CN110460260A - 一种变换器及供电系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种变换器及供电系统，涉及电力电子领域，解决了OBC电路中的采样电路较复杂的问题。该变换器包括交流单元、切换单元、变换单元、直流单元和控制器，其中，交流单元包括U线、V线、W线和N线，该N线连接控制器的地线，使得控制器可以直接与U线、V线和W线连接，采集U线的电压、V线的电压和W线的电压。从而，简化了采样电路。

Description

一种变换器及供电系统
技术领域
本申请涉及电力电子领域，尤其涉及一种变换器及供电系统。
背景技术
随着纯电动汽车的发展，当下直流快充充电基础设施还未完全普及，影响了纯电动汽车的用户体验。为了提升充电的便利性，纯电动汽车配置了车载充电器(On boardcharger，OBC)，使得纯电动汽车可以使用家用的交流电源插座进行充电。例如，可以使用三相交流电或单相交流电对纯电动汽车进行充电。相对单相交流电，三相交流电可以提升充电功率等级、缩短充电时间和提高纯电动汽车的续航里程。为了加强纯电动汽车的用户体验，逆变功能也成为了纯电动汽车的标配，通过逆变技术可以实现车辆到车辆(Vehicle-to-vehicle，V2V)和车辆到负载(Vehicle-to-load，V2L)的供电。例如，纯电动汽车可以通过OBC为负载提供三相交流电和单相交流电。
为了使控制器根据交流电压控制OBC电路工作于三相整流状态/三相逆变状态或者单相整流状态/单相逆变状态，通常OBC电路包含采样电路，该采样电路用于控制器采集OBC的交流电压。但是，传统技术中母线的负极为接地线，采样电路需要包含差分电路，导致采样电路较复杂。
发明内容
本申请提供一种变换器及供电系统，解决了OBC电路中的采样电路较复杂的问题。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，提供了一种变换器，该变换器包括：交流输入单元、切换单元、变换单元、直流输出单元和控制器。其中，所述交流输入单元，用于输入交流电，为变换单元提供交流电，交流输入单元包括U线、V线、W线和N线，N线连接控制器的地线，交流输入单元的输出端连接切换单元的输入端；所述控制器，用于通过第一采样线路采集U线的电压，通过第二采样线路采集V线的电压和通过第三采样线路采集W线的电压，根据U线的电压、V线的电压和W线的电压确定第一控制信号，向切换单元发送第一控制信号，其中，控制器通过第一采样线路与U线连接，控制器通过第二采样线路与V线连接，控制器通过第三采样线路与W线连接；所述切换单元，用于根据控制器发送的第一控制信号控制变换器从三相交流电输入电路切换为单相交流电输入电路，切换单元的输出端连接变换单元的输入端；所述变换单元，用于根据控制器发送的第二控制信号将交流电变换为直流电，第二控制信号是根据控制器采集的U线的电压、V线的电压、W线的电压、变换单元的电流和直流输出单元输出的直流电压确定的，变换单元的输出端连接直流输出单元的输入端；所述直流输出单元，用于接收变换单元输出的直流电，输出直流电。
本申请实施例提供的变换器，通过将N线连接到控制器的地线，作为控制器的采样参考地线，因此，可以将控制器直接与U线、V线和W线分别连接，采集U线的电压、V线的电压和W线的电压，从而，有效地简化了三相相电压采样电路。
在一种可能的设计中，变换器还包括第一母线分裂电容和第二母线分裂电容，第一母线分裂电容和第二母线分裂电容的中点通过电容与N线连接，第一母线分裂电容的正极与直流输出单元包含的母线的正极连接，第一母线分裂电容的负极与第二母线分裂电容的正极连接，第二母线分裂电容的负极与直流输出单元包含的母线的负极连接。从而，可以提供高频通路，降低电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)。
在另一种可能的设计中，变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，其中，第一电感的一端与U线连接，第一电感的另一端与第一开关管和第二开关管组成的串联桥臂的中点连接，第二电感的一端与V线连接，第二电感的另一端与第三开关管和第四开关管组成的串联桥臂的中点连接，第三电感的一端与W线连接，第三电感的另一端与第五开关管和第六开关管组成的串联桥臂的中点连接，第一开关管的漏极、第三开关管的漏极和第五开关管的漏极分别与直流输出单元包含的母线的正极连接，第二开关管的漏极、第四开关管的漏极和第六开关管的源极分别与直流输出单元包含的母线的负极连接。
在一些实施例中，控制器还用于通过第四采样线路采集第一电感的电流，通过第五采样线路采集第二电感的电流，通过第六采样线路采集第三电感的电流，通过第七采样线路采集直流电压，根据第一电感的电流、第二电感的电流、第三电感的电流、直流电压、U线的电压，V线的电压和W线的电压确定第二控制信号，向变换单元发送第二控制信号。从而，通过将N线连接到控制器的地线，作为控制器的采样参考地线，因此，可以将控制器直接与U线、V线和W线分别连接，采集第一电感的电流、第二电感的电流、第三电感的电流，从而，有效地简化了变换单元的电流的采样电路。
在另一种可能的设计中，第一电感、第二电感和第三电感是集成电感。从而，当变换器工作于三相交流电的整流状态时，可以实现工频磁抵消，减小电感体积。
