并且
三相逆变器可以包括
连接在第一连接端子(P3)和第三外部连接端子(15u)之间的第九开关器件(UH)，
连接在第三外部连接端子(15u)和第二连接端子(N3)之间的第十开关器件(UL)，
连接在第一连接端子(P3)和第四外部连接端子(15w)之间的第十一开关器件(WH)，
连接在第四外部连接端子(15w)和第二连接端子(N3)之间的第十二开关器件(WL)，
连接在第一连接端子(P3)和第五外部连接端子(15v)之间的第十三开关器件(VH)，以及
连接在第五外部连接端子(15v)和第二连接端子(N3)之间的第十四开关器件(VL)。
因此，本方面可以将来自DC电源的DC电力转换成三相AC电力并将其传输到AC电力系统或三相AC设备。或者本方面可以将来自三相AC设备的AC电力转换成DC电力并将其传输到DC电源。
如图53所示，在上述方面中，连接器可以包括连接在第一连接端子和第二连接端子(P3，N3)之间的缓冲电路(60)。
因此，本方面可以减小在电力转换电路中发生的振铃。
如图49所示，在上述方面中，缓冲电路(60)可以包括
一个或多个CRD缓冲器，包括第一端部连接到第一连接端子(P3)的缓冲二极管(63，67)、连接在缓冲二极管(63，67)的第二端部和第二连接端子(N3)之间的缓冲电容器(64，69)以及与缓冲二极管(63，67)并联连接的缓冲电阻器(65，68)。
根据本方面，在第一连接端子和第二连接端子之间发生的振铃被缓冲电容器吸收，因此可以减小这种振铃。
下文中，参考附图详细地描述了根据本公开的实施例。
(实施例1)
图1是根据实施例1的电力转换系统1的电路图。电力转换系统1被定义为用于在DC电源17与AC电力系统29或AC负载27之间执行双向转换和电力传输的电力转换系统。
电力转换系统1用作电力调节器并且包括连接器3(第一外部连接器的一个示例)、电容器4、变压器电路单元5、连接器6、转换单元7(第三转换器单元的一个示例)、滤波器电路9和连接器15(第二外部连接器的一个示例)。连接器3包括端子P2(第一电源端子的一个示例)和端子N2(第二电源端子的一个示例)。
变压器电路单元5包括转换器单元51(第一转换器单元的一个示例)、转换器单元52(第二转换器单元的一个示例)和变压器53。连接器6包括端子P3(第一连接端子的一个示例)、端子N3(第二连接端子的一个示例)和缓冲电路60。缓冲电路60包括电阻器61和电容器62。转换单元7包括单相逆变器。滤波器电路9包括一对线圈91和92以及电容器93。连接器15包括端子15a和端子15b。
DC电源17(第一连接目标的一个示例)可以包括例如蓄电池、太阳能电池、燃料电池等。DC电源17具有连接到端子P2的正电极，并且DC电源17具有连接到端子N2的负电极。在本公开中，“连接”意味着“电连接”。来自DC电源17的电力通过端子P2和端子N2被供应给变压器电路单元5。备选地，DC电源17可以包括蓄电池、太阳能电池、燃料电池等以及一个或多个斩波电路。
电容器4是连接在端子P2和端子N2之间的一个或多个电解电容器，由此稳定端子P2和端子N2之间的电压。
变压器53是高频中心抽头式变压器，并且包括彼此磁耦合的初级绕组531和次级绕组532。初级绕组531包括被中心抽头CT1(第一中心抽头的一个示例)分开的两个线圈L1和L2。
中心抽头CT1连接到端子P2。初级绕组531具有用作连接到开关器件BL(第二开关器件的一个示例)的端子T1(第二绕组端子的一个示例)的第一端部。初级绕组531具有用作连接到开关器件AL(第一开关器件的一个示例)的端子T2(第一绕组端子的一个示例)的第二端部。
次级绕组532包括被中心抽头CT2(第二中心抽头的一个示例)分开的两个线圈L3和L4。中心抽头CT2连接到端子P3。次级绕组532具有用作连接到开关器件YL(第六开关器件的一个示例)的端子T3(第四绕组端子的一个示例)的第一端部。次级绕组532具有用作连接到开关器件XL(第五开关器件的一个示例)的端子T4(第四绕组端子的一个示例)的第二端部。线圈L1、L2、L3和L4磁耦合，使得中心抽头CT1、端子T2、中心抽头CT2和端子T2具有相同极性。
例如，转换器单元51是高频逆变器，以及将从DC电源17供应的DC电压转换成20kHz的矩形波形的高频AC电压，并且将其供应给初级绕组531和次级绕组532。转换器单元51包括两个开关器件AL和BL、两个二极管DA和DB以及两个电容器CA和CB。
例如，开关器件AL和BL可以由n型场效应晶体管构成。开关器件AL的漏极连接到端子T2，源极连接到端子N2。开关器件BL的漏极连接到端子T1，源极连接到端子N2。
二极管DA的阳极连接到开关器件AL的源极，阴极连接到开关器件AL的漏极。二极管DB的阳极连接到开关器件BL的源极，阴极连接到开关器件BL的漏极。
二极管DA和DB可以分别用作开关器件AL和BL的体二极管或外部二极管。
电容器CA连接在开关器件AL的源极和漏极之间。电容器CB连接在开关器件BL的源极和漏极之间。电容器CA和CB与初级绕组531谐振，以实现开关器件AL、BL、YL和XL的软切换。备选地，电容器CA和CB可以连接在端子T1和T2之间，或者分别与线圈L1和L2并联连接。
转换器单元52将被施加在次级绕组532两端的并且具有交替的正极性和负极性的矩形波形的AC电压转换成具有正极性的电压，并将其施加在端子P3和端子N3之间。转换器单元52包括两个开关器件YL和XL以及两个二极管DY和DX。
例如，开关器件YL和XL可以由n型场效应晶体管构成。开关器件YL的漏极连接到端子T3，源极连接到端子N3。开关器件XL的漏极连接到端子T4，源极连接到端子N3。
二极管DY的阳极连接到开关器件YL的源极，阴极连接到开关器件YL的漏极。二极管DX的阳极连接到开关器件XL的源极，阴极连接到开关器件XL的漏极。
例如，开关器件AL、BL、YL和XL每一个可以由npn型绝缘栅双极型晶体管而不是场效应晶体管构成。在这种情况下，二极管DA、DB、DY和DX被提供为续流二极管。此外，在这种情况下，二极管DA连接在开关器件AL的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件AL接通时流过开关器件AL的电流相反的方向流过二极管DA。这经必要修改可适用于二极管DB、DY和DX。
存在控制单元13，该控制单元13被配置为在接通开关器件BL和YL的同时保持断开开关器件AL和XL，并且被配置为在断开开关器件BL和YL的同时保持接通开关器件AL和XL。在这方面，控制单元13以相同的占空比控制开关器件AL、BL、XL和YL。注意，在图2所示的示例中，开关器件AL、BL、XL和YL的占空比基本上为50％。这里“基本上50％”表示通过从占空比50％中减去死区时间(dead time)(反转时间段)而获得的占空比。
转换单元7包括单相逆变器，并且例如根据被施加在端子P3和端子N3之间的正电压产生频率为50Hz或60Hz的商用AC电压。转换单元7是单相逆变器，包括开关器件UH(第九开关器件的一个示例)、开关器件UL(第十开关器件的一个示例)、开关器件WH(第十一开关器件的一个示例)、开关器件WL(第十二开关器件的一个示例)、四个二极管D1至D4、端子U1(第三电源端子的一个示例)和端子W1(第四电源端子的一个示例)，其中，开关器件UH、UL、WH和WL以全桥配置连接。
开关器件UH至WL均由n型场效应晶体管构成。开关器件UH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子U1。开关器件WH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子W1。
开关器件UL的漏极连接到端子U1，源极连接到端子N3。开关器件WL的漏极连接到端子W1，源极连接到端子N3。
二极管D1至D4的阳极和阴极分别连接到开关器件UH至WL的源极和漏极。
例如，开关器件UH、UL、WH和WL均可以由npn型绝缘栅双极型晶体管而不是场效应晶体管构成。在这种情况下，二极管D1、D2、D3和D4被提供为续流二极管。此外，在这种情况下，二极管D1连接在开关器件UH的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件UH接通时流过开关器件UH的电流相反的方向流过二极管D1。这经必要修改可适用于二极管D2、D3和D4。
控制单元13通过接通或断开开关器件UH至WL来控制端子15a和15b之间的电压Vout和电流IL中的至少一个的幅度。这将在下文中详细描述。
线圈91连接在端子U1和端子15a之间。线圈92连接在端子W1和端子15b之间。电容器93连接在端子15a和端子15b之间。线圈91和92以及电容器93构成滤波器电路，该滤波器电路用于平滑从转换器单元7输出的矩形波形的AC电压。因此，从转换器单元7输出的矩形波形的AC电压被转换成具有与矩形波形的AC电压的脉冲宽度相对应的幅度的正弦波形的AC电压。
为了将来自DC电源17的电力供应给AC电力系统29(以销售电力)或从AC电力系统29接收电力并对DC电源17充电，端子15a和15b连接到AC电力系统29。
为了将来自DC电源17的电力供应给AC负载27或从AC负载27接收电力并对DC电源17充电，端子15a和15b连接到AC负载27。例如，AC负载27(第二连接目标的一个示例)可以是用商用AC电压操作的电子设备。
控制单元13可以由例如CPU、FPGA、ASIC等构成，并且被配置为控制转换器单元51和52以及转换器单元7。
控制单元13被配置为控制转换器单元51，使得高频AC电压被供应给初级绕组531和次级绕组532。控制单元13被配置为控制转换器单元52，使得在端子P3和端子N3之间施加具有正极性的电压。
控制单元13被配置为控制转换器单元7以使得在第一时间段内在变压器电路单元5和转换器单元7之间不传输电力，其中该第一时间段包括其中发生对初级绕组531两端的电压的极性的反转的反转时间段。控制单元13被配置为控制转换器单元7以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元5到转换器单元7的第一方向上或在与第一方向相反的第二方向上传输电力。
详细地，控制单元13控制转换器单元51、52和7，使得下面描述的反转时间段和循环时间段出现在构成向初级绕组531供应AC电压的半周期(单位时间段的一个示例)的第一时间段中，并且下面描述的供电时间段或返回时间段出现在与第一时间段不同的第二时间段中。
更详细地，控制单元13对转换器单元7执行PWM控制以改变每个单位时间段中的第二时间段的比率，从而产生期望电压Vout或电流IL。例如，期望电压Vout或电流IL表示具有与PWM控制中使用的调制信号相同的波形的电压或电流。
接下来，描述电力转换系统1的操作。
电力转换系统1以从DC电源17向AC电力系统29或AC负载27供电的逆变器模式或从AC电力系统29或AC负载27向DC电源17返回电力的转换器模式操作。
逆变器模式表示在端子15a和15b之间在与电流流过AC电力系统29或AC负载27的方向相同的方向上发生电压降的模式。换言之，逆变器模式表示电压Vout和电流IL具有相同极性的模式。转换器模式表示在端子15a和15b之间在与电流流过AC电力系统29或AC负载27的方向相反的方向上发生电压降的模式。换言之，转换器模式表示电压Vout和电流IL具有彼此不同的极性的模式。
图2是用于说明在逆变器模式下电力转换系统1的操作的波形图。在图2中，(1)表示开关器件BL和AL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(2)表示开关器件YL和XL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(3)表示开关器件UH和UL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(4)表示开关器件WH和WL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。
此外，在图2中，(5)是中心抽头CT1与端子T1之间的电压VT1和中心抽头CT1与端子T2的电压VT2的波形图。(6)是中心抽头CT2与端子T3之间的电压VT3和中心抽头CT2与端子T4的电压VT4的波形图。(7)是线圈L1的电流IL1和线圈L2的电流IL2的波形图。(8)是流过线圈91的电流IL和电压Vout的波形图。图3是用于说明流过转换器单元7的电流的路径的图。
在下文中，描述逆变器模式，其中端子P2和端子N2之间的电压被称为电压VE。注意，以基本上为50％的占空比对开关器件AL、BL、XL和YL进行PWM控制。在下文中，线圈L1至L4(高频变压器)的绕组比应为1∶1∶1∶1。然而，这仅仅是一个示例，并且线圈L1至L4的绕组比可以不同于1∶1∶1∶1。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件BL和YL并断开开关器件AL和XL。因此，VT1等于VE，VT2等于-VE，VT3等于VE，VT4等于-VE。
在这种情况下，端子T1与端子N2之间的电压(电压[T1-N2])等于0，并且端子T2与端子N2之间的电压(电压[T2-N2])等于2VE。此外，端子T3与端子N3之间的电压(电压[T3-N3])等于＝0，并且端子T4与端子N3之间的电压(电压[T4-N3])等于2VE。因此，端子P3与端子N3之间的电压(电压[P3-N3])等于VE。
<时间段ST2>
控制单元13在断开开关器件UH和WH并接通开关器件UL和WL的同时断开开关器件AL、BL、XL和YL以允许电流IL循环。因此，由线圈L1的励磁电流和电容器CA和CB引起的谐振使得电压VT1的极性从正状态逐渐反转为负状态，并且还使得电压VT2的极性从负状态逐渐反转为正状态。因此，可以实现软切换。在下文中，反转时间段表示开关器件BL和YL的极性以及开关器件AL和XL的极性从其正状态切换到其负状态或从其负状态切换到其正状态所需的时间段。
<时间段ST3>
控制单元13接通开关器件AL和XL，同时断开开关器件BL和YL。因此，VT2等于VE，因此VT1等于-VE，VT3等于-VE，并且VT4等于VE。
在这种情况下，电压[T1-N2]等于2VE，电压[T2-N2]等于0，电压[T3-N3]等于2VE，电压[T4-N3]等于0。
<时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL以反转电压VT1至VT4的极性。
此后，转换器单元51和52重复分别与时间段ST1、ST2、ST3和ST4相关联的操作。因此，电压[P3-N3]保持等于VE，然后被施加在转换器单元7两端。由于为转换器单元7供应恒定电压VE，所以转换器单元7不必具有双向开关配置，而是对于它而言具有传统全桥电路足矣。
注意，转换器单元7通过变压器53连接到DC电源17。因此，可以认为转换器单元7通过变压器53的漏电感直接连接到DC电源17。由于此，在转换器单元7的切换过程中，可能在电力转换系统1中发生振铃。为了防止这种情况，提供了缓冲电路60。当电压[P3-N3]的极性反转时，流过缓冲电路60的电流的方向也反转。这意味着增加电容器62的电容非常困难。因此，在电压[P3-N3]的极性反转时，难以抑制这种振铃。
相反，电力转换系统1未看到电压[P3-N3]的极性的反转。电容器62可以具有比在发生电压[P3-N3]的极性反转的情况下更大的电容。因此，电力转换系统1可以减少这种振铃。
<时间段ST5>
控制单元13在VT1保持等于VE的固定时间段内接通开关器件UH和WH并且断开开关器件UL和WL。在这种情况下，固定时间段可以被认为是电流IL流过循环路径71(参见图3)的循环时间段。循环路径71是转换器单元7中的闭环，因此停止从DC电源17到转换器单元7的电力传输。结果，转换器单元7进入循环模式，然后作为端子U1与端子W1之间的电压的电压Vo变为等于0。在这种情况下，Vout高于Vo并且电流IL减小。
<时间段ST6>
控制单元13在VT1保持等于VE的固定时间段内接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH。在这种情况下，固定时间段可以被认为是电流IL流过供电路径72(参见图3)的供电时间段。供电路径72允许电流流过次级绕组532，从而将电力从DC电源17传输到转换器单元7。结果，转换器单元7进入供电模式，然后电压Vo等于VE。在这种情况下，Vout低于Vo并且电流IL增加。
<时间段ST7>
控制单元13在VT2保持等于VE的固定时间段内接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH。与时间段ST5类似，转换器单元7进入循环模式，然后电压Vo等于0。在这种情况下，Vout高于Vo并且电流IL减小。
〈时间段ST8>
控制单元13在VT2保持等于VE的固定时间段内接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH。与时间段ST6类似，转换器单元7进入供电模式，然后电压Vo等于VE。在这种情况下，Vout低于Vo并且电流IL增加。
如上所述，转换器单元7仅在VT1保持等于VE或VT2保持等于VE的固定时间段内以循环模式和供电模式操作。因此，控制单元13可以通过对转换器单元7进行PWM控制来改变循环时间段和供电时间段的比率，从而产生期望电压Vout。
<补充>
向初级绕组531供应AC电压的半周期用“T”表示，Vo等于VE的时间段用“Ton”表示，并且电流IL在该时间段Ton中的增加量用“ΔI20”表示时，ΔI20可由下式给出。
ΔI20＝(VE-Vout)/L×Ton
当Vo等于0的时间段用“Toff”(＝T-Ton)表示并且电流IL在该时间段Toff中的减少量用“ΔI20”表示时，ΔI20可由下式给出。
ΔI20＝Vout/L×(T-Ton)
在稳定状态下，各个情况的ΔI20彼此相等，并且电压Vout可由下式给出。
Vout＝Ton/T×VE＝D×VE
D等于Ton/T并表示占空比。根据上面的公式可以理解，由于改变占空比D的PWM控制，电压Vout被输出为具有期望波形的AC电压。
接下来，描述转换器模式。图4是用于说明在转换器模式下电力转换系统1的操作的波形图。在这方面，如图5所示，用由Vin表示的端子U2和端子W2之间的电压以及由Vout表示的端子P2和端子N2之间的电压进行描述。图5是用于说明流过转换器单元7的电流的路径的图。
图4的(1)至(8)分别对应于图2的(1)至(8)。此外，在图5中，电流IL的方向与图3中的方向相反。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件BL和YL并断开开关器件AL和XL。因此，VT1等于Vout，VT2等于-Vout，VT3等于Vout，并且VT4等于-Yout。
在这种情况下，电压[T1-N2]等于0并且电压[T2-N2]等于2Yout。另外，电压[T3-N3]等于0并且电压[T4-N3]等于2Yout。因此，电压[P3-N3]等于Vout。
<时间段ST2>
控制单元13在断开开关器件UH和WH并接通开关器件UL和WL的同时断开开关器件AL、BL、XL和YL以允许电流IL循环。因此，实现了反转时间段。电压VT1的极性从正状态逐渐反转为负状态，并且电压VT2的极性也从负状态逐渐反转为正状态。因此，可以实现软切换。
<时间段ST3>
控制单元13接通开关器件AL和XL，同时断开开关器件BL和YL。因此，VT2等于Vout，因此VT1等于-Vout，VT3等于-Vout，并且VT4等于Vout。
在这种情况下，电压[T1-N2]等于2Vout，电压[T2-N2]等于0，电压[T3-N3]等于2Vout，电压[T4-N3]等于0。
<时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL以反转电压VT1至VT4的极性。之后，控制单元13重复分别与时间段ST1至ST4相关联的操作。因此，电压[P3-N3]保持等于VE(Vout)。
<时间段ST5>
控制单元13在VT1保持等于Vout的固定时间段内接通开关器件UH和WH并且断开开关器件UL和WL。在这种情况下，固定时间段可以被认为是电流IL流过循环路径81(参见图5)的循环时间段。循环路径81与循环路径71相同，除了其方向与循环路径71的方向相反之外。结果，转换器单元7进入循环模式，然后电压Vo变为等于0。在这种情况下，Vin高于Vo并且电流IL增大。
<时间段ST6>
控制单元13在VT1保持等于Vout的固定时间段内接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH。在这种情况下，固定时间段可以被认为是电流IL流过返回路径82(参见图5)的返回时间段。返回路径82和供电路径72具有相反的方向。结果，转换器单元7进入返回模式，然后电压Vo等于Yout。在这种情况下，Vin低于Vo并且电流IL减小。
<时间段ST7>
控制单元13在VT2保持等于Vout的固定时间段内接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH。与时间段ST5类似，转换器单元7进入循环模式，然后电压Vo等于0。在这种情况下，Vin高于Vo并且电流IL增大。
<时间段ST8>
控制单元13在VT2保持等于Vout的固定时间段内接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH。与时间段ST6类似，转换器单元7进入返回模式，然后电压Vo等于Vout。在这种情况下，Vin低于Vo并且电流IL减小。
如上所述，转换器单元7仅在VT1保持等于Vout或VT2保持等于Vout的固定时间段内以循环模式和返回模式操作。因此，控制单元13可以通过对转换器单元7进行PWM控制来改变循环时间段和返回时间段的比率，从而产生期望电压Vout。
〈补充>
向初级绕组531供应AC电压的半周期用“T”表示，Vo等于0的时间段用“Ton”表示，并且电流IL在该时间段Ton中的增加量用“ΔI20”表示时，ΔI20可由下式给出。
ΔI20＝Vin/L×Ton
当Vo等于Vout的时间段用“Toff”(＝T-Ton)表示并且电流IL在该时间段Toff中的减少量用“ΔI20”表示时，ΔI20可由下式给出。
ΔI20＝(Vout-Vin)/L×(T-Ton)
在稳定状态下，各个情况的ΔI20彼此相等，并且电压Vout可由下式给出。
Vout＝T/(T-Ton)×Vin＝1/(1-D)×Vin
当(1-D)用Doff表示时，上述公式可以用下面的公式重写。
Vout＝1/Doff×Vin
根据上面的公式可以理解，通过改变Doff的PWM控制可以将电压Vin转换成DC电压。
接下来，详细地描述逆变器模式下电力转换系统1的开关操作。
逆变器模式包括逆变器模式(1)，其中电压Vout为正，电流IL为正，如图6所示；以及逆变器模式(2)，其中电压Vout为负，电流IL为负，如图9所示。
<逆变器模式(1)>
图6是用于说明在逆变器模式(1)下电力转换系统1的操作的波形图。图6的上侧是电压Vout和电流IL的波形图。图6的下侧是在被供应给初级绕组531的AC电压的一个时段(2T)中各个开关器件BL、YL、AL、XL、UH、UL、WH和WL的接通状态和断开状态的波形图。
图7和图8是用于说明在图6中的各个时间段中开关器件的状态的图。注意，在图7和图8中，电压Vout是正的，因此线圈91具有正电位(+)。此外，在逆变器模式下，电流IL流入正“+”侧。
<时间段(1)>
时间段(1)是反转时间段。控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL，接通开关器件UH和WH，并且断开开关器件UL和WL。在这种情况下，电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WH和开关器件UH到达线圈91的循环路径71。因此，阻止了变压器53的初级侧和次级侧之间的电力传输。
<时间段(2)>
时间段(2)是从反转时间段到供电时间段的过渡时间段。控制单元13接通开关器件BL和YL。在这种情况下，转换器单元7具有与时间段(1)相同的状态，因此电流IL流过循环路径71。
〈时间段(3)>
时间段(3)是从反转时间段到供电时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件WH。即使当开关器件WH断开时，电流IL也通过连接到开关器件WH的二极管D3流过循环路径71。
〈时间段(4)>
时间段(4)是供电时间段。控制单元13接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH。在这种情况下，转换器单元7进入供电模式，并且电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WL、开关器件YL、线圈L3和开关器件UH到达线圈91的供电路径72。此外，变压器53的初级侧上的电流流过从线圈L1开始经过开关器件BL到达DC电源17的路径75。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(5)>
时间段(5)是从供电时间段到循环时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件UH。在这种情况下，电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WL和二极管D2到达线圈91的循环路径73。此外，变压器53的初级侧和次级侧电分离，因此电流不在变压器53的初级侧上流动。
<时间段(6)>
时间段(6)是循环时间段。控制单元13接通开关器件UL。在这种情况下，电流IL流过循环路径73。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(7)>
时间段(7)是反转时间段。控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL。在这种情况下，电流IL流过循环路径73。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(8)>
时间段(8)是从反转时间段到供电时间段的过渡时间段。控制单元13接通开关器件AL和XL。在这种情况下，转换器单元7具有与时间段(7)相同的状态，因此电流IL流过循环路径73。
<时间段(9)>
时间段(9)是从反转时间段到供电时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件UL。即使当开关器件UL断开时，电流IL也通过连接到开关器件UL的二极管D2流过循环路径73。
<时间段(10)>
时间段(10)是供电时间段。控制单元13接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH。在这种情况下，转换器单元7进入供电模式，并且电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WL、开关器件XL、线圈L4和开关器件UH到达线圈91的供电路径74。此外，变压器53的初级侧上的电流流过从线圈L2开始经过开关器件AL到达DC电源17的路径76。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(11)>
时间段(11)是从供电时间段到循环时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件WL。在这种情况下，电流IL流过循环路径71，该循环路径71经过连接到开关器件WH的二极管D3。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(12)>
时间段(12)是循环时间段。控制单元13接通开关器件WH。在这种情况下，电流IL流过循环路径71。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<逆变器模式(2)>
