CN111030458A - 多输入功率变换器及其控制方法和包括其的不间断电源 - Google Patents

多输入功率变换器及其控制方法和包括其的不间断电源 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多输入功率变换器及其控制方法和包括其的不间断电源，所述多输入功率变换器包括：在正直流母线和负直流母线之间串联的第一电容和第二电容，所述第一电容和第二电容相连接形成的节点为中性点；I型中点箝位变换器组件，其包括在所述正直流母线和负直流母线之间并联的第一I型中点箝位变换器和第二I型中点箝位变换器；交流开关组件，其连接在所述I型中点箝位变换器组件的输入端与交流电之间；以及第一直流开关组件，用于导通或断开进行选择性供电/充电的可充电电池，其连接在所述第一和第二I型中点箝位变换器的输入端与可充电电池的两端之间。本发明的多输入功率变换器能够实现能量的双向流动、实现功率软切换且成本低。

Description

多输入功率变换器及其控制方法和包括其的不间断电源
技术领域
本发明涉及功率变换器，具体涉及一种多输入功率变换器及其控制方法和包括其的不间断电源。
背景技术
不间断电源能够持续不断地给负载进行供电，当市电电压正常时，由市电向负载供电；当市电电压不正常或停电时，可充电电池向负载供电。目前不间断电源已经被广泛地用于各个领域。
图1是现有技术中的第一种不间断电源的电路框图。如图1所示，不间断电源1包括在交流输入端11和交流输出端12之间依次连接的整流电路13、功率因数校正电路(PFC)14和逆变器15；以及充电器16、可充电电池17和开关装置18。其中整流电路13的输入端连接至或作为交流输入端11，其输出端连接至PFC 14的输入端。PFC 14的输出端连接至正直流母线191、负直流母线192。逆变器15的输入端连接至正直流母线191、负直流母线192，其输出端连接至或作为交流输出端12。充电器16的输入端连接至正直流母线191、负直流母线192，其输出端连接至可充电电池17的两端。可充电电池17通过开关装置18连接至PFC 14的输入端。
图1的不间断电源1中的交流输入端11的交流电或市电与可充电电池17不能同时给连接在交流输出端12的负载进行供电，无法实现功率软切换，影响了不间断电源的特性。而且无法实现将交流输出端12的电能传输至交流输入端11，其适用性和功能可扩展性能有限。
图2是现有技术中的第二种不间断电源的电路框图。如图2所示，不间断电源2包括脉宽调制整流电路23、逆变器25和双向DC-DC变换器26，其中脉宽调制整流电路23的输入端连接至或作为交流输入端21，其输出端连接至正直流母线291和负直流母线292。逆变器25的输入端连接至正直流母线291和负直流母线292，其输出端连接至或作为交流输出端22。双向DC-DC变换器26的输入端连接至可充电电池27的两端，其输出端连接至正直流母线291和负直流母线292。
图2的不间断电源2能够实现能量的双向流动，即将交流输出端22的电能传输至交流输出端21。脉宽调制整流电路23和双向DC-DC变换器26能够同时被控制为给连接在交流输出端22的负载进行供电，能够实现功率软切换。然而，脉宽调制整流电路23和双向DC-DC变换器26的功率之和为输出功率的2倍，因此增加了电子元器件的成本。
发明内容
针对现有技术中的功率变换器存在的上述技术问题，本发明提供了一种多输入功率变换器，所述多输入功率变换器包括：
在正直流母线和负直流母线之间串联的第一电容和第二电容，所述第一电容和第二电容相连接形成的节点为中性点；
I型中点箝位变换器组件，其包括在所述正直流母线和负直流母线之间并联的第一I型中点箝位变换器和第二I型中点箝位变换器；
交流开关组件，其连接在所述I型中点箝位变换器组件的输入端与交流电之间；以及
第一直流开关组件，用于导通或断开进行选择性供电/充电的可充电电池，其连接在所述第一和第二I型中点箝位变换器的输入端与可充电电池的两端之间。
优选的，所述多输入功率变换器包括双向DC-DC变换器，其输入端用于连接至所述可充电电池的两端，其输出端连接至所述正直流母线和负直流母线。
优选的，所述多输入功率变换器包括用于连接在所述双向DC-DC变换器的输入端和所述可充电电池的两端之间的第二直流开关组件。
优选的，所述I型中点箝位变换器组件包括与第一和第二I型中点箝位变换器并联的第三I型中点箝位变换器。
优选的，所述交流电为三相交流电，所述交流开关组件包括：
连接在所述三相交流电中的第一相交流电和所述第一I型中点箝位变换器的输入端之间的交流开关；
连接在所述三相交流电中的第二相交流电和所述第二I型中点箝位变换器的输入端之间的交流开关；以及
连接在所述三相交流电中的第三相交流电和所述第三I型中点箝位变换器的输入端之间的交流开关。
优选的，所述中性点用于连接至所述可充电电池的正极和负极之间的中间节点。
优选的，所述多输入功率变换器包括连接在所述中性点和所述第三I型中点箝位变换器的输入端之间的续流开关。
优选的，所述第一直流开关组件包括：
连接在所述第一I型中点箝位变换器的输入端与可充电电池的正极之间的直流开关；以及
连接在所述第二I型中点箝位变换器的输入端与可充电电池的负极之间的直流开关。
优选的，所述I型中点箝位变换器组件中的每一个I型中点箝位变换器包括：
在所述负直流母线和正直流母线之间依次串联的第四二极管、第三二极管、第二二极管和第一二极管；
与所述第二二极管反向并联的第二开关管；
与所述第三二极管反向并联的第三开关管；
第五二极管，其正极连接至所述中性点，其负极连接至所述第一二极管的正极和第二二极管的负极；
第六二极管，其正极连接至所述第四二极管的负极和所述第三二极管的正极，其负极连接至所述中性点；以及
电感，其一端连接至所述第二二极管的正极，另一端作为I型中点箝位变换器的输入端。
优选的，所述每一个I型中点箝位变换器包括：
与所述第一二极管反向并联的第一开关管；以及
与所述第四二极管反向并联的第四开关管。
优选的，所述I型中点箝位变换器组件中的每一个I型中点箝位变换器包括：
在所述负直流母线和正直流母线之间依次串联的第四二极管、第三二极管、第二二极管和第一二极管；
反向并联的第五二极管和第五开关管，所述第五二极管的正极和负极分别连接至所述中性点和所述第一二极管的正极；
反向并联的第六二极管和第六开关管，所述第六二极管的正极和负极分别连接至所述第四二极管的负极和所述中性点；以及
电感，其一端连接至所述第二二极管的正极和所述第三二极管的负极，其另一端作为I型中点箝位变换器的输入端。
优选的，所述多输入功率变换器还包括控制装置，所述控制装置用于：