在另一种可能的设计中，切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关，其中，第一开关的一端与V线连接，第一开关的另一端与N线连接，第二开关的一端与W线连接，第二开关的另一端与N线连接，第三开关的一端与第一电感的一端连接，第三开关的另一端与第一电感的另一端连接；第一开关用于根据控制器发送的第一控制信号控制第一开关关闭；以及，第二开关用于根据控制器发送的第一控制信号控制第二开关关闭；以及，第三开关用于根据控制器发送的第一控制信号控制第三开关关闭。
第二方面，提供了一种变换器，该变换器包括：直流输入单元、切换单元、变换单元、交流输出单元和控制器。其中，所述直流输入单元，用于输入直流电，为变换单元提供直流电，直流输入单元的输出端连接变换单元的输入端；所述变换单元，用于根据控制器发送的第一控制信号将直流电变换为交流电，第一控制信号是根据控制器采集的U线的电压、V线的电压、W线的电压、变换单元的电流和直流输入单元输出的直流电压确定的，变换单元的输出端连接切换单元的输入端；所述切换单元，用于根据控制器发送的第二控制信号控制变换器切换从三相交流电输出电路为单相交流电输出电路，切换单元的输出端连接交流输出单元的输入端；所述交流输出单元，用于接收变换单元输出的交流电，输出交流电，交流输出单元包括U线、V线、W线和N线，N线连接控制器的地线；所述控制器，用于通过第一采样线路采集U线的电压，通过第二采样线路采集V线的电压和通过第三采样线路采集W线的电压，根据U线的电压、V线的电压和W线的电压确定第二控制信号，向切换单元发送第二控制信号，其中，控制器通过第一采样线路与U线连接，控制器通过第二采样线路与V线连接，控制器通过第三采样线路与W线连接。
本申请实施例提供的变换器，通过将N线连接到控制器的地线，作为控制器的采样参考地线，因此，可以将控制器直接与U线、V线和W线分别连接，采集U线的电压、V线的电压和W线的电压，从而，有效地简化了三相相电压采样电路。
在一种可能的设计中，变换器还包括第一母线分裂电容和第二母线分裂电容，第一母线分裂电容和第二母线分裂电容的中点通过电容与N线连接，第一母线分裂电容的正极与直流输入单元包含的母线的正极连接，第一母线分裂电容的负极与第二母线分裂电容的正极连接，第二母线分裂电容的负极与直流输入单元包含的母线的负极连接。从而，可以提供高频通路，降低EMI。
在另一种可能的设计中，变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，其中，第一电感的一端与U线连接，第一电感的另一端与第一开关管和第二开关管组成的串联桥臂的中点连接，第二电感的一端与V线连接，第二电感的另一端与第三开关管和第四开关管组成的串联桥臂的中点连接，第三电感的一端与W线连接，第三电感的另一端与第五开关管和第六开关管组成的串联桥臂的中点连接，第一开关管的漏极、第三开关管的漏极和第五开关管的漏极分别与直流输入单元包含的母线的正极连接，第二开关管的漏极、第四开关管的漏极和第六开关管的源极分别与直流输入单元包含的母线的负极连接。
在一些实施例中，控制器还用于通过第四采样线路采集第一电感的电流，通过第五采样线路采集第二电感的电流，通过第六采样线路采集第三电感的电流，通过第七采样线路采集直流电压，根据第一电感的电流、第二电感的电流、第三电感的电流、直流电压、U线的电压，V线的电压和W线的电压确定第一控制信号，向变换单元发送第一控制信号。从而，通过将N线连接到控制器的地线，作为控制器的采样参考地线，因此，可以将控制器直接与U线、V线和W线分别连接，采集第一电感的电流、第二电感的电流、第三电感的电流，从而，简化了变换单元的电流的采样电路。
在另一种可能的设计中，第一电感、第二电感和第三电感是集成电感。从而，当变换器工作于三相交流电的整流状态时，可以实现工频磁抵消，减小电感体积。
在另一种可能的设计中，切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关，其中，第一开关的一端与V线连接，第一开关的另一端与N线连接，第二开关的一端与W线连接，第二开关的另一端与N线连接，第三开关的一端与第一电感的一端连接，第三开关的另一端与第一电感的另一端连接；第一开关用于根据控制器发送的第二控制信号控制第一开关关闭；以及，第二开关用于根据控制器发送的第二控制信号控制第二开关关闭；以及，第三开关用于根据控制器发送的第二控制信号控制第三开关关闭。
第三方面，提供了一种变换器，该变换器包括：交流输入单元、切换单元、变换单元和直流输出单元。其中，所述交流输入单元，用于输入交流电，为变换单元提供交流电，交流输入单元包括U线、V线、W线和N线，交流输入单元的输出端连接切换单元的输入端；所述切换单元，用于将变换器从三相交流电输入电路切换为单相交流电输入电路，切换单元的输出端连接变换单元的输入端；所述变换单元，用于将交流电变换为直流电，变换单元的输出端连接直流输出单元的输入端；所述直流输出单元，用于接收变换单元输出的直流电，输出直流电。
其中，变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，其中，第一电感的一端与U线连接，第一电感的另一端与第一开关管和第二开关管组成的串联桥臂的中点连接，第二电感的一端与V线连接，第二电感的另一端与第三开关管和第四开关管组成的串联桥臂的中点连接，第三电感的一端与W线连接，第三电感的另一端与第五开关管和第六开关管组成的串联桥臂的中点连接，第一开关管的漏极、第三开关管的漏极和第五开关管的漏极分别与直流输出单元包含的母线的正极连接，第二开关管的漏极、第四开关管的漏极和第六开关管的源极分别与直流输出单元包含的母线的负极连接。
