CN112771777B - 用于ac功率与dc功率之间的转换的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于AC功率与DC功率之间的转换的装置。该装置包括：第一功率转换电路；至少一个第二功率转换电路；以及至少一个扼流器，具有第一端子、第二端子和至少一个第三端子。此外，扼流器包括：第一共模扼流器和第一差模扼流器，其中：第一共模扼流器和第一差模扼流器经由第一共模扼流器的第一组线圈端和第一差模扼流器的第一组线圈端而被串联电耦合，并且第一共模扼流器和第一差模扼流器中的一个扼流器的第二组线圈端被电耦合到该扼流器的第一端子，并且另一扼流器的第二组线圈端分别被电耦合到该扼流器的第二端子和至少一个第三端子。通过本公开的实施例，可以更有效地对共模电流进行滤波或者电感大小可以针对给定的电流纹波要求而减小。

Description

用于AC功率与DC功率之间的转换的装置
技术领域
本发明涉及AC功率与DC功率之间的转换，并且更具体地涉及功率转换电路的AC侧被布置用于并联操作。
背景技术
AC功率与DC功率之间高效率且低成本的功率转换可以通过具有多个功率转换电路(其中它们的AC侧并联耦合)的功率转换器实现。通过使用适当的脉冲宽度调制方案和交错角，并联的AC侧上的谐波电流和电压的交错有利于减少AC无源部件。例如，交错的维也纳拓扑是有前途的通过功率转换器并联的AC-DC拓扑中的一种。
专利US20120032651A1公开了一种用于三相功率转换器的功率因数校正的解决方案，其涉及将可控双向开关连接到自耦变压器的支路以用于形成多级开关单元。特别地，它涉及将功率转换器的三相输入中的每相连接到跨自耦变压器的中点。通过可控双向开关提供连接。二极管被连接到功率转换器的正侧和负侧。可控双向开关被连接到自耦变压器的支路，以用于形成多级开关单元。这种解决方案使用自耦变压器来抑制电流纹波，与传统拓扑相比，具有较低的成本和较小的损耗。电流纹波由流向电网的分量和交错支路之间的不同电流(或者在某些文献中称为循环电流)组成。交错支路之间的不同电流由自耦变压器抑制。
发明内容
然而，根据专利US20120032651A1的解决方案具有至少两个缺点。一个是升压电感器La、Lb、Lc对差模电流抑制没有贡献。另一个是自耦变压器的寄生电容会导致支路电流中的尖峰并劣化EMI性能。
因此，为了解决上述问题中的至少一个问题，本发明的目标是提供用于AC功率与DC功率之间的转换的装置。该装置包括：第一功率转换电路，具有第一AC侧和DC侧；至少一个第二功率转换电路，各自具有第二AC侧并且与第一功率转换电路共享DC侧；以及至少一个扼流器，具有第一端子、第二端子和至少一个第三端子，其中：第一端子被布置为被电耦合到AC功率的相，并且第二端子和至少一个第三端子被电耦合到第一功率转换电路的第一AC侧和至少一个第二功率转换电路的第二AC侧的相应的相同相。此外，扼流器包括：第一共模扼流器和第一差模扼流器，其中：第一共模扼流器和第一差模扼流器经由第一共模扼流器的第一组线圈端和第一差模扼流器的第一组线圈端而被串联电耦合，并且第一共模扼流器和第一差模扼流器中的一个扼流器的第二组线圈端被电耦合到该扼流器的第一端子，并且另一扼流器的第二组线圈端分别被电耦合到该扼流器的第二端子和至少一个第三端子。
第一共模扼流器可以有助于向从AC电源流出的共模电流的高频分量提供高电感，因为共模扼流器和差模扼流器的阻抗取决于与电感相同比例的频率。使用共模扼流器的优点是，由于耦合效应，其提供了两倍于单独电感器设计的电感。因此它更有效地对共模电流进行滤波或者电感大小可以针对给定的电流纹波要求而减小。
优选地，第一共模扼流器具有漏磁通。由于磁通抵消效应，共模扼流器原则上不向交错支路之间的差模电流提供电感。然而，漏电感与差模扼流器一起用于抑制交错支路之间的差模电流。共模扼流器的漏电感有助于减少不需要的差模电流纹波和尖峰。
优选地，第一共模扼流器具有第一寄生电容元件，并且第一差模扼流器具有第二寄生电容元件。漏电感和电容与差模扼流器一起用于抑制交错支路之间的差模电流。共模扼流器的漏电感和电容有助于降低不需要的差模电流纹波和尖峰。