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通或断开，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器停止工作；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，且控制第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通或断开，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电，且控制所述双向DC-DC变换器停止工作；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电。
优选的，所述多输入功率变换器包括连接在所述中性点和所述第三I型中点箝位变换器的输入端之间的续流开关；所述控制装置用于控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述续流开关导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中，控制所述第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述第一电容和第二电容两端的电压相等；或控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述续流开关导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电，控制所述第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述第一电容和第二电容两端的电压相等。
本发明提供了一种用于如上所述的多输入功率变换器的控制方法，包括：
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通或断开，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器停止工作；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，且控制第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通或断开，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电，且控制所述双向DC-DC变换器停止工作；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电。
优选的，所述多输入功率变换器包括连接在所述中性点和所述第三I型中点箝位变换器的输入端之间的续流开关；所述控制方法包括：控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述续流开关导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中，控制所述第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述第一电容和第二电容两端的电压相等；或控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述续流开关导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电，控制所述第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述第一电容和第二电容两端的电压相等。
本发明还提供了一种不间断电源，包括：
正直流母线和负直流母线；
如上所述的多输入功率变换器，所述多输入功率变换器连接至所述正直流母线和负直流母线；以及
逆变器，其输入端的正极端子和负极端子分别连接至所述正直流母线和负直流母线，其输出端连接至交流输出端。
本发明的多输入功率变换器中的元器件的成本低，且能够实现能量的双向流动，实现功率软切换，平衡正、负直流母线上的电压，以及实现可充电电池的自检。
附图说明
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
图1是现有技术中的第一种不间断电源的电路框图。
图2是现有技术中的第二种不间断电源的电路框图。
图3是根据本发明第一个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。
图4是给图3所示的多输入功率变换器中的第一I型中点箝位变换器提供的脉宽调制信号的波形图。
图5是给图3所示的多输入功率变换器中的双向DC-DC变换器提供的驱动信号的波形图。
图6是图3所示的多输入功率变换器在第一种工作模式下的等效电路图。
图7是图3所示的多输入功率变换器在第二种工作模式下的等效电路图。
图8是给图3所示的多输入功率变换器中的第二I型中点箝位变换器提供的第一组脉宽调制信号的波形图。
图9是给图3所示的多输入功率变换器中的第三I型中点箝位变换器提供的第一组脉宽调制信号的波形图。
图10是给图3所示的多输入功率变换器中的双向DC-DC变换器提供的脉宽调制信号的波形图。
图11是图3所示的多输入功率变换器被提供图8至图10所示的驱动信号下的等效电路图。
图12是给图3所示的多输入功率变换器中的第二I型中点箝位变换器提供的第二组脉宽调制信号的波形图。
图13是给图3所示的多输入功率变换器中的第三I型中点箝位变换器提供的第二组脉宽调制信号的波形图。
图14是图3所示的多输入功率变换器被提供图10和图12-13所示的驱动信号下的等效电路图。
图15是图3所示的多输入功率变换器在第四种工作模式下的等效电路图。
图16是图3所示的多输入功率变换器在第五种工作模式下的等效电路图。
图17是图3所示的多输入功率变换器在第六种工作模式下的等效电路图。
图18是图3所示的多输入功率变换器在第七种工作模式下的等效电路图。
图19是图3所示的多输入功率变换器在第八种工作模式下的等效电路图。
图20是给图3所示的多输入功率变换器中的第二I型中点箝位变换器提供的第三组脉宽调制信号的波形图。
图21是给图3所示的多输入功率变换器中的第三I型中点箝位变换器提供的第三组脉宽调制信号的波形图。
图22是图3所示的多输入功率变换器被提供图5和图20-21所示的驱动信号下的等效电路图。