切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关，其中，第一开关的一端与V线连接，第一开关的另一端与N线连接，第二开关的一端与W线连接，第二开关的另一端与N线连接，第三开关的一端与第一电感的一端连接，第三开关的另一端与第一电感的另一端连接；当第一开关、第二开关和第三开关均关闭时，变换器切换为单相交流电输入电路。
本申请实施例提供的变换器，在变换器输入单相交流电时，通过闭合第一开关S1和第二开关S2，实现V线和W线的相功率桥臂并联工作，充分利用功率器件，降低开关管损耗，提升整流效率。闭合第三开关S3使第三开关S3连接的桥臂工作于低频桥臂，从而兼容变换单元的电路结构。
第四方面，提供了一种变换器，该变换器包括：直流输入单元、切换单元、变换单元和交流输出单元。其中，所述直流输入单元，用于输入直流电，为变换单元提供直流电，直流输入单元的输出端连接变换单元的输入端；所述变换单元，用于将直流电变换为交流电，变换单元的输出端连接切换单元的输入端；所述切换单元，用于将变换器切换从三相交流电输出电路为单相交流电输出电路，切换单元的输出端连接交流输出单元的输入端；所述交流输出单元，用于接收变换单元输出的交流电，输出交流电，交流输出单元包括U线、V线、W线和N线。
其中，变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，其中，第一电感的一端与U线连接，第一电感的另一端与第一开关管和第二开关管组成的串联桥臂的中点连接，第二电感的一端与V线连接，第二电感的另一端与第三开关管和第四开关管组成的串联桥臂的中点连接，第三电感的一端与W线连接，第三电感的另一端与第五开关管和第六开关管组成的串联桥臂的中点连接，第一开关管的漏极、第三开关管的漏极和第五开关管的漏极分别与直流输入单元包含的母线的正极连接，第二开关管的漏极、第四开关管的漏极和第六开关管的源极分别与直流输入单元包含的母线的负极连接。
切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关，其中，第一开关的一端与V线连接，第一开关的另一端与N线连接，第二开关的一端与W线连接，第二开关的另一端与N线连接，第三开关的一端与第一电感的一端连接，第三开关的另一端与第一电感的另一端连接；当第一开关、第二开关和第三开关均关闭时，变换器切换为单相交流电输出电路。
本申请实施例提供的变换器，在变换器输出单相交流电时，通过闭合第一开关S1和第二开关S2，实现V线和W线的相功率桥臂并联工作，充分利用功率器件，降低开关管损耗，提升整流效率。闭合第三开关S3使第三开关S3连接的桥臂工作于低频桥臂，从而兼容变换单元的电路结构。
第五方面，提供了一种供电系统，包括：负载以及以上任意所述的变换器中至少一个，变换器用于将交流电转化为直流电或将直流电转化为交流电，以为负载提供直流电或交流电。
另外，上述任意方面的设计方式所带来的技术效果可参见第一方面和第二方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
本申请中，变换器的名字对设备本身不构成限定，在实际实现中，这些设备可以以其他名称出现。只要各个设备的功能和本申请类似，属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内。
附图说明
图1为本申请提供的一种变换器的结构示意图一；
图2为本申请提供的一种变换器的结构示意图二；
图3为本申请提供的一种变换器的结构示意图三；
图4为本申请提供的一种变换器的结构示意图四；
图5为本申请提供的一种变换器的结构示意图五；
图6为本申请提供的一种变换器的结构示意图六；
图7为本申请提供的一种供电系统示意图一；
图8为本申请提供的一种供电系统示意图二。
具体实施方式
本申请说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
下面将结合附图对本申请实施例的实施方式进行详细描述。
图1为本申请实施例提供的一种变换器100，如图1所示，该变换器100包括：交流输入单元101、切换单元102、变换单元103、直流输出单元104和控制器105。其中，交流输入单元101的输出端连接切换单元102的输入端，切换单元102的输出端连接变换单元103的输入端，变换单元103的输出端连接直流输出单元104的输入端。
交流输入单元101，用于输入交流电，为变换单元103提供交流电。交流输入单元101包括U线、V线、W线和N线，N线连接控制器105的地线。U线、V线和W线为三相火线。U线也可以称为A相。V线也可以称为B相。W线也可以称为C相。N是中性线，也就是零线。U线、V线和W线中任何一相与N线之间的电压为相电压(如：220V)。U线、V线和W线之间的电压为线电压(如：380V)。
控制器105，用于通过第一采样线路Si1采集U线的电压，通过第二采样线路Si2采集V线的电压和通过第三采样线路Si3采集W线的电压，根据U线的电压、V线的电压和W线的电压确定第一控制信号，向切换单元102发送第一控制信号。其中，控制器105通过第一采样线路Si1与U线连接，控制器105通过第二采样线路Si2与V线连接，控制器105通过第三采样线路Si3与W线连接。
切换单元102，用于根据控制器105发送的第一控制信号控制变换器100从三相交流电输入电路切换为单相交流电输入电路，通过单相交流电输入电路为变换单元103提供单相交流电。