图9是用于说明在逆变器模式(2)下电力转换系统1的操作的波形图。图9的上侧是电压Vout和电流IL的波形图。图9的下侧是在被供应给初级绕组531的AC电压的一个时段(2T)中各个开关器件BL、YL、AL、XL、UH、UL、WH和WL的接通状态和断开状态的波形图。图10和图11是用于说明在图9中的各个时间段中开关器件的状态的图。注意，在图10和图11中，电压Vout是负的，因此线圈92具有正电位(+)。此外，在逆变器模式下，电流IL流入正“+”侧。
<时间段(1)>
时间段(1)是反转时间段。控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL，接通开关器件UH和WH，并且断开开关器件UL和WL。在这种情况下，电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UH和开关器件WH到达线圈92的循环路径77。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(2)>
时间段(2)是从反转时间段到供电时间段的过渡时间段。控制单元13接通开关器件BL和YL。在这种情况下，转换器单元7具有与时间段(1)相同的状态，因此电流IL流过循环路径77。
<时间段(3)>
时间段(3)是从反转时间段到供电时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件UH。即使当开关器件UH断开时，电流IL也通过连接到开关器件UH的二极管D1流过循环路径77。
<时间段(4)>
时间段(4)是供电时间段。控制单元13接通开关器件UL和WH并且断开开关器件UH和WL。在这种情况下，转换器单元7进入供电模式，并且电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UL、开关器件YL、线圈L3和开关器件WH到达线圈92的供电路径78。此外，变压器53的初级侧上的电流流过从线圈L1开始经过开关器件BL到达DC电源17的路径75。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(5)>
时间段(5)是从供电时间段到循环时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件WH。在这种情况下，电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UL和二极管D4到达线圈92的循环路径79。此外，变压器53的初级侧和次级侧电分离，因此电流不在变压器53的初级侧上流动。
〈时间段(6)>
时间段(6)是循环时间段。控制单元13接通开关器件WL。在这种情况下，电流IL流过循环路径79。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(7)>
时间段(7)是反转时间段。控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL。在这种情况下，电流IL流过循环路径79。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(8)>
时间段(8)是从反转时间段到供电时间段的过渡时间段。控制单元13接通开关器件AL和XL。在这种情况下，转换器单元7具有与时间段(7)相同的状态，因此电流IL流过循环路径79。
〈时间段(9)>
时间段(9)是从反转时间段到供电时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件WL。即使当开关器件WL断开时，电流IL也通过连接到开关器件WL的二极管D4流过循环路径79。
<时间段(10)>
时间段(10)是供电时间段。控制单元13接通开关器件UL和WH并且断开开关器件UH和WL。在这种情况下，转换器单元7进入供电模式，并且电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UL、开关器件XL、线圈L4和开关器件WH到达线圈92的供电路径80。此外，变压器53的初级侧上的电流流过从线圈L2开始经过开关器件AL到达DC电源17的路径76。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(11)>
时间段(11)是从供电时间段到循环时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件UL。在这种情况下，电流IL流过循环路径77，该循环路径71经过连接到开关器件UH的二极管D1。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(12)>
时间段(12)是循环时间段。控制单元13接通开关器件UH。在这种情况下，电流IL流过循环路径77。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
接下来，详细地描述转换器模式下电力转换系统1的开关操作。转换器模式包括转换器模式(3)，其中电压Vout为正，电流IL为负，如图12所示；以及转换器模式(4)，其中电压Vout为负，电流IL为正，如图15所示。
<转换器模式(3)>
图12是用于说明在转换器模式(3)下电力转换系统1的操作的波形图。图12的上侧是电压Vout和电流IL的波形图。图12的下侧是在被供应给初级绕组531的AC电压的一个时段(2T)中各个开关器件BL、YL、AL、XL、UH、UL、WH和WL的接通状态和断开状态的波形图。图13和图14是用于说明在图12中的各个时间段中开关器件的状态的图。注意，在图13和图14中，电压Yout是正的，因此线圈91具有正电位(+)。此外，在转换器模式下，电流IL从正“+”侧流出。
<时间段(1)>
时间段(1)是反转时间段。控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL，接通开关器件UH和WH，并且断开开关器件UL和WL。在这种情况下，电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UH和开关器件WH到达线圈92的循环路径81。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。图7和图8所示的循环路径81和循环路径71是相同的，除了它们具有相反的方向之外。
<时间段(2)>
时间段(2)是从反转时间段到返回时间段的过渡时间段。控制单元13接通开关器件BL和YL。在这种情况下，转换器单元7具有与时间段(1)相同的状态，因此电流IL流过循环路径81。
〈时间段(3)>
时间段(3)是从反转时间段到返回时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件WH。在这种情况下，转换器单元7开始返回模式，因此电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UH、线圈L3、开关器件YL和二极管D4到达线圈92的返回路径82。此外，变压器53的初级侧上的电流流过从线圈L1开始经过开关器件BL到达DC电源17的路径85。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(4)>
时间段(4)是返回时间段。控制单元13接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH。在这种情况下，转换器单元7进入返回模式，因此电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UH、线圈L3、开关器件YL和开关器件WL到达线圈92的返回路径82。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径85。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(5)>
时间段(5)是从返回时间段到循环模式的过渡时间段。控制单元13断开开关器件UH。在这种情况下，转换器单元7保持返回模式，因此电流IL流过从线圈91开始依次经过二极管D1、线圈L3、开关器件YL和开关器件WL到达线圈92的返回路径82。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径85。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(6)>
时间段(6)是循环时间段。控制单元13接通开关器件UL。在这种情况下，电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UL和开关器件WL到达线圈92的循环路径83。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。循环路径83和循环路径73相同，除了它们具有相反的方向之外。
<时间段(7)>
时间段(7)是反转时间段。控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL。在这种情况下，电流IL流过循环路径83。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(8)>
时间段(8)是从反转时间段到返回时间段的过渡时间段。控制单元13接通开关器件AL和XL。在这种情况下，转换器单元7具有与时间段(7)相同的状态，因此电流IL流过循环路径83。
<时间段(9)>
时间段(9)是从反转时间段到返回时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件UL。在这种情况下，转换器单元7进入返回模式，因此电流IL流过从线圈91开始依次经过二极管D1、线圈L4、开关器件XL和开关器件WL到达线圈92的返回路径84。此外，变压器53的初级侧上的电流流过从开关器件AL开始经过线圈L2到达DC电源17的路径86。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(10)>
时间段(10)是返回时间段。控制单元13接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH。在这种情况下，转换器单元7进入返回模式，因此电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UH、线圈L4、开关器件XL和开关器件WL到达线圈92的返回路径84。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径86。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(11)>
时间段(11)是从返回时间段到循环时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件WL。在这种情况下，电流IL流过从线圈91开始依次经过开关器件UH、线圈L4、开关器件XL和二极管D4到达线圈92的返回路径84。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径86。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
〈时间段(12)>
时间段(12)是循环时间段。控制单元13接通开关器件WH。在这种情况下，电流IL流过循环路径81。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<转换器模式(4)>
图15是用于说明在转换器模式(4)下电力转换系统1的操作的波形图。图15的上侧是电压Vout和电流IL的波形图。图15的下侧是在被供应给初级绕组531的AC电压的一个时段(2T)中各个开关器件BL、YL、AL、XL、UH、UL、WH和WL的接通状态和断开状态的波形图。图16和图17是用于说明在图15中的各个时间段中开关器件的状态的图。注意，在图16和图17中，电压Vout是负的，因此线圈92具有正电位(+)。此外，在转换器模式下，电流IL从正“+”侧流出。
<时间段(1)>
时间段(1)是反转时间段。控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL，接通开关器件UH和WH，并且断开开关器件UL和WL。在这种情况下，电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WH和开关器件UH到达线圈91的循环路径87。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。图10和图11所示的循环路径87和循环路径77是相同的，除了它们具有相反的方向之外。
<时间段(2)>
时间段(2)是从反转时间段到返回时间段的过渡时间段。控制单元13接通开关器件BL和YL。在这种情况下，转换器单元7具有与时间段(1)相同的状态，因此电流IL流过循环路径87。
<时间段(3)>
时间段(3)是从反转时间段到返回时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件UH。在这种情况下，转换器单元7开始返回模式，因此电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WH、线圈L3、开关器件YL和二极管D2到达线圈91的返回路径88。此外，变压器53的初级侧上的电流流过从线圈L1开始经过开关器件BL到达DC电源17的路径85。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(4)>
时间段(4)是返回时间段。控制单元13接通开关器件UL和WH并且断开开关器件UH和WL。在这种情况下，转换器单元7进入返回模式，因此电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WH、线圈L3、开关器件YL和开关器件UL到达线圈91的返回路径88。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径85。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(5)>
时间段(5)是从返回时间段到循环模式的过渡时间段。控制单元13断开开关器件WH。在这种情况下，转换器单元7保持返回模式，因此电流IL流过从线圈92开始依次经过二极管D3、线圈L3、开关器件YL和开关器件UL到达线圈91的返回路径88。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径85。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(6)>
时间段(6)是循环时间段。控制单元13接通开关器件WL。在这种情况下，电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WL和开关器件UL到达线圈91的循环路径89。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。图10和图11所示的循环路径89和循环路径79是相同的，除了它们具有相反的方向之外。
〈时间段(7)>
时间段(7)是反转时间段。控制单元13断开开关器件AL、BL、YL和XL。在这种情况下，电流IL流过循环路径89。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(8)>
时间段(8)是从反转时间段到返回时间段的过渡时间段。控制单元13接通开关器件AL和XL。在这种情况下，转换器单元7具有与时间段(7)相同的状态，因此电流IL流过循环路径89。
〈时间段(9)>
时间段(9)是从反转时间段到返回时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件WL。在这种情况下，转换器单元7进入返回模式，因此电流IL流过从线圈92开始依次经过二极管D3、线圈L4、开关器件XL和开关器件UL到达线圈91的返回路径90。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径86。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(10)>
时间段(10)是返回时间段。控制单元13接通开关器件UL和WH并且断开开关器件UH和WL。在这种情况下，转换器单元7进入返回模式，因此电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WH、线圈L4、开关器件XL和开关器件UL到达线圈91的返回路径90。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径86。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
<时间段(11)>
时间段(11)是从返回时间段到循环时间段的过渡时间段。控制单元13断开开关器件UL。在这种情况下，电流IL流过从线圈92开始依次经过开关器件WH、线圈L4、开关器件XL和二极管D2到达线圈91的返回路径90。此外，变压器53的初级侧上的电流流过路径86。因此，使得能够在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
〈时间段(12)>
时间段(12)是循环时间段。控制单元13接通开关器件UH。在这种情况下，电流IL流过循环路径87。因此，阻止了在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力。
图6、图9、图12和图15的波形图之间的比较表明，电压Vout为正的逆变器模式(1)和电压Vout为正的转换器模式(3)可以采用相同序列来驱动开关器件BL、YL、AL、XL、UH、UL、WH和WL。此外，该比较还表明，电压Vout为负的逆变器模式(2)和电压Vout为负的转换器模式(4)可以采用相同序列来驱动开关器件BL、YL、AL、XL、UH、UL、WH和WL。
例如，在一些情况下，由于对电流IL的极性的错误检测或者由噪声引起的电流IL的干扰，电流IL具有与期望极性不同的极性。电力转换系统1在逆变器模式(1)和转换器模式(3)下使用相同的序列(在逆变器模式(2)和转换器模式(4)下使用相同的序列)，因此电流IL在两种模式下流过相同的路径。结果，即使当电流IL显示出与期望极性不同的极性时，电力转换系统1也可以减小这种影响。
例如，认为电力转换系统1操作使得VE等于340V，并且在逆变器模式下的定时，端子U2和端子W2之间的电压是34V。换言之，考虑电力转换系统1在逆变器模式下以0.1的占空比D进行操作的定时。假设在此定时瞬时发生相反方向上的电流IL。在这种情况下，由于逆变器模式具有与转换器模式相同的序列，所以电力转换系统1的操作等效于在转换器模式下以0.1的占空比Doff进行的操作。因此，电力转换系统1操作以从端子U2和端子W2之间的34V的电压产生340V的电压VE。因此，即使电流IL显示出与期望极性不同的极性，电力变换系统1也可以连续地在逆变器模式和转换器模式之间切换。结果，电力转换系统1适用于诸如不间断电力系统(UPS)之类的独立设备。
详细地，控制单元13如下实现逆变器模式(1)和转换器模式(3)。
控制单元13将半周期Ta和半周期Tb中的每个分类成第一时间段和第二时间段，其中该半周期Ta包括其中线圈L1和L3两端的电压具有正极性的时间段，该半周期Tb包括其中线圈L1和L3两端的电压具有负极性的时间段。注意，第一时间段和第二时间段的次序不受限制。在半周期Ta的第一时间段中，控制单元13接通开关器件UH和WH(下文中仅称为“高侧器件”)并断开开关器件UL和WL(下文中仅称为“低侧器件”)以开始循环时间段，然后断开开关器件BL、AL、YL和XL，同时保持高侧器件接通和低侧器件断开以开始反转时间段。
在半周期Tb的第一时间段中，控制单元13接通低侧器件并断开高侧器件以开始循环时间段，然后断开开关器件BL、AL、YL和XL同时保持低侧器件接通和高侧器件断开以开始反转时间段。
在半周期Ta和Tb的第二时间段中，控制单元13接通开关器件UH和WL并且断开开关器件UL和WH以开始供电时间段或返回时间段。这是因为端子15a具有正电位。
此外，控制单元13如下实现逆变器模式(2)和转换器模式(4)。在半周期Ta的第一时间段中，控制单元13接通高侧器件并断开低侧器件以开始循环时间段，然后断开开关器件BL、AL、YL和XL同时保持高侧器件接通和低侧器件断开以开始反转时间段。
在半周期Tb的第一时间段中，控制单元13接通低侧器件并断开高侧器件以开始循环时间段，然后断开开关器件BL、AL、YL和XL同时保持低侧器件接通和高侧器件断开以开始反转时间段。
在半周期Ta和Tb的第二时间段中，控制单元13接通开关器件UL和WH并且断开开关器件UH和WL以开始供电时间段或返回时间段。这是因为端子15b具有正电位。
注意，控制单元13在循环时间段和下一循环时间段中交替地接通高侧器件和低侧器件。然而，本公开的实施例可以不限于这种配置。控制单元13可以被配置为仅接通高侧器件或者仅在循环时间段和下一循环时间段中接通低侧器件。然而，考虑到散热，前者是优选的。
<反转时间段>
接下来，描述在反转时间段中开关器件的操作。图18是用于说明在反转时间段中开关器件的操作的电路图。在端子T1和T2之间有电容器C14，它表示图1所示的电容器CA和CB。注意，在图18中，电压VT2和VT4的箭头方向与图1中的相反。
<时间段SK1>
存在时间段SK1，其表示在变压器53的初级侧和次级侧之间传输电力的传输时间段。控制单元13接通开关器件BL和YL并断开开关器件AL和XL。
在这种情况下，线圈L1、L2、L3和L4中的每个线圈两端的电压是VE。因此，电容器C14与端子T1之间的施加电压变为2VE。此外，存在流过线圈L1的初级线圈电流I1和流过线圈L3的次级线圈电流I2。线圈电流I1包括从DC电源17供应的驱动电流I01和线圈L1的励磁电流I02。
<时间段SK2>
存在时间段SK2，该时间段SK2是反转时间段。控制单元13断开开关器件BL、AL、YL和XL。在这种情况下，由于开关器件UL和WL已经接通并且开关器件UH和WH已经断开，因此转换器单元7处于循环模式。因此，线圈电流I2不流动。此外，停止供应驱动电流I01，并且线圈电流I1包括励磁电流I02(具有与线圈L2的励磁电流I03相同的幅度)。
由于开关器件AL和BL断开，线圈电流I1流过从线圈L1开始经过电容器C14到达线圈L2的路径。因此，电容器C14逐渐释放其电荷。
<时间段SK3>
存在时间段SK3，该时间段SK3是反转时间段。由于励磁电流I02，电容器C14两端的电压的极性相对于时间段SK2中的电压的极性被反转。因此，线圈L1、L2、L3和L4两端的电压的极性相对于时间段SK2中的电压的极性被反转。线圈电流I1继续流过从线圈L1开始经过电容器C14到达线圈L2的路径，并且电容器C14存储电荷(其靠近端子T1的端子被认为是正端子)。
<时间段SK4>
存在时间段SK4，该时间段SK4是反转时间段。当电容器C14与端子T2之间的电压变为等于2VE时，二极管DA导通。因此，线圈电流I1流过从二极管DA开始经过线圈L2到达具有电位VE的点的路径。励磁电流I02变为0，线圈电流I1仅包括励磁电流I03。
〈时间段SK5>
存在时间段SK5，该时间段SK5是传输时间段。控制单元13断开开关器件BL和YL并接通开关器件AL和XL。在这种情况下，线圈L1、L2、L3和L4中的每个线圈两端的电压是-VE。因此，电容器C14与端子T2之间的施加电压变为2VE。此外，包括驱动电流I01和励磁电流I03的线圈电流I1流过线圈L1，并且线圈电流I2流过线圈L4。
根据以上可以理解，转换器单元51和52引起线圈L1和L2以及电容器C14的谐振，以实现反转操作。因此，可以实现低损耗切换(软切换)的反转操作。
<缓冲电路>
接下来，描述缓冲电路60。图19至图21是用于说明缓冲电路60的效果的图。图19表示未提供缓冲电路60的情况。图20表示提供由电容器和电阻器构成的缓冲电路SCR作为缓冲电路60的情况。图21表示提供仅由电容器构成的缓冲电路SC作为缓冲电路60的情况。
对于图19、图20和图21，这些图的上侧示出了模拟电路100、101和102以用于观察电力转换系统1中的振铃，这些图的中间示出了频率特性G100、G101和G102，并且这些图的下侧示出了构成电力转换系统1的开关器件两端的电压的波形。
如图19所示，模拟电路100包括彼此串联连接的漏电感L100、电容器C100和AC电源AC10。
漏电感L100表示变压器53的漏电感。电容器C100表示以下电容器：该电容器是处于断开状态并且在转换器单元7的高侧的开关器件UH和WH的等效电路。电容器C100表示以下电容器：该电容器是在转换器单元7的高电位侧并且处于断开状态的开关器件UH和WH的等效电路。AC电源AC10表示以下AC电源：该AC电源是在转换器单元7的低电位侧并且处于从断开状态到接通状态的过渡状态中的开关器件UL和WL的等效电路。
缓冲电路SCR由电容器C200和电阻器R200构成，但不包含在模拟电路100中。电压V1表示每个开关器件UH和WH与地G的漏极电压，并且电压V2表示每个开关器件UL和WL与地G的漏极电压。
图19的中间是指示模拟电路100的频率特性G100的双对数图。该图的纵轴表示以dB为单位的与电压V2的电压(即，V1-V2)。该图的横轴表示AC电源AC10的频率。
在该模拟中，通过从10Hz到1GHz扫描AC电源AC10的频率来测量电压(V1-V2)的有效值，从而获得漏电感L100和电容器C100的频率特性G100。
频率特性G100在10MHz附近显示出尖峰，这意味着漏电感L100和电容器C100表现出大的谐振。
图19的下侧是表示在没有缓冲电路SCR的电力转换系统1中发生的振铃的波形图。在图19的下侧，第一个图指示开关器件AL和BL的接通和断开状态，第二个图表指示端子T1和T2与端子N2之间的电压，分别用V(T1，N2)和V(T2，N2)表示，第三个图指示端子T3和T4与端子N3之间的电压，分别用V(T3，N3)和V(T4，N3)表示，第四个图指示端子U1和W1与端子N3之间的电压，用V(U1，N3)和V(W1，N3)表示。
图19表明，关于开关器件BL接通且开关器件AL断开的时间段，电压V(T2，N2)响应于转换器单元7的切换而表现出大振铃并且电压V(T4，N3)和V(U1，N3)表现出较大振铃。总之，可以理解，在处于其断开状态的开关器件AL、XL等两端施加的电压中出现大的振铃。
另外表明，关于开关器件AL接通且开关器件BL断开的时间段，电压V(T1，N2)响应于转换器单元7的切换而表现出大振铃并且电压V(T3，N3)和V(U1，N3)表现出较大振铃。总之，可以理解，在处于其断开状态的开关器件BL、YL等两端施加的电压中出现大的振铃。
参考图20，如图20的上侧所示，模拟电路101与模拟电路100的不同之处在于设置有缓冲电路SCR。因此，如图20的中间所示，教导了频率特性G101并未显示过于超出，这意味着漏电感L100和电容器C100没有表现出谐振。因此，如图20的下侧所示，表明，关于开关器件BL接通并且开关器件AL断开的时间段，在处于其断开状态的开关器件AL、XL等两端施加的电压中出现振铃，相对于图19的状况急剧降低。还表明，关于开关器件AL接通并且开关器件BL断开的时间段，在处于其断开状态的开关器件BL、YL等两端施加的电压中出现振铃，相对于图19的状况急剧降低。
参考图21，如图21的上侧所示，模拟电路102设置有缓冲电路SC。因此，如图21的中间所示，教导了频率特性G102在整个频率范围都未显示过于超出，这意味着漏电感L100和电容器C100没有表现出谐振。因此，如图21的下侧所示，表明，关于开关器件BL接通并且开关器件AL断开的时间段，在处于其断开状态的开关器件AL、XL等两端施加的电压中出现振铃，相对于图19的状况急剧降低。还表明，关于开关器件AL接通并且开关器件BL断开的时间段，在处于其断开状态的开关器件BL、YL等两端施加的电压中出现振铃，相对于图19的状况急剧降低。尽管如此，在图20和图21中，在变压器电压反转的时刻波形中出现小振铃。这可能是因为漏电感L100和电容器C200在变压器电压反转的时刻显示出谐振。