图23是根据本发明第二个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。
图24是根据本发明第三个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。
图25是根据本发明第四个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。
图26是给图25所示的多输入功率变换器中的第一I型中点箝位变换器提供的脉宽调制信号的波形图。
图27是图25所示的多输入功率变换器在第三种工作模式下的等效电路图。
图28是图25所示的多输入功率变换器在第八种工作模式下的等效电路图。
图29是根据本发明第五个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。
图30是根据本发明第六个实施例的多输入功率变换器与单相交流电和可充电电池相连接的电路图。
图31是根据本发明第七个实施例的多输入功率变换器与单相交流电和可充电电池相连接的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。
为了清楚地示出本发明的多输入功率变换器及其等效电路的电路图，本发明的附图并未示出用于控制多输入功率变换器的控制装置。
图3是根据本发明第一个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。如图3所示，多输入功率变换器30包括在正直流母线391和负直流母线392之间并联的第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33；交流开关组件381，其连接在三相交流电L1、L2、L3与第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33的输入端之间；直流开关组件382，其连接在可充电电池37的两端与第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33的输入端之间；双向DC-DC变换器34，其输入端的正极端子和负极端子通过开关组件383连接至可充电电池37的两端，其输出端的正极端子和负极端子分别连接至正直流母线391和负直流母线392；以及在正直流母线391和负直流母线392之间串联的电容Cp和电容Cn，电容Cp和电容Cn相连接形成的节点为中性点N。
第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33具有相同的电路结构，下面仅以第一I型中点箝位变换器31为例进行说明。第一I型中点箝位变换器31包括连接有反向并联二极管D311的绝缘栅双极型晶体管T311，连接有反向并联二极管D312的绝缘栅双极型晶体管T312，连接有反向并联二极管D313的绝缘栅双极型晶体管T313，连接有反向并联二极管D314的绝缘栅双极型晶体管T314；以及电感L31、二极管D315和二极管D316。其中二极管D314、D313、D312和D311依次串联连接，二极管D314的正极连接至负直流母线392，二极管D311的负极连接至正直流母线391，二极管D315的正极和负极分别连接至中性点N和二极管D311的正极，二极管D316的正极和负极分别连接至二极管D314的负极和中性点N。电感L31的一端连接至缘栅双极型晶体管T312和缘栅双极型晶体管T313相连接形成的节点，另一端作为第一I型中点箝位变换器31的输入端。
交流开关组件381包括连接在第一相交流电L1和第一I型中点箝位变换器31的输入端之间的交流开关K31，连接在第二相交流电L2和第二I型中点箝位变换器32的输入端之间的交流开关K32，连接在第三相交流电L3和第三I型中点箝位变换器33的输入端之间的交流开关K33。
直流开关组件382包括连接在可充电电池37的正极和第二I型中点箝位变换器32的输入端之间的直流开关K34，以及连接在可充电电池37的负极和第三I型中点箝位变换器33的输入端之间的直流开关K36。
双向DC-DC变换器34包括连接有反向并联二极管D341的绝缘栅双极型晶体管T341、连接有反向并联二极管D342的绝缘栅双极型晶体管T342、连接有反向并联二极管D343的绝缘栅双极型晶体管T343、连接有反向并联二极管D344的绝缘栅双极型晶体管T344，以及电感L341、L342。具体而言，电感L341的一端连接至二极管D341的正极和二极管D342的负极，其另一端通过开关组件383中的开关K35连接至可充电电池37的正极。电感L342的一端连接至二极管D343的正极和二极管D344的负极，其另一端通过开关组件383中的开关K37连接至可充电电池37的负极。可充电电池37的正极和负极之间的中间节点连接至中性点N。
下面分别说明图3的多输入功率变换器30的工作模式和功能。
第一种工作模式
三相交流电L1、L2、L3正常，且可充电电池37未充满电时。控制开关K31、K32和K33导通，控制开关K34和K36断开，控制开关K35和K37导通。
图4是给图3所示的多输入功率变换器中的第一I型中点箝位变换器提供的脉宽调制信号的波形图。如图4所示，在第一相交流电L1的正半周期内，给绝缘栅双极型晶体管T312的栅极提供高电平驱动信号PWM312(即控制其导通)，给绝缘栅双极型晶体管T314的栅极提供低电平驱动信号PWM314(即控制其截止)，给绝缘栅双极型晶体管T311、T313提供互补的且具有死区时间的脉宽调制信号PWM311、PWM313，其中脉宽调制信号PWM311、PWM313的占空比按第一相交流电L1的电压大小变化。在第一相交流电L1的负半周期内，给绝缘栅双极型晶体管T311的栅极提供低电平驱动信号PWM311(即控制其截止)，给绝缘栅双极型晶体管T313的栅极提供高电平驱动信号PWM313(即控制其导通)，给绝缘栅双极型晶体管T312、T314提供互补的且具有死区时间的脉宽调制信号PWM312、PWM314，其中脉宽调制信号PWM312、PWM314的占空比按第一相交流电L1的电压大小变化。
同样，给第二I型中点箝位变换器32中的四个绝缘栅双极型晶体管T321、T322、T323、T324提供的四个脉宽调制信号比给第一I型中点箝位变换器31提供的脉宽调制信号PWM311、PWM312、PWM313和PWM314延迟交流电周期的1/3。给第三I型中点箝位变换器33中的四个绝缘栅双极型晶体管T331、T332、T333、T334提供的四个脉宽调制信号比给第一I型中点箝位变换器31提供的脉宽调制信号PWM311、PWM312、PWM313和PWM314延迟交流电周期的2/3。