变换单元103，用于根据控制器105发送的第二控制信号将交流电变换为直流电，第二控制信号是根据控制器105采集的U线的电压、V线的电压、W线的电压、变换单元103的电流和直流输出单元104输出的直流电压确定的。
直流输出单元104，用于接收变换单元103输出的直流电，输出直流电，为负载(如：纯电动汽车)供电。
相对于将母线的负极作为接地线，控制器与U线、V线和W线之间需要通过差分电路连接，本申请实施例提供的变换器，通过将N线连接到控制器的地线，作为控制器的采样参考地线，因此，可以去除了差分电路，将控制器直接与U线、V线和W线分别连接，采集U线的电压、V线的电压和W线的电压，能够有效地简化三相相电压采样电路。
在一些实施例中，如图2所示，切换单元可以包括第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3。其中，第一开关S1通过第一控制线路So1与控制器105连接，第二开关S2通过第二控制线路So2与控制器105连接，第三开关S3通过第三控制线路So3与控制器105连接。
当控制器105采集到的U线的电压大于0伏，且V线的电压和W线的电压均等于0伏时，控制器105可以确定变换器输入的是单相交流电，则控制器105通过第一控制线路So1向第一开关S1发送第一控制信号，用于控制第一开关S1闭合，以及控制器105通过第二控制线路So2向第二开关S2发送第一控制信号，用于控制第二开关S2闭合，以及控制器105通过第三控制线路So3向第三开关S3发送第一控制信号，用于控制第三开关S3闭合。从而，在变换器输入单相交流电时，通过闭合第一开关S1和第二开关S2，实现V线和W线的相功率桥臂并联工作，充分利用功率器件，降低开关管损耗，提升整流效率。闭合第三开关S3，使第三开关S3连接的桥臂工作于低频桥臂，从而兼容变换单元的电路结构。
进一步的，变换器还可以包括第一母线分裂电容C1和第二母线分裂电容C2。其中，第一母线分裂电容C1和第二母线分裂电容C2的中点通过电容C3与N线连接，第一母线分裂电容C1的正极与直流输出单元104包含的母线的正极连接，第一母线分裂电容C1的负极与第二母线分裂电容C2的正极连接，第二母线分裂电容C2的负极与直流输出单元104包含的母线的负极连接。从而，可以提供高频通路，降低EMI。所谓EMI是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，有传导干扰和辐射干扰两种。
变换单元可以包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6。其中，第一电感L1的一端与U线连接，第一电感L1的另一端与第一开关管Q1和第二开关管Q2组成的串联桥臂的中点连接，第二电感L2的一端与V线连接，第二电感L2的另一端与第三开关管Q3和第四开关管Q4组成的串联桥臂的中点连接，第三电感L3的一端与W线连接，第三电感L3的另一端与第五开关管Q5和第六开关管Q6组成的串联桥臂的中点连接，第一开关管Q1的漏极、第三开关管Q3的漏极和第五开关管Q5的漏极分别与直流输出单元104包含的母线的正极连接，第二开关管Q2的漏极、第四开关管Q4的漏极和第六开关管Q6的源极分别与直流输出单元104包含的母线的负极连接。
开关管可以是功率器件。例如，功率器件可以是金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)和集成门极换流晶闸管(Intergrated GateCommutated Thyristors，IGCT)中至少一个或不同功率器件的组合。每个桥臂的开关状态Bk的定义如下：
其中，上管表示与直流输出单元104包含的母线的正极连接的开关管。下管表示与直流输出单元104包含的母线的负极连接的开关管。
每个桥臂的开关管按照如表1所述的桥臂开关状态逻辑关系进行开通和关断，以使桥臂组输出不同的电平信号。
表1桥臂开关状态逻辑关系
控制器105还用于通过第四采样线路Si4采集第一电感L1的电流，通过第五采样线路Si5采集第二电感L2的电流，通过第六采样线路Si6采集第三电感L3的电流，通过第七采样线路Si7采集直流电压。可选的，控制器105与直流输出单元104之间还可以包括差分电路，通过差分电路采用差分分压方式采集直流电压。根据第一电感L1的电流、第二电感L2的电流、第三电感L3的电流、直流电压、U线的电压，V线的电压和W线的电压确定第二控制信号，通过第四控制线路So4向变换单元103发送第二控制信号，控制变换单元103将交流电(三相交流电或单相交流电)变换为直流电。从而，通过将N线连接到控制器的地线，作为控制器的采样参考地线，因此，可以将控制器直接与U线、V线和W线分别连接，采集第一电感的电流、第二电感的电流、第三电感的电流，从而，简化了变换单元的电流的采样电路。
在另一些实施例中，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3是集成电感。从而，当变换器工作于三相交流电的整流状态时，可以实现工频磁抵消，减小电感体积。
在另一些实施例中，变换器还可以包括滤波及缓起电路106。该滤波及缓起电路106包括电容、电感、电阻和开关等元件。该滤波及缓起电路106用于根据控制器105通过第五控制线路So5发送的第三控制信号对交流电进行滤波，输出滤波后的交流电。并且避免电流对变换电压的冲击。
因此，图2所示的变换器可以工作于充电模式，电能从交流输入单元101向直流输出单元104传输，即从交流侧向纯电动汽车侧传输，通过控制器105控制，变换器可以工作于三相整流充电状态或单相整流充电状态。