图20和图21之间的比较表明，缓冲电路SCR具有比缓冲电路SC更高的振铃减小效果。
图22示出了用于说明电力转换系统1的阻抗特性的图。上侧示出了漏电感L100的阻抗特性G11，中间示出了缓冲电路SCR的阻抗特性G12，下侧示出了缓冲电路SCR与漏电感L100并联连接时的阻抗特性G13。注意，图22的每个图是双对数图，其纵轴表示阻抗(Z)，其横轴表示角频率(ω)。
阻抗特性G11表明，由于漏电感L100的影响，随着角频率增加，阻抗以恒定斜率增加。当电容器C200的电容用“C”表示并且电阻器R200的电阻用“R”表示时，阻抗特性G12教导了，在满足关系ω＜1/CR的区域中由于电容器C200的影响阻抗随着角频率的增加以恒定斜率减小，在满足关系ω＞1/CR的区域中由于电阻器R200的影响无论角频率如何增加阻抗都保持恒定。
当漏电感L100的值用“L”表示并且电容器C200的电容用“C”表示时，在满足关系ω＜1√(LC)的区域中阻抗特性G13具有与作为阻抗特性G11、G12之一并且阻抗低于另一个的阻抗特性G11相同的特性，并且在满足关系ω＞1√(LC)的区域中阻抗特性G13具有与作为阻抗特性G11和G12之一并且阻抗低于另一个的阻抗特性G12相同的特性。
因此，当假定振铃的角频率为ωr时，设计成满足关系1/CR＜ωr的缓冲电路SCR可以积极地吸收振铃电流。因此，缓冲电路SCR可以减少振铃。在这方面，当漏电感L100的值用“L”表示并且电容器C100的电容用“Cp”表示时，满足关系ωr＝1/√(LCp)。当载波频率ωCA被设置在低于1/CR的频率范围内时，缓冲电路SCR的阻抗特性G12针对该载波频率显示出相对高的阻抗，并且缓冲电路SCR不吸收具有载波频率附近的频率的电流。因此，缓冲电路SCR可以降低电力损耗。注意，载波频率表示在PWM控制中使用的载波信号的频率，并且例如可以是20kHz。
<定时图>
<逆变器模式>
接下来，描述逆变器模式下电力转换系统1的定时图。图23是用于说明在逆变器模式下电力转换系统1的定时图的图。在图23中，(1)表示开关器件BL和AL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(2)表示开关器件UH和UL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(3)表示开关器件WH和WL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(4)表示电压VT1和由(IL1-IL2)定义的电流。(5)表示电压[P3-N3]。(6)表示电流IL和电压Vout。
(7)与(1)相同。(8)表示电压VT1和电流IL1。(9)表示电压VT3和电流IL3。(10)表示电压VT2和电流IL2。(11)表示电压VT4和电流IL4。(12)表示变压器53的励磁电流。励磁电流由(IL1-IL2)-(IL3-IL4)给出。
注意，在图23中，开关器件YL的操作与开关器件BL的操作相同，并且开关器件XL的操作与开关器件AL的操作相同，因此省略其说明。此外，在图2的示例中，当开关器件BL接通时，循环时间段早于供电时间段而开始。相反，在图23的示例中，当开关器件BL接通时，供电时间段早于循环时间段而首先开始。
<供电时间段TA1>
参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件BL和YL并断开开关器件AL和XL。参考(2)和(3)，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入供电模式。
因此，(6)示出电流IL线性增加。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3急剧增加然后以平缓的斜率增加，而电流IL2和IL4等于0。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<循环时间段TB1>
循环时间段TB1在供电时间段TA1之后。(2)和(3)示出，当开关器件BL和YL接通并且开关器件AL和XL断开时，控制单元13接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
因此，(6)示出电流IL线性下降。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3急剧减小然后在0附近波动。详细地，电流IL3为0，但电流IL1仅包括励磁电流。电流IL2和IL4等于0。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<反转时间段TC1>
反转时间段TC1在循环时间段TB1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件BL、AL、YL和XL同时保持转换器单元7处于循环模式中。
因此，(8)和(9)示出电压VT1和VT3的极性从正极性反转为负极性。(10)和(11)示出电压VT2和VT4的极性从负极性反转为正极性。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<供电时间段TA2>
供电时间段TA2在反转时间段TC1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件BL和YL并接通开关器件AL和XL。在这方面，(2)和(3)示出，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入供电模式。
因此，(6)示出电流IL线性增加。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3等于0，而电流IL2和IL4急剧增加然后以平缓的斜率增加。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
〈循环时间段TB2>
循环时间段TB2在供电时间段TA2之后。(2)和(3)示出，当开关器件BL和YL断开并且开关器件AL和XL接通时，控制单元13接通开关器件UH和WH并且断开开关器件UL和WL，以允许转换器单元7进入循环模式。
因此，(6)示出电流IL线性下降。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3等于0。电流IL2和IL4急剧下降，然后在0附近波动。详细地，电流IL4为0，但电流IL2仅包括励磁电流。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<反转时间段TC2>
反转时间段TC2在循环时间段TB2之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件BL、AL、YL和XL同时保持转换器单元7处于循环模式中。
因此，(8)和(9)示出电压VT1和VT3的极性从负极性反转为正极性。(10)和(11)示出电压VT2和VT4的极性从正极性反转为负极性。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
如上所述，电力转换系统1循环地重复供电时间段TA1、循环时间段TB1、反转时间段TC1、供电时间段TA2、循环时间段TB2和反转时间段TC2以实现逆变器模式。此外，电力转换系统1通过PWM控制改变一个时段中供电时间段TA1和供电时间段TA2的比率，以产生期望电压Vout。
另外，应当理解，在整个时间段内，电压[P3-N3]保持等于恒定值并且极性不反转。
图24示出了关于图23中的反转时间段TC1和TC2的放大定时图。在图24中，(1)至(6)分别是关于图23的(1)至(6)的反转时间段TC2的放大图，(7)至(8)是关于图23的(1)至(6)的反转时间段TC1的放大图。
(1)示出在反转时间段TC2中在开关器件AL断开之后和开关器件BL接通之前存在死区时间Td。例如，死区时间Td可以是2μs。此外，(2)示出在开关器件BL接通之后和开关器件WH断开之前存在死区时间Ta。例如，死区时间Ta可以是0.5μs。此外，(3)示出在开关器件WH断开之后和开关器件WL接通之前存在死区时间Tb。例如，死区时间Tb可以是0.5μs。因此，可以保护开关器件。
(4)示出在死区时间Td中电压VT1从正极性反转为负极性。
(5)示出在整个时间段内电压[P3-N3]保持等于恒定值。
(7)示出在反转时间段TC1中在开关器件BL断开之后和开关器件AL接通之前存在死区时间Td。此外，(8)示出在开关器件AL接通之后和开关器件UL断开之前存在死区时间Ta。此外，(8)示出在开关器件UL断开之后和开关器件UH接通之前存在死区时间Tb。(10)示出在死区时间Td中电压VT1从正极性反转为负极性。
(11)示出在整个时间段内电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<转换器模式>
接下来，描述转换器模式下电力转换系统1的定时图。图25是用于说明在转换器模式下电力转换系统1的定时图的图。图25的(1)至(12)分别示出了与图23的(1)至(12)的波形相对应的波形。
<返回时间段TD1>
参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件BL和YL并断开开关器件AL和XL。参考(2)和(3)，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入返回模式。在这方面，当电流IL沿与图1中的箭头相反的方向流动时，电流IL为正。
因此，(6)示出电流IL线性下降。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3急剧降低然后以平缓的斜率增加，而电流IL2和IL4等于0。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<循环时间段TE1>
循环时间段TE1在返回时间段TD1之后。(2)和(3)示出，当开关器件BL和YL接通并且开关器件AL和XL断开时，控制单元13接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
因此，(6)示出电流IL线性增加。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3急剧增加然后在0附近波动。详细地，电流IL3为0，但电流IL1仅包括励磁电流。电流IL2和IL4等于0。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
〈反转时间段TF1>
反转时间段TF1在循环时间段TE1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件BL、AL、YL和XL同时保持转换器单元7处于循环模式中。
因此，(8)和(9)示出电压VT1和VT3的极性从正极性反转为负极性。(10)和(11)示出电压VT2和VT4的极性从负极性反转为正极性。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<返回时间段TD2>
返回时间段TD2在反转时间段TF1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件BL和YL并接通开关器件AL和XL。在这方面，(2)和(3)示出，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入返回模式。
因此，(6)示出电流IL线性下降。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3等于0，而电流IL2和IL4急剧降低然后以平缓的斜率增加。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<循环时间段TE2>
循环时间段TE2在返回时间段TD2之后。(2)和(3)示出，当开关器件BL和YL断开并且开关器件AL和XL接通时，控制单元13断开开关器件UL和WL并且接通开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
因此，(6)示出电流IL线性增加。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3等于0。电流IL2和IL4急剧增加，然后在0附近波动。详细地，电流IL4在0附近波动，但电流IL2仅包括励磁电流。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<反转时间段TF2>
反转时间段TF2在循环时间段TE2之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件BL、AL、YL和XL同时保持转换器单元7处于循环模式中。
因此，(8)和(9)示出电压VT1和VT3的极性从负极性反转为正极性。(10)和(11)示出电压VT2和VT4的极性从正极性反转为负极性。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
如上所述，电力转换系统1循环地重复返回时间段TD1、循环时间段TE1、反转时间段TF1、返回时间段TD2、循环时间段TE2和反转时间段TF2以实现转换器模式。此外，电力转换系统1通过PWM控制改变一个时段中返回时间段TD1和返回时间段TD2的比率，以向DC电源17返回期望电压Yout。
图26示出了关于图25中的反转时间段TF1和TF2的放大定时图。图26的(1)至(12)分别示出了与图24的(1)至(12)的波形相对应的波形。
图26示出与图25类似地在转换器模式下存在死区时间Td、Ta和Tb。
如上所述，电力转换系统1控制转换器单元51，使得正电压和负电压交替地施加在每个线圈L1和L2两端，并且还控制转换器单元52，使得电压[P3-N3]为正。因此，具有恒定(未改变的)极性的电压被输入到转换器单元7中。结果，转换器单元7可以通过传统全桥电路实现，并且可以应用传统控制。
另外，从变压器53的等效电路的角度来看，电力转换系统1在第二时间段(循环时间段和反转时间段)内具有通过变压器53的漏电感直接与电容器4(参见图1)连接的转换器单元7。
电力转换系统1仅在该第二时间段内允许在初级侧和次级侧之间传输电力。因此，在传输电力的定时，电容器4和转换器单元7总是直接连接。
因此，不需要在端子P3和端子N3之间设置平滑电容器，因此可以减小电路规模。
另外，为了提供用于解决振铃问题的缓冲电路60，使用具有相对小电容的电容器就足够了。
此外，电力转换系统1具有反转时间段，该反转时间段用于在转换器单元7被设置为处于循环模式的时间段中反转线圈L1和L2的极性。因此，即使当电力转换系统1在转换器模式和逆变器模式中的任何一个模式下操作时，它也可以由于用于谐振的励磁电流和电容器CA和CB的谐振而执行反转操作，而不管负载电流如何。因此，电力转换系统1可以稳定地执行对被施加在线圈L1和L2两端的电压的极性的反转。
(实施例2)
图27是根据实施例2的电力转换系统1A的电路图。根据实施例2的电力转换系统1A的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为全桥(FB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532也被配置为全桥(FB)电路(即，FB-FB)。转换器单元51包括以全桥布置连接的四个开关器件AH、AL、BH和BL。
开关器件AH的漏极连接到端子P2，源极连接到端子T2。开关器件AL的漏极连接到端子T2，源极连接到端子N2。开关器件BH的漏极连接到端子P2，源极连接到端子T1。开关器件BL的漏极连接到端子T1，源极连接到端子N2。
有二极管DAH、DAL、DBH和DBL连接到开关器件AH、AL、BH和BL，使得二极管DAH、DAL、DBH和DBL的阳极和阴极分别连接到开关器件AH、AL、BH和BL的源极和漏极。
此外，有电容器CAH、CAL、CBH和CBL分别连接在开关器件AH、AL、BH和BL的漏极和源极之间。电容器CAH、CAL、CBH和CBL具有与图14中所示的电容器C14相同的功能，并且通过与线圈L11谐振而引起转换器单元51的软切换。注意，一组电容器CAH和CBH以及一组电容器CAL和CBL均可以连接在端子T1和T2之间。备选地，仅提供电容器CAL和CBL是足够的，或者仅提供电容器CAH和CBH也是足够的。
在实施例2中，初级绕组531不具有中心抽头，因此仅包括线圈L11。另外，次级绕组532不具有中心抽头，因此仅包括线圈L12。初级绕组531和532彼此磁耦合，使得端子T2和T3具有相同的极性。
转换器单元52包括以全桥布置连接的四个开关器件XH、XL、YH和YL。
开关器件XH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子T3。开关器件XL的漏极连接到端子T3，源极连接到端子N3。开关器件YH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子T4。开关器件YL的漏极连接到端子T4，源极连接到端子N3。
有二极管DXH、DXL、DYH和DYL连接到开关器件XH、XL、YH和YL使得二极管DXH、DXL、DYH和DYL的阳极和阴极分别连接到开关器件XH、XL、YH和YL的源极和漏极。
<定时图>
<逆变器模式>
接下来，描述逆变器模式下电力转换系统1A的定时图。图28是用于说明在逆变器模式下电力转换系统1A的定时图的图。
在图28中，(1)表示开关器件AH和AL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(2)表示开关器件UH和UL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(3)表示开关器件WH和WL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(4)表示电压VT1和电流IL1。(5)表示电压[P3-N3]。(6)表示电流IL和电压Vout。
(7)与(1)相同。(8)表示电压VT1和电流IL1。(9)表示电压VT3和电流IL3。(10)表示等于(IL1-IL3)的励磁电流。注意，在图28中，开关器件BL、XH和YL的操作与开关器件AH的操作相同，并且开关器件BH、XL和YH的操作与开关器件AL的操作相同，因此省略其说明。
<供电时间段TA1>
参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件AH、BL、XH和YL并断开开关器件AL、BH、XL和YH。参考(2)和(3)，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入供电模式。
<循环时间段TB1>
循环时间段TB1在供电时间段TA1之后。(2)和(3)示出，当开关器件AH、BL、XH和YL接通并且开关器件AL、BH、XL和YH断开时，控制单元13接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TC1>
反转时间段TC1在循环时间段TB1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、WH和WL，同时保持转换器单元7处于循环模式。
<供电时间段TA2>
供电时间段TA2在反转时间段TC1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、BL、XH和YH并接通开关器件AL、BH、XL和YL。在这方面，(2)和(3)示出，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入供电模式。
<循环时间段TB2>
循环时间段TB2在供电时间段TA2之后。(2)和(3)示出，当开关器件AL、BH、XL和YH接通并且开关器件AH、BL、XH和YL断开时，控制单元13接通开关器件UH和WH并且断开开关器件UL和WL，以允许转换器单元7进入循环模式。
〈反转时间段TC2>
反转时间段TC2在循环时间段TB2之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL，同时保持转换器单元7处于循环模式。
图29示出了关于图28中的反转时间段TC1和TC2的放大定时图。图29的细节与图24的细节相同，因此省略其说明。
如上所述，电力转换系统1A循环地重复供电时间段TA1、循环时间段TB1、反转时间段TC1、供电时间段TA2、循环时间段TB2和反转时间段TC2以实现逆变器模式。此外，电力转换系统1A通过PWM控制改变一个时段中供电时间段TA1和供电时间段TA2的比率，以产生期望电压Vout。
<转换器模式>
接下来，描述转换器模式下电力转换系统1A的定时图。图30是用于说明在转换器模式下电力转换系统1A的定时图的图。图30的(1)至(10)分别示出了与图29的(1)至(10)的波形相对应的波形。在这方面，当电流IL沿与图27中的箭头相反的方向流动时，电流IL为正。
<返回时间段TD1>
参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件AH、BL、XH和YL并断开开关器件AL、BH、XL和YH。参考(2)和(3)，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入返回模式。
〈循环时间段TE1>
循环时间段TT1在返回时间段TD1之后。(2)和(3)示出，当开关器件AH、BL、XH和YL接通并且开关器件AL、BH、XL和YH断开时，控制单元13接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TF1>
反转时间段TF1在循环时间段TE1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL，同时保持转换器单元7处于循环模式。
<返回时间段TD2>
返回时间段TD2在反转时间段TF1之后。参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件AL、BH、XL和YH并断开开关器件AH、BL、XH和YL。在这方面，(2)和(3)示出，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入返回模式。
<循环时间段TE2>
循环时间段TE2在返回时间段TD2之后。(2)和(3)示出，当开关器件AL、BH、XL和YH接通并且开关器件AH、BL、XH和YL断开时，控制单元13断开开关器件UL和WL并且接通开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
〈反转时间段TF2>
反转时间段TF2在循环时间段TE2之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL，同时保持转换器单元7处于循环模式。
图31示出了关于图30中的反转时间段TF1和TF2的放大定时图。图30的细节与图26的细节相同，因此省略其说明。
如上所述，电力转换系统1A循环地重复返回时间段TD1、循环时间段TE1、反转时间段TF1、返回时间段TD2、循环时间段TE2和反转时间段TF2以实现转换器模式。此外，电力转换系统1A通过PWM控制改变一个时段中返回时间段TD1和返回时间段TD2的比率，以向DC电源17返回期望电压Vout。
总之，电力转换系统1A由FB-FB电路构成，但是可以提供与电力转换系统1相同的有益效果。
(实施例3)
图32是根据实施例3的电力转换系统1B的电路图。根据实施例3的电力转换系统1B的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为半桥(HB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被配置为中心抽头(CNT)电路(即，HB-CNT)。
转换器单元51包括以半桥布置连接的两个开关器件AH和AL。开关器件AH的漏极连接到端子P2，源极连接到端子T2。开关器件AL的漏极连接到端子T2，源极连接到端子N2。
有二极管DAH和DAL连接到开关器件AH和AL，使得二极管DAH和DAL的阳极和阴极分别连接到开关器件AH和AL的源极和漏极。电容器C*1和电容器C*2是用于产生从DC电源17的电压VE分压的DC电压Vm的电容器。电容器C*1连接在端子P2和端子T1之间，电容器C*2连接在端子T1和端子N2之间。
有电容器CAH连接在开关器件AH的漏极和源极之间，并且还有电容器CAL连接在开关器件AL的漏极和源极之间。电容器CAH和CAL具有与图18中所示的电容器C14相同的功能，并且通过与线圈L11谐振而引起转换器单元51的软切换。注意，电容器CAH和CAL均可以连接在端子T1和T2之间。
在实施例3中，初级绕组531不具有中心抽头，因此仅包括线圈L11。线圈L11连接在端子T2和端子T1之间。线圈L11、L3和L4彼此磁耦合，使得端子T2、中心抽头CT2和端子T4具有相同的极性。
转换器单元52和次级绕组532的配置是CNT配置，如图1所示，因此省略其说明。
<定时图>
<逆变器模式>
接下来，描述逆变器模式下电力转换系统1B的定时图。图33是用于说明在逆变器模式下电力转换系统1B的定时图的图。
除了图33的(4)还包括DC电压Vm之外，图33的(1)至(9)中所示的波形与图28的(1)至(9)中所示的波形相同。DC电压Vm指示端子T2与端子N2之间的电压，其由(T2-N2)给出并且在整个时间段内在恒定值周围波动。图33的(10)中所示的波形表示电压VT4和电流IL4的波形。图33的(11)中所示的波形表示由IL1-(IL3-IL4)给出的励磁电流。
注意，在图33中，开关器件YL的操作与开关器件AH的操作相同，并且开关器件XL的操作与开关器件AL的操作相同，因此省略其说明。
<供电时间段TA1>
参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件AH和YL并断开开关器件AL和XL。参考(2)和(3)，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入供电模式。
〈循环时间段TB1>
循环时间段TB1在供电时间段TA1之后。(2)和(3)示出，当开关器件AH和YL接通并且开关器件AL和XL断开时，控制单元13接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TC1>
反转时间段TC1在循环时间段TB1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、AL、YL和XL同时保持转换器单元7处于循环模式中。
<供电时间段TA2>
供电时间段TA2在反转时间段TC1之后。参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件AL和XL并断开开关器件AH和YL。在这方面，(2)和(3)示出，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入供电模式。
<循环时间段TB2>
循环时间段TB2在供电时间段TA2之后。(2)和(3)示出，当开关器件AL和XL接通并且开关器件AH和YL断开时，控制单元13接通开关器件UH和WH并且断开开关器件UL和WL，以允许转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TC2>