图5是给图3所示的多输入功率变换器中的双向DC-DC变换器提供的驱动信号的波形图。如图5所示，给绝缘栅双极型晶体管T341、T344分别提供脉宽调制信号PWM341、PWM344，给绝缘栅双极型晶体管T342、T343的栅极提供低电平驱动信号PWM342、PWM343(即控制绝缘栅双极型晶体管T342、T343截止)。
图6是图3所示的多输入功率变换器在第一种工作模式下的等效电路图。如图6所示，控制第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33以脉宽调制方式工作，以分别将第一相交流电L1、第二相交流电L2、第三相交流电L3的交流电转换为直流并传输至串联的电容Cp和电容Cn中，且每一相交流电输出的电流与电压同相位，使得功率因数近似或等于1。
同时，双向DC-DC变换器34中的绝缘栅双极型晶体管T341、电感L341和二极管D342构成了一个降压斩波电路(或称Buck电路)，其输入端连接至电容Cp两端，其输出端连接至可充电电池37的正极和中性点N。而且，绝缘栅双极型晶体管T344、电感L342和二极管D343构成了一个降压斩波电路(或称Buck电路)，其输入端连接至电容Cn两端，其输出端连接至可充电电池37的中性点N和负极。控制绝缘栅双极型晶体管T341、T344以脉宽调制方式工作，利用电容Cp和电容Cn两端的直流电对可充电电池37进行降压充电。
本发明的多输入功率变换器30能够将三相交流电L1、L2、L3的交流电传输至正、负直流母线391、392上，以对负载进行供电。且能够利用正、负直流母线391、392上的直流电对可充电电池37进行降压充电。
第二种工作模式
当三相交流电L1、L2、L3正常，且可充电电池37充满电或不需要充电时。控制开关K31、K32和K33导通，控制开关K34和K36断开，控制开关K35、K37导通或断开。
第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33的工作方式与第一种工作模式相同，在此不予赘述。同时控制双向DC-DC变换器34中的绝缘栅双极型晶体管T341～T344截止，即控制双向DC-DC变换器34停止工作。
图7是图3所示的多输入功率变换器在第二种工作模式下的等效电路图。该等效电路用于将三相交流电L1、L2、L3的交流电整流并传输至串联的电容Cp和电容Cn中。
第三种工作模式
当三相交流电L1、L2、L3异常或停电，且可充电电池37有电时。控制开关K31、K32和K33断开，控制开关K34、K36导通，控制开关K35、K37导通。
图8是给图3所示的多输入功率变换器中的第二I型中点箝位变换器提供的第一组脉宽调制信号的波形图。如图8所示，给绝缘栅双极型晶体管T321、T324的栅极提供低电平驱动信号PWM321、PWM324，给绝缘栅双极型晶体管T322的栅极提供高电平或低电平驱动信号PWM322，给绝缘栅双极型晶体管T323提供脉宽调制信号PWM323。
图9是给图3所示的多输入功率变换器中的第三I型中点箝位变换器提供的第一组脉宽调制信号的波形图。如图9所示，给绝缘栅双极型晶体管T331、T334的栅极提供低电平驱动信号PWM331、PWM334，给绝缘栅双极型晶体管T333的栅极提供高电平或低电平驱动信号PWM333，给绝缘栅双极型晶体管T332提供脉宽调制信号PWM332。
图10是给图3所示的多输入功率变换器中的双向DC-DC变换器提供的脉宽调制信号的波形图。如图10所示，给绝缘栅双极型晶体管T341、T344的栅极提供低电平驱动信号PWM341、PWM344，给绝缘栅双极型晶体管T342、T343分别提供脉宽调制信号PWM342、PWM343。
图11是图3所示的多输入功率变换器被提供图8至图10所示的驱动信号下的等效电路图。如图11所示，第二I型中点箝位变换器32中的电感L32、串联的二极管D321和二极管D322、绝缘栅双极型晶体管T323和二极管D326形成了一个Boost电路，其输入端连接至可充电电池37的正极和中性点N，其输出端连接至电容Cp两端。第三I型中点箝位变换器33中的电感L33、串联的二极管D334和二极管D333、绝缘栅双极型晶体管T332和二极管D335形成了一个Boost电路，其输入端连接至可充电电池37的中性点N和负极，其输出端连接至电容Cn两端。同时，双向DC-DC变换器34中的电感L341、绝缘栅双极型晶体管T342和二极管D341形成了一个Boost电路，其输入端连接至可充电电池37的正极和中性点N，其输出端连接至电容Cp两端。而且，双向DC-DC变换器34中的电感L342、绝缘栅双极型晶体管T343和二极管D344形成了一个Boost电路，其输入端连接至可充电电池37的中性点N和负极，其输出端连接至电容Cn两端。
基于图11所示的等效电路图，利用第二I型中点箝位变换器32、第三I型中点箝位变换器33和双向DC-DC变换器34同时将可充电电池37中的直流电进行升压后存储至电容Cp和电容Cn中，使得输出功率与三相交流电L1、L2和L3的输出功率相等，此时多输入功率变换器30的总功率被设计为输出功率的1.33倍即可。在输出功率不变的情况下，可以选用额定功率较小的电子元器件，节省了电子元器件的成本。
在第三种工作模式中，除了给多输入功率变换器30提供图8至图10所示的驱动信号以外，还可以给第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33提供如下的图12和图13所示的驱动信号。
图12是给图3所示的多输入功率变换器中的第二I型中点箝位变换器提供的第二组脉宽调制信号的波形图。如图12所示，给绝缘栅双极型晶体管T321、T323提供互补的且具有死区时间的脉宽调制信号PWM321’、PWM323’，给绝缘栅双极型晶体管T322的栅极提供高电平的驱动信号PWM322’，给绝缘栅双极型晶体管T324的栅极提供低电平的驱动信号PWM324’。
图13是给图3所示的多输入功率变换器中的第三I型中点箝位变换器提供的第二组脉宽调制信号的波形图。如图13所示，给绝缘栅双极型晶体管T331的栅极提供低电平的驱动信号PWM331’，给绝缘栅双极型晶体管T333的栅极提供高电平的驱动信号PWM333’，给绝缘栅双极型晶体管T332、T334提供互补的且具有死区时间的脉宽调制信号PWM332’、PWM334’。
图14是图3所示的多输入功率变换器被提供图10和图12-13所示的驱动信号下的等效电路图。如图14所示，控制第二I型中点箝位变换器32、第三I型中点箝位变换器33、双向DC-DC变换器34以脉宽调制方式工作，同时将可充电电池37中的直流电进行升压后存储至电容Cp和电容Cn中。