附图说明
下文将参考附图中所示的优选示例性实施例来更详细地解释本发明的主题，其中：
图1A示出了根据本发明的用于单相AC电源的实施例；
图1B示出了根据本发明的用于三相AC电源的实施例；
图2示出了根据本发明的实施例的扼流器的相电流分析；
图3A示出了仅使用差模扼流器的简化的高频等效电路；
图3B示出了根据本发明的实施例的使用共模扼流器和差模扼流器的高频等效电路；
图4示出了根据本发明的另一实施例的用于AC功率与DC功率之间的转换的装置；
图5示出了根据本发明的另一实施例的用于AC功率与DC功率之间的转换的装置；
图6A和图6B给出了共模扼流器和差模扼流器的第一示例；
图7A和图7B给出了共模扼流器和差模扼流器的另一示例；
图8A示出了根据本发明的用于单相AC电源的另一实施例；以及
图8B示出了根据本发明的用于三相AC电源的另一实施例。
附图中使用的参考符号及其含义在参考符号列表中以摘要形式列出。原则上，相同的部件在附图中提供有相同的参考符号。
具体实施方式
尽管本发明易受各种修改和备选形式的影响，但是其具体实施例在附图中以示例的方式示出，并且将在本文中详细描述。然而，应该理解的是，附图及其详细描述并不旨在将本发明限制于所公开的特定形式，相反，其意图是涵盖所有修改、等同物、以及如所附权利要求所限定的属于本发明的精神和范围的备选方案。要注意的是，标题仅用于组织目的，并且不意味着用于限制或解释说明书或权利要求。此外，要注意的是，词语“可以”在本申请中的使用是允许的含义(即，有可能、能够)，而不是强制的含义(即，必须)。术语“包括”及其派生词的意思是“包括但不限于”。术语“连接”的意思是“直接或间接连接”，并且术语“耦合”的意思是“直接或间接连接”。
图1A和图1B示出了根据本发明的实施例的用于AC功率与DC功率之间的转换的装置。图1A示出了用于单相AC电源的实施例，并且图1B示出了用于三相AC电源的实施例。如图1A和图1B中所示，装置1可以在其AC侧从AC电源接收AC功率，并且在其DC侧将所接收的AC功率转换为DC功率。装置1包括第一功率转换电路10、至少一个第二功率转换电路11、至少一个扼流器12。
第一功率转换电路10可以使用具有第一AC侧100和DC侧101的AC到DC功率转换拓扑。例如，第一功率转换电路10可以具有第一整流器102和电容器组103。第一整流器102被耦合到第一AC侧100，并且电容器组103被耦合到DC侧101。第一整流器102可以对从AC电源AC提供的第一AC功率进行整流，该第一AC功率进而经由电容器组103流向DC侧101。如图1A中所示，第一整流器102包括多个二端子功率半导体器件。二端子功率半导体器件的状态取决于其所连接的外部功率电路，例如以半桥配置布置的功率二极管Da1-Da2。二极管Da1-Da2的中点被电耦合到第一功率转换电路10的第一AC侧100的单相端子中的一个单相端子。由二极管Da1-Da2和二极管Da3-Da4组成的支路在由控制器控制可控双向开关Sa1和可控双向开关Sa2的操作中而被操作。如图1B中所示，第一整流器102包括以三相全桥配置布置的多个二极管Da1-Da2、Db1-Db2和Dc1-Dc2。分别针对二极管Da1-Da2、二极管Db1-Db2和二极管Dc1-Dc2的中点被电耦合到第一功率转换电路10的第一AC侧100的相A、相B和相C。
至少一个第二功率转换电路11各自可以使用AC到DC功率转换拓扑，该AC到DC功率转换拓扑具有第二AC侧110并且与第一功率转换电路10共享DC侧101。在该实施例中，至少一个第二功率转换电路11的数目计数为1。例如，第二功率转换电路11可以具有被耦合到第二AC侧110的第二整流器111，该第二整流器111可以对从AC电源AC提供的第二AC功率进行整流，该第二AC功率进而经由电容器组103流向DC侧101。如图1A中所示，第二整流器111包括以半桥配置布置的多个二极管Da3-Da4。针对二极管Da3-Da4的中点被电耦合到第一功率转换电路10的第一AC侧100的单相端子中的另一单相端子。如图1B中所示，第二整流器111包括以三相全桥配置布置的多个二极管Da3-Da4、Db3-Db4和Dc3-Dc4。分别针对二极管Da3-Da4、二极管Db3-Db4和二极管Dc3-Dc4的中点被电耦合到第二功率转换电路11的第二AC侧110的相A、相B和相C。