反转时间段TC2在循环时间段TB2之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、AL、XL和YL，同时保持转换器单元7处于循环模式。
图34示出了关于图33中的反转时间段TC1和TC2的放大定时图。图34的细节与图24的细节相同，因此省略其说明。
如上所述，电力转换系统1B循环地重复供电时间段TA1、循环时间段TB1、反转时间段TC1、供电时间段TA2、循环时间段TB2和反转时间段TC2以实现逆变器模式。此外，电力转换系统1B通过PWM控制改变一个时段中供电时间段TA1和供电时间段TA2的比率，以产生期望电压Vout。
<转换器模式>
接下来，描述转换器模式下电力转换系统1B的定时图。图35是用于说明在转换器模式下电力转换系统1B的定时图的图。除了图35的(4)还包括DC电压Vm之外，图35的(1)至(9)中所示的波形与图30的(1)至(9)中所示的波形相同。图35的(10)中所示的波形表示电压VT4和电流IL4的波形。图35的(11)中所示的波形表示由IL1-(IL3-IL4)给出的励磁电流。在这方面，当电流IL沿与图32中的箭头相反的方向流动时，电流IL为正。
注意，在图35中，开关器件YL的操作与开关器件AH的操作相同，并且开关器件XL的操作与开关器件AL的操作相同，因此省略其说明。
<返回时间段TD1>
参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件AH和YL并断开开关器件AL和XL。参考(2)和(3)，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入返回模式。
<循环时间段TE1>
循环时间段TE1在返回时间段TD1之后。(2)和(3)示出，当开关器件AH和YL接通并且开关器件AL和XL断开时，控制单元13接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TF1>
反转时间段TF1在循环时间段TE1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、AL、XL和YL，同时保持转换器单元7处于循环模式。
<返回时间段TD2>
返回时间段TD2在反转时间段TF1之后。参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件AL和YL并断开开关器件AH和XL。在这方面，(2)和(3)示出，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入返回模式。
〈循环时间段TE2>
循环时间段TE2在返回时间段TD2之后。(2)和(3)示出，当开关器件AL和YL接通并且开关器件AH和XL断开时，控制单元13断开开关器件UL和WL并接通开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TF2>
反转时间段TF2在循环时间段TE2之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AH、AL、YL和XL同时保持转换器单元7处于循环模式中。
图36示出了关于图35中的反转时间段TF1和TF2的放大定时图。图36的细节与图26的细节相同，因此省略其说明。
如上所述，电力转换系统1B循环地重复返回时间段TD1、循环时间段TE1、反转时间段TF1、返回时间段TD2、循环时间段TE2和反转时间段TF2以实现转换器模式。此外，电力转换系统1B通过PWM控制改变一个时段中返回时间段TD1和返回时间段TD2的比率，以向DC电源17返回期望电压Vout。
总之，电力转换系统1B由HB-CNT电路构成，但是可以提供与电力转换系统1相同的有益效果。
(实施例4)
图37是根据实施例4的电力转换系统1C的电路图。根据实施例4的电力转换系统1C的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为中心抽头(CNT)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被配置为全桥(FB)电路(即，CNT-FB)。
转换器单元51和初级绕组531的配置是CNT电路，如图1所示，因此省略其说明。
转换器单元52和次级绕组532的配置是FB电路，如图27所示，因此省略其说明。
总之，电力转换系统1C由CNT-FB电路构成，但是可以提供与电力转换系统1相同的有益效果。
(实施例5)
图38是根据实施例5的电力转换系统1D的电路图。根据实施例5的电力转换系统1D的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为半桥(HB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被配置为全桥(FB)电路(即，HB-FB)。
转换器单元51和初级绕组531的配置是HB电路，如图37所示，因此省略其说明。
转换器单元52和次级绕组532的配置是FB电路，如图27所示，因此省略其说明。
总之，电力转换系统1D由HB-FB电路构成，但是可以提供与电力转换系统1相同的有益效果。
(实施例6)
图39是根据实施例6的电力转换系统1E的电路图。根据实施例6的电力转换系统1E的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为全桥(FB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被配置为中心抽头(CNT)电路(即，FB-CNT)。
转换器单元51和初级绕组531的配置是FB电路，如图27所示，因此省略其说明。
转换器单元52和次级绕组532的配置是CNT电路，如图1所示，因此省略其说明。
总之，电力转换系统1E由FB-CNT电路构成，但是可以提供与电力转换系统1相同的有益效果。
(实施例7)
图40是根据实施例7的电力转换系统1F的电路图。根据实施例7的电力转换系统1F的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为中心抽头(CNT)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被配置为半桥(HB)电路(即，CNT-HB)。
转换器单元51和初级绕组531的配置是CNT电路，如图1所示，因此省略其说明。
转换器单元52包括以半桥布置连接的两个开关器件XH和XL。开关器件XH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子T3。开关器件XL的漏极连接到端子T3，源极连接到端子N3。
有二极管DXH和DXL连接到开关器件XH和XL，使得二极管DXH和DXL的阳极和阴极分别连接到开关器件XH和XL的源极和漏极。
有电容器CXH连接在端子P3和端子T4之间，并且还有电容器CXL连接在端子T4和端子N3之间。电容器CXH和电容器CXL是用于产生从端子P3和端子N3之间的电压分压的DC电压的电容器。
在实施例7中，次级绕组532不具有中心抽头，因此仅包括线圈L12。线圈L12连接在端子T3和端子T4之间。
线圈L1、L2和L12彼此磁耦合，使得中心抽头CT1、端子T2和端子T3具有相同的极性。
总之，电力转换系统1F由CNT-HB电路构成，但是可以提供与电力转换系统1相同的有益效果。
(实施例8)
图41是根据实施例8的电力转换系统1G的电路图。根据实施例8的电力转换系统1G的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为半桥(HB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被配置为半桥(HB)电路(即，HB-HB)。
转换器单元51和初级绕组531的配置是HB电路，如图32所示，因此省略其说明。
转换器单元52和初级绕组532的配置是HB电路，如图40所示，因此省略其说明。
总之，电力转换系统1G由HB-HB电路构成，但是可以提供与电力转换系统1相同的有益效果。
(实施例9)
图42是根据实施例9的电力转换系统1H的电路图。根据实施例9的电力转换系统1H的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为全桥(FB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被配置为半桥(HB)电路(即，FB-HB)。
转换器单元51和初级绕组531的配置是FB电路，如图27所示，因此省略其说明。
转换器单元52和初级绕组532的配置是HB电路，如图40所示，因此省略其说明。
总之，电力转换系统1H由FB-HB电路构成，但是可以提供与电力转换系统1相同的有益效果。
(实施例10)
图43是根据实施例10的电力转换系统1I的电路图。根据实施例10的电力转换系统1I基于图1所示的电力转换系统1，但其特征在于转换器单元7被配置为三相逆变器。
如图43所示，转换器单元7与图1所示的不同之处在于添加了开关器件VH和VL。开关器件VH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子V1。开关器件VL的漏极连接到端子V1，源极连接到端子N3。
有二极管D5和D6连接到开关器件VH和VL，使得二极管D5和D6的阳极和阴极分别连接到开关器件VH和VL的源极和漏极。滤波器电路9包括线圈9u、9v和9w以及电容器9uv、9vw和9uw。
线圈9u连接在端子15u和端子U1之间，线圈9v连接在端子15v和端子V1之间，线圈9w连接在端子15w和端子W1之间。
电容器9uv连接在端子15u和端子15v之间，电容器9vw连接在端子15v和端子15w之间，电容器9uw连接在端子15u和端子15w之间。AC负载27是用三相AC电压操作的电器。
<定时图>
接下来，描述逆变器模式下电力转换系统1I的定时图。图44是在相位为0度的情况下在逆变器模式下电力转换系统1I的定时图的图示。
在图44中，(A)示出了电压Eu、Ev和Ew的示意波形，并且具有表示占空比的纵轴和表示相位的横轴。电压Eu、Ev和Ew表示端子15u、15v和15w与地电压的电压，即相电压。电压Eu用作相位参考。电压Ev具有相对于电压Eu提前120度的相位，并且电压Ew具有相对于电压Eu延迟120度的相位。
在图44中，(1)表示开关器件BL和AL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。与实施例1类似，开关器件YL和XL分别与开关器件BL和AL同步地接通和断开，因此省略其说明。(2)表示电压VT1、由(IL1-IL2)给出的电流和电压[P3-N3]。
(3)、(4)和(5)表示开关器件UH、VH和WH的接通状态和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。注意，开关器件UL、VL和WL具有分别相对于开关器件UH、VH和WH反转的接通状态和断开状态，因此省略其说明。开关器件UH、VH和WH的接通时间段取决于占空比。开关器件UH、VH和WH的接通时间段关于反转时间段TC1和TC2的中间时刻对称，并且随着占空比的增加而延长。
(6)表示电压Eu、Ev和Ew的波形。(7)表示电流ILu、ILv和ILw的波形。
<逆变器模式>
<供电时间段TA1>
当开关器件BL和YL接通并且开关器件AL和XL断开时，控制单元13接通开关器件VH。因此，所有开关器件UH、VH和WH不再断开，因此转换器单元7进入供电模式。
在图44所示的实例中，相位为0度，如(A)所示，电压Eu、Ev和Ew的占空比分别为“0.5”、“0.85”和“0.15”。因此，控制单元13按照开关器件VH、UH和WH的次序接通开关器件。电流ILu、ILv和ILw分别响应于开关器件UH、VH和WH被接通而改变。
〈循环时间段TB1>
控制单元13接通开关器件WH。因此，所有开关器件UH、VH和WH都接通，然后转换器单元7进入循环模式。
〈反转时间段TC1>
控制单元13断开开关器件AL、BL、XL和YL同时使转换器单元7处于循环模式。因此，电压VT1的极性从正极性反转为负极性。
〈循环时间段TB3>
控制单元13接通开关器件AL和XL并断开开关器件BL和YL。因此，反转时间段TC1结束。转换器单元7继续循环模式，因此循环时间段TB3开始。
〈供电时间段TA2>
当要断开开关器件WH的时间到来时，控制单元13断开开关器件WH。因此，所有开关器件UH、VH和WH不再接通，因此转换器单元7不再处于循环模式。
之后，控制单元13根据对应的占空比顺序地断开开关器件UH和VH。电流ILu、ILv和ILw分别响应于开关器件UH、VH和WH被断开而改变。
<循环时间段TB2>
控制单元13断开开关器件VH。结果，所有开关器件UH、VH和WH都断开，因此转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TC2>
控制单元13断开开关器件AL、BL、XL和YL同时使转换器单元7处于循环模式。因此，电压VT1的极性从负极性反转为正极性。
〈循环时间段TB4>
控制单元13断开开关器件AL和XL并接通开关器件BL和YL。因此，反转时间段TC2结束。转换器单元7继续循环模式，因此循环时间段TB4开始。
如上所述，电力转换系统1I循环地重复供电时间段TA1、循环时间段TB1、反转时间段TC1、循环时间段TB3、供电时间段TA2、循环时间段TB2、反转时间段TC2以及循环时段TB4，以实现逆变器模式。此外，电力转换系统1I在转换器单元7处于循环模式时提供反转时间段TC1和TC2，因此它可以由于用于谐振的励磁电流和电容器CA和CB的谐振而执行反转操作，而不管负载电流如何。因此，可以稳定地执行反转操作。
<转换器模式>
接下来，描述转换器模式下电力转换系统1I的定时图。图45是在相位为0度的情况下在转换器模式下电力转换系统1I的定时图的图示。图45的(A)和(1)至(7)与图44的相同，除了(3)至(5)并非表示开关器件UH、VH和WH，而是表示开关器件UL、VL和WL之外。开关器件UL、VL和WL的断开时间段取决于占空比。开关器件UL、VL和WL的断开时间段关于反转时间段TF1和TF2的中间时刻对称，并且随着占空比的增加而延长。在这方面，当电流ILu、ILv和ILw沿图45中的箭头方向流动时，电流ILu、ILv和ILw为正。
<返回时间段TD1>
当开关器件BL和YL接通并且开关器件AL和XL断开时，控制单元13断开开关器件VL。因此，所有开关器件UL、VL和WL不再接通，因此转换器单元7不再处于循环模式。
在图45所示的实例中，相位为0度，如(A)所示，电压Eu、Ev和Ew的占空比分别为“0.5”、“0.85”和“0.15”。因此，控制单元13按照开关器件VL、UL和WL的次序断开开关器件。电流ILu、ILv和ILw分别响应于开关器件UL、VL和WL被断开而改变。
<循环时间段TE1>
控制单元13断开开关器件WL。因此，所有开关器件UL、VL和WL都断开，然后转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TF1>
控制单元13断开开关器件AL、BL、XL和YL同时使转换器单元7处于循环模式。因此，电压VT1的极性从正极性反转为负极性。
<循环时间段TE3>
控制单元13接通开关器件AL和XL并断开开关器件BL和YL。因此，反转时间段TF1结束。转换器单元7继续循环模式，因此循环时间段TE3开始。
<返回时间段TD2>
当接通开关器件WL的时间到来时，控制单元13接通开关器件WL。因此，所有开关器件UL、VL和WL不再断开，因此转换器单元7不再处于循环模式。
之后，控制单元13根据对应的占空比顺序地接通开关器件UL和VL。电流ILu、ILv和ILw分别响应于开关器件UL、VL和WL被断开而改变。
<循环时间段TE2>
控制单元13接通开关器件VL。结果，所有开关器件UL、VL和WL都接通，因此转换器单元7进入循环模式。
<反转时间段TF2>
控制单元13断开开关器件AL、BL、XL和YL同时使转换器单元7处于循环模式。因此，电压VT1的极性从负极性反转为正极性。
<循环时间段TE4>
控制单元13断开开关器件AL和XL并接通开关器件BL和YL。因此，反转时间段TF2结束。转换器单元7继续循环模式，因此循环时间段TE4开始。
如上所述，电力转换系统1I循环地重复返回时间段TD1、循环时间段TE1、反转时间段TF1、循环时间段TE3、返回时间段TD2、循环时间段TE2、反转时间段TF2和循环时间段TE4，以实现转换器模式。此外，电力转换系统1I在转换器单元7处于循环模式时提供反转时间段TF1和TF2，因此它可以稳定地执行反转操作。此外，端子P3和端子N3之间的电压可以保持在几乎恒定的电压，因此端子P3和端子N3之间的电压可以被认为是DC电压。将传统PWM控制应用于转换器单元7可以允许三相逆变器操作。
类似于通过使用单相逆变器构造根据实施例1的转换器单元7的情况，即使电流IL显示出与期望极性不同的极性，电力转换系统1也可以连续地在逆变器模式和转换器模式之间切换。结果，电力转换系统1I适用于诸如不间断电力系统(UPS)之类的独立设备。
(实施例11)
实施例11与实施例1至10不同之处在于缓冲电路60的配置。图46示出了与实施例1相同的缓冲电路60的电路配置和电压[P3-N3]的波形图。图47示出了作为实施例11的第一方面的缓冲电路60A的电路配置以及电压[P3-N3]和电压Vclp1的波形图。图48示出了作为实施例11的第二方面的缓冲电路60B的电路配置以及电压[P3-N3]和电压Vclp2的波形图。图49示出了作为实施例11的第三方面的缓冲电路60C的电路配置以及电压[P3-N3]和电压Vclp1和Vclp2的波形图。
当缓冲电路60由包括电阻器61和电容器62的CR缓冲电路构成时，如图46所示，随着电容器62变得更大，可以更多地降低电压[P3-N3]的振铃。相反，这可能增加电阻器61的损耗。在图46所示的实例中，电压[P3-N3]具有350V的稳定电压，并且在428V的上峰值和293V的下峰值之间的范围内示出振铃。
考虑到这一点，在实施例11中，缓冲电路60A至60C通过使用包括电容器、电阻器和二极管的CRD缓冲电路而构成。
如图47所示，除了电阻器61和电容器62之外，缓冲电路60A还包括二极管63、电容器64和电阻器65。二极管63具有连接到端子P3的阳极和经由电容器64连接到端子N3的阴极。电阻器65与二极管63并联连接。
电容器64产生的电压高于电压[P3-N3]在二极管63和电容器64之间的结点处的稳定电压(350V)。此外，电容器64通过在发生振铃时存储电荷来吸收振铃。二极管63是用于钳位电压Vclp1的钳位二极管。电阻器65是用于将电压Vclp1降低到期望电压的放电电阻器。
对于缓冲电路60A，当振铃使端子P3的电压超过电压Vclp1时，二极管63导通以允许电流流入电容器64，从而吸收振铃。因此，缓冲电路60A可以以低损耗降低电压[P3-N3]上的振铃的上(较高)侧。在图47所示的实例中，电压[P3-N3]上的振铃的正(向上)峰值被钳位到368V。因此，相对于缓冲电路60，可以降低振铃的上侧。
与缓冲电路60A类似，缓冲电路60B包括二极管67、电容器69和电阻器68，但二极管67以与二极管63的方向相反的方向连接。详细地，二极管67具有连接到端子P3的阴极和经由电容器69连接到端子N3的阳极。
在缓冲电路60B中，电容器69产生电压Vclp2，该电压Vclp2是低于电压[P3-N3]的稳定电压(350V)的DC电压。此外，电容器69通过在发生振铃时存储电荷来吸收振铃。二极管67是用于钳位电压Vclp2的钳位二极管。电阻器68是用于将电压Vclp2降低到期望电压的电阻器。
对于缓冲电路60B，当振铃使端子P3的电压下降到低于电压Vclp2时，二极管67接通以允许电流流入电容器69，从而吸收振铃。
因此，缓冲电路60B可以以低损耗降低电压[P3-N3]上的振铃的下侧。在图48所示的实例中，电压[P3-N3]上的负(向下)振铃峰值被钳位到332V。因此，相对于缓冲电路60，可以改善降低振铃下侧的效果。
缓冲电路60C包括缓冲电路60、60A和60B的组合。缓冲电路60C包括缓冲电路60A和60B，因此电压[P3-N3]上的振铃的正(向上)峰值和负(向下)峰值分别被钳位到368V和332V。因此，相对于缓冲电路60，可以改善降低振铃的上侧和下侧的效果。
注意，关于缓冲电路60A至60C，电阻器61、63和R3例如分别具有6.4Ω、180Ω和330Ω。此外，电容器62、64和69例如分别具有10nF、1μF和1μF。另外，在缓冲电路60A至60C中，电阻器61和电容器62用于去除在从电压Vcpl1到电压Vcpl2的范围内的振铃。注意，在缓冲电路60A至60C中，可以省略电阻器61和电容器62。
总之，根据实施例11，可以提出一种电力转换系统，该电力转换系统提供了以降低的损耗实现的改善的振铃降低效果。
(实施例12)
图50是根据实施例12的电力转换系统1J的电路图。电力转换系统1J是用于在DC电源17和DC设备28之间进行双向电力转换和传输的电力转换系统。
电力转换系统1J是包括连接器3(第一外部连接器的一个示例)、电容器4、变压器电路单元5、连接器6、DCDC转换器7(第三转换器单元的一个示例)和连接器15(第二外部连接器的一个示例)的电力调节器。连接器3包括端子P2(第一外部连接端子的一个示例)和端子N2(第二外部连接端子的一个示例)。
连接器3连接到DC电源17和DC设备28(第一连接目标的一个示例)中的一个。连接器15连接到DC设备28和DC电源17(第二连接目标的一个示例)中的另一个。总之，当DC电源17连接到连接器3时，DC设备28连接到连接器15。当DC设备28连接到连接器3时，DC电源17连接到连接器15。
变压器电路单元5包括转换器单元51(第一转换器单元的一个示例)、转换器单元52(第二转换器单元的一个示例)和变压器53。连接器6包括端子P3(第一连接端子的一个示例)、端子N3(第二连接端子的一个示例)和缓冲电路60。缓冲电路60包括电阻器61和电容器62。DCDC转换器7包括双向斩波电路。连接器15包括端子U2(第三外部连接端子的一个示例)和端子W2(第四外部连接端子的一个示例)。端子U2连接到线圈71，端子W2连接到端子N3。
例如，DC电源17可以包括蓄电池、太阳能电池、燃料电池等。当DC电源17连接到连接器3时，其正电极和负电极分别连接到端子P2和端子N2。在本公开中，“连接”意味着“电连接”。当DC电源17连接到连接器3时，通过端子P2和端子N2从DC电源17向变压器电路单元5供电。
相反，当DC电源17连接到连接器15时，其正电极和负电极分别连接到端子U2和端子W2。当DC电源17连接到连接器15时，通过端子U2和端子W2从DC电源17向变压器电路单元5供电。
电容器4是连接在端子P2和端子N2之间的一个或多个电解电容器，因此稳定端子P2和端子N2之间的电压。
变压器53是高频变压器，并包括彼此磁耦合的初级绕组531和次级绕组532。初级绕组531包括线圈L11。初级绕组531包括端子T1(第一绕组端子的一个示例)和端子T2(第二绕组端子的一个示例)。
次级绕组532包括线圈L12。次级绕组532包括端子T3(第三绕组端子的一个示例)和端子T4(第四绕组端子的一个示例)。
线圈L11和L12彼此磁耦合以允许端子T2和T3具有相同的极性。在下文中，线圈L11和L12的绕组比假设为1∶1。然而，这仅仅是示例，并且线圈L11和L12的绕组比可以不同于1∶1。
例如，转换器单元51是高频逆变器，并且将从DC电源17供应的DC电压转换成20kHz的矩形波形的高频AC电压，并且将其供应给初级绕组531和次级绕组532。转换器单元51包括四个开关器件AH、AL、BH和BL、四个二极管DAH、DAL和DBH和DBL以及四个电容器CAH、CAL、CBH和CBL。
例如，开关器件AH、AL、BH和BL可以由n型场效应晶体管构成。开关器件AH(第三开关器件的一个示例)具有连接到端子P2的漏极和连接到端子T2的源极。开关器件AL(第四开关器件的一个示例)具有连接到端子T2的漏极和连接到端子N2的源极。开关器件BH(第一开关器件的一个示例)具有连接到端子P2的漏极和连接到端子T1的源极。开关器件BL(第二开关器件的一个示例)具有连接到端子T1的漏极和连接到端子N2的源极。总之，转换器单元51由全桥(FB)电路构成，在该全桥(FB)电路中四个开关器件以全桥布置连接。
二极管DAH、DAL、DBH和DBL的阳极分别连接到开关器件AH、AL、BH和BL的源极，阴极分别连接到开关器件AH、AL、BH和BL的漏极。
二极管DAH、DAL、DBH和DBL可以用作开关器件AH、AL、BH和BL的体二极管或外部二极管。此外，在这种情况下，二极管DAH连接在开关器件AH的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件AH接通时流过开关器件AH的电流相反的方向流过二极管DAH。这经必要修改可适用于二极管DAL、DBH和DBL。
电容器CAH、CAL、CBH和CBL分别连接在开关器件AH、AL、BH和BL的源极和漏极之间。电容器CAH、CAL、CBH和CBL通过与初级绕组531谐振而引起开关器件AH、AL、BH和BL的软切换。注意，一组电容器CAH和CBH以及一组电容器CAL和CBL均可以连接在端子T1和T2之间。备选地，仅提供电容器CAL和CBL是足够的，或者仅提供电容器CAH和CBH也是足够的。
转换器单元52将被施加在次级绕组532两端的并且具有交替的正极性和负极性的矩形波形的AC电压转换成具有正极性的电压，并将其施加在端子P3和端子N3之间。转换器单元52包括四个开关器件XH、XL、YH和YL以及四个二极管DXH、DXL、DYH和DYL。
例如，开关器件XH、XL、YH和YL可以由n型场效应晶体管构成。开关器件XH(第五开关器件的一个示例)具有连接到端子P3的漏极和连接到端子T3的源极。开关器件XL(第六开关器件的一个示例)具有连接到端子T3的漏极和连接到端子N3的源极。开关器件YH(第七开关器件的一个示例)具有连接到端子P3的漏极和连接到端子T4的源极。开关器件YL(第八开关器件的一个示例)具有连接到端子T4的漏极和连接到端子N3的源极。总之，转换器单元52由全桥(FB)电路构成，在该全桥(FB)电路中四个开关器件以全桥布置连接。
二极管DXH、DXL、DYH和DYL的阳极分别连接到开关器件XH、XL、YH和YL的源极，阴极分别连接到开关器件XH、XL、YH和YL的漏极。
例如，开关器件XH、XL、YH和YL可以由npn型绝缘栅双极型晶体管而不是场效应晶体管构成。在这种情况下，二极管DXH、DXL、DYH和DYL被提供为续流二极管。此外，在这种情况下，二极管DXH连接在开关器件XH的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件XH接通时流过开关器件XH的电流相反的方向流过二极管DXH。这经必要修改可适用于二极管DXL、DYH和DYL。
控制单元13被配置为在接通开关器件AH、BL、XH和YL的同时保持断开开关器件AL、BH、XL和YH，并且被配置为在断开开关器件AH、BL、XH和YL的同时保持接通开关器件AL、BH、XL和YH。在这方面，控制单元13以相同的占空比控制开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL。注意，在图51所示的示例中，开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL的占空比基本上为50％。这里“基本上为50％”表示通过从占空比50％中减去死区时间(所有开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL断开的反转时间段)而获得的占空比。
DCDC转换器7包括开关器件UH(第九开关器件的一个示例)、开关器件UL(第十开关器件的一个示例)、两个二极管D1和D2、线圈71以及电容器72。