第四种工作模式
当负载变大或过载时，或电池模式转市电模式的过程中。控制开关K31、K32、K33导通，控制开关K34、K36断开，控制开关K35、K37导通。
给第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33提供的脉宽调制信号与第一种工作模式相同，给双向DC-DC变换器34提供的脉宽调制信号与第三种工作模式相同，在此不予赘述。
图15是图3所示的多输入功率变换器在第四种工作模式下的等效电路图。如图15所示，控制第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33以脉宽调制方式工作，将三相交流电L1、L2和L3中的交流电整流并传输至串联的电容Cp和电容Cn中。同时通过控制双向DC-DC变换器34以脉宽调制方式工作，使得可充电电池37中的直流电进行升压后存储至电容Cp和电容Cn中。
当负载突然变大或过载时，采用第四种工作模式，能够在较短时间内提供较大的输出功率满足负载所需。或者在电池模式转市电模式的过程中，先使得可充电电池37和三相交流电L1、L2和L3同时给负载供电，之后停止可充电电池37给负载供电，即可实现功率软切换。
第五种工作模式
控制开关K31、K32和K33导通，控制开关K34、K36断开，控制开关K35、K37导通。
给第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33提供的脉宽调制信号与第一种工作模式相同，给双向DC-DC变换器34提供的脉宽调制信号与第三种工作模式相同，在此不予赘述。
图16是图3所示的多输入功率变换器在第五种工作模式下的等效电路图。如图16所示，通过控制DC-DC变换器34以脉宽调制方式工作，使得可充电电池37中的直流电进行升压后存储至电容Cp和电容Cn中。同时控制第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33以脉宽调制方式工作，以将电容Cp和电容Cn中的直流电逆变为比电网电压略高的交流电，从而实现了将可充电电池37中的直流电并入三相电网。
当负载所需的功率较小时，采用第五种工作模式，使得可充电电池37在短时间内以一定的功率放电，根据可充电电池37的输出电压随时间的变化趋势，能够对可充电电池37进行自检。或者在用电高峰期，将可充电电池37中的直流电并入三相电网。
本领域的技术人员应当理解的是，第五种工作模式并非多输入功率变换器30的主要工作方式，在此仅体现出多输入功率变换器30能够实现能量的双向传输，且能够实现可充电电池37的自检和并入三相电网等功能。
第六种工作模式
当“负载”能够提供电能至电容Cp和电容Cn中时，控制开关K31、K32、K33导通，控制开关K34、K36断开，控制开关K35、K37导通。
给第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33提供的脉宽调制信号与第一种工作模式相同，给双向DC-DC变换器34提供的脉宽调制信号与第一种工作模式相同，在此不予赘述。
图17是图3所示的多输入功率变换器在第六种工作模式下的等效电路图。如图17所示，通过控制双向DC-DC变换器34以脉宽调制方式工作，从而使得电容Cp和电容Cn中的直流电对可充电电池37进行降压充电。同时控制第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33以脉宽调制方式工作，以将电容Cp和电容Cn中的直流电逆变为比三相电网电压略高的交流电，从而并入三相电网中。
本发明的多输入功率变换器还能够与提供电能的“负载”之间电连接，利用“负载”提供的电能对可充电电池37进行充电，且将“负载”提供的电能并入三相电网中。
第七种工作模式
当“负载”能够提供电能至电容Cp和电容Cn中时，控制开关K31、K32、K33导通，控制开关K34、K36断开，控制开关K35、K37导通或断开。
给第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33提供的脉宽调制信号与第一种工作模式相同，在此不予赘述。同时控制双向DC-DC变换器34停止工作，即不给双向DC-DC变换器34提供脉宽调制信号。
图18是图3所示的多输入功率变换器在第七种工作模式下的等效电路图。如图18所示，通过控制第一I型中点箝位变换器31、第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33以脉宽调制方式工作，从而将电容Cp和电容Cn中的直流电逆变为比电网电压略高的交流电，从而并入电网中。
当可充电电池37充满电时，即可从第六种工作模式切换到第七种工作模式。
第八种工作模式
当“负载”能够提供电能至电容Cp和电容Cn中时，控制开关K31、K32、K33断开，控制开关K34、K36导通，控制开关K35、K37导通。
给第二I型中点箝位变换器32提供的脉宽调制信号与图12所示相同，给第三I型中点箝位变换器33提供的脉宽调制信号与图13所示相同，给双向DC-DC变换器34提供的脉宽调制信号与第一种工作模式相同，在此不予赘述。
图19是图3所示的多输入功率变换器在第八种工作模式下的等效电路图。如图19所示，双向DC-DC变换器34等效为Buck电路，其输入端连接至串联的电容Cp和Cn两端，其输出端连接至可充电电池37的正极和负极。通过控制双向DC-DC变换器34以上述脉宽调制方式工作，从而将电容Cp和电容Cn中的直流电对可充电电池37进行降压充电。同时控制给第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33提供的脉宽调制信号的占空比，以将电容Cp和电容Cn中的直流电对可充电电池37进行降压充电。
综上可知，本发明的多输入功率变换器30具有多种工作模式和多种功能，能够适应不同的工作情况。
在第八种工作模式中，还可以给第二I型中点箝位变换器32和第三I型中点箝位变换器33提供如下的图20和图21所示的驱动信号。
图20是给图3所示的多输入功率变换器中的第二I型中点箝位变换器提供的第三组脉宽调制信号的波形图。如图20所示，给绝缘栅双极型晶体管T321提供脉宽调制信号PWM321”、给绝缘栅双极型晶体管T322的栅极提供高电平的驱动信号PWM322”、给绝缘栅双极型晶体管T323和T324提供低电平的驱动信号PWM323”、PWM324”。