在该实施例中，电容器组103具有在中点M处串联电连接的第一电容元件C1和第二电容元件C2。对于相A、B、C中的每相，装置1进一步包括：一组可控双向开关，其中一个可控双向开关被插入在对应的扼流器12的第二端子121和与该对应的扼流器12的第二端子121电连接的电容器组103的中点M之间，并且该一组可控双向开关中的另一可控双向开关被插入在对应的扼流器12的第三端子122和与该对应的扼流器12的第三端子122电连接的电容器组103的中点M之间。例如，相对于相A，可控双向开关Sa1被布置在针对相A的扼流器12的第二端子121与电容器组103的中点M之间，并且开关Sa1被电耦合到第二端子121和中点M两者；以及另一可控双向开关Sa2被布置在针对相A的扼流器12的第三端子122与电容器组103的中点M之间，并且开关Sa2被电耦合到第三端子122和中点M两者。对于相B和相C也是如此，除了对于相B，其与可控双向开关Sb1、Sb2的组和相B的扼流器12的对应物有关外，并且对于相C，其与可控双向开关Sc1、Sc2的组和相C的扼流器12的对应物有关。转换器的调制与在两个交错支路之间具有相移的普通交错转换器相同。
在由控制器控制可控双向开关Sa1、Sa2、Sb1、Sb2、Sc1、Sc2的操作中，对于相A，由二极管Da1-Da2和二极管Da3-Da4组成的支路被交错；对于相B，由二极管Db1-Db2和二极管Db3-Db4组成的支路被交错；并且对于相C，由二极管Dc1-Dc2和二极管Dc3-Dc4组成的支路被交错。专利US20120032651A1在这里被并入以供参考用于公开可控双向开关Sa1、Sa2、Sb1、Sb2、Sc1、Sc2的操作设置的不同模式，以用于在根据图1B的拓扑中的支路的交错操作，并且可控双向开关Sa1、Sa2的操作设置的不同模式可以应用于根据图1A的拓扑。
至少一个扼流器12的数目取决于向装置1提供AC电流的AC电源具有多少相。在图1B的实施例中，AC电源具有三相A、B、C，因此至少一个扼流器12的数目计数为三。即，对于每相A、B、C，在装置1中布置有扼流器。三个扼流器中的每个扼流器都具有第一端子120、第二端子121和至少一个第三端子122。至少一个第三端子122的数目与装置1使用的第二功率转换电路11的数目相关联。在图1A的该实施例中，至少一个扼流器12的数目计数为1，因此至少一个第三端子122的数目也计数为1。
三个扼流器12中的每个扼流器的第一端子120被布置为电耦合到AC功率的相，并且第二端子121和第三端子122被电耦合到第一功率转换电路10的第一AC侧100和第二功率转换电路11的第二AC侧110的相应的相同相。如图1A中所示，扼流器12的第一端子120被电耦合到AC电源的相端子中的一个相端子，扼流器12的第二端子121被电耦合到第一AC侧100，并且扼流器12的第三端子122被电耦合到第二功率转换电路11的第二AC侧110。如图1B中所示，关于AC电源的相A，扼流器12中的一个扼流器的第一端子120被耦合到AC电源的相A，其第二端子121被电耦合到第一功率转换电路10的第一AC侧100的相A，并且其第三端子122被电耦合到第二功率转换电路11的第二AC侧110的相A；关于AC电源的相B，扼流器12中的一个扼流器的第一端子120被耦合到AC电源的相B，其第二端子121被电耦合到第一功率转换电路10的第一AC侧100的相B，并且其第三端子122被电耦合到第二功率转换电路11的第二AC侧110的相B；关于AC电源的相C，扼流器12中的一个扼流器的第一端子120被电耦合到AC电源的相C，其第二端子121被电耦合到第一功率转换电路10的第一AC侧100的相C，并且其第三端子122被电耦合到第二功率转换电路11的第二AC侧110的相C。