DCDC转换器7降低被施加在端子P3和端子N3之间的正电压，并在下面描述的第一传输模式下向连接器15供应合成电压。DCDC转换器7升高从连接器15供应的DC电压，并在下面描述的第二传输模式下在端子P3和端子N3之间施加合成电压。
线圈71连接在端子U2和端子U1之间。电容器72连接在端子U2和端子W2之间。注意，电容器72可以包括在DC设备28或DC电源17中。
例如，开关器件UH和UL可以由n型场效应晶体管构成。开关器件UH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子U1。开关器件UL的漏极连接到端子U1，源极连接到端子N3。
二极管D1和D2的阳极分别连接到开关器件UH和UL的源极，阴极分别连接到开关器件UH和UL的漏极。
例如，开关器件UH和UL均可以由npn型绝缘栅双极型晶体管而不是场效应晶体管构成。在这种情况下，二极管D1和D2被提供为续流二极管。此外，在这种情况下，二极管D1连接在开关器件UH的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件UH接通时流过开关器件UH的电流相反的方向流过二极管D1。这经必要修改可适用于二极管D2。
在DC设备28连接到连接器15的情况下，控制单元13以开关器件UH和开关器件UL中的一个接通另一个断开的方式来接通或断开开关器件UH和开关器件UL，从而控制电压Vout和流过端子P2的电流Ibus的幅度中的至少一个，其中该电压Vout是从端子U2和W2输出或输入到端子U2和W2的DC电压。稍后对此进行详细描述。
例如，DC设备28可以是用DC电力操作的电器，或者是用于对DC电源17充电的充电器。当DC设备28连接到连接器15时，其正电极和负电极分别连接到端子U2和端子W2。相反，当DC设备28连接到连接器3时，其正电极和负电极分别连接到端子P2和端子N2。
控制单元13可以由例如CPU、FPGA、ASIc等构成，并且被配置为控制转换器单元51和52以及DCDC转换器7。
控制单元13被配置为控制转换器单元51，使得高频AC电压被供应给初级绕组531和次级绕组532。控制单元13被配置为控制转换器单元52，使得在端子P3和端子N3之间施加具有正极性的电压。
控制单元13被配置为控制DCDC转换器7以使得在第一时间段内在变压器电路单元5和DCDC转换器7之间不传输电力，该第一时间段包括其中发生对初级绕组531两端的电压的极性的反转的反转时间段。控制单元13被配置为控制DCDC转换器7以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元5到DCDC转换器7的第一方向上或在与第一方向相反的第二方向上传输电力。
详细地，控制单元13控制转换器单元51和52以及DCDC转换器7，使得下面描述的反转时间段和循环时间段出现在构成向初级绕组531供应AC电压的半周期(单位时间段的一个示例)的第一时间段中并且下面描述的第一传输时间段或第二传输时间段出现在与第一时间段不同的第二时间段中。
更详细地，控制单元13确定DCDC转换器7的占空比，使得电压Vout或电流Ibus具有期望值，并且以所确定的占空比控制开关器件UH和UL。
接下来，描述电力转换系统1J的操作。
电力转换系统1J以从连接器3向连接器15供应DC电力的第一传输模式(降压模式)或从连接器15向连接器3供应DC电力的第二传输模式(升压模式)操作。
第一传输模式是以下模式：在该模式下，在端子U2和W2之间在与电流流过的方向相同的方向上发生电压降。换言之，第一传输模式表示电压Vout和电流IL具有相同极性的模式。第二传输模式表示以下模式：在该模式下，在端子U2和W2之间在与电流流过的方向相反的方向上发生电压降。换言之，第二传输模式表示电压Vout和电流IL具有彼此不同的极性的模式。
<定时图>
<第一传输模式>
接下来，描述第一传输模式下电力转换系统1J的定时图。图51是用于说明在第一传输模式下电力转换系统1J的定时图的图。在以下描述中，假设DC电源17连接到连接器3并且DC设备28连接到连接器15。
在图51中，(1)表示开关器件AL和AH的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。注意，开关器件BH、XL和YH在开关器件AL的相同定时被接通或断开，并且开关器件BL、XH和YL在开关器件AH的相同定时被接通或断开。
(2)表示开关器件UH和UL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(3)表示流过线圈71的电流IL和流过线圈L12的电流IL3。(4)表示端子P3与端子N3之间的电压(电压[P3-N3])和线圈L12与端子T4之间的电压(电压VT3)。(5)表示端子U2与端子W2之间的电压(电压Vout)。在以下描述中，端子P2与端子N2之间的电压被称为VE。另外，时段T表示向初级绕组531供应AC电压的时段(一个周期)。
在下文中，结合时间段ST1至ST4描述关于转换器单元51和52的序列，并且结合由TA1、TB1、TC1、TB3、TA2、TB2、TC2和TB4指定的时间段描述关于DCDC转换器7的序列。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件AH、BL、XH和YL，并断开开关器件AL、BH、XL和YH。因此，电压VT1等于VE，电压VT3等于VE。
<时间段ST2>
控制单元13在断开开关器件UH并接通开关器件UL的同时断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL以允许电流IL循环。由于线圈L11的励磁电流与电容器CAH、CAL、CBH和CBL之间的谐振，电压VT1和VT3的极性逐渐从正状态反转为负状态。因此，可以实现软切换。将极性反转的此时间段被称为反转时间段。
<时间段ST3>
当开关器件AH、BL、XH和YL断开时，控制单元13接通开关器件AL、BH、XL和YH。结果，电压VT1和VT3等于-VE。
〈时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL以反转电压VT1和VT3的极性。
在下文中，转换器单元51和52重复与时间段ST1、ST2、ST3和ST4相关联的操作。通过这样做，电压[P3-N3]保持等于VE并且被供应给DCDC转换器7。
注意，DCDC转换器7通过变压器53连接到DC电源17或DC设备28。因此，可以认为DCDC转换器7通过变压器53的漏电感直接连接到DC电源17或DC设备28。因此，在DCDC转换器7的切换中，可能在电力转换系统1J中发生振铃。为了防止这种情况，提供了缓冲电路60。当电压[P3-N3]的极性反转时，流过缓冲电路60的电流的方向也反转。这意味着增加电容器62的电容非常困难。因此，在电压[P3-N3]的极性反转时，难以抑制这种振铃。
相反，电力转换系统1J未看到电压[P3-N3]的极性的反转。电容器62可以具有比在发生电压[P3-N3]的极性反转的情况下更大的电容。因此，电力转换系统1J可以减少这种振铃。
〈第一传输时间段TA1>
当开关器件AH、BL、XH和YL接通并且开关器件AL、BH、XL和YH断开时，控制单元13接通开关器件UH并断开开关器件UL。由此，电流IL流过传输路径K1(参见图50)的第一传输时间段开始。在第一传输路径K1中，电流流过次级绕组532，因此从连接器3向DCDC转换器7传输电力。结果，DCDC转换器7进入第一传输模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性增加。此外，(3)示出电流IL3急剧下降然后以平缓的斜率下降。
〈循环时间段TB1>
循环时间段TB1在第一传输时间段TA1之后。当开关器件AH、BL、XH和YL接通并且开关器件AL、BH、XL和YH断开时，控制单元13断开开关器件UH和开关器件UL。由此，电流IL流过循环路径K2(参见图50)的循环时间段开始。循环路径K2是DCDC转换器7中的闭合回路，因此停止从连接器3到DCDC转换器7的电力传输。结果，DCDC转换器7进入循环模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性降低。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后在0附近波动。
<反转时间段TC1>
反转时间段TC1在循环时间段TB1之后。反转时间段TC1与如上所述的时间段ST2相同。控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL，同时保持DCDC转换器7处于循环模式。
<循环时间段TB3>
循环时间段TB3在反转时间段TC1之后。当开关器件UH断开并且开关器件UL接通时(使DCDC转换器7处于循环模式)，控制单元13接通开关器件AL、BH、XL和YH。DCDC转换器7在整个循环时间段TB1、反转时间段TC1和循环时间段TB3中继续循环模式，以停止从连接器3到DCDC转换器7的电力传输。
<第一传输时间段TA2>
第一传输时间段TA2在循环时间段TB3之后。当开关器件AL、BH、XL和YH接通并且开关器件AH、BL、XH和YL断开时，控制单元13接通开关器件UH并断开开关器件UL。因此，DCDC转换器7进入第一传输模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性增加。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后以平缓的斜率增加。
<循环时间段TB2>
循环时间段TB2在第一传输时间段TA2之后。当开关器件AL、BH、XL和YH接通并且开关器件AH、BL、XH和YL断开时，控制单元13接通开关器件UL并断开开关器件UH，以使DCDC转换器7进入循环模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性降低。此外，(3)示出电流IL3急剧下降然后在0附近波动。
<反转时间段TC2>
反转时间段TC2在循环时间段TB2之后。反转时间段TC2与如上所述的时间段ST4相同。控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL，同时保持DCDC转换器7处于循环模式。
<循环时间段TB4>
循环时间段TB4在反转时间段TC2之后。控制单元13接通开关器件AH、BL、XH和YL，同时保持DCDC转换器7处于循环模式。DCDC转换器7在整个循环时间段TB2、反转时间段TC2和循环时间段TB4中继续循环模式，以停止从连接器3到DCDC转换器7的电力传输。
如上所述，电力转换系统1J循环地重复第一传输时间段TA1、循环时间段TB1、反转时间段TC1、循环时间段TB3、第一传输时间段TA2、循环时间段TB2、反转时间段TC2和循环时间段TB4以实现第一传输模式。此外，控制单元13控制DCDC转换器7的占空比以允许DCDC转换器7输出具有期望值的电压Vout。占空比被定义为单位时段中第一传输时间段TA1和TA2的比率。单位时段表示时段(周期)T的半时段(半周期)。(5)示出在电压Vout中观察到在约249V至约251V范围内的轻微波状起伏，但电压Vout具有约为250V的平均值。因此，连接器15被供应约250V的DC电压。控制单元13通过改变占空比来调节电压Vout的值。
〈第二传输模式>
图52是用于说明在第二传输模式下电力转换系统1J的定时图的图。在以下描述中，假设DC电源17连接到连接器3并且DC设备28连接到连接器15。图52的(1)至(4)与图51的(1)至(4)相同，(5)表示电压Vout。注意，开关器件BH、XL和YH在开关器件AL的相同定时被接通或断开，并且开关器件BL、XH和YL在开关器件AH的相同定时被接通或断开。
在下文中，结合时间段ST1至ST4描述关于转换器单元51和52的序列，并且结合由TD1、TE1、TF1、TE3、TD2、TE2、TF2和TE4指定的时间段描述关于DCDC转换器7的序列。
<时间段ST1>至<时间段ST4>
图52的与<时间段ST1>至<时间段ST4>有关的序列与图51的与<时间段ST1>至<时间段ST4>有关的序列相同，因此省略其说明。
<第二传输时间段TD1>
当开关器件AH、BL、XH和YL接通并且开关器件AL、BH、XL和YH断开时，控制单元13接通开关器件UH并断开开关器件UL。由此，电流IL流过传输路径K3(参见图50)的第二传输时间段开始。在传输路径K3中，电流流过次级绕组532，因此电力从DCDC转换器7传输到连接器3。结果，DCDC转换器7进入第二传输模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性增加。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后以平缓的斜率下降。
〈循环时间段TE1>
循环时间段TE1在第二传输时间段TD1之后。当开关器件AH、BL、XH和YL接通并且开关器件AL、BH、XL和YH断开时，控制单元13断开开关器件UH和开关器件UL。由此，电流IL流过循环路径K4(参见图50)的循环时间段开始。循环路径K4是DCDC转换器7中的闭合回路，因此停止从DCDC转换器7到连接器3的电力传输。结果，DCDC转换器7进入循环模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性降低。此外，(3)示出电流IL3急剧下降然后在0附近波动。
<反转时间段TF1>
反转时间段TF1在循环时间段TE1之后。反转时间段TF1与如上所述的时间段ST2相同。控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL，同时保持DCDC转换器7处于循环模式。
<循环时间段TE3>
循环时间段TE3在反转时间段TF1之后。当开关器件UH断开并且开关器件UL接通时(使DCDC转换器7处于循环模式)，控制单元13接通开关器件AL、BH、XL和YH。DCDC转换器7在整个循环时间段TE1、反转时间段TF1和循环时间段TE3中继续循环模式，以停止从DCDC转换器7到连接器3的电力传输。
<第二传输时间段TD2>
第二传输时间段TD2在循环时间段TE3之后。(1)和(2)示出，当开关器件AL、BH、XL和YH接通并且开关器件AH、BL、XH和YL断开时，控制单元13接通开关器件UH并断开开关器件UL。因此，DCDC转换器7进入第二传输模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性增加。此外，(3)示出电流IL1急剧下降然后以平缓的斜率增加。
<循环时间段TE2>
循环时间段TE2在第二传输时间段TD2之后。当开关器件AL、BH、XL和YH接通并且开关器件AH、BL、XH和YL断开时，控制单元13接通开关器件UL并断开开关器件UH，以使DCDC转换器7进入循环模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性降低。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后在0附近波动。
<反转时间段TF2>
反转时间段TF2在循环时间段TE2之后。反转时间段TF2与如上所述的时间段ST4相同。控制单元13断开开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL，同时保持DCDC转换器7处于循环模式。
<循环时间段TE4>
循环时间段TE4在反转时间段TF2之后。控制单元13接通开关器件AH、BL、XH和YL，同时保持DCDC转换器7处于循环模式。DCDC转换器7在整个循环时间段TE2、反转时间段TF2和循环时间段TE4中继续循环模式，以停止从DCDC转换器7到连接器3的电力传输。
如上所述，电力转换系统1J循环地重复第二传输时间段TD1、循环时间段TE1、反转时间段TF1、循环时间段TE3、第二传输时间段TD2、循环时间段TE2、反转时间段TF2和循环时间段TE4，以实现第二传输模式。此外，控制单元13控制DCDC转换器7的占空比，以向连接器3输出具有期望值的电压Vout。占空比被定义为单位时段中第二传输时间段TD1和TD2的比率。单位时段表示时段(周期)T的半时段(半周期)。(5)示出在电压Vbus中观察到在约254.2V至约254.6V范围内的轻微波状起伏，但电压Vbus具有约为254V的平均值。因此，连接器3被供应约254V的DC电压。控制单元13通过改变占空比来调节电压Vbus的值。
图51和图52的波形图之间的比较表明，第一传输模式和第二传输模式可以采用相同的序列来驱动开关器件AH、AL、BH、BL、XH、XL、YH和YL。
例如，在一些情况下，由于对电流IL的极性的错误检测或者由噪声引起的电流IL的干扰，电流IL具有与期望极性不同的极性。电力转换系统1J针对第一传输模式和第二传输模式使用相同的序列，因此电流IL在两种模式下流过相同的路径。结果，即使当电流IL显示出与期望极性不同的极性时，电力转换系统1J也可以减小这种影响。因此，即使电流IL显示出与期望极性不同的极性，电力变换系统1J也可以连续地在第一传输模式和第二传输模式之间切换。结果，电力转换系统1J适用于诸如不间断电力系统(UPS)之类的独立设备。
如上所述，电力转换系统1J控制转换器单元51，使得正电压和负电压交替地施加在每个线圈L11和L12两端，并且还控制转换器单元52，使得电压[P3-N3]为正。因此，具有恒定(未改变的)极性的电压被输入到DCDC转换器7中。结果，DCDC转换器7可以通过传统DCDC转换器实现，并且可以应用传统控制而无需进行大量修改。
另外，从变压器53的等效电路的角度来看，电力转换系统1J在第二时间段(第一传输时间段和第二传输时间段)内具有通过变压器53的漏电感直接与电容器4(参见图50)连接的DCDC转换器7。
电力转换系统1J仅在该第二时间段内允许在初级侧和次级侧之间传输电力。因此，在传输电力的定时，电容器4和DCDC转换器7总是直接连接。
因此，不需要在端子P3和端子N3之间设置平滑电容器，因此可以减小电路规模。
另外，为了提供用于解决振铃问题的缓冲电路60，使用具有相对小电容的电容器就足够了。
此外，电力转换系统1J具有反转时间段，该反转时间段用于在DCDC转换器7被设置为处于循环模式的时间段中反转线圈L11和L12的极性。因此，即使当电力转换系统1J在第二传输模式和第一传输模式中的任何一个模式下操作时，它也可以由于用于谐振的励磁电流和电容器CAH、CAL、CBH和CBL的谐振而执行反转操作，而不管负载电流如何。因此，电力转换系统1J可以稳定地执行对被施加在线圈L11和L12两端的电压的极性的反转。
实施例12涉及其中转换器单元51和52都由全桥(FB)电路构成的示例。然而，转换器单元51和52中的每个可以由中心抽头(CNT)电路或半桥(HB)电路构成。总之，变压器电路单元5可以由这些的组合构成。
可以使用图47至图49中所示的任何缓冲电路60A至60C代替缓冲电路60。
(实施例13)
图53是根据实施例13的电力转换系统1K的电路图。电力转换系统1K是用于转换电力并在从连接器3(第一外部连接器的一个示例)到连接器15(第二外部连接器的一个示例)的第一单个方向上传输电力的电力转换系统。
电力转换系统1K是包括连接器3、电容器4、变压器电路单元5、连接器6、转换器单元7和连接器15的电力调节器。连接器3包括端子P2(第一外部连接端子的一个示例)和端子N2(第二外部连接端子的一个示例)。
变压器电路单元5包括转换器单元51(第一转换器单元的一个示例)、转换器单元52(第二转换器单元的一个示例)和变压器53。连接器6包括端子P3(第一连接端子的一个示例)、端子N3(第二连接端子的一个示例)和缓冲电路60。缓冲电路60包括电阻器61和电容器62。转换器单元7(第三转换器单元的一个示例)包括用于在第一单个方向上传输电力的斩波电路。连接器15包括端子U2(第三外部连接端子的一个示例)和端子W2(第四外部连接端子的一个示例)。端子U2连接到线圈71，端子W2连接到端子N3。
DC电源17(第一连接目标的一个示例)可以包括例如蓄电池、太阳能电池、燃料电池等。DC电源17的正电极连接到端子P2，DC电源17的负电极连接到端子N2。在本公开中，“连接”意味着“电连接”。通过端子P2和端子N2从DC电源17向变压器电路单元5供电。
电容器4是连接在端子P2和端子N2之间的一个或多个电解电容器，因此稳定端子P2和端子N2之间的电压。
变压器53是高频变压器，并包括彼此磁耦合的初级绕组531和次级绕组532。初级绕组531包括线圈L11。初级绕组531包括端子T1(第一绕组端子的一个示例)和端子T2(第二绕组端子的一个示例)。
次级绕组532包括线圈L12。次级绕组532包括端子T3(第三绕组端子的一个示例)和端子T4(第四绕组端子的一个示例)。
线圈L11和L12彼此磁耦合以允许端子T2和T3具有相同的极性。在下文中，线圈L11和L12的绕组比假设为1∶1。然而，这仅仅是示例，并且线圈L11和L12的绕组比可以不同于1∶1。
例如，转换器单元51是高频逆变器，并且将从DC电源17供应的DC电压转换成20kHz的矩形波形的高频AC电压，并且将其供应给初级绕组531和次级绕组532。转换器单元51包括四个开关器件AH、AL、BH和BL、四个二极管DAH、DAL和DBH和DBL以及四个电容器CAH、CAL、CBH和CBL。
例如，开关器件AH、AL、BH和BL可以由n型场效应晶体管构成。开关器件AH(第三开关器件的一个示例)具有连接到端子P2的漏极和连接到端子T2的源极。开关器件AL(第四开关器件的一个示例)具有连接到端子T2的漏极和连接到端子N2的源极。开关器件BH(第一开关器件的一个示例)具有连接到端子P2的漏极和连接到端子T1的源极。开关器件BL(第二开关器件的一个示例)具有连接到端子T1的漏极和连接到端子N2的源极。总之，转换器单元51由全桥(FB)电路构成，在该全桥(FB)电路中四个开关器件以全桥布置连接。
二极管DAH、DAL、DBH和DBL的阳极分别连接到开关器件AH、AL、BH和BL的源极，阴极分别连接到开关器件AH、AL、BH和BL的漏极。
二极管DAH、DAL、DBH和DBL可以用作开关器件AH、AL、BH和BL的体二极管或外部二极管。此外，在这种情况下，二极管DAH连接在开关器件AH的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件AH接通时流过开关器件AH的电流相反的方向流过二极管DAH。这经必要修改可适用于二极管DAL、DBH和DBL。
电容器CAH、CAL、CBH和CBL分别连接在开关器件AH、AL、BH和BL的源极和漏极之间。电容器CAH、CAL、CBH和CBL通过与初级绕组531谐振而引起开关器件AH、AL、BH和BL的软切换。注意，一组电容器CAH和CBH以及一组电容器CAL和CBL均可以连接在端子T1和T2之间。备选地，仅提供电容器CAL和CBL是足够的，或者仅提供电容器CAH和CBH也是足够的。
转换器单元52将被施加在次级绕组532两端的并且具有交替的正极性和负极性的矩形波形的AC电压转换成具有正极性的电压，并将其施加在端子P3和端子N3之间。转换器单元52包括四个二极管DXH、DXL、DYH和DYL。
二极管DXH(第五开关器件的一个示例)具有连接到端子P3的阴极和连接到端子T3的阳极。二极管DXL(第六开关器件的一个示例)具有连接到端子T3的阴极和连接到端子N3的阳极。二极管DYH(第七开关器件的一个示例)具有连接到端子P3的阴极和连接到端子T4的阳极。二极管DYL(第八开关器件的一个示例)具有连接到端子T4的阴极和连接到端子N3的阳极。总之，转换器单元52由全桥(FB)电路构成，在该全桥(FB)电路中四个开关器件以全桥布置连接。备选地，转换器单元52可以由半桥电路构成，在该半桥电路中两个开关器件以半桥布置连接。
控制单元13被配置为在接通开关器件AH和BL的同时保持断开开关器件AL和BH，并且被配置为在断开开关器件AH和BL的同时保持接通开关器件AL和BH。在这方面，控制单元13以相同的占空比控制开关器件AH、AL、BH和BL。注意，在图54所示的示例中，开关器件AH、AL、BH和BL的占空比基本上为50％。这里“基本上为50％”表示通过从占空比50％中减去死区时间(所有开关器件AH、AL、BH和BL断开的反转时间段)而获得的占空比。
转换器单元7包括开关器件UH(第九开关器件的一个示例)、两个二极管D1和D2、线圈71和电容器72。
转换器单元7降低被施加在端子P3和端子N3之间的正电压，并向DC设备28供应合成电压。
线圈71连接在端子U2和端子U1之间。电容器72连接在端子U2和端子W2之间。
例如，开关器件UH可以由n型场效应晶体管构成。开关器件UH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子U1。
二极管D1的阴极连接到开关器件UH的漏极，阳极连接到开关器件UH的源极。二极管D2的阴极连接到端子U1，阳极连接到端子N3。
例如，开关器件UH可以由npn型绝缘栅双极型晶体管而不是场效应晶体管构成。在这种情况下，二极管D1被提供为续流二极管。此外，在这种情况下，二极管D1连接在开关器件UH的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件UH接通时流过开关器件UH的电流相反的方向流过二极管D1。
控制单元13接通和断开开关器件UH，从而控制电压Vout和流过端子P2的电流Ibus的幅度中的至少一个，其中该电压Vout是从端子U2和W2输出的DC电压。稍后对此进行详细描述。
例如，DC设备28(第二连接目标的一个示例)可以是用DC电力操作的电器，或者是用于对DC电源17充电的充电器。
控制单元13可以由例如CPU、FPGA、ASIC等构成，并且被配置为控制转换器单元51和转换器单元7。
控制单元13被配置为控制转换器单元51，使得高频AC电压被供应给初级绕组531和次级绕组532，并且具有正极性的电压被施加在端子P3和端子N3之间。
控制单元13被配置为控制转换器单元7以使得在第一时间段内在变压器电路单元5和转换器单元7之间不传输电力，该第一时间段包括其中发生对初级绕组531两端的电压的极性的反转的反转时间段。控制单元13被配置为控制转换器单元7以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元5到转换器单元7的第一单个方向上传输电力。
详细地，控制单元13控制转换器单元51和转换器单元7，使得下面描述的反转时间段和循环时间段出现在构成向初级绕组531供应AC电压的半周期(单位时间段的一个示例)的第一时间段中。
更详细地，控制单元13确定转换器单元7的占空比，使得电压Yout或电流Ibus具有期望值，并且以所确定的占空比控制开关器件UH。
在电力转换系统1K中，在与电流流过DC设备28的方向相同的方向上，在端子U2和W2之间发生电压降。换言之，电力转换系统1K操作以允许电压Vout和电流IL具有相同的极性。
<定时图>
接下来，描述电力转换系统1K的定时图。图54是用于说明电力转换系统1K的定时图的图。在图54中，(1)表示开关器件AL和AH的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。注意，开关器件BH和XL在开关器件AL的相同定时被接通或断开，并且开关器件BL和XH在开关器件AH的相同定时被接通或断开。
(2)表示开关器件UH的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(3)表示流过线圈71的电流IL和流过线圈L12的电流IL3。(4)表示端子P3与端子N3之间的电压(电压[P3-N3])和线圈L12与端子T4之间的电压(电压VT3)。(5)表示端子U2与端子W2之间的电压(电压Vout)。在以下描述中，端子P2与端子N2之间的电压被称为VE。另外，时段T表示向初级绕组531供应AC电压的时段(一个周期)。