图21是给图3所示的多输入功率变换器中的第三I型中点箝位变换器提供的第三组脉宽调制信号的波形图。如图21所示，给绝缘栅双极型晶体管T331、T332提供低电平的驱动信号PWM331”、PWM332”，给绝缘栅双极型晶体管T333提供高电平的驱动信号PWM333”，给绝缘栅双极型晶体管T334提供脉宽调制信号PWM334”。
图22是图3所示的多输入功率变换器被提供图5和图20-21所示的驱动信号下的等效电路图。如图22所示，第二I型中点箝位变换器32中的绝缘栅双极型晶体管T321、电感L32和二极管D325构成了一个Buck电路，其输入端连接至电容Cp的两端，其输出端连接至可充电电池37的正极和中性点N。第三I型中点箝位变换器33中的绝缘栅绝缘性晶体管T334、电感L33和二极管D336构成了一个Buck电路，其输入端连接至电容Cn的两端，其输出端连接至可充电电池37的中性点N和负极。
控制绝缘栅双极型晶体管T321、T341以脉宽调制方式工作以利用电容Cp中的直流电对可充电电池37的正极和中性点N之间进行降压充电，控制绝缘栅双极型晶体管T334、T344以脉宽调制方式工作以利用电容Cn中的直流电对可充电电池37的负极和中性点N之间进行降压充电。
图23是根据本发明第二个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。如图23所示，多输入功率变换器40与图3所示的多输入功率变换器30基本相同，区别在于，第一I型中点箝位变换器41省略了与二极管D411、D414反向并联的两个绝缘栅双极型晶体管；第二I型中点箝位变换器42省略了与二极管D421、D424反向并联的两个绝缘栅双极型晶体管；第三I型中点箝位变换器43省略了与二极管D431、D434反向并联的两个绝缘栅双极型晶体管。
多输入功率变换器40的第一种、第二种、第三种、第四种以及第八种工作模式分别与多输入功率变换器30的第一种、第二种、第三种、第四种以及第八种工作模式基本相同。其中，给多输入功率变换器40提供的脉宽调制信号中，不存在给第一I型中点箝位变换器31中的绝缘栅双极型晶体管T311、T314，第二I型中点箝位变换器32中的绝缘栅双极型晶体管T321、T324，以及第三I型中点箝位变换器33中的绝缘栅双极型晶体管T331、T334提供的脉宽调制信号。
由于第一I型中点箝位变换器41、第二I型中点箝位变换器42和第三I型中点箝位变换器43不具有第五种、第六种、第七种工作模式，因此多输入功率变换器40仅能实现电能的单向传输。
图24是根据本发明第三个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。如图24所示，多输入功率变换器50与图23所示的多输入功率变换器40基本相同，区别在于，第一I型中点箝位变换器51中的绝缘栅双极性晶体管T512和二极管D515反向并联，且绝缘栅双极性晶体管T513与二极管D516反向并联。具体而言，第一I型中点箝位变换器51包括电感L51，在负直流母线592和正直流母线591之间依次串联的二极管D514、二极管D513、二极管D512和二极管D511，二极管D515的正极和负极分别连接至中性点N和二极管D511的正极，二极管D516的正极和负极分别连接至二极管D514的负极和中性点N，绝缘栅双极性晶体管T512与二极管D515反向并联，绝缘栅双极性晶体管T513与二极管D516反向并联，电感L51的一端连接至二极管D512的正极和二极管D513的负极，其另一端作为第一I型中点箝位变换器51的输入端。
第二I型中点箝位变换器52、第三I型中点箝位变换器53与第一I型中点箝位变换器51的结构相同，在此不再赘述。
多输入功率变换器50与多输入功率变换器40的工作模式相同，在此不再赘述。
图25是根据本发明第四个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。如图25所示，多输入功率变换器60与图3所示的多输入功率变换器30基本相同，区别在于，多输入功率变换器60还包括连接在第一I型中点箝位变换器61的输入端和中性点N之间的续流开关K68，且可充电电池67的正极和负极之间的中间节点(图25未示出)没有连接至中性点N。
在多输入功率变换器60的第一种、第二种、第四种、第五种、第六种和第七种工作模式中，控制续流开关K68断开，其等效电路和控制方式与多输入功率变换器30相应的等效电路和控制方式相同，在此不予以赘述。
在第三种工作模式中，其与多输入功率变换器30的第三种工作模式基本相同，区别在于，控制续流开关K68导通，且给第一I型中点箝位变换器61提供如下的图26所示的脉宽调制信号。
图26是给图25所示的多输入功率变换器中的第一I型中点箝位变换器提供的脉宽调制信号的波形图。如图26所示，给绝缘栅双极性晶体管T611、T613提供互补的且具有死区时间的脉宽调制信号PWM611、PWM613，且给绝缘栅双极性晶体管T612、T614提供互补的且具有死区时间的脉宽调制信号PWM612、PWM614，其中PWM611和PWM612之间具有一定的时间差，即两者并不同步。
图27是图25所示的多输入功率变换器在第三种工作模式下的等效电路图。如图27所示，第二I型中点箝位变换器62、第三I型中点箝位变换器63和双向DC-DC变换器64被控制为同时将可充电电池67中的直流电进行升压后存储至电容Cp和电容Cn中。同时控制第一I型中点箝位变换器61以脉宽调制方式工作，从而使得电容Cp和电容Cn两端的电压相等，即平衡电容Cp和电容Cn两端的电压。
在第八种工作模式中，其与多输入功率变换器30的第八种工作模式基本相同，区别在于，控制续流开关K68导通，且给第一I型中点箝位变换器61提供图26所示的脉宽调制信号。
图28是图25所示的多输入功率变换器在第八种工作模式下的等效电路图。如图28所示，通过控制第二I型中点箝位变换器62、第三I型中点箝位变换器63和双向DC-DC变换器64以脉宽调制方式工作，从而将电容Cp和电容Cn中的直流电对可充电电池67进行降压充电。同时控制第一I型中点箝位变换器61以脉宽调制方式工作，使得电容Cp和电容Cn两端的电压相等。
图29是根据本发明第五个实施例的多输入功率变换器与三相交流电和可充电电池相连接的电路图。如图29所示，多输入功率变换器70与图23所示的多输入功率变换器40基本相同，区别在于，可充电电池77的正极和负极之间的中间节点(图29未示出)并未连接至中性点N，且第一I型中点箝位变换71与图25所示的多输入功率变换器60中的第一I型中点箝位变换器61相同，且包括连接至第一I型中点箝位变换71的输入端和中性点N之间的续流开关K78。