每个扼流器12包括第一共模扼流器LCM和第一差模扼流器LDM。第一共模扼流器LCM具有缠绕在芯上的一组线圈，并且线圈的数目取决于第一功率转换电路10和第二功率转换电路11的数目。在该实施例中，装置1具有一个第一功率转换电路10和一个第二功率转换电路11，因此线圈的数目计数为2。
第一共模扼流器LCM和第一差模扼流器LDM经由第一共模扼流器LCM的线圈的第一端123和第一差模扼流器LDM的线圈的第一端124串联电耦合。
第一共模扼流器LCM的线圈的第二端125被电耦合到扼流器12的第一端子120，并且第一差模扼流器LDM的线圈的第二端126分别被电耦合到扼流器12的第二端子121和第三端子122。作为备选方案，第一共模扼流器LCM的线圈的第二端分别被电耦合到扼流器12的第二端子121和第三端子122，并且第一差模扼流器LDM的线圈的第二端被电耦合到扼流器12的第一端子120。总之，第一共模扼流器和第一差模扼流器中的一个扼流器的第二线圈端被电耦合到扼流器的第一端子，并且另一扼流器的第二线圈端分别被电耦合到扼流器的第二端子和至少一个第三端子。
作为插入在AC电源与第一功率转换电路10和第二功率转换电路11两者之间的扼流器12的一部分，第一共模扼流器LCM有助于抑制从AC电源流向装置1的共模电流，同时传递差模电流。第一差模扼流器LDM具有缠绕在芯上的一组线圈，并且线圈的数目取决于第一功率转换电路10和第二功率转换电路11的数目。在该实施例中，装置1具有一个第一功率转换电路10和一个第二功率转换电路11，因此线圈的数目计数为二。作为插入在AC电源与第一功率转换电路10和第二功率转换电路11两者之间的扼流器12的一部分，第一差模扼流器LCM有助于抑制在装置1内流动的差模电流，同时传递从AC电源流出的共模电流。
图2示出了根据本发明的实施例的扼流器的相电流分析。igrid是AC电源的相电流。iCM是交错支路的共模电流，其可以表示为，
iCM＝(ileg1+ileg2)/2 (1)
iDM是交错支路的差模电流，其可以表示为，
iDM＝(ileg1-ileg2)/2 (2)
支路电流和电网电流可以表示为：
ileg1＝iCM+iDM (3)
ileg2＝iCM-iDM (4)
igrid＝ileg1+ileg2＝2iCM (5)
例如，由第一功率转换电路10的二极管Da1、Da2组成的支路和由第二功率转换电路11的二极管Da3、Da4组成的支路被交错(相A)，由第一功率转换电路10的二极管Db1、Db2组成的支路和由第二功率转换电路11的二极管Db3、Db4组成的支路被交错(相B)，并且由第一功率转换电路10的二极管Dc1、Dc2组成的支路和由第二功率转换电路11的二极管Dc3、Dc4组成的支路被交错(相C)。
如等式(3)和(4)所示，支路电流ileg1和ileg2由共模电流iCM和差模电流iDM组成。等式(5)示出了来自AC电源的共模电流，并且其基波分量是用于功率转换的有用分量。差模电流不通过AC电源，并且对功率转换没有贡献，但是会增加电感器中的电流纹波和功率损耗，因此差模电流是不需要的分量。
共模扼流器LCM和差模扼流器LDM一起用于传递有用的共模电流并阻塞不需要的差模电流。
·对于共模电流分量
通过适当设计共模扼流器LCM的电感，共模扼流器LCM向从AC电源流出的共模电流的高频分量提供高电感，因为共模扼流器和差模扼流器的阻抗取决于与电感相同比例的频率。使用共模扼流器LCM的优点是，由于耦合效应，它提供了两倍于单独电感器设计的电感。因此它更有效地对共模电流进行滤波，或者可以针对给定的电流纹波要求来减小电感大小。
由于磁通抵消效应，除了漏电感以外，差模扼流器LDM对共模电流不产生电感。
由于磁通抵消效应，共模扼流器LCM原则上不向交错支路之间的差模电流提供电感。然而，LCM的漏电感和漏电容与差模扼流器LDM一起用于抑制交错支路之间的差模电流。共模扼流器LCM的漏电感和漏电容有助于降低不需要的差模电流纹波和尖峰。
·对于差模电流分量
差模扼流器LDM向不需要的差模电流提供电感。由于耦合效应，与单独的电感器设计相比，电感是两倍。因此，它更有效地抑制交错支路之间的差模电流。
图3A示出了仅使用差模扼流器的简化的高频等效电路。在这种情况下，总寄生电容(CDM_only)和漏电感(Ll_DM_only)为：