在下文中，结合时间段ST1至ST4描述关于转换器单元51和52的序列，并且结合由TA1、TB1、TC1、TB3、TA2、TB2、TC2和TB4指定的时间段描述关于转换器单元7的序列。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件AH和BL并断开开关器件AL和BH。因此，电压VT1等于VE，电压VT3等于VE。此外，在这方面，二极管DXH和DYL接通，二极管DXL和DYH断开。因此，电压[P3-N3]等于VE。
<时间段ST2>
控制单元13断开开关器件AH、AL、BH和BL，同时断开开关器件UH以允许电流IL循环。由于线圈L11的励磁电流与电容器CAH、CAL、CBH和CBL之间的谐振，电压VT1和VT3的极性逐渐从正状态反转为负状态。因此，可以实现软切换。将极性反转的此时间段被称为反转时间段。
<时间段ST3>
当开关器件AH和BL断开时，控制单元13接通开关器件AL和BH。结果，电压VT1和VT3等于-VE。此外，在这方面，二极管DXH和DYL截止，二极管DXL和DYH导通。因此，电压[P3-N3]等于VE。
<时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件AH、AL、BH和BL以反转电压VT1和VT3的极性。
在下文中，转换器单元51和52重复与时间段ST1、ST2、ST3和ST4相关联的操作。通过这样做，电压[P3-N3]保持等于VE并且被供应给转换器单元7。
注意，转换器单元7通过变压器53连接到DC电源17。因此，可以认为转换器单元7通过变压器53的漏电感直接连接到DC电源17。由于此，在转换器单元7的切换过程中，可能在电力转换系统1K中发生振铃。为了防止这种情况，提供了缓冲电路60。当电压[P3-N3]的极性反转时，流过缓冲电路60的电流的方向也反转。这意味着增加电容器62的电容非常困难。因此，在电压[P3-N3]的极性反转时，难以抑制这种振铃。
相反，电力转换系统1K未看到电压[P3-N3]的极性的反转。电容器62可以具有比在发生电压[P3-N3]的极性反转的情况下更大的电容。因此，电力转换系统1K可以减少这种振铃。
〈第一传输时间段TA1>
当开关器件AH和BL接通并且开关器件AL和BH断开时，控制单元13接通开关器件UH。由此，电流IL流过第一传输路径K1(参见图53)的第一传输时间段开始。在第一传输路径K1中，电流流过次级绕组532，因此在第一单个方向上传输电力。结果，转换器单元7进入在第一单个方向上传输电力的第一传输模式。在这方面，连接器3连接到DC电源17，并且连接器15连接到DC设备28，因此第一传输时间段表示从DC电源17向DC设备28传输电力的时间段。
在这方面，(3)示出电流IL线性增加。此外，(3)示出电流IL3急剧下降然后以平缓的斜率下降。
〈循环时间段TB1>
循环时间段TB1在第一传输时间段TA1之后。当开关器件AH和BL接通并且开关器件AL和BH断开时，控制单元13断开开关器件UH。由此，电流IL流过循环路径K2(参见图53)的循环时间段开始。循环路径K2是转换器单元7中的闭环，因此停止从DC电源17到转换器单元7的电力传输。结果，转换器单元7进入循环模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性降低。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后在0附近波动。
<反转时间段TC1>
反转时间段TC1在循环时间段TB1之后。反转时间段TC1与如上所述的时间段ST2相同。控制单元13断开开关器件AH、AL、BH和BL同时保持转换器单元7处于循环模式。
〈循环时间段TB3>
循环时间段TB3在反转时间段TC1之后。当开关器件UH断开时，控制单元13接通开关器件AL和BH(使转换器单元7处于循环模式)。转换器单元7在整个循环时间段TB1、反转时间段TC1和循环时间段TB3中继续循环模式，以停止从DC电源17到转换器单元7的电力传输。
<第一传输时间段TA2>
第一传输时间段TA2在循环时间段TB3之后。当开关器件AL和BH接通并且开关器件AH和BL断开时，控制单元13接通开关器件UH。因此，转换器单元7进入第一传输模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性增加。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后以平缓的斜率增加。
<循环时间段TB2>
循环时间段TB2在第一传输时间段TA2之后。当开关器件AL和BH接通并且开关器件AH和BL断开时，控制单元13断开开关器件UH，以使转换器单元7进入循环模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性降低。此外，(3)示出电流IL3急剧下降然后在0附近波动。
<反转时间段TC2>
反转时间段TC2在循环时间段TB2之后。反转时间段TC2与如上所述的时间段ST4相同。控制单元13断开开关器件AH、AL、BH和BL同时保持转换器单元7处于循环模式。
<循环时间段TB4>
循环时间段TB4在反转时间段TC2之后。控制单元13接通开关器件AH和BL，同时保持转换器单元7处于循环模式。转换器单元7在整个循环时间段TB2、反转时间段TC2和循环时间段TB4中继续循环模式，以停止从DC电源17到转换器单元7的电力传输。
如上所述，电力转换系统1K循环地重复第一传输时间段TA1、循环时间段TB1、反转时间段TC1、循环时间段TB3、第一传输时间段TA2、循环时间段TB2、反转时间段TC2和循环时间段TB4以实现向DC设备28供电。此外，控制单元13控制转换器单元7的占空比，以允许转换器单元7输出具有期望值的电压Vout。占空比被定义为单位时段中第一传输时间段TA1和TA2的比率。单位时段表示时段(周期)T的半时段(半周期)。(5)示出在电压Vout中观察到在约249V至约250.75V范围内的轻微波状起伏，但电压Vout具有约为250V的平均值。因此，DC设备28被供应约250V的DC电压。控制单元13通过改变占空比来调节电压Vout的值。
图55示出了关于图54中的反转时间段TC1和TC2的放大定时图。在图55中，(1)至(5)分别是关于图54的(1)至(5)的反转时间段TC2的放大图，(6)至(10)是关于图5的(1)至(5)的反转时间段TC1的放大图。
(1)示出在反转时间段TC2中在开关器件AL断开之后和开关器件AH接通之前存在死区时间Td。例如，死区时间Td可以是2μs。此外，(2)示出在开关器件AH接通之后和开关器件UH接通之前存在死区时间Ta。例如，死区时间Ta可以是0.5μs。因此，可以保护开关器件。
(4)示出在死区时间Td中电压VT3从负极性反转为正极性。
(4)示出在整个时间段内电压[P3-N3]保持等于恒定值。
(6)示出在反转时间段TC1中在开关器件AH断开之后和开关器件AL接通之前存在死区时间Td。此外，(7)示出在开关器件AL接通之后和开关器件UH接通之前存在死区时间Ta。(9)示出在死区时间Td中电压VT3从正极性反转为负极性。
(9)示出在整个时间段内电压[P3-N3]保持等于恒定值。
如上所述，电力转换系统1K控制转换器单元51，使得正电压和负电压交替地施加在每个线圈L11和L12两端，并且电压[P3-N3]为正。因此，具有恒定(未改变的)极性的电压被输入到转换器单元7中。结果，转换器单元7可以通过传统斩波电路实现，并且可以应用传统控制而无需进行大量修改。
另外，从变压器53的等效电路的角度来看，电力转换系统1K在第二时间段(第一传输时间段)内具有通过变压器53的漏电感直接与电容器4(参见图53)连接的转换器单元7。
电力转换系统1K仅在该第二时间段内允许在初级侧和次级侧之间传输电力。因此，在传输电力的定时，电容器4和转换器单元7总是直接连接。
因此，不需要在端子P3和端子N3之间设置平滑电容器，因此可以减小电路规模。
另外，为了提供用于解决振铃问题的缓冲电路60，使用具有相对小电容的电容器就足够了。
此外，电力转换系统1K具有反转时间段，该反转时间段用于在转换器单元7被设置为处于循环模式的时间段中反转线圈L11和L12的极性。因此，即使电力转换系统1K可以由于用于谐振的励磁电流和电容器CAH、CAL、CBH和CBL的谐振而执行反转操作，而不管负载电流如何。因此，电力转换系统1K可以稳定地执行对被施加在线圈L11和L12两端的电压的极性的反转。
(实施例14)
图56是根据实施例14的电力转换系统1L的电路图。根据实施例14的电力转换系统1L的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被设计为中心抽头(CNT)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被设计为中心抽头(CNT)电路(即，CNT-CNT)。在下文中，实施例14与实施例13共同的的组件用相同的附图标记指定，以避免多余的解释。与实施例13类似，根据实施例14的电力转换系统IL也是用于在第一单个方向上传输电力的电力转换系统。
变压器53是高频中心抽头式变压器，并且包括彼此磁耦合的初级绕组531和次级绕组532。初级绕组531包括被中心抽头CT1(第一中心抽头的一个示例)分开的两个线圈L1和L2。
中心抽头CT1连接到端子P2。初级绕组531具有用作连接到开关器件BL(第一开关器件的一个示例)的端子T1的第一端部。初级绕组531具有用作连接到开关器件AL(第二开关器件的一个示例)的端子T2(第二绕组端子的一个示例)的第二端部。
次级绕组532包括被中心抽头CT2(第二中心抽头的一个示例)分开的两个线圈L3和L4。中心抽头CT2连接到端子P3。次级绕组532具有用作连接到二极管DYL(第五开关器件的一个示例)的端子T3(第三绕组端子的一个示例)的第一端部。次级绕组532具有用作连接到二极管DXL(第六开关器件的一个示例)的端子T4(第四绕组端子的一个示例)的第二端部。线圈L1、L2、L3和L4磁耦合，使得中心抽头CT1、端子T2、中心抽头CT2和端子T4具有相同极性。
在下文中，线圈L1至L4(高频变压器)的绕组比应为1∶1∶1∶1。然而，这仅仅是一个示例，并且线圈L1至L4的绕组比可以不同于1∶1∶1∶1。
转换器单元51包括两个开关器件AL和BL、两个二极管DAL和DBL以及两个电容器CAL和CBL。构成转换器单元51的这些组件之间的连接关系与图53中相同附图标记所指示的组件之间的连接关系相同，因此省略其说明。
转换器单元52包括两个二极管DYL和DXL。二极管DYL的阴极连接到端子T3，阳极连接到端子N3。二极管DXL的阴极连接到端子T4，阳极连接到端子N3。
接下来，描述电力转换系统1L的转换器单元51和52的操作。下面描述的<时间段ST1>至<时间段ST4>对应于结合实施例13描述的<时间段ST1>至<时间段ST4>。在下面的描述中，图56中所示的电压VT1、VT2、VT3和VT4分别指示线圈L1、L2、L3和L4与端子T1、T2、T3和T4之间的电压。注意，电力转换系统1L的转换器单元7的操作与实施例13的操作相同，因此省略其说明。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件BL并断开开关器件AL。因此，VT1等于VE，VT2等于-VE，VT3等于VE，VT4等于-VE。
在这种情况下，端子T1与端子N2之间的电压(电压[T1-N2])等于0，并且端子T2与端子N2之间的电压(电压[T2-N2])等于2VE。此外，二极管DYL导通，二极管DXL截止。因此，端子T3与端子N3之间的电压(电压[T3-N3])等于＝0，并且端子T4与端子N3之间的电压(电压[T4-N3])等于2VE。因此，端子P3与端子N3之间的电压(电压[P3-N3])等于VE。
<时间段ST2>
控制单元13断开开关器件AL和BL，同时断开开关器件UH以允许电流IL循环。因此，由线圈L1的励磁电流和电容器CAL和CBL引起的谐振使得电压VT1和VT3的极性从正状态逐渐反转为负状态，并且还使得电压VT2和VT4的极性从负状态逐渐反转为正状态。因此，可以实现软切换。
<时间段ST3>
控制单元13接通开关器件AL同时断开开关器件BL。因此，VT2等于VE。另外，VT1等于-VE，VT3等于-VE，VT4等于VE。
在这种情况下，二极管DXL导通，二极管DYL截止。因此，电压[T1-N2]等于2VE，电压[T2-N2]等于0，电压[T3-N3]等于2VE，电压[T4-N3]等于0。因此，电压[P3-N3]等于VE。
<时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件AL和BL以反转电压VT1至VT4的极性。
此后，转换器单元51和52重复分别与时间段ST1、ST2、ST3和ST4相关联的操作。因此，电压[P3-N3]保持等于VE，然后被施加在转换器单元7两端。
如上所述，电力转换系统1L由CNT-CNT电路构成，但是可以提供与电力转换系统1K相同的有益效果。
(实施例15)
图57是根据实施例15的电力转换系统1M的电路图。根据实施例15的电力转换系统1M的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被设计为半桥(HB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被设计为中心抽头(CNT)电路(即，HB-CNT)。在下文中，实施例15与实施例13和实施例14共同的的组件用相同的附图标记指定，以避免多余的解释。与实施例13和实施例14类似，根据实施例15的电力转换系统1M也是用于在第一单个方向上传输电力的电力转换系统。
转换器单元51包括以半桥布置连接的两个开关器件AH和AL。开关器件AH(第一开关器件的一个示例)具有连接到端子P2的漏极和连接到端子T2的源极。开关器件AL(第二开关器件的一个示例)具有连接到端子T2的漏极和连接到端子N2的源极。
二极管DAH和DAL连接到开关器件AH和AL，使得二极管DAH和DAL的阳极和阴极分别连接到开关器件AH和AL的源极和漏极。电容器C*1和电容器C*2是用于产生从DC电源17的电压VE分压的DC电压Vm的电容器。电容器C*1连接在端子P2和端子T1之间，电容器C*2连接在端子T1和端子N2之间。
电容器CAH连接在开关器件AH的漏极和源极之间，电容器CAL连接在开关器件AL的漏极和源极之间。电容器CAH和CAL具有与图5中所示的电容器C14相同的功能，并且通过与线圈L11谐振而引起转换器单元51的软切换。注意，电容器CAH和CAL均可以连接在端子T1和T2之间。
在实施例15中，初级绕组531不具有中心抽头，因此仅包括线圈L11。线圈L11连接在端子T2和端子T1之间。线圈L11、L3和L4彼此磁耦合，使得端子T2、中心抽头CT2和端子T4具有相同的极性。
转换器单元52和次级绕组532具有与图56中的转换器单元和次级绕组相同的CNT配置，因此省略其说明。
接下来，描述电力转换系统1M的转换器单元51和52的操作。下面描述的<时间段ST1>至<时间段ST4>对应于结合实施例13描述的<时间段ST1>至<时间段ST4>。在下面的描述中，图7中所示的电压VT1、VT2、VT3和VT4分别指示线圈L11、L3和L4与端子T1、T3和T4之间的电压。注意，电力转换系统1M的转换器单元7的操作与实施例13的操作相同，因此省略其说明。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件AH并断开开关器件AL。因此，二极管DYL导通，二极管DXL截止。因此，VT1等于VE，VT3等于VE，VT4等于-VE。因此，端子P3与端子N3之间的电压(电压[P3-N3])等于VE。
〈时间段ST2>
控制单元13断开开关器件AH和AL，同时断开开关器件UH以允许电流IL循环。因此，由线圈L11的励磁电流和电容器CAH和CAL引起的谐振使得电压VT1和VT3的极性逐渐从正状态反转为负状态。因此，可以实现软切换。
<时间段ST3>
控制单元13接通开关器件AL同时断开开关器件AH。在这方面，二极管DYL截止，二极管DXL导通。因此，VT1等于-VE，VT3等于-VE，并且VT4等于VE。因此，端子P3与端子N3之间的电压(电压[P3-N3])等于VE。
<时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件AH和AL以反转电压VT1、VT3和VT4的极性。
此后，转换器单元51和52重复分别与时间段ST1、ST2、ST3和ST4相关联的操作。因此，电压[P3-N3]保持等于VE，然后被施加在转换器单元7两端。
如上所述，电力转换系统1M由HB-CNT电路构成，但是可以提供与电力转换系统1K相同的有益效果。
实施例13涉及其中转换器单元51和52都由全桥(FB)电路构成的示例。实施例14涉及其中转换器单元51和52都由中心抽头(CNT)电路构成的示例。实施例15涉及其中转换器单元51由半桥(HB)电路构成，且转换器单元52由中心抽头电路构成的示例。然而，转换器单元51和52的组合不限于任何上述组合。例如，转换器单元51可以由中心抽头电路构成，转换器单元52可以由全桥电路构成。备选地，转换器单元51和52都由半桥电路构成。
可以使用图47至图49中所示的任何缓冲电路60A至60C代替缓冲电路60。
(实施例16)
图58是根据实施例16的电力转换系统1N的电路图。根据实施例16的电力转换系统1N的特征在于转换器单元7由单相逆变器构成。在本实施例中，转换器单元51和52均具有与图56中的转换器单元相同的CNT电路，因此省略其说明。
滤波器电路9设置在转换器单元7和连接器15之间。滤波器电路9包括一对线圈91和92以及电容器93。
转换单元7包括单相逆变器，并且例如根据被施加在端子P3和端子N3之间的正电压产生频率为50Hz或60Hz的商用AC电压。转换单元7是单相逆变器，包括开关器件UH(第九开关器件的一个示例)、开关器件UL(第十开关器件的一个示例)、开关器件WH(第十一开关器件的一个示例)、开关器件WL(第十二开关器件的一个示例)、四个二极管D1至D4、端子U1和端子W1，其中，开关器件UH、UL、WH和WL以全桥配置连接。
开关器件UH至WL均由n型场效应晶体管构成。开关器件UH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子U1。开关器件WH的漏极连接到端子P3，源极连接到端子W1。
开关器件UL的漏极连接到端子U1，源极连接到端子N3。开关器件WL的漏极连接到端子W1，源极连接到端子N3。
二极管D1至D4的阳极和阴极分别连接到开关器件UH至WL的源极和漏极。
例如，开关器件UH、UL、WH和WL均可以由npn型绝缘栅双极型晶体管而不是场效应晶体管构成。在这种情况下，二极管D1、D2、D3和D4被提供为续流二极管。此外，在这种情况下，二极管D1连接在开关器件UH的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件UH接通时流过开关器件UH的电流相反的方向流过二极管D1。这经必要修改可适用于二极管D2、D3和D4。
控制单元13通过接通或断开开关器件UH至WL来控制端子U2和W2之间的电压Vout和流过端子P2的电流Ibus中的至少一个的幅度。这将在下文中详细描述。
线圈91连接在端子U1和端子U2之间。线圈92连接在端子W1和端子W2之间。电容器93连接在端子U2和端子W2之间。线圈91和92以及电容器93构成滤波器电路，该滤波器电路用于平滑从转换器单元7输出的矩形波形的AC电压。因此，从转换器单元7输出的矩形波形的AC电压被转换成具有与矩形波形的AC电压的脉冲宽度相对应的幅度的正弦波形的AC电压。
为了从DC电源17向AC电力系统29供电(以销售电力)，端子U2和W2连接到AC电力系统29。
为了从DC电源17向AC设备30供电，端子U2和W2连接到AC设备30。例如，AC设备30可以是用商用AC电压操作的电子设备。
控制单元13可以由例如CPU、FPGA、ASIC等构成，并且被配置为控制转换器单元51和转换器单元7。
控制单元13被配置为控制转换器单元51，使得高频AC电压被供应给初级绕组531和次级绕组532，并且具有正极性的电压被施加在端子P3和端子N3之间。
详细地，控制单元13控制转换器单元51和7，使得反转时间段和循环时间段出现在构成向初级绕组531供应AC电压的半周期(单位时间段的一个示例)的第一时间段中并且下面描述的第一传输时间段出现在与第一时间段不同的第二时间段中。
更详细地，控制单元13对转换器单元7执行PWM控制以改变第二时间段在每个单位时间段中的比率，从而产生期望电压Vout或电流Ibus。例如，期望电压Vout或电流IL表示具有与PWM控制中使用的调制信号相同的波形的电压或电流。
<定时图>
接下来，描述电力转换系统1N的定时图。图59是用于说明电力转换系统1N的定时图的图。在图59中，(1)表示开关器件BL和AL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(2)表示开关器件UH和UL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(3)表示开关器件WH和WL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(4)表示电压VT1和由(IL1-IL2)定义的电流。(5)表示电压[P3-N3]。(6)表示电流IL和电压Vout。
(7)与(1)相同。(8)表示电压VT1和电流IL1。(9)表示电压VT3和电流IL3。(10)表示电压VT2和电流IL2。(11)表示电压VT4和电流IL4。(12)表示变压器53的励磁电流。励磁电流由(IL1-IL2)-(IL3-IL4)给出。
<第一传输时间段TA1>
参考(1)和(7)，控制单元13接通开关器件BL并断开开关器件AL。因此，VT1等于VE，VT2等于-VE，VT3等于VE，VT4等于-VE。并且，二极管DYL导通，二极管DXL截止。在这方面，参考(2)和(3)，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入第一传输模式。
因此，(6)示出电流IL线性增加。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3急剧增加然后以平缓的斜率增加，而电流IL2和IL4等于0。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<循环时间段TB1>
循环时间段TB1在第一传输时间段TA1之后。(2)和(3)示出，当开关器件BL接通并且开关器件AL断开时，控制单元13接通开关器件UL和WL并且断开开关器件UH和WH，以允许转换器单元7进入循环模式。
因此，(6)示出电流IL线性下降。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3急剧减小然后在0附近波动。详细地，电流IL3为0，但电流IL1包括励磁电流。电流IL2和IL4等于0。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<反转时间段TC1>
反转时间段TC1在循环时间段TB1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件BL和AL同时保持转换器单元7处于循环模式中。
因此，(8)和(9)示出电压VT1和VT3的极性从正极性反转为负极性。(10)和(11)示出电压VT2和VT4的极性从负极性反转为正极性。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
〈第一传输时间段TA2>
第一传输时间段TA2在反转时间段TC1之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件BL并接通开关器件AL。因此，VT1等于-VE，VT2等于VE，VT3等于-VE，VT4等于VE。并且，二极管DYL截止，二极管DXL导通。在这方面，(2)和(3)示出，控制单元13接通开关器件UH和WL并断开开关器件UL和WH，以允许转换器单元7进入第一传输模式。
因此，(6)示出电流IL线性增加。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3等于0，而电流IL2和IL4急剧增加然后以平缓的斜率增加。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
〈循环时间段TB2>
循环时间段TB2在第一传输时间段TA2之后。(2)和(3)示出，当开关器件BL断开并且开关器件AL接通时，控制单元13接通开关器件UH和WH并且断开开关器件UL和WL，以允许转换器单元7进入循环模式。
因此，(6)示出电流IL线性下降。此外，(8)、(9)、(10)和(11)示出电流IL1和IL3基本保持等于0。电流IL2和IL4急剧下降，然后在0附近波动。详细地，电流IL4为0，但电流IL2仅包括励磁电流。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
<反转时间段TC2>
反转时间段TC2在循环时间段TB2之后。参考(1)和(7)，控制单元13断开开关器件AL和BL同时保持转换器单元7处于循环模式中。
因此，(8)和(9)示出电压VT1和VT3的极性从负极性反转为正极性。(10)和(11)示出电压VT2和VT4的极性从正极性反转为负极性。此外，(5)示出电压[P3-N3]保持等于恒定值。
如上所述，电力转换系统1N循环地重复第一传输时间段TA1、循环时间段TB1、反转时间段TC1、第一传输时间段TA2、循环时间段TB2和反转时间段TC2，以向AC电力系统29或AC设备30供电。此外，电力转换系统1N通过PWM控制改变一个时段中第一传输时间段TA1和第一传输时间段TA2的比率，以产生期望电压Vout。
另外，应当理解，在整个时间段内，电压[P3-N3]保持等于恒定值并且极性不反转。
实施例16涉及其中转换器单元7由单相逆变器构成的示例。然而，转换器单元7可以不限于单相逆变器，而可以是三相逆变器。
此外，实施例16涉及从DC电源17向AC电力系统29(即，在第一方向上)供电的示例，但是可以进行修改以使得从AC电力系统29向DC电源17(即，在第二方向上)供电。
(实施例17)
图60是根据实施例17的电力转换系统1P的电路图。电力转换系统1P是用于转换电力并在从连接器15到连接器3的第二单个方向上传输电力的电力转换系统。注意，图60中所示的配置与图53中的配置的不同之处在于，连接器15连接到DC电源17(第二连接目标的一个示例)，并且连接器3连接到DC设备28(第一连接目标的一个示例)。详细地，端子P2(第一外部连接端子的一个示例)连接到DC设备28的正电极，并且端子N2(第二外部连接端子的一个示例)连接到DC设备28的负电极。此外，端子U2(第三外部连接端子的一个示例)连接到DC电源17的正电极，并且端子W2(第四外部连接端子的一个示例)连接到DC电源17的负电极。
与根据实施例13的电力转换系统1K类似，根据实施例17的电力转换系统1P的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被配置为全桥(FB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532也被配置为全桥(FB)电路(即，FB-FB)。在下文中，实施例17与实施例13至实施例16共同的的组件用相同的附图标记指定，以避免多余的解释。
转换器单元51和初级绕组531的配置是FB电路，如图53所示，但不同之处在于，如根据图60所理解的，省略了开关器件AH、AL、BH和BL。详细地，二极管DAH的阳极连接到端子T2，阴极连接到端子P2。二极管DAL的阳极连接到端子N2，阴极连接到端子T2。二极管DBH的阳极连接到端子T1，阴极连接到端子P2。二极管DBL的阳极连接到端子N2，阴极连接到端子T1。
转换器单元52和次级绕组532的配置是FB电路，如图50所示，但不同之处在于，如根据图60所理解的，省略了开关器件XH、XL、YH和YL。详细地，开关器件XH的源极连接到端子T3，漏极连接到端子P3。开关器件XL的源极连接到端子N3，漏极连接到端子T3。开关器件YH的源极连接到端子T4，漏极连接到端子P3。开关器件YL的源极连接到端子N3，漏极连接到端子T4。