多输入功率变换器70与多输入功率变换器40的控制方式基本相同，区别在于，在多输入功率变换器70的第三种和第八种工作模式中，控制开关K78导通，且给第一I型中点箝位变换器71提供如图26所示的脉宽调制信号，使得电容Cp和电容Cn两端的电压相等。
图30是根据本发明第六个实施例的多输入功率变换器与单相交流电和可充电电池相连接的电路图。如图30所示，多输入功率变换器80与图3所示的多输入功率变换器30基本相同，区别在于，开关K81、开关K82和开关K83的一端都连接至单相交流电L。换言之，单相交流电L通过开关K81、开关K82和开关K83分别连接至第一、第二和第三I型中点箝位变换器81、82、83的输入端。其工作模式与图3所示的多输入功率变换器30的工作模式相同，在此不再赘述。
图31是根据本发明第七个实施例的多输入功率变换器与单相交流电和可充电电池相连接的电路图。如图31所示，多输入功率变换器90与图30所示的多输入功率变换器80基本相同，区别在于，多输入功率变换器90省略了多输入功率变换器30中的第一I型中点箝位变换器31，且单相交流电L通过开关K92和开关K93分别连接至第二I型中点箝位变换器92和第三I型中点箝位变换器93的输入端。
多输入功率变换器90的工作模式与多输入功率变换器80的工作模式基本相同，区别在于，省略了给第一I型中点箝位变换器提供的脉宽调制驱动信号。
多输入功率变换器90的总功率可以被设计为输出功率的1.5倍。在输出功率不变的情况下，可以选用额定功率较小的电子元器件，节省了电子元器件的成本。
本发明的I型中点箝位变换器组件并不限于是在正直流母线和负直流母线之间并联的2个或3个I型中点箝位变换器。例如I型中点箝位变换器组件包括4个I型中点箝位变换器时，其与图31所示的多输入功率变换器90基本相同，区别在于，其中两个I型中点箝位变换器的输入端通过直流开关连接至可充电电池的正极，另外两个I型中点箝位变换器的输入端通过直流开关连接至可充电电池的负极。
在本发明的其他实施例中，在双向DC-DC变换器中的两个电感之间串联的两个绝缘栅双极型晶体管可以由一个绝缘栅双极型晶体管代替。双向DC-DC变换器还可以采用现有技术中的其他双向DC-DC变换器。
当多输入功率变换器60、70选用电容值较大的电容Cp和电容Cn时，在第三种工作模式和第八种工作模式中，可以不需要平衡电容Cp和电容Cn两端的电压值。因此在本发明的其他实施例中，可以省去多输入功率变换器60中的续流开关K68和多输入功率变换器70中的续流开关K78。
在本发明的上述控制方法中，本发明并不意欲限制提供给等效电路中的Boost电路或Buck电路的脉宽调制信号的占空比，而是根据正、负直流母线上的电压与可充电电池的电压的关系来调整或改变脉宽调制信号的占空比。
在本发明的其他实施例中，可以采用门极可关断晶闸管、金氧半场效应晶体管等开关管代替绝缘栅双极型晶体管。
本发明并不意欲限制用于控制线路导通或断开的开关的类型，可以是现有技术中的机械触点式开关，还可以是电子可控式开关。
本发明还提供了一种不间断电源，其包括上述多输入功率变换器；以及逆变器，其中逆变器的输入端的正极端子和负极端子分别连接至正直流母线和负直流母线，其输出端用于给负载提供所需的交流电。根据实际需要，可以在可充电电池两端并联电容器，在三相交流电的每一相交流电与中性点N之间并联滤波电容。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (16)

1.一种多输入功率变换器，其特征在于，所述多输入功率变换器包括：
在正直流母线和负直流母线之间串联的第一电容和第二电容，所述第一电容和第二电容相连接形成的节点为中性点；
I型中点箝位变换器组件，其包括在所述正直流母线和负直流母线之间并联的第一I型中点箝位变换器和第二I型中点箝位变换器；
交流开关组件，其连接在所述I型中点箝位变换器组件的输入端与交流电之间；以及
第一直流开关组件，用于导通或断开进行选择性供电/充电的可充电电池，其连接在所述第一和第二I型中点箝位变换器的输入端与可充电电池的两端之间。
2.根据权利要求1所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述多输入功率变换器包括双向DC-DC变换器，其输入端用于连接至所述可充电电池的两端，其输出端连接至所述正直流母线和负直流母线。
3.根据权利要求2所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述多输入功率变换器包括用于连接在所述双向DC-DC变换器的输入端和所述可充电电池的两端之间的第二直流开关组件。
4.根据权利要求3所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述I型中点箝位变换器组件包括与第一和第二I型中点箝位变换器并联的第三I型中点箝位变换器。
5.根据权利要求4所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述交流电为三相交流电，所述交流开关组件包括：
连接在所述三相交流电中的第一相交流电和所述第一I型中点箝位变换器的输入端之间的交流开关；
连接在所述三相交流电中的第二相交流电和所述第二I型中点箝位变换器的输入端之间的交流开关；以及
连接在所述三相交流电中的第三相交流电和所述第三I型中点箝位变换器的输入端之间的交流开关。
6.根据权利要求1所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述中性点用于连接至所述可充电电池的正极和负极之间的中间节点。
7.根据权利要求4所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述多输入功率变换器包括连接在所述中性点和所述第三I型中点箝位变换器的输入端之间的续流开关。
8.根据权利要求1所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述第一直流开关组件包括：
连接在所述第一I型中点箝位变换器的输入端与可充电电池的正极之间的直流开关；以及
连接在所述第二I型中点箝位变换器的输入端与可充电电池的负极之间的直流开关。
9.根据权利要求1至8任一项所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述I型中点箝位变换器组件中的每一个I型中点箝位变换器包括：
在所述负直流母线和正直流母线之间依次串联的第四二极管、第三二极管、第二二极管和第一二极管；
与所述第二二极管反向并联的第二开关管；