图3为本申请实施例提供的一种变换器300，如图3所示，该变换器300包括：直流输入单元301、变换单元302、切换单元303、交流输出单元304和控制器305。其中，直流输入单元301的输出端连接变换单元302的输入端，变换单元302的输出端连接切换单元303的输入端，切换单元303的输出端连接交流输出单元304的输入端。
直流输入单元301，用于输入直流电，为变换单元302提供直流电。
变换单元302，用于根据控制器305发送的第一控制信号将直流电变换为交流电。第一控制信号是根据控制器采集的U线的电压、V线的电压、W线的电压、变换单元的电流和直流输入单元301输出的直流电压确定的。
切换单元303，用于根据控制器305发送的第二控制信号控制变换器切换从三相交流电输出电路为单相交流电输出电路，通过单相交流电输出电路为交流输出单元304提供单相交流电。
交流输出单元304，用于接收变换单元302输出的交流电，输出交流电。交流输出单元304包括U线、V线、W线和N线，N线连接控制器的地线。U线、V线和W线为三相火线。U线也可以称为A相。V线也可以称为B相。W线也可以称为C相。N是中性线，也就是零线。U线、V线和W线中任何一相与N线之间的电压为相电压(如：220V)。U线、V线和W线之间的电压为线电压(如：380V)。
控制器305，用于通过第一采样线路Si1采集U线的电压，通过第二采样线路Si2采集V线的电压和通过第三采样线路Si3采集W线的电压，根据U线的电压、V线的电压和W线的电压确定第二控制信号，向切换单元303发送第二控制信号，其中，控制器305通过第一采样线路Si1与U线连接，控制器305通过第二采样线路Si2与V线连接，控制器305通过第三采样线路Si3与W线连接。
相对于将母线的负极作为接地线，控制器与U线、V线和W线之间需要通过差分电路连接，本申请实施例提供的变换器，通过将N线连接到控制器的地线，作为控制器的采样参考地线，因此，可以去除了差分电路，将控制器直接与U线、V线和W线分别连接，采集U线的电压、V线的电压和W线的电压，能够有效地简化三相相电压采样电路。
在一些实施例中，变换器300的具体实现方式可以如图4所示的变换器。变换器300还包括滤波及缓起电路306。此时，该变换器可以工作于放电模式，电能从直流输入单元向交流输出单元传输，即从纯电动汽车侧向交流侧传输，通过控制器控制，变换器可以工作于三相逆变放电状态或单相逆变放电状态。具体的解释可以参考上述实施例的阐述，不予赘述。
图5为本申请实施例提供的一种变换器500，如图5所示，该变换器500包括：交流输入单元501、切换单元502、变换单元503和直流输出单元504。其中，交流输入单元501的输出端连接切换单元502的输入端，切换单元502的输出端连接变换单元503的输入端，变换单元503的输出端连接直流输出单元504的输入端。
交流输入单元501，用于输入交流电，为变换单元503提供交流电。交流输入单元501包括U线、V线、W线和N线。
切换单元502，用于将变换器500从三相交流电输入电路切换为单相交流电输入电路。
变换单元503，用于将交流电变换为直流电。
直流输出单元504，用于接收变换单元503输出的直流电，输出直流电。
在一些实施例中，变换单元503可以包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6。其中，第一电感L1的一端与U线连接，第一电感L1的另一端与第一开关管Q1和第二开关管Q2组成的串联桥臂的中点连接，第二电感L2的一端与V线连接，第二电感L2的另一端与第三开关管Q3和第四开关管Q4组成的串联桥臂的中点连接，第三电感L3的一端与W线连接，第三电感L3的另一端与第五开关管Q5和第六开关管Q6组成的串联桥臂的中点连接，第一开关管Q1的漏极、第三开关管Q3的漏极和第五开关管Q5的漏极分别与直流输出单元504包含的母线的正极连接，第二开关管Q2的漏极、第四开关管Q4的漏极和第六开关管Q6的源极分别与直流输出单元504包含的母线的负极连接。
切换单元502包括第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3。其中，第一开关S1的一端与V线连接，第一开关S1的另一端与N线连接，第二开关S2的一端与W线连接，第二开关S2的另一端与N线连接，第三开关S3的一端与第一电感L1的一端连接，第三开关S3的另一端与第一电感L1的另一端连接。当第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均关闭时，变换器500切换为单相交流电输入电路。从而，在变换器输入单相交流电时，通过闭合第一开关S1和第二开关S2，实现V线和W线的相功率桥臂并联工作，充分利用功率器件，降低开关管损耗，提升整流效率。闭合第三开关S3使第三开关S3连接的桥臂工作于低频桥臂，从而兼容变换单元的电路结构。
图5所示的变换器可以根据控制器的控制工作于充电模式，电能从交流输入单元501向直流输出单元504传输，即从交流侧向纯电动汽车侧传输，通过控制器控制，变换器可以工作于三相整流充电状态或单相整流充电状态。
图6为本申请实施例提供的一种变换器600，如图6所示，该变换器600包括：直流输入单元601、变换单元602、切换单元603和交流输出单元604。其中，直流输入单元601的输出端连接变换单元602的输入端，变换单元602的输出端连接切换单元603的输入端，切换单元603的输出端连接交流输出单元604的输入端。