转换器单元7包括用于在第二单个方向上传输电力的斩波电路。详细地，转换器单元7包括开关器件UL(第九开关器件的一个示例)、两个二极管D1和D2、线圈71和电容器72。
转换器单元7升高从DC设备28供应的电压Vout，并在端子P3和端子N3之间施加合成电压。
线圈71连接在端子U2和端子U1之间。电容器72连接在端子U2和端子W2之间。
例如，开关器件UL可以由n型场效应晶体管构成。开关器件UL的漏极连接到端子U1，源极连接到端子N3。
二极管D2的阴极连接到开关器件UL的漏极，阳极连接到开关器件UL的源极。二极管D1的阴极连接到端子P3，阳极连接到端子U1。
例如，开关器件UL可以由npn型绝缘栅双极型晶体管而不是场效应晶体管构成。在这种情况下，二极管D2被提供为续流二极管。此外，在这种情况下，二极管D2连接在开关器件UL的发射极和集电极之间，以允许电流以与开关器件UL接通时流过开关器件UL的电流相反的方向流过二极管D2。
控制单元13接通和断开开关器件UL，从而控制流过端子U2的电流Iout和端子P2与端子N2之间的电压Vbus的幅度中的至少一个。稍后对此进行详细描述。
控制单元13被配置为控制转换器单元7以使得在第一时间段内在变压器电路单元5和转换器单元7之间不传输电力，该第一时间段包括其中发生对初级绕组531两端的电压的极性的反转的反转时间段。控制单元13被配置为控制转换器单元7以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从转换器单元7到变压器电路单元5的第二单个方向上传输电力。
详细地，控制单元13控制转换器单元51和52以及转换器单元7，使得下面描述的反转时间段和循环时间段出现在构成向初级绕组531供应AC电压的半周期(单位时间段的一个示例)的第一时间段中。
更详细地，控制单元13确定转换器单元7的占空比，使得电压Vbus或电流Iout具有期望值，并且以所确定的占空比控制开关器件UL。
在电力转换系统1P中，在与电流流过DC电源17的方向相反的方向上，在端子U2和W2之间发生电压降。换言之，电力转换系统1P操作以允许电压Vout和电流IL具有不同的极性。
<定时图>
接下来，描述电力转换系统1P的定时图。图61是用于说明电力转换系统1P的定时图的图。在图61中，(1)表示开关器件XH和XL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。注意，开关器件YL在开关器件XH的相同定时被接通或断开，并且开关器件YH在开关器件XL的相同定时被接通或断开。
(2)表示开关器件UL的接通和断开状态，其中，接通状态意味着具有高电平而断开状态意味着具有低电平。(3)表示流过线圈71的电流IL和流过线圈L12的电流IL3。(4)表示端子P3与端子N3之间的电压(电压[P3-N3])和线圈L12与端子T4之间的电压(电压VT3)。(5)表示电压Vbus。在以下描述中，端子P2与端子N2的电压被称为VE。另外，时段T表示向初级绕组531供应AC电压的时段(一个周期)。注意，电压VE表示由转换器单元7升高的电压Vout。
在下文中，结合时间段ST1至ST4描述关于转换器单元51和52的序列，并且结合由TD1、TE1、TF1、TE3、TD2、TE2、TF2和TE4指定的时间段描述关于转换器单元7的序列。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件XH和YL并断开开关器件XL和YH。因此，二极管DAH和DBL导通，二极管DAL和DBH截止。因此，电压VT1等于VE，电压VT3等于VE。结果，电压[P3-N3]等于VE。
〈时间段ST2>
控制单元13断开开关器件XH、XL、YH和YL，同时接通开关器件UL以允许电流IL循环。由于线圈L11的励磁电流与电容器CAH、CAL、CBH和CBL之间的谐振，电压VT1和VT3的极性逐渐从正状态反转为负状态。因此，可以实现软切换。将极性反转的此时间段被称为反转时间段。
<时间段ST3>
当开关器件XH和YL断开时，控制单元13接通开关器件XL和YH。因此，二极管DAH和DBL截止，二极管DAL和DBH导通。结果，电压VT1和VT3等于-VE。因此，电压[P3-N3]等于VE。
<时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件XH、XL、YH和YL以反转电压VT1和VT3的极性。
在下文中，转换器单元51和52重复与时间段ST1、ST2、ST3和ST4相关联的操作。通过这样做，电压[P3-N3]保持等于VE。
<第二传输时间段TD1>
当开关器件XH和YL接通并且开关器件XL和YH断开时，控制单元13断开开关器件UL。由此，电流IL流过第二传输路径K3(参见图60)的第二传输时间段开始。在第二传输路径K3中，电流流过次级绕组532，因此在第二单个方向上传输电力。结果，转换器单元7进入在第二单个方向上传输电力的第二传输模式。在这方面，连接器3连接到DC设备28，并且连接器15连接到DC电源17，因此第二传输时间段表示从DC电源17向DC设备28传输电力的时间段。
在这方面，(3)示出电流IL线性增加。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后以平缓的斜率下降。
〈循环时间段TE1>
循环时间段TE1在第二传输时间段TD1之后。当开关器件XH和YL接通并且开关器件XL和YH断开时，控制单元13接通开关器件UL。由此，电流IL流过循环路径K4(参见图60)的循环时间段开始。循环路径K4是转换器单元7中的闭合回路，因此停止从转换器单元7到DC电源17的电力传输。结果，转换器单元7进入循环模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性降低。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后在0附近波动。
<反转时间段TF1>
反转时间段TF1在循环时间段TE1之后。反转时间段TF1与如上所述的时间段ST2相同。控制单元13断开开关器件XH、XL、YH和YL同时保持转换器单元7处于循环模式。
<循环时间段TE3>
循环时间段TE3在反转时间段TF1之后。当开关器件UL接通时，控制单元13接通开关器件XL和YH(使转换器单元7处于循环模式)。转换器单元7在整个循环时间段TE1、反转时间段TF1和循环时间段TE3中继续循环模式，以停止从转换器单元7到DC电源17的电力传输。
<第二传输时间段TD2>
第二传输时间段TD2在循环时间段TE3之后。当开关器件XL和YH接通并且开关器件XH和YL断开时，控制单元13断开开关器件UL。因此，转换器单元7进入第二传输模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性增加。此外，(3)示出电流IL3急剧下降然后以平缓的斜率增加。
<循环时间段TE2>
循环时间段TE2在第二传输时间段TD2之后。当开关器件XL和YH接通并且开关器件XH和YL断开时，控制单元13接通开关器件UL，以使转换器单元7进入循环模式。
在这方面，(3)示出电流IL线性降低。此外，(3)示出电流IL3急剧增加然后在0附近波动。
<反转时间段TF2>
反转时间段TF2在循环时间段TE2之后。反转时间段TF2与如上所述的时间段ST4相同。控制单元13断开开关器件XH、XL、YH和YL同时保持转换器单元7处于循环模式。
〈循环时间段TE4>
循环时间段TE4在反转时间段TF2之后。控制单元13接通开关器件XH和YL，同时保持转换器单元7处于循环模式。转换器单元7在整个循环时间段TE2、反转时间段TF2和循环时间段TE4中继续循环模式，以停止从转换器单元7到DC电源17的电力传输。
如上所述，电力转换系统1P循环地重复第二传输时间段TD1、循环时间段TE1、反转时间段TF1、循环时间段TE3、第二传输时间段TD2、循环时间段TE2、反转时间段TF2和循环时间段TE4，以向DC设备28供电。此外，控制单元13控制转换器单元7的占空比以将电压Vbus设置为期望值。占空比被定义为单位时段中第二传输时间段TD1和TD2的比率。单位时段表示时段(周期)T的半时段(半周期)。(5)示出在电压Vbus中观察到在约254V至约254.35V范围内的轻微波状起伏，但电压Vbus具有约为254.175V的平均值。因此，DC设备28被供应约254.175V的DC电压。控制单元13通过改变占空比来调节电压Vbus的值。
图62示出了关于图61中的反转时间段TF1和TF2的放大定时图。在图62中，(1)至(5)分别是关于图61的(1)至(5)的反转时间段TF2的放大图，(6)至(10)是关于图5的(1)至(61)的反转时间段TF1的放大图。
(1)示出在反转时间段TF2中在开关器件XL断开之后和开关器件XH接通之前设置有死区时间Td。例如，死区时间Td可以是2μs。此外，(2)示出在开关器件XH接通之后和开关器件UL断开之前设置有死区时间Ta。例如，死区时间Ta可以是0.5μs。因此，可以保护开关器件。
(4)示出在死区时间Td中电压VT3从负极性反转为正极性。
(4)示出在整个时间段内电压[P3-N3]保持等于恒定值。
(6)示出在反转时间段TF1中在开关器件XH断开之后和开关器件XL接通之前存在死区时间Td。此外，(7)示出在开关器件XL接通之后和开关器件UL断开之前存在死区时间Ta。(9)示出在死区时间Td中电压VT3从正极性反转为负极性。
(9)示出在整个时间段内电压[P3-N3]保持等于恒定值。
如上所述，根据实施例17的电力转换系统1P在第二单个方向上传输电力，但是可以提供与实施例13相同的有益效果。
(实施例18)
图63是根据实施例18的电力转换系统1Q的电路图。与根据实施例14的电力转换系统1L类似，根据实施例18的电力转换系统1Q的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被设计为中心抽头(CNT)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被设计为中心抽头(CNT)电路(即，CNT-CNT)。在下文中，实施例18与实施例13至实施例17共同的的组件用相同的附图标记指定，以避免多余的解释。与实施例17类似，根据实施例18的电力转换系统1Q也是用于在第二单个方向上传输电力的电力转换系统。
转换器单元51和初级绕组531的配置是CNT电路，如图56所示，但不同之处在于，如根据图63所理解的，省略了开关器件AL和BL。详细地，二极管DAL的阳极连接到端子N2，阴极连接到端子T2。二极管DBL的阳极连接到端子N2，阴极连接到端子T1。
转换器单元52和次级绕组532的配置是CNT电路，如图56所示，但不同之处在于，如根据图63所理解的，添加了开关器件YL和XL。详细地，开关器件YL的源极连接到端子N3，漏极连接到端子T3。开关器件XL的源极连接到端子N3，漏极连接到端子T4。
接下来，描述电力转换系统1Q的转换器单元51和52的操作。下面描述的〈时间段ST1>至<时间段ST4>对应于结合实施例17描述的<时间段ST1>至<时间段ST4>。在下面的描述中，图63中所示的电压VT1、VT2、VT3和VT4分别指示线圈L1、L2、L3和L4与端子T1、T2、T3和T4之间的电压。注意，电力转换系统1Q的转换器单元7的操作与实施例17的操作相同，因此省略其说明。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件YL并断开开关器件XL。因此，二极管DBL导通，二极管DAL截止。因此，VT1等于VE，VT2等于-VE，VT3等于VE，VT4等于-VE。因此，电压[P3-N3]等于VE。
<时间段ST2>
控制单元13断开开关器件YL和XL，同时接通开关器件UL以允许电流IL循环。因此，由线圈L1的励磁电流和电容器CAL和CBL引起的谐振使得电压VT1和VT3的极性从正状态逐渐反转为负状态，并且还使得电压VT2和VT4的极性从负状态逐渐反转为正状态。因此，可以实现软切换。
<时间段ST3>
控制单元13接通开关器件XL同时断开开关器件YL。因此，二极管DAL导通，二极管DBL截止。因此，VT1等于-VE，VT2等于VE，VT3等于-VE，VT4等于VE。因此，电压[P3-N3]等于VE。
<时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件YL和XL以反转电压VT1至VT4的极性。
此后，转换器单元51和52重复分别与时间段ST1、ST2、ST3和ST4相关联的操作。因此，电压[P3-N3]保持等于VE。
如上所述，电力转换系统1Q由CNT-CNT电路构成，但是可以提供与电力转换系统1P相同的有益效果。
(实施例19)
图64是根据实施例19的电力转换系统1R的电路图。根据实施例19的电力转换系统1R的特征在于，转换器单元51和初级绕组531被设计为半桥(HB)电路，并且转换器单元52和次级绕组532被设计为中心抽头(CNT)电路(即，HB-CNT)。在下文中，实施例19与实施例13至实施例18共同的的组件用相同的附图标记指定，以避免多余的解释。与实施例17和实施例18类似，根据实施例19的电力转换系统1Q也是用于在第二单个方向上传输电力的电力转换系统。
转换器单元51的配置是HB电路，如图57中所示，但不同之处在于开关器件AH和AL。详细地，二极管DAH的阳极连接到端子T2，阴极连接到端子P2。二极管DAL的阳极连接到端子N2，阴极连接到端子T2。
转换器单元52和次级绕组532的配置是CNT电路，如图57所示，但不同之处在于添加了开关器件YL和XL。详细地，开关器件YL的源极连接到端子N3，漏极连接到端子T3。开关器件XL的源极连接到端子N3，漏极连接到端子T4。
接下来，描述电力转换系统1R的转换器单元51和52的操作。下面描述的<时间段ST1>至<时间段ST4>对应于结合实施例17描述的<时间段ST1>至<时间段ST4>。在下面的描述中，图64中所示的电压VT1VT3和VT4分别指示线圈L11、L3和L4与端子T1、T3和T4之间的电压。注意，电力转换系统1R的转换器单元7的操作与实施例17的操作相同，因此省略其说明。
<时间段ST1>
控制单元13接通开关器件YL并断开开关器件XL。因此，二极管DAH导通，二极管DAL截止。因此，VT1等于VE，VT3等于VE，VT4等于-VE。因此，电压[P3-N3]等于VE。
<时间段ST2>
控制单元13断开开关器件YL和XL，同时接通开关器件UL以允许电流IL循环。因此，由线圈L11的励磁电流和电容器CAH和CAL引起的谐振使得电压VT1和VT3的极性逐渐从正状态反转为负状态。因此，可以实现软切换。
<时间段ST3>
控制单元13接通开关器件XL同时断开开关器件YL。在这方面，二极管DAL导通，二极管DAH截止。因此，VT1等于-VE，VT3等于-VE，并且VT4等于VE。因此，电压[P3-N3]等于VE。
〈时间段ST4>
与时间段ST2类似，控制单元13断开开关器件YL和XL以反转电压VT1、VT3和VT4的极性。
此后，转换器单元51和52重复分别与时间段ST1、ST2、ST3和ST4相关联的操作。因此，电压[P3-N3]保持等于VE。
如上所述，电力转换系统1R由HB-CNT电路构成，但是可以提供与电力转换系统1P相同的有益效果。
实施例17涉及其中转换器单元51和52都由全桥(FB)电路构成的示例。实施例18涉及其中转换器单元51和52都由中心抽头(CNT)电路构成的示例。实施例19涉及其中转换器单元51由半桥(HB)电路构成，且转换器单元52由中心抽头电路构成的示例。然而，转换器单元51和52的组合不限于任何上述组合。例如，转换器单元51可以由中心抽头电路构成，转换器单元52可以由全桥电路构成。备选地，转换器单元51和52都由半桥电路构成。
可以使用图47至图49中所示的任何缓冲电路60A至60C代替缓冲电路60。
(实施例20)
图65是根据实施例20的电力转换系统1S的电路图。根据实施例20的电力转换系统1S的特征在于转换器单元7由单相逆变器构成。在本实施例中，转换器单元51和52均具有与图63中的转换器单元相同的CNT电路，因此省略其说明。此外，转换器单元7和滤波器电路9的配置与图58中的相同，并且省略其详细说明。此外，与实施例17、实施例18和实施例19类似，根据实施例20的电力转换系统1S是用于在第二单个方向上传输电力的电力转换系统。
控制单元13通过接通或断开开关器件UH至WL来控制端子P2和U2之间的电压Vbus和流过端子U2的电流Iout中的至少一个的幅度。这将在下文中详细描述。
为了用从AC电力系统29接收的电力对DC电源17充电，端子U2和W2连接到AC电力系统29。为了用从AC设备30接收的电力对DC电源17充电，端子U2和W2连接到AC设备30。
控制单元13控制转换器单元52和7，使得反转时间段和循环时间段出现在构成向初级绕组531供应AC电压的半周期(单位时间段的一个示例)的第一时间段中并且第二传输时间段出现在与第一时间段不同的第二时间段中。
实施例20涉及其中转换器单元7由单相逆变器构成的示例。然而，转换器单元7可以不限于单相逆变器，而可以是三相逆变器。
(实施例21)
1、概述
首先，参考图66描述根据实施例21的电力转换系统1T的概述。
电力转换系统1T包括变压器电路单元5、转换器单元7和控制单元13。变压器电路单元5对于来自第一连接目标(在该实施例中，DC电源17)的电力和到第一连接目标的电力中的至少一项执行电力转换。转换器单元7对于来自第二连接目标(在该实施例中，AC电力系统29)的电力和到第二连接目标的电力中的至少一项执行电力转换。在将转换器单元7和第二连接目标彼此分离时，控制单元13使转换器单元7停止并且操作变压器电路单元5达预定时间段。例如，当连接器(第二外部连接器的一个示例)15的端子15a和15b打开时，滤波器电路9的线圈91和92的再生能量可能会在开关单元(开关器件XL和YL)上施加过大的应力。当端子15a和15b打开时，根据本实施例的电力转换系统1T操作变压器电路单元5。因此，可以减小开关单元(开关器件XL和YL)上的应力。
在一个示例中，如图66所示，电力转换系统1T用于在用作第二连接目标的AC电力系统29与用作第一连接目标的DC电源(例如，蓄电池)17之间进行电力转换。在本公开中，“AC电力系统”表示由诸如电气公司之类的电力供应商用于在客户的设施处向电力接收装置供电的整个系统。在图66所示的示例中，电力转换系统1T包括将被电连接到DC电源17的连接器(第一外部连接器)3和将被电连接到AC电力系统29的连接器(第二外部连接器)15。为了对DC电源17充电，电力转换系统1T将从AC电力系统29输入的AC电力转换成DC电力，并且向DC电源17供应转换后的DC电力。相反，为了允许DC电源17放电，电力转换系统1T将从DC电源17输入的DC电力转换成AC电力并将转换后的AC电力输出到AC电力系统3。
在本实施例中，为了能够对DC电源17进行充电和放电两者，电力转换系统1T被配置为在一组端子P2和N2和一组端子15a和15b之间执行双向电力转换。换言之，根据本实施例的电力转换系统1T是双向DC/AC逆变器。因此，允许电力转换系统1T对DC电源17充电，并且为连接到AC电力系统29的负载供应DC电源17的放电电力。参考包括电力转换系统1T和DC电源17的电力存储系统被安装在诸如办公楼、医院、商业设施和学校之类的非住宅设施中的假设来描述本实施例。
(2)配置
在下文中，参考图66描述根据本实施例的电力转换系统1T的配置。
如图66所示，根据本实施例的电力转换系统1T包括连接器3、电容器4、变压器电路单元5、连接器6、转换器单元7、滤波器电路9、控制单元13和连接器15。连接器3包括端子P2和端子N2。连接器6包括端子P3、端子N3和缓冲电路60。连接器15包括端子15a和端子15b。
在图66所示的示例中，DC电源17电连接在两个端子P2和N2之间，以允许端子P2具有较高电位(正电极)。此外，AC电力系统29电连接在两个端子15a和15b之间。注意，在本公开中，例如，“端子”可以表示用于连接电缆或电子部件的引线的一部分或包括在电路板中的导体的分立部件。
在本实施例中，开关单元2电连接在AC电力系统29与两个端子15a和15b之间(参见图66)。开关单元2被配置为根据从控制单元13输出的开关信号来打开和闭合。因此，控制单元13知道开关单元2的开关状态。开关单元2是用于将电力转换系统1T与AC电力系统29分离的分离继电器。
电容器4是用于平滑以产生DC电压的电容器，并且其示例可以包括具有期望电容的电解电容器或薄膜电容器。在本实施例中，电容器4是电解电容器并且电连接在两个端子P2和N2之间。电容器4用于平滑两个端子P2和N2之间的电压。
缓冲电路60包括电阻器61和电容器62。电阻器61和电容器62在两个端子P3和N3之间彼此串联地电连接。当电力转换系统1T操作时，在两个端子P3和N3之间产生DC电压。
变压器电路单元5电连接在电容器4和连接器6之间。变压器电路单元5包括转换器单元51(第一转换器单元的一个示例)、转换器单元52(第二转换器单元的一个示例)和变压器53。
转换器单元51包括两个开关器件AL和BL、两个二极管DA和DB以及两个电容器CA和CB。例如，开关器件AL和BL均可以由凹陷(depression)n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)构成。二极管DA是续流二极管，其阳极连接到开关器件AL的源极，阴极连接到开关器件AL的漏极。此外，类似于二极管DA，二极管DB是续流二极管，并且阴极连接到开关器件BL的源极，阳极连接到开关器件BL的漏极。电容器CA连接在开关器件AL的源极和漏极之间，电容器CB连接在开关器件BL的源极和漏极之间。
转换器单元52包括两个开关器件YL和XL以及两个二极管DY和DX。例如，开关器件YL和XL均可以由凹陷n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)构成。二极管DY是续流二极管，其阳极连接到开关器件YL的源极，阴极连接到开关器件YL的漏极。此外，类似于二极管DY，二极管DX是续流二极管，并且阴极连接到开关器件XL的源极，阳极连接到开关器件XL的漏极。注意，二极管DA、DB、DY和DX可以用MOSFET的寄生二极管代替。
变压器53包括中心抽头高频绝缘变压器，并包括磁耦合的初级绕组531和次级绕组532。初级绕组531由两个绕组L1和L2的串联电路构成，其中初级侧中心抽头(初级侧中间端子)CT1用作连接点。同样，次级绕组532由两个绕组L3和L4的串联电路构成，其中次级侧中心抽头(次级侧中间端子)CT2用作连接点。初级侧中心抽头CT1电连接到电容器4的正端子(端子P2)，即DC电源17的第一端部。次级侧中心抽头CT2电连接到端子P3，该端子P3是两个端子P3和N3中具有比另一端子更高的电位的端子。在本实施例的一个示例中，绕组L1、L2、L3和L4的绕组比应该是1∶1∶1∶1。
初级绕组531包括初级侧第一绕组端子5311和初级侧第二绕组端子5312。初级侧第一绕组端子5311设置在绕组L2的与绕组L1相对的一侧，并且通过开关器件AL电连接到DC电源17的第二端部。初级侧第二绕组端子5312设置在绕组L1的与绕组L2相对的一侧，并且通过开关器件BL电连接到DC电源17的第二端部。
次级绕组532包括次级侧第一绕组端子5321和次级侧第二绕组端子5322。次级侧第一绕组端子5321设置在绕组L4的与绕组L3相对的一侧，并且通过开关器件XL电连接到端子N3。次级侧第二绕组端子5322设置在绕组L3的与绕组L4相对的一侧，并且通过开关器件YL电连接到端子N3。
开关器件AL与绕组L2串联电连接在电容器4的相对端部之间。开关器件BL与绕组L1串联电连接在电容器4的相对端部之间。换言之，绕组L2和开关器件AL的串联电路以及绕组L1和开关器件BL的串联电路在两个端子P2和N2之间彼此并联电连接。更详细地，开关器件AL的漏极通过绕组L2电连接到初级侧中心抽头CT1，开关器件BL的漏极通过绕组L1电连接到初级侧中心抽头CT1。开关器件AL和BL具有各自电连接到电容器4的负端子(端子N2)的源极。
开关器件YL与绕组L3串联电连接在缓冲电路60的相对端部之间。开关器件XL与绕组L4串联电连接在缓冲电路60的相对端部之间。换言之，绕组L3和开关器件YL的串联电路以及绕组L4和开关器件XL的串联电路在两个端子P3和N3之间彼此并联电连接。更详细地，开关器件YL的漏极通过绕组L3电连接到次级侧中心抽头CT2，并且开关器件XL的漏极通过绕组L4电连接到次级侧中心抽头CT2。开关器件YL和XL具有各自电连接到端子N3的源极，该端子N3是两个端子P3和N3中具有比另一端子更低的电位的端子。
转换器单元7电连接在缓冲电路60和一组两个端子15a和15b之间。转换器单元7包括四个开关器件UH、UL、WH和WL。四个开关器件UH、UL、WH和WL分别与续流二极管D1至D4反并联连接。转换器单元7形成位于缓冲电路60和滤波器电路9之间用于将DC电压转换成AC电压或将AC电压转换成DC电压的DC/AC转换器(逆变器)。换言之，转换器单元7形成单相逆变器，用于将来自变压器电路单元5的DC电力转换成适于AC电力系统29的单相AC电力或者将来自AC电力系统29的单相AC电力转换成适于变压器电路单元5的DC电力。在本实施例的一个示例中，开关器件UH、UL、WH和WL均可以由凹陷n沟道MOSFET构成。
开关器件UH、UL、WH和WL以全桥布置连接。详细地，开关器件UH与开关器件UL串联电连接在缓冲电路60的相对端部之间。开关器件WH与开关器件WL串联电连接在缓冲电路60的相对端部之间。换言之，开关器件UH和UL的串联电路和开关器件WH和WL的串联电路在缓冲电路60的相对端部之间彼此并联电连接。更详细地，开关器件UH和WH具有各自电连接到端子N3的漏极，该端子N3是两个端子P3和N3中具有比另一端子更高的电位的端子。开关器件UL和WL具有各自电连接到端子N3的源极，该端子N3是两个端子P3和N3中具有比另一端子更低的电位的端子。
如图66所示，滤波器电路9包括两个线圈91和92以及电容器93。线圈91的第一端部(其是滤波器电路9的一对端子中指向转换器单元7的第一端子)电连接到开关器件UH的源极和开关器件UL的漏极之间的结点。线圈92的第二端部(其是滤波器电路9的一对端子中指向转换器单元7的第一端子)电连接到开关器件WH的源极和开关器件WL的漏极之间的结点。线圈91和92的第二端部(其是滤波器电路9的指向端子15a和15b的成对端子)电连接到两个端子15a和15b。换言之，转换器单元7通过滤波器电路9电连接到两个端子15a和15b。此外，电容器93电连接在线圈91的第二端部和线圈92的第二端部之间。
控制单元13输出分别用于控制八个开关器件AL、BL、YL、XL、UH、UL、WH和WL的控制信号AL、BL、YL、XL、UH、UL、WH和WL。控制信号AL、BL、YL、XL、UH、UL、WH和WL直接或通过驱动电路分别被施加到开关器件AL、BL、YL、XL、UH、UL、WH和WL的栅极，以接通和断开开关器件AL、BL、YL、XL、UH、UL、WH和WL。控制单元13通过调整占空比的脉宽调制(PWM)来控制开关器件AL、BL、YL、XL、UH、UL、WH和WL。例如，控制单元13可以由包括中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等的微计算机构成。
(3)操作
(3.1)基本操作
在下文中，参考图66简要描述电力转换系统1T的基本操作。
在本实施例中，如上所述，电力转换系统1T被配置为通过变压器53在一组两个端子P2和N2与一组两个端子15a和15b之间执行双向电力转换。因此，电力转换系统1T包括两种操作模式，即“逆变器模式”和“转换器模式”。逆变器模式是将通过一组两个端子P2和N2输入的DC电力转换成AC电力并通过一组两个端子15a和15b输出AC电力的操作模式。转换器模式是将通过一组两个端子15a和15b输入的AC电力转换成DC电力并通过一组两个端子P2和N2输出DC电力的操作模式。