CDM_only＝1/(1/CDM_1+1/CDM_2) (6)
Ll_DM_only＝Ll_DM_1+Ll_DM_2 (7)
第一共模扼流器LCM具有第一寄生电容元件，并且第一差模扼流器LDM具有第二寄生电容元件。
图3B示出了根据本发明的实施例的使用共模扼流器和差模扼流器的高频等效电路。在这种情况下，总寄生电容(CCM+DM)和漏电感(Ll_CM+DM)为，
CCM+DM＝1/(1/CCM_1+1/CCM_2+1/CDM_1+1/CDM_2)<CDM_only(8)
Ll_CM+DM＝(Ll_CM_1+Ll_CM_2+Ll_DM_1+Ll_DM_2)>Ll_DM_only (9)
通过使用共模扼流器LCM和差模扼流器LDM的组合，可以实现以下优点：
·流向AC电源的处于高频的共模电流被阻塞，并且不需要的差模电流被阻塞。
·由于磁通耦合效应，实现了针对共模扼流器LCM和差模扼流器LDM的更小的电感。
·共模扼流器的漏电感(Ll_CM_1+Ll_CM_2)与差模扼流器LDM一起有助于抑制差模电流，从而导致更小的差模电流或针对给定的差模电流的更小的差模扼流器。
·该实施例的总寄生电容CCM+DM(如等式(8)所示)小于使用电感器代替的情况下的电容。总漏电感Ll_CM+DM(如等式(9)所示)大于使用电感器代替的情况下的漏电感。该实施例的更小的寄生电容和更大的漏电感可以导致在交错支路之间发生阶跃电压变化时电流尖峰的减小。电流尖峰的减小将有助于更好的EMI性能。
图4示出了根据本发明的另一实施例的用于AC功率与DC功率之间的转换的装置。与图1A和图1B的实施例相比，扼流器12进一步包括至少一个第二共模扼流器40，该第二共模扼流器40电耦合到串联的第一共模扼流器LCM和第一差模扼流器LDM。优选地，扼流器12进一步包括至少一个第二差模扼流器41，该第二差模扼流器41电耦合到串联的第一共模扼流器LCM和第一差模扼流器LDM。
图5示出了根据本发明的另一实施例的用于AC功率与DC功率之间的转换的装置。与图1A和图1B的实施例(其中对于相A、B、C中的每相，装置1使用两个功率转换电路(第一功率转换电路10和第二功率转换电路11)的两个交错支路)相比，该实施例对于每相具有三个或更多功率转换电路的三个或更多交错支路。例如，第二功率转换电路11的数目计数为两个或更多。因此，扼流器12的第三端子的数目为两个或更多，线圈的数目计数为三个或更多，并且线圈的数量计数为三个或更多。例如，在三个或更多的支路的情况下，该图将分别转换为6个或更多的二极管，以及三个或更多的双向开关等。支路的数目越大，开关电压样本将越接近正弦波的样本。
图6A和图6B给出了共模扼流器LCM和差模扼流器LDM的第一示例、以及在该共模扼流器LCM和差模扼流器LDM中的电流和磁通的流动。LCM上的两个绕组具有相同的匝数，并且以增强共模电流生成的磁通且消除差模电流生成的磁通的方式来布置。LDM上的两个绕组具有相同的匝数，并且以消除共模电流生成的磁通且增强差模电流生成的磁通的方式来布置。共模电流(iCM)和对应的磁通的流动在图6A中示出。Bxcm和Bycm分别是指由LCM和LDM中的iCM生成的磁通。Bxcm在LCM中相互增强，而Bycm在LDM中相互抵消。差模电流(iDM)和对应的磁通的流动在图6B中示出。Bxdm和Bydm分别是指由LCM和LDM中的iDM生成的磁通。Bxdm在LCM中相互抵消，而Bydm在LDM中相互增强。换言之，如果不考虑漏电感，则在理论上共模电流只在LCM中生成磁通并且不在LDM中生成磁通。如果不考虑漏电感，则在理论上差模电流只在LDM中生成磁通并且不在LCM中生成磁通。因此LCM处理共模电流(其也是电网电流)，并且LDM处理差模电流(其也是循环电流)。
图7A和图7B给出了LCM和LDM的另一示例，以示出LCM和LDM的设计是非常灵活的，并且不限于特定类型。图7A和图7B中的示例的电流和磁通分析与图6A和图6B中的示例相同，因此不再重复。