其中，直流输入单元601，用于输入直流电，为变换单元602提供直流电。
变换单元602，用于将直流电变换为交流电。
切换单元603，用于将变换器切换从三相交流电输出电路为单相交流电输出电路。
交流输出单元604，用于接收变换单元602输出的交流电，输出交流电，交流输出单元604包括U线、V线、W线和N线。
其中，变换单元602可以包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6。其中，第一电感L1的一端与U线连接，第一电感L1的另一端与第一开关管Q1和第二开关管Q2组成的串联桥臂的中点连接，第二电感L2的一端与V线连接，第二电感L2的另一端与第三开关管Q3和第四开关管Q4组成的串联桥臂的中点连接，第三电感L3的一端与W线连接，第三电感L3的另一端与第五开关管Q5和第六开关管Q6组成的串联桥臂的中点连接，第一开关管Q1的漏极、第三开关管Q3的漏极和第五开关管Q5的漏极分别与直流输入单元601包含的母线的正极连接，第二开关管Q2的漏极、第四开关管Q4的漏极和第六开关管Q6的源极分别与直流输入单元601包含的母线的负极连接。
切换单元603包括第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3。其中，第一开关S1的一端与V线连接，第一开关S1的另一端与N线连接，第二开关S2的一端与W线连接，第二开关S2的另一端与N线连接，第三开关S3的一端与第一电感L1的一端连接，第三开关S3的另一端与第一电感L1的另一端连接。当第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均关闭时，变换器600切换为单相交流电输出电路。从而，在变换器输出单相交流电时，通过闭合第一开关S1和第二开关S2，实现V线和W线的相功率桥臂并联工作，充分利用功率器件，降低开关管损耗，提升整流效率。闭合第三开关S3使第三开关S3连接的桥臂工作于低频桥臂，从而兼容变换单元的电路结构。
图6所示的变换器可以根据控制器的控制工作于放电模式，电能从直流输入单元向交流输出单元传输，即从纯电动汽车侧向交流侧传输，通过控制器控制，变换器可以工作于三相逆变放电状态或单相逆变放电状态。
本申请实施例还提供了一种供电系统，包括：负载以及变换器，变换器用于将交流电转化为直流电或将直流电转化为交流电，以为负载提供直流电或交流电。
在一些实施例中，如图7所示，假设当所述多电平变换器用于将交流电转化为直流电时，该供电系统包括：交流电源701、变换器702和负载703，所述变换器702用于将交流电转化为直流电，以为所述负载703提供直流电。其中，交流电源701的输出端连接变换器702的交流输入端，变换器702的直流输出端连接负载703。负载703可以是纯电动汽车。所述变换器702可以是图2或图5所示的变换器。
在另一些实施例中，如图8所示，假设当所述变换器用于将直流电转化为交流电时，该供电系统包括：直流电源801、变换器802和负载803，所述变换器802用于将直流电转化为交流电，以为所述负载803提供交流电。其中，直流电源801的输出端连接变换器802的直流输入端，变换器802的交流输出端连接负载803。直流电源801可以是纯电动汽车。所述变换器802可以是图4或图6所示的变换器。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种变换器，其特征在于，包括：
交流输入单元，用于输入交流电，为变换单元提供所述交流电，所述交流输入单元包括U线、V线、W线和N线，所述N线连接控制器的地线，所述交流输入单元的输出端连接切换单元的输入端；
所述控制器，用于通过第一采样线路采集所述U线的电压，通过第二采样线路采集所述V线的电压和通过第三采样线路采集所述W线的电压，根据所述U线的电压、所述V线的电压和所述W线的电压确定第一控制信号，向所述切换单元发送所述第一控制信号，其中，所述控制器通过所述第一采样线路与所述U线连接，所述控制器通过所述第二采样线路与所述V线连接，所述控制器通过所述第三采样线路与所述W线连接；
所述切换单元，用于根据所述控制器发送的第一控制信号控制所述变换器从三相交流电输入电路切换为单相交流电输入电路，所述切换单元的输出端连接所述变换单元的输入端；
所述变换单元，用于根据所述控制器发送的第二控制信号将所述交流电变换为直流电，所述第二控制信号是根据所述控制器采集的所述U线的电压、所述V线的电压、所述W线的电压、所述变换单元的电流和所述直流输出单元输出的直流电压确定的，所述变换单元的输出端连接所述直流输出单元的输入端；
直流输出单元，用于接收所述变换单元输出的所述直流电，输出所述直流电。
2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述变换器还包括第一母线分裂电容和第二母线分裂电容，所述第一母线分裂电容和所述第二母线分裂电容的中点通过电容与所述N线连接，所述第一母线分裂电容的正极与所述直流输出单元包含的母线的正极连接，所述第一母线分裂电容的负极与所述第二母线分裂电容的正极连接，所述第二母线分裂电容的负极与所述直流输出单元包含的母线的负极连接。