首先，描述逆变器模式下电力转换系统1T的操作。在本说明书中，两个端子P2和N2之间的电压(即，电容器4两端的电压)的幅度用“E”表示。
控制单元13控制变压器电路单元5的开关器件AL、BL、XL和YL，使得交替地接通开关器件AL和XL的组合以及开关器件BL和YL的组合。在这方面，开关器件AL和XL(或开关器件BL和YL)的占空比是50％。因此，当开关器件AL和XL接通时，在绕组L4上施加电压“-E”。当开关器件BL和YL接通时，在绕组L3上施加电压“E”。因此，绕组L3和绕组L4交替地在两个端子P3和N3之间施加电压“E”。
在两个端子P3和N3之间的电压固定的时间段中，控制单元13对转换器单元7执行PWM控制以控制转换器单元7的输出电压。更详细地，在开关器件UH和WL(或开关器件UL和WH)接通的供电时间段中，通过转换器单元7从绕组L3(或绕组L4)向一组两个端子15a和15b供应电流。相反，在开关器件UH和WH(或开关器件UL和WL)接通的循环时间段中，电流从线圈91和92流过用作循环路径的转换器单元7。控制单元13改变供电时间段和循环时间段的比率以控制转换器单元7的输出电压。在循环时间段中执行变压器电路单元5的变压器53的次级绕组532的反转操作。
通过重复上述操作，电力转换系统1T将来自DC电源(蓄电池)17的DC电力转换成AC电力，并通过一组两个端子15a和15b向AC电力系统29输出AC电力。
另外，在转换器模式下，电力转换系统1T基本上以与上述逆变器模式相同的序列操作变压器电路单元5(转换器单元51和52)和转换器单元7。详细地，在电力转换系统1T中，当转换器单元7的输出电压低于AC电力系统29的电压时，来自AC电力系统29的AC电力被转换成DC电力并且通过一组两个端子P2和N2向DC电源17输出DC电力。
在上述电力存储系统中，当开关单元2由于来自控制单元13的切换信号而进入打开状态时，存储在滤波器电路9的线圈91和92中的能量返回到转换器单元7。在这种情况下，电力转换系统1T与AC电力系统29分离，因此控制单元13在通常情况下使变压器电路单元5(转换器单元51和52)和转换器单元7停止。在这种情况下，在转换器单元7中，来自线圈91和92的再生电流例如通过二极管D3流向变压器电路单元5的次级侧中心抽头CT2。然而，在变压器电路单元5中，开关器件AL、BL、YL和XL断开。因此，不能形成允许再生电流流动的路径。因此，再生电流可能对开关器件YL和XL施加过大的应力。
(3.2)开关单元打开时的操作
在下文中，参考图67、图68A和图68B说明当开关单元2打开时电力转换系统1T的操作，即，在转换器单元7和AC电力系统29彼此分离时电力转换系统1T的操作。
在本实施例的电力转换系统1T中，为了将转换器单元7和AC电力系统29彼此分离，控制单元13在预定时间段使转换器单元7停止并且使变压器电路单元5操作。换言之，为了使开关单元2进入打开状态，控制单元13在预定时间段使转换器单元7停止并使变压器电路单元5操作。详细地，在预定时间段中，控制单元13使变压器电路单元5执行与变压器电路单元5在开关单元2进入打开状态之前执行的操作相同的操作。换言之，控制单元13在预定时间段内操作变压器电路单元5，使得电力从次级绕组532返回到初级绕组531。详细地，控制单元13在预定时间段内将开关器件AL和XL(或开关器件BL和YL)的占空比设置为50％。注意，这里的预定时间段是预先确定的时间段。
首先，参考图67描述当开关单元2打开时电力转换系统1T的操作的概述。在图67中，“Sig1”表示从控制单元13到开关单元2的切换信号，“Sig2”表示从控制单元13到转换器单元7的控制信号，“Sig3”表示从控制单元13到变压器电路单元5的控制信号。
控制单元13在时刻t1向开关单元2输出具有低电平的切换信号Sig1。由于来自控制单元13的切换信号Sig1，开关单元2进入打开状态。控制单元13在时刻t2向转换器单元7输出具有低电平的控制信号Sig2。转换器单元7根据来自控制单元13的控制信号Sig2停止其操作。详细地，转换器单元7根据控制信号Sig2断开开关器件UH、UL、WH和WL。
直到时刻t3，控制单元13向变压器电路单元5输出具有高电平的控制信号Sig3。变压器电路单元5根据来自控制单元13的控制信号Sig3以50％的占空比执行通断操作。在时刻t3，控制单元13向变压器电路单元5输出具有低电平的控制信号Sig3。变压器电路单元5根据来自控制单元13的控制信号Sig3停止其操作。详细地，变压器电路单元5根据控制信号Sig3断开开关器件AL、BL、XL和YL。
在本实施例中，在从时刻t2到时刻t3的时间段Ti1中，转换器单元7停止并且变压器电路单元5操作。因此，时间段Ti1定义预定时间段。通过在时间段Ti1中操作变压器电路单元5，在包括次级绕组532的电路中产生的能量可以返回(传输)到包括初级绕组531的电路。在下文中，参考图68A和图68B描述再生操作的细节。
首先，参考图68A描述当开关器件BL和YL接通时电力转换系统1T的操作。在开关单元2处于打开状态并且转换器单元7和AC电力系统29彼此分离的情况下，向转换器单元7传输(返回)被存储在线圈91和92中的能量。在这种情况下，例如，能量使再生电流经由电容器93在从线圈91朝向线圈92的方向(即，图68A中的箭头A1所指示的方向)上流动。例如，该再生电流通过二极管D3流入变压器电路单元5的次级侧中心抽头CT2(参见图68A中的箭头A2)。
在这种情况下，开关器件YL接通，因此再生电流在从次级侧中心抽头CT2朝向次级侧第二绕组端子5322的方向(即，图68A中箭头A3所指示的方向)上流入绕组L3。由于绕组L1和绕组L3具有相同的绕线方向，所以电流在与电流流过绕组L3的方向相反的方向上流过初级侧的绕组L1。此外，由于开关器件BL接通，前者电流通过电容器4和开关器件BL流过从绕组L1到绕组L1的路径(参见图68A中的箭头A4)。以这种方式，存储在线圈91和92中的能量被传输(返回)到电容器4。
接下来，参考图68B描述当开关器件AL和XL接通时电力转换系统1T的操作。在开关单元2处于打开状态并且转换器单元7和AC电力系统29彼此分离的情况下，向转换器单元7传输(返回)被存储在线圈91和92中的能量。在这种情况下，例如，能量使再生电流经由电容器93在从线圈91朝向线圈92的方向(即，图68B中的箭头B1所指示的方向)上流动。例如，该再生电流通过二极管D3流入变压器电路单元5的次级侧中心抽头CT2(参见图68B中的箭头B2)。
在这种情况下，开关器件XL接通，因此再生电流在从次级侧中心抽头CT2朝向次级侧第一绕组端子5321的方向(即，图68B中箭头B3所指示的方向)上流入绕组L4。由于绕组L2和绕组L4具有相同的绕线方向，所以电流在与电流流过绕组L4的方向相反的方向上流过初级侧的绕组L2。此外，由于开关器件AL接通，前者电流通过电容器4和开关器件AL流过从绕组L2到绕组L2的路径(参见图68B中的箭头B4)。以这种方式，存储在线圈91和92中的能量被传输(返回)到电容器4。
当经过预定时间段时，控制单元13使变压器电路单元5停止。换言之，控制单元13断开四个开关器件AL、BL、XL和YL。
上述序列是DC电源(蓄电池)17放电(即，逆变器模式)的序列，但是经必要修改可适用于DC电源17充电(即，转换器模式)的序列，以向电容器4传输(返回)被存储在线圈91和92中的能量。
如上所述，在根据本实施例的电力转换系统1T中，当开关单元2进入打开状态时，使变压器电路单元5在预定时间段内执行与变压器电路单元5在开关单元2进入打开状态之前执行的操作相同的操作。换言之，控制单元13操作变压器电路单元5以在预定时间段内从包括次级绕组532的电路向初级绕组531传输(返回)电力。因此，可以向DC电源17(即，连接在DC电源17的相对端部之间的电容器4)传输(返回)被存储在滤波器电路9的线圈91和92中的能量。因此，与在预定时间段内使变压器电路单元5停止的情况相比，可以更多地降低开关器件YL和XL上的应力。注意，在上述工作示例中，由于切换信号Sig1而使开关单元2处于打开状态，并且随后由于控制信号Sig2而使转换器单元7停止。然而，实际上，开关单元2可能具有响应延迟。因此，可以在转换器单元7停止之后，使开关单元2处于打开状态。然而，当开关单元2和转换器单元7的操作次序颠倒时没有问题。
上述实施例涉及当开关单元2处于打开状态时的操作。然而，为了实现响应于检测到诸如实例过电流之类的异常而停止电力传输的操作，可以仅执行转换器单元7的(栅极块)停止处理而无需将开关单元2设置在打开状态。在这种情况下，根据本实施例的电力转换系统1T停止转换器单元7的输出侧(栅极块)的操作。在这种情况下，当变压器电路单元5也停止时，来自线圈91和92的再生电流可能以与上述实施例类似的方式在开关器件XL和YL上施加过大的应力。因此，同样在这种情况下，控制单元13可以优选地被配置为在预定时间段停止转换器单元7但操作变压器电路单元5。注意，控制单元13可以以与前述实施例相同的方式操作，因此不需要进行说明。
(4)变型
前述实施例是本公开的示例，本公开的示例可以不限于前述实施例，并且可以包括除了前述实施例之外的示例，并且可以根据设计等以各种方式修改前述实施例而不会偏离根据本公开的技术构思。在下文中，列出了前述实施方案的变型。
包括电力转换系统1T和DC电源(蓄电池)17的电力存储系统可以安装在非住宅设施中，或者可以安装在住宅中，或者除设施之外还可以应用于电动车辆等。例如，电力转换系统1T可应用于AC电力系统29和DC电源17之间的电力转换，或者AC电力系统29与诸如光伏发电机和燃料电池之类的发电机之间的电力转换。
电力转换系统1T可以不限于被配置为执行双向电力转换，而是可以被配置为执行例如在从两个端子P2和N2到两个端子15a和15b的一个方向(单个方向)上的电力转换。
当开关器件AL、BL、XL、YL、UH、UL、WL和WL是MOSFET时，续流二极管DA、DB、DY、DX和D1至D4可以用开关器件AL、BL、XL、YL、UH、UL、WL和WL的寄生二极管代替。开关器件AL、BL、XL、YL、UH、UL、WL和WL中的每个开关器件可以不限于MOSFET，而可以是例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
上述实施例涉及使用同步整流系统的示例，在该同步整流系统中两个开关器件同步。然而，可以取而代之使用采用一个开关器件和一个二极管的二极管整流系统(异步整流系统)。
一些前述实施例涉及其中转换器单元7由单相逆变器构成的示例。然而，转换器单元7可以是三相逆变器。
前述实施例涉及其中第二连接目标是AC电力系统29的示例。然而，第二连接目标可以不限于AC电力系统29，而可以是例如用AC电力操作的AC负载。
上述实施例涉及其中第一连接目标是DC电源17的示例。然而，第一连接目标可以不限于DC电源17，而可以是例如DC负载或执行双向电力转换的DC/DC转换器。
上述实施例涉及其中转换器单元51和52均由中心抽头(CNT)电路构成的示例。然而，转换器单元51和52均可以由全桥(FB)电路或半桥(HB)电路构成。总之，变压器电路单元5可以由这些组合中的任何一种构成。
可以使用图47至图49中所示的任何缓冲电路60A至60C代替缓冲电路60。
(结论)
根据前述实施例清楚地理解，根据第一方面的电力转换系统(1，1A至1T)是用于在DC电源(17)(第一连接目标的一个示例)与AC负载(27)(第二连接目标的一个示例)之间在至少一个方向上传输电力的电力转换系统。电力转换系统(1，1A至1T)包括连接器(3)(第一外部连接器的一个示例)、连接器(15)(第二外部连接器的一个示例)、变压器电路单元(5)、转换器单元(7)(第三转换器单元的一个示例)、连接器(6)和控制单元(13)。连接器(3)可连接到DC电源(17)。连接器(15)可连接到AC负载(27)。变压器电路单元(5)包括初级绕组(531)、次级绕组(532)、转换器单元(51)(第一转换器单元的一个示例)和转换器单元(52)(第二转换器单元的一个示例)。初级绕组(531)连接到DC电源(17)。次级绕组(532)与初级绕组(531)磁耦合。转换器单元(51)连接在连接器(3)和初级绕组(531)之间。转换器单元(52)连接到次级绕组(532)。转换器单元(7)连接到连接器(15)。连接器(6)包括将转换器单元(52)和转换器单元(7)互连的端子(P3)(第一连接端子的一个示例)和端子(N3)(第二连接端子的一个示例)。控制单元(13)被配置为控制转换器单元(51)和转换器单元(52)中的至少一个，使得交替地在初级绕组(531)上施加正电压和负电压并且端子(P3)与端子(N3)之间的电压是正的。控制单元(13)被配置为控制转换器单元(7)以使得在第一时间段内在变压器电路单元(5)和转换器单元(7)之间不传输电力，该第一时间段包括其中发生对初级绕组(531)两端的电压的极性的反转的反转时间段。控制单元(13)被配置为控制转换器单元(7)以使得在与第一时间段不同的第二时间段中在从变压器电路单元(5)到转换器单元(7)的第一方向上或在与第一方向相反的第二方向上传输电力。
因此，第一方面不需要用于平滑的高电容电容器，因此可以减小电路规模。第一方面可以稳定地执行对初级绕组(531)两端的电压的极性的反转。因此，可以降低开关器件(AL，BL，YL，XL，UH，UL，WH，WL)的损耗和耐受电压。
根据将结合第一方面实现的第二方面的电力转换系统(1，1A至1I)涉及以下任何一个：第一连接目标是DC电源(17)且第二连接目标是AC电力系统(29)的情况；第一连接目标是DC电源(17)且第二连接目标是AC负载(27)的情况；以及第一连接目标是DC负载(28)且第二连接目标是AC电力系统(29)的情况。电力转换系统(1，1A至1I)被配置为在第一连接目标和第二连接目标之间执行双向电力传输。
因此，第二方面可以在第一连接目标和第二连接目标之间执行双向电力传输。
根据将结合第一方面实现的第三方面的电力转换系统(1J)涉及以下任何一个：第一连接目标是DC电源(17)且第二连接目标是直流负载(28)的情况；第一连接目标是DC负载(28)且第二连接目标是DC电源(17)的情况；以及第一连接目标和第二连接目标都是DC电源(17)的情况。电力转换系统(1J)被配置为在第一连接目标和第二连接目标之间执行对DC电力的双向传输。
因此，第三方面可以在第一连接目标和第二连接目标之间执行对DC电力的双向传输。
在根据将结合第一方面实现的第四方面的电力转换系统(1K至1S)中，第一连接目标是DC电源(17)和DC设备(27)(负载的一个示例)之一，并且第二连接目标是DC电源(17)和DC设备(27)中的另一个或AC电力系统(29)。电力转换系统(1K至1S)被配置为在一个方向上在DC电源(17)与DC设备(27)或AC电力系统(29)之间传输电力。
因此，第四方面可以在一个方向上在DC电源(17)与DC设备(27)或AC电力系统(29)之间传输电力。
在根据将结合第一方面至第四方面中的任何一个方面实现的第五方面的电力转换系统(1，1A至1T)中，连接器(6)包括连接在端子(P3)和端子(N3)之间的缓冲电路(60)。
根据第五方面，通过缓冲电路(60)可以减少在电力转换系统(1，1A至1T)中发生的振铃。
根据将结合第一方面至第四方面中的任何一个方面实现的第六方面的电力转换系统(1，1A至1I)包括连接到第二连接目标的两个或更多个电源端子(U1，W1)。控制单元(13)被配置为在第一时间段中控制第三转换器单元(7)使两个或更多个电源端子(U1，W1)短路。
因此，第六方面可以防止在变压器电路单元(5)和转换器单元(7)之间的电力传输。
在根据将结合第六方面实现的第七方面的电力转换系统(1，1A至1I)中，控制单元(13)被配置为在第一时间段中执行第一控制或第二控制。第一控制是接通两个或更多个高侧开关器件(UH，WH)和断开两个或更多个低侧开关器件(UL，WL)的控制。第二控制是断开高侧开关器件(UH，WH)和接通低侧开关器件(UL，WL)的控制。两个或更多个高侧开关器件(UH，WH)均连接到端子(P3)和两个或更多个电源端子(U1，W1)中的任何一个端子。两个或更多个低侧开关器件(UL，WL)均连接到端子(N3)和两个或更多个电源端子(U1，W1)中的任何一个端子。
因此，第七方面可以防止在变压器电路单元(5)和转换器单元(7)之间的电力传输。
根据将结合第一方面至第三方面中的任何一个方面实现的第八方面的电力转换系统(1，1A至1J)，被配置为以第一逆变器模式、第二逆变器模式、第一转换器模式和第二转换器模式中的任何一个模式操作。在第一逆变器模式下，从转换器单元(7)输出到第二外部连接器(15)的输出电压是正的。在第二逆变器模式下，输出电压是负的。在第一转换器模式下，通过第二外部连接器(15)输入到转换器单元(7)的输入电压是正的。在第二转换器模式下，输入电压是负的。控制单元(13)被配置为在第一逆变器模式和第一转换器模式下以相同的序列控制转换器单元(7)，并且在第二逆变器模式和第二转换器模式下以相同的序列控制转换器单元(7)。
根据第八方面，即使转换器单元(7)的输出电流或输入电流显示出与期望极性不同的极性，也可以连续地切换第一逆变器模式和第一转换器模式，并且可以连续地切换第二逆变器模式和第二转换器模式。结果，本方面适用于诸如不间断电力系统(UPS)之类的独立设备。
在根据将结合第四方面实现的第九方面的电力转换系统(1K)中，第一连接目标是DC电源(17)。第二连接目标是负载。负载(设备)是DC设备(27)(DC负载)。连接器(15)包括端子(U2)(第一外部连接端子的一个示例)和连接到端子(N3)的端子(W2)(第二外部连接端子的一个示例)。转换器单元(7)包括斩波电路，该斩波电路被配置为在第一方向上传输DC电力。斩波电路包括线圈(71)、开关器件(UH)和二极管(D2)。线圈(71)的第一线圈端子连接到端子(U2)。开关器件(UH)连接在线圈(71)的第二线圈端子(U1)和端子(P3)之间。二极管(D2)的阴极连接到第二线圈端子(U1)，阳极连接到端子(N3)。
因此，第九方面可以执行在第一方向上的电力传输。
在根据将结合第九方面实现的第十方面的电力转换系统(1K)中，控制单元(13)被配置为在第一时间段中断开开关器件(UH)并且在第二时间段中接通开关器件(UH)。
因此，第十方面可以执行在第一方向上的电力传输。
在根据将结合第四方面实现的第十一方面的电力转换系统(1P)中，第一连接目标是负载。第二连接目标是DC电源(17)或AC电力系统(29)。负载(设备)是DC设备(27)(DC负载)。连接器(15)包括端子(U2)(第一外部连接端子的一个示例)和连接到端子(N3)的端子(W2)(第二外部连接端子的一个示例)。转换器单元(7)包括斩波电路，该斩波电路被配置为在第二方向上传输DC电力。斩波电路包括线圈(71)、二极管(D1)和开关器件(UL)。线圈(71)的第一线圈端子连接到端子(U2)。二极管(D1)的阳极连接到线圈(71)的第二线圈端子(U1)，阴极连接到端子(P3)。开关器件(UL)连接在第二线圈端子(U1)和端子(N3)之间。
因此，第十一方面可以执行在第二方向上的电力传输。
在根据将结合第十一方面实现的第十二方面的电力转换系统(1P)中，控制单元(13)被配置为在第一时间段中接通开关器件(UL)并且在第二时间段中断开开关器件(UL)。
因此，第十二方面可以执行在第二方向上的电力传输。
在根据将结合第四方面实现的第十三方面的电力转换系统(1K)中，控制单元(13)在第一时间段中具有循环模式，该循环模式在转换器单元(7)中形成闭合回路以允许电流不流过变压器电路单元(5)并使电流在该闭合回路中循环。
因此，第十三方面可以防止在变压器电路单元(5)和转换器单元(7)之间的电力传输。
在根据将结合第一方面至第五方面中的任何一个方面实现的第十四方面的电力转换系统(1T)中，控制单元(13)被配置为在停止转换器单元(7)和AC电力系统(29)之间的电力传输的预定时间段中停止转换器单元(7)并操作变压器电路单元(5)。
因此，第十四方面在停止转换器单元(7)和AC电力系统(29)之间的电力传输的预定时间段中操作变压器电路单元(5)。因此，在包括次级绕组(532)的电路中产生的电力可以返回到包括初级绕组(531)的电路。
在根据将结合第十四方面实现的第十五方面的电力转换系统(1T)中，控制单元(13)被配置为在预定时间段中操作变压器电路单元(5)以从次级绕组(532)向初级绕组(531)返回电力。
因此，第十五方面可以向包括初级绕组(531)的电路返回在包括次级绕组(532)的电路中产生的电力。
在第二方面至第十五方面中所述的特征对于电力转换系统(1，1A至1T)是可选的，因此在适当的情况下可以省略。
工业实用性
本公开可适用于用于固定蓄电池的电力调节器、用于EV/PHV、电机驱动系统的V2H(车辆到家)电力调节器等。
附图标记列表
AH、AL 开关器件
BH、BL 开关器件
CA、CB 电容器
CT1 中心抽头
CT2 中心抽头
IL 电流
L1、L11、L12、L2、L3、L4 线圈
N2、N3 端子
P2、P3 端子
T1、T2、T3、T4 端子
U1、U2 端子
UH、UL 开关器件
VH、VL 开关器件
VT1、VT2、VT3、VT4 电压
Vo、Vout 电压
W1、W2 端子
WH、WL、XH、XL、YH、YL 开关器件
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J、1K、1L、1M、1N、1P、1Q、1R、1S、1T 电力转换系统
5 变压器电路单元
6 连接器
7 转换器单元
9 滤波器电路
13 控制单元
15 连接器
17 DC电源
27 AC负载
29 AC电力系统
51 转换器单元
52 转换器单元
53 变压器
60 缓冲电路
531 初级绕组
532 次级绕组。

Claims (15)

1.一种用于在至少一个方向上在第一连接目标与第二连接目标之间传输电力的电力转换系统，所述系统包括：
第一外部连接器，能够连接到所述第一连接目标；
第二外部连接器，能够连接到所述第二连接目标；
变压器电路单元，包括连接到所述第一外部连接器的初级绕组、与所述初级绕组磁耦合的次级绕组、连接在所述第一外部连接器与所述初级绕组之间的第一转换器单元以及连接到所述次级绕组的第二转换器单元；
第三转换器单元，连接到所述第二外部连接器；
连接器，包括将所述第二转换器单元和所述第三转换器单元互连的第一连接端子和第二连接端子；以及
控制单元，被配置为控制所述第一转换器单元和所述第二转换器单元中的至少一个，使得在所述初级绕组两端交替地施加正电压和负电压，并且所述第一连接端子与所述第二连接端子之间的电压是正的，
所述控制单元被配置为
控制所述第三转换器单元以使得在第一时间段中在所述变压器电路单元与所述第三转换器单元之间不传输电力，其中所述第一时间段包括反转时间段，在所述反转时间段中发生所述初级绕组两端的电压的极性的反转，并且
控制所述第三转换器单元以使得在与所述第一时间段不同的第二时间段中在从所述变压器电路单元到所述第三转换器单元的第一方向上或者在与所述第一方向相反的第二方向上传输电力。
2.根据权利要求1所述的电力转换系统，被配置为在以下情况中的任何一种情况下在所述第一连接目标与所述所述第二连接目标之间执行双向电力传输：
所述第一连接目标是DC电源且所述第二连接目标是AC电力系统的情况；
所述第一连接目标是DC电源且所述第二连接目标是AC负载的情况；以及
所述第一连接目标是DC负载且所述第二连接目标是AC电力系统的情况。
3.根据权利要求1所述的电力转换系统，被配置为在以下情况中的任何一种情况下在所述第一连接目标与所述所述第二连接目标之间执行双向电力传输：
所述第一连接目标是DC电源且所述第二连接目标是DC负载的情况；
所述第一连接目标是DC负载且所述第二连接目标是DC电源的情况；以及
所述第一连接目标和所述第二连接目标都是DC电源的情况。
4.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中：
所述第一连接目标是DC电源和负载中的一个；
所述第二连接目标是所述DC电源和所述负载中的另一个或AC电力系统；并且
所述电力转换系统被配置为在一个方向上在所述DC电源与所述负载或所述AC电力系统之间传输电力。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电力转换系统，其中
所述连接器包括连接在所述第一连接端子与所述第二连接端子之间的缓冲电路。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电力转换系统，还包括连接到所述第二连接目标的两个或更多个电源端子，
其中，所述控制单元被配置为控制所述第三转换器单元以在所述第一时间段中使所述两个或更多个电源端子短路。
7.根据权利要求6所述的电力转换系统，其中
所述控制单元被配置为在所述第一时间段中执行以下任一控制：
接通均连接到所述第一连接端子和所述两个或更多个电源端子中的任何一个电源端子的两个或更多个高侧开关器件，并且断开均连接到所述第二连接端子和所述两个或更多个电源端子中的任何一个电源端子的两个或更多个低侧开关器件；或者
断开所述高侧开关器件并接通所述低侧开关器件。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的电力转换系统，其中：
所述电力转换系统被配置为以包括第一逆变器模式、第二逆变器模式、第一转换器模式和第二转换器模式在内的模式中的任何一种模式进行操作，其中在所述第一逆变器模式下从所述第三转换器单元向所述第二外部连接器输出的输出电压是正的，在所述第二逆变器模式下所述输出电压是负的，在所述第一转换器模式下通过所述第二外部连接器输入到所述第三转换器单元中的输入电压是正的，在所述第二转换器模式下所述输入电压是负的；并且
所述控制单元被配置为在所述第一逆变器模式和所述第一转换器模式下以相同的序列控制所述第三转换器单元，并且在所述第二逆变器模式和所述第二转换器模式下以相同的序列控制所述第三转换器单元。
9.根据权利要求4所述的电力转换系统，其中：
所述第一连接目标是DC电源；
所述第二连接目标是所述负载；
所述负载是DC负载；
所述第二外部连接器包括第一外部连接端子和连接到所述第二连接端子的第二外部连接端子；
所述第三转换器单元包括斩波电路，所述斩波电路被配置为在所述第一方向上传输DC电力；
所述斩波电路包括：
线圈，具有连接到所述第一外部连接端子的第一线圈端子，
开关器件，连接在所述线圈的第二线圈端子与所述第一连接端子之间，以及
二极管，具有连接到第二线圈端子的阴极和连接到所述第二连接端子的阳极。
10.根据权利要求9所述的电力转换系统，其中
所述控制单元被配置为在所述第一时间段中断开所述开关器件并在所述第二时间段中接通所述开关器件。
11.根据权利要求4所述的电力转换系统，其中：
所述第一连接目标是所述负载；
所述第二连接目标是所述DC电源或所述AC电力系统；
所述负载是DC负载；
所述第二外部连接器包括第一外部连接端子和连接到所述第二连接端子的第二外部连接端子；
所述第三转换器单元包括斩波电路，所述斩波电路被配置为在所述第二方向上传输DC电力；
所述斩波电路包括：
线圈，具有连接到所述第一外部连接端子的第一线圈端子，
二极管，具有连接到第二线圈端子的阳极和连接到所述第一连接端子的阴极，
开关器件，连接在所述第二线圈端子与所述第二连接端子之间。
12.根据权利要求11所述的电力转换系统，其中
所述控制单元被配置为在所述第一时间段中接通所述开关器件并在所述第二时间段中断开所述开关器件。
13.根据权利要求4所述的电力转换系统，其中
所述控制单元在所述第一时间段中具有在所述第三转换器单元中形成闭合回路以不允许电流流过所述变压器电路单元并使电流在所述闭合回路中循环的循环模式。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的电力转换系统，其中
所述控制单元被配置为在停止在所述第三转换器单元与所述第二连接目标之间传输电力的预定时间段中停止所述第三转换器单元并且操作所述变压器电路单元。
15.根据权利要求14所述的电力转换系统，其中
所述控制单元被配置为在所述预定时间段中操作所述变压器电路单元以使电力从所述次级绕组返回到所述初级绕组。
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