LCM和LDM的磁芯可以是相同或不同的，并且不限于任何特定的材料。例如，因为LDM不需要处理电网电流，并且它所处理的循环电流相对较小，因此针对LDM可以使用具有低功耗、高磁导率和低饱和磁通密度的特征的铁氧体来实现高电感和低功耗。针对LCM，可以使用具有相对较低的磁导率和较高的饱和磁通密度的磁芯(诸如Fe-Si合金)，因为它所处理的电网电流具有相对较高的电流大小。芯的形状可以是圆形、矩形、EI或双E、UU、PQ等，并且针对LCM和LDM不限于任何特定类型，如图6A、图6B和图7A、图7B中所示。
图8A和图8B示出了根据本发明的另一实施例的用于AC功率与DC功率之间的转换的装置。图8A示出了用于单相AC电源的实施例，并且图8B示出了用于三相AC电源的实施例。如图8A和图8B中所示，装置8可以在其DC侧从DC电源接收DC功率，并且在其AC侧将所接收的DC功率转换为AC功率。装置8包括第一功率转换电路80、至少一个第二功率转换电路81、至少一个扼流器82。
第一功率转换电路80可以使用具有第一AC侧800和DC侧801的DC到AC功率转换拓扑。例如，第一功率转换电路80可以具有第一逆变器802和电容器组803。第一逆变器802被耦合到第一AC侧800，并且电容器组803被耦合到DC侧801。第一逆变器802可以对从DC电源提供的第一DC功率进行逆变，该第一DC功率进而经由电容器组803流向DC侧801。如图8A中所示且与图1A不同，第一逆变器802包括多个三端子功率半导体器件。三端子功率半导体器件的状态不仅取决于其所连接的外部功率电路，而且还取决于其驱动端子(通常称为栅极或基极)上的信号。例如，三端子功率半导体可以是功率MOSFET和IGBT。在该实施例中，MOSFET Ma1-Ma2以半桥配置布置。针对MOSFET Ma1-Ma2的中点被电耦合到第一功率转换电路10的第一AC侧800的单相端子中的一个单相端子。由MOSFET Ma1-Ma2和MOSFET Ma3-Ma4组成的支路在由控制器控制可控双向开关Sa1和可控双向开关Sa2的操作中而被交错。如图8B中所示，第一逆变器802包括以三相全桥配置布置的多个MOSFET Ma1-Ma2、Mb1-Mb2和Mc1-Mc2。分别针对MOSFET Ma1-Ma2、MOSFET Mb1-Mb2和MOSFET Mc1-Mc2的中点被电耦合到第一功率转换电路80的第一AC侧800的相A、相B和相C。
至少一个第二功率转换电路81各自可以使用DC到AC功率转换拓扑，该DC到AC功率转换拓扑具有第二AC侧810并且与第一功率转换电路80共享DC侧801。在该实施例中，至少一个第二功率转换电路81的数目计数为一。例如，第二功率转换电路81可以具有被耦合到第二AC侧810的第二逆变器811，该第二逆变器811可以对从DC电源提供的第二DC功率进行逆变，该第二DC功率进而经由电容器组803流向DC侧801。如图8A中所示，第二逆变器811包括以半桥配置布置的多个MOSFET Ma3-Ma4。针对MOSFET Ma3-Ma4的中点被电耦合到第一功率转换电路80的第一AC侧800的单相端子中的另一单相端子。如图8B中所示，第二逆变器811包括以三相全桥配置布置的多个MOSFET Ma3-Ma4、Db3-Db4和Dc3-Dc4。分别针对MOSFETMa3-Ma4、MOSFET Mb3-Mb4和MOSFET Mc3-Mc4的中点被电耦合到第二功率转换电路81的第二AC侧810的相A、相B和相C。在该实施例中，电容器组803具有在中点M处串联电连接的第一电容元件C1和第二电容元件C2。对于相A、B、C中的每相，装置8进一步包括：一组可控双向开关，其中一个可控双向开关被插入在对应的扼流器82的第二端子821和与该对应的扼流器82的第二端子821电连接的电容器组803的中点M之间，该一组可控双向开关中的另一可控双向开关被插入在对应的扼流器82的第三端子822和与该对应的扼流器82的第三端子822电连接的电容器组803的中点M之间。例如，相对于相A，可控双向开关Sa1被布置在针对相A的扼流器82的第二端子821与电容器组803的中点M之间，并且开关Sa1被电耦合到第二端子821和中点M；以及另一可控双向开关Sa2被布置在针对相A的扼流器82的第三端子822与电容器组803的中点M之间，并且开关Sa2被电耦合到第三端子822和中点M。对于相B和相C也是如此，除了对于相B，其与可控双向开关Sb1、Sb2的组和针对相B的扼流器82的对应物有关外，并且对于相C，其与可控双向开关Sc1、Sc2的组和针对相C的扼流器82的对应物有关。转换器的调制与在两个交错支路之间具有相移的普通交错转换器相同。