3.根据权利要求1或2所述的变换器，其特征在于，所述变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，其中，所述第一电感的一端与所述U线连接，所述第一电感的另一端与所述第一开关管和所述第二开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第二电感的一端与所述V线连接，所述第二电感的另一端与所述第三开关管和所述第四开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第三电感的一端与所述W线连接，所述第三电感的另一端与所述第五开关管和所述第六开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第一开关管的漏极、所述第三开关管的漏极和所述第五开关管的漏极分别与所述直流输出单元包含的母线的正极连接，所述第二开关管的漏极、所述第四开关管的漏极和所述第六开关管的源极分别与所述直流输出单元包含的母线的负极连接。
4.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于，所述控制器还用于通过第四采样线路采集所述第一电感的电流，通过第五采样线路采集所述第二电感的电流，通过第六采样线路采集所述第三电感的电流，通过第七采样线路采集所述直流电压，根据所述第一电感的电流、所述第二电感的电流、所述第三电感的电流、所述直流电压、所述U线的电压，所述V线的电压和所述W线的电压确定所述第二控制信号，向所述变换单元发送所述第二控制信号。
5.根据权利要求3或4所述的变换器，其特征在于，所述第一电感、所述第二电感和所述第三电感是集成电感。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的变换器，其特征在于，所述切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关，其中，所述第一开关的一端与所述V线连接，所述第一开关的另一端与所述N线连接，所述第二开关的一端与所述W线连接，所述第二开关的另一端与所述N线连接，所述第三开关的一端与所述第一电感的一端连接，所述第三开关的另一端与所述第一电感的另一端连接；
所述第一开关用于根据所述控制器发送的第一控制信号控制所述第一开关关闭；以及，
所述第二开关用于根据所述控制器发送的第一控制信号控制所述第二开关关闭；以及，
所述第三开关用于根据所述控制器发送的第一控制信号控制所述第三开关关闭。
7.一种变换器，其特征在于，包括：
直流输入单元，用于输入直流电，为变换单元提供所述直流电，所述直流输入单元的输出端连接所述变换单元的输入端；
所述变换单元，用于根据控制器发送的第一控制信号将所述直流电变换为交流电，所述第一控制信号是根据所述控制器采集的U线的电压、V线的电压、W线的电压、所述变换单元的电流和所述直流输入单元输出的直流电压确定的，所述变换单元的输出端连接切换单元的输入端；
所述切换单元，用于根据所述控制器发送的第二控制信号控制所述变换器切换从三相交流电输出电路为单相交流电输出电路，所述切换单元的输出端连接所述交流输出单元的输入端；
交流输出单元，用于接收所述变换单元输出的所述交流电，输出所述交流电，所述交流输出单元包括所述U线、所述V线、所述W线和N线，所述N线连接控制器的地线；
所述控制器，用于通过第一采样线路采集所述U线的电压，通过第二采样线路采集所述V线的电压和通过第三采样线路采集所述W线的电压，根据所述U线的电压、所述V线的电压和所述W线的电压确定所述第二控制信号，向所述切换单元发送所述第二控制信号，其中，所述控制器通过所述第一采样线路与所述U线连接，所述控制器通过所述第二采样线路与所述V线连接，所述控制器通过所述第三采样线路与所述W线连接。
8.根据权利要求7所述的变换器，其特征在于，所述变换器还包括第一母线分裂电容和第二母线分裂电容，所述第一母线分裂电容和所述第二母线分裂电容的中点通过电容与所述N线连接，所述第一母线分裂电容的正极与所述直流输入单元包含的母线的正极连接，所述第一母线分裂电容的负极与所述第二母线分裂电容的正极连接，所述第二母线分裂电容的负极与所述直流输入单元包含的母线的负极连接。
9.根据权利要求7或8所述的变换器，其特征在于，所述变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，其中，所述第一电感的一端与所述U线连接，所述第一电感的另一端与所述第一开关管和所述第二开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第二电感的一端与所述V线连接，所述第二电感的另一端与所述第三开关管和所述第四开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第三电感的一端与所述W线连接，所述第三电感的另一端与所述第五开关管和所述第六开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第一开关管的漏极、所述第三开关管的漏极和所述第五开关管的漏极分别与所述直流输入单元包含的母线的正极连接，所述第二开关管的漏极、所述第四开关管的漏极和所述第六开关管的源极分别与所述直流输入单元包含的母线的负极连接。
10.根据权利要求9所述的变换器，其特征在于，所述控制器还用于通过第四采样线路采集所述第一电感的电流，通过第五采样线路采集所述第二电感的电流，通过第六采样线路采集所述第三电感的电流，通过第七采样线路采集所述直流电压，根据所述第一电感的电流、所述第二电感的电流、所述第三电感的电流、所述直流电压、所述U线的电压，所述V线的电压和所述W线的电压确定所述第一控制信号，向所述变换单元发送所述第一控制信号。
