CN113557658A - 电力转换系统和虚拟dc电压发生器电路 - Google Patents

电力转换系统和虚拟dc电压发生器电路 Download PDF

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Abstract

本公开解决了在不使用平滑电容器的情况下在DC侧连接多个电路的问题。根据本公开的电力转换系统(10)包括第一电路(1)、第二电路(2)和第三电路(3)。第一内部端子(111、112)、第二内部端子(211、212)和第三内部端子(341、342)电连接到同一连接单元(7)。第三电路(3)经由开关元件(Q31‑Q34)和变压器(33)在变压器(33)的次级绕组(332)的两端之间提供输出电压(VT)。次级绕组(332)电连接到第三内部端子(341、342)。输出电压(VT)的波形包括:上升范围,其中,输出电压(VT)从第一电位变化到第二电位;下降范围,其中,输出电压(VT)从第二电位变化到第一电位;以及平坦范围,其中,输出电压(VT)保持在第一电位或第二电位。

Description

电力转换系统和虚拟DC电压发生器电路
技术领域
本公开总体上涉及一种电力转换系统和虚拟DC电压发生器电路,并且更具体地涉及一种单向或双向转换电力的电力转换系统和虚拟DC电压发生器电路。
背景技术
专利文献1公开了一种可以连接到太阳能发电面板的电力转换器(电力转换系统)。专利文献1的电力转换器被配置为将DC电力转换为AC电力,并且包括DC/DC转换器和DC/AC转换器。DC/AC转换器经由中间总线连接到DC/DC转换器。中间电容器连接到中间总线。
专利文献1的电力转换器需要平滑电容器(作为中间电容器)来在DC侧连接DC/DC转换器和DC/AC转换器。
引用列表
专利文献
专利文献1:WO 2017/068814 A1
发明内容
本公开的目的是提供一种电力转换系统和一种虚拟DC电压发生器电路,它们二者都允许在不使用平滑电容器的情况下在DC侧连接多个电路。
根据本公开的一方面的电力转换系统包括第一电路和第二电路,并且在第一电路的第一内部端子和第二电路的第二内部端子之间传输电力。第一电路包括第一内部端子和第一外部端子,并且第一外部端子电连接到AC电源或AC负载。第二电路至少包括第二内部端子。电力转换系统还包括第三电路。第三电路包括第三内部端子和第三外部端子。在电力转换系统中,第一内部端子、第二内部端子和第三内部端子电连接到同一连接单元。第三电路包括开关元件和电连接到开关元件的变压器。第三电路被配置为经由开关元件和变压器在变压器的次级绕组的两端之间提供输出电压。次级绕组电