至少一个扼流器82的数目取决于向装置1提供AC电流的AC电源具有多少相。在图8B的实施例中，AC电源具有三相A、B、C，因此至少一个扼流器82的数目计数为3。即，针对每相A、B、C，在装置1中布置有扼流器。三个扼流器中的每个扼流器都具有第一端子820、第二端子821和至少一个第三端子822。至少一个第三端子822的数目与装置8使用的第二功率转换电路81的数目相关联。在图8A的该实施例中，至少一个扼流器82的数目计数为1，因此至少一个第三端子822的数目也计数为一。
三个扼流器12中的每个扼流器的第一端子820被布置为电耦合到AC功率的相，并且第二端子821和第三端子822被电耦合到第一功率转换电路80的第一AC侧800和第二功率转换电路81的第二AC侧810的相应的相同相。如图8A中所示，扼流器82的第一端子820被电耦合到AC电源的相端子中的一个相端子，其第二端子821被电耦合到第一AC侧800，其第三端子822被电耦合到第二功率转换电路81的第二AC侧810。如图8B中所示，关于AC电源的相A，扼流器12中的一个扼流器的第一端子820被耦合到AC功率的相A，其第二端子821被电耦合到第一功率转换电路80的第一AC侧800的相A，并且其第三端子822被电耦合到第二功率转换电路81的第二AC侧810的相A；关于AC电源的相B，扼流器82中的一个扼流器的第一端子820被耦合到AC电源的相B，其第二端子821被电耦合到第一功率转换电路80的第一AC侧800的相B，并且其第三端子822被电耦合到第二功率转换电路81的第二AC侧810的相B；关于AC电源的相C，扼流器12中的一个扼流器的第一端子820被电耦合到AC电源的相C，其第二端子821被电耦合到第一功率转换电路80的第一AC侧800的相C，并且其第三端子822被电耦合到第二功率转换电路81的第二AC侧810的相C。
类似于根据图1A和图1B的扼流器12，每个扼流器82包括第一共模扼流器LCM和第一差模扼流器LDM。第一共模扼流器LCM具有缠绕在芯上的一组线圈，并且线圈的数目取决于第一功率转换电路80和第二功率转换电路81的数目。在该实施例中，装置8具有一个第一功率转换电路80和一个第二功率转换电路81，因此线圈的数目计数为二。
第一共模扼流器LCM和第一差模扼流器LDM经由第一共模扼流器LCM的线圈的第一端823和第一差模扼流器LDM的线圈的第一端824串联电耦合。
第一共模扼流器LCM的线圈的第二端825被电耦合到扼流器82的第一端子820，并且第一差模扼流器LDM的线圈的第二端826分别被电耦合到扼流器82的第二端子821和第三端子822。作为备选方案，第一共模扼流器LCM的线圈的第二端分别被电耦合到扼流器82的第二端子821和第三端子822，并且第一差模扼流器LDM的线圈的第二端被电耦合到扼流器82的第一端子820。总之，第一共模扼流器和第一差模扼流器中的一个扼流器的第二线圈端被电耦合到扼流器的第一端子，并且另一扼流器的第二线圈端分别被电耦合到扼流器的第二端子和至少一个第三端子。
作为插入在AC电源与第一功率转换电路80和第二功率转换电路81两者之间的扼流器82的一部分，第一共模扼流器LCM有助于抑制从装置8流出的共模电流，同时传递差模电流。第一差模扼流器LDM具有缠绕在芯上的一组线圈，并且线圈的数目取决于第一功率转换电路80和第二功率转换电路81的数目。在该实施例中，装置8具有一个第一功率转换电路80和一个第二功率转换电路81，因此线圈的数目计数为二。作为插入在AC电源与第一功率转换电路80和第二功率转换电路81两者之间的扼流器82的一部分，第一差模扼流器LCM有助于抑制在装置8内流动的差模电流，同时传递从装置8流出的共模电流。