11.根据权利要求9或10所述的变换器，其特征在于，所述第一电感、所述第二电感和所述第三电感是集成电感。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的变换器，其特征在于，所述切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关，其中，所述第一开关的一端与所述V线连接，所述第一开关的另一端与所述N线连接，所述第二开关的一端与所述W线连接，所述第二开关的另一端与所述N线连接，所述第三开关的一端与所述第一电感的一端连接，所述第三开关的另一端与所述第一电感的另一端连接；
所述第一开关用于根据所述控制器发送的第二控制信号控制所述第一开关关闭；以及，
所述第二开关用于根据所述控制器发送的第二控制信号控制所述第二开关关闭；以及，
所述第三开关用于根据所述控制器发送的第二控制信号控制所述第三开关关闭。
13.一种变换器，其特征在于，包括：
交流输入单元，用于输入交流电，为变换单元提供所述交流电，所述交流输入单元包括U线、V线、W线和N线，所述交流输入单元的输出端连接切换单元的输入端；
所述切换单元，用于将所述变换器从三相交流电输入电路切换为单相交流电输入电路，所述切换单元的输出端连接所述变换单元的输入端；
所述变换单元，用于将所述交流电变换为直流电，所述变换单元的输出端连接所述直流输出单元的输入端；
直流输出单元，用于接收所述变换单元输出的所述直流电，输出所述直流电；
其中，所述变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第一电感的一端与所述U线连接，所述第一电感的另一端与所述第一开关管和所述第二开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第二电感的一端与所述V线连接，所述第二电感的另一端与所述第三开关管和所述第四开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第三电感的一端与所述W线连接，所述第三电感的另一端与所述第五开关管和所述第六开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第一开关管的漏极、所述第三开关管的漏极和所述第五开关管的漏极分别与所述直流输出单元包含的母线的正极连接，所述第二开关管的漏极、所述第四开关管的漏极和所述第六开关管的源极分别与所述直流输出单元包含的母线的负极连接；
所述切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的一端与所述V线连接，所述第一开关的另一端与所述N线连接，所述第二开关的一端与所述W线连接，所述第二开关的另一端与所述N线连接，所述第三开关的一端与第一电感的一端连接，所述第三开关的另一端与所述第一电感的另一端连接；当所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均关闭时，所述变换器切换为单相交流电输入电路。
14.一种变换器，其特征在于，包括：
直流输入单元，用于输入直流电，为变换单元提供所述直流电，所述直流输入单元的输出端连接所述变换单元的输入端；
所述变换单元，用于将所述直流电变换为交流电，所述变换单元的输出端连接切换单元的输入端；
所述切换单元，用于将所述变换器切换从三相交流电输出电路为单相交流电输出电路，所述切换单元的输出端连接所述交流输出单元的输入端；
交流输出单元，用于接收所述变换单元输出的所述交流电，输出所述交流电，所述交流输出单元包括U线、V线、W线和N线；
其中，所述变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第一电感的一端与所述U线连接，所述第一电感的另一端与所述第一开关管和所述第二开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第二电感的一端与所述V线连接，所述第二电感的另一端与所述第三开关管和所述第四开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第三电感的一端与所述W线连接，所述第三电感的另一端与所述第五开关管和所述第六开关管组成的串联桥臂的中点连接，所述第一开关管的漏极、所述第三开关管的漏极和所述第五开关管的漏极分别与所述直流输入单元包含的母线的正极连接，所述第二开关管的漏极、所述第四开关管的漏极和所述第六开关管的源极分别与所述直流输入单元包含的母线的负极连接；
所述切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的一端与所述V线连接，所述第一开关的另一端与所述N线连接，所述第二开关的一端与所述W线连接，所述第二开关的另一端与所述N线连接，所述第三开关的一端与第一电感的一端连接，所述第三开关的另一端与所述第一电感的另一端连接；当所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均关闭时，所述变换器切换为单相交流电输出电路。
15.一种供电系统，其特征在于，包括：负载以及如权利要求1至6、13任意一项权利要求所述的变换器和如权利要求7至12、14任意一项权利要求所述的变换器中至少一个，所述变换器用于将交流电转化为直流电或将直流电转化为交流电，以为所述负载提供直流电或交流电。
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