与所述第三二极管反向并联的第三开关管；
第五二极管，其正极连接至所述中性点，其负极连接至所述第一二极管的正极和第二二极管的负极；
第六二极管，其正极连接至所述第四二极管的负极和所述第三二极管的正极，其负极连接至所述中性点；以及
电感，其一端连接至所述第二二极管的正极，另一端作为I型中点箝位变换器的输入端。
10.根据权利要求9所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述每一个I型中点箝位变换器包括：
与所述第一二极管反向并联的第一开关管；以及
与所述第四二极管反向并联的第四开关管。
11.根据权利要求1至8任一项所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述I型中点箝位变换器组件中的每一个I型中点箝位变换器包括：
在所述负直流母线和正直流母线之间依次串联的第四二极管、第三二极管、第二二极管和第一二极管；
反向并联的第五二极管和第五开关管，所述第五二极管的正极和负极分别连接至所述中性点和所述第一二极管的正极；
反向并联的第六二极管和第六开关管，所述第六二极管的正极和负极分别连接至所述第四二极管的负极和所述中性点；以及
电感，其一端连接至所述第二二极管的正极和所述第三二极管的负极，其另一端作为I型中点箝位变换器的输入端。
12.根据权利要求4所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述多输入功率变换器还包括控制装置，所述控制装置用于：
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通或断开，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器停止工作；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，且控制第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通或断开，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电，且控制所述双向DC-DC变换器停止工作；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电。
13.根据权利要求12所述的多输入功率变换器，其特征在于，所述多输入功率变换器包括连接在所述中性点和所述第三I型中点箝位变换器的输入端之间的续流开关；
所述控制装置用于控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述续流开关导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中，控制所述第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述第一电容和第二电容两端的电压相等；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述续流开关导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电，控制所述第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述第一电容和第二电容两端的电压相等。
14.一种用于如权利要求4所述的多输入功率变换器的控制方法，其特征在于，包括：
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通或断开，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器停止工作；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，且控制第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述交流电转换为直流电并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中，且控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电，且控制所述双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电；或
控制所述交流开关组件导通，控制所述第一直流开关组件断开，控制所述第二直流开关组件导通或断开，控制所述第一、第二和第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述正直流母线和负直流母线中的直流电逆变为交流电，且控制所述双向DC-DC变换器停止工作；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电。
15.根据权利要求13所述的多输入功率变换器的控制方法，其特征在于，所述多输入功率变换器包括连接在所述中性点和所述第三I型中点箝位变换器的输入端之间的续流开关；所述控制方法包括：
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述续流开关导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作使得所述可充电电池中的直流电升压后并传输至所述正直流母线和负直流母线中，控制所述第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述第一电容和第二电容两端的电压相等；或
控制所述交流开关组件断开，控制所述第一和第二直流开关组件导通，控制所述续流开关导通，控制所述第一I型中点箝位变换器、第二I型中点箝位变换器和双向DC-DC变换器以脉宽调制方式工作从而对所述可充电电池进行降压充电，控制所述第三I型中点箝位变换器以脉宽调制方式工作使得所述第一电容和第二电容两端的电压相等。
16.一种不间断电源，其特征在于，包括：
正直流母线和负直流母线；
如权利要求1至13中任一项所述的多输入功率变换器，所述多输入功率变换器连接至所述正直流母线和负直流母线；以及
逆变器，其输入端的正极端子和负极端子分别连接至所述正直流母线和负直流母线，其输出端连接至交流输出端。
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