根据图2、图3A、图3B的扼流器的相电流分析可以适用于根据图8A和图8B的扼流器，除了电流igrid的方向相反之外。
尽管已经基于一些优选实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解的是，这些实施例不应该以任何方式限制本发明的范围。在不脱离本发明的精神和概念的情况下，对实施例的任何变更和修改应该在本领域的普通知识和技术人员的理解范围内，因此属于由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (11)

1.一种用于AC功率与DC功率之间的转换的装置，包括：
第一功率转换电路，具有第一AC侧和DC侧；
至少一个第二功率转换电路，各自具有第二AC侧并且与所述第一功率转换电路共享所述DC侧；以及
至少一个扼流器，具有第一端子、第二端子和至少一个第三端子，其中所述第一端子被布置为被电耦合到所述AC功率的相，并且所述第二端子和所述至少一个第三端子被电耦合到所述第一功率转换电路的所述第一AC侧和所述至少一个第二功率转换电路的所述第二AC侧的相应的相同相；
其中：
所述至少一个扼流器中的每个扼流器包括：
第一共模扼流器；以及
第一差模扼流器；
其中：
所述第一共模扼流器和所述第一差模扼流器经由所述第一共模扼流器的第一组线圈端和所述第一差模扼流器的第一组线圈端而被串联电耦合；以及
所述第一共模扼流器和所述第一差模扼流器中的一个扼流器的第二组线圈端被电耦合到所述至少一个扼流器中的对应扼流器的所述第一端子，并且另一扼流器的第二组线圈端分别被电耦合到所述对应扼流器的所述第二端子和所述至少一个第三端子。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：
电容器组，被电耦合到所述DC侧，具有在中点处串联电连接的第一电容元件和第二电容元件。
3.根据权利要求2所述的装置，针对三相中的每相还包括：
一组可控双向开关，所述一组可控双向开关中的一个可控双向开关被插入在对应的扼流器的所述第二端子和与所述对应的扼流器的所述第二端子电连接的电容器组的所述中点之间，所述一组可控双向开关中的另一可控双向开关被插入在对应的扼流器的所述至少一个第三端子和与所述对应的扼流器的所述至少一个第三端子电连接的电容器组的所述中点之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中：
所述扼流器还包括：
至少一个第二共模扼流器，被电耦合到串联的所述第一共模扼流器和所述第一差模扼流器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：
所述扼流器还包括：
至少一个第二差模扼流器，被电耦合到串联的所述第一共模扼流器和所述第一差模扼流器。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：
所述至少一个第二功率转换电路的数目计数为一；以及
所述至少一个第三端子的数目计数为一。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：
所述第一共模扼流器具有第一寄生电容元件；以及
所述第一差模扼流器具有第二寄生电容元件。
8.根据权利要求7所述的装置，其中：
所述第一共模扼流器具有漏磁通。
9.根据权利要求1至3和8中任一项所述的装置，其中：
所述第一功率转换电路具有第一整流器，所述第一整流器被电耦合到所述第一功率转换电路的第一AC侧；以及
所述第二功率转换电路具有第二整流器，所述第二整流器被电耦合到所述第二功率转换电路的第二AC侧。
10.根据权利要求1至3和8中任一项所述的装置，其中：
所述第一功率转换电路具有多个二端子功率半导体器件；以及
所述第二功率转换电路具有多个二端子功率半导体器件。
11.根据权利要求1至3和8中任一项所述的装置，其中：
所述第一功率转换电路具有多个三端子功率半导体器件；以及
所述第二功率转换电路具有多个三端子功率半导体器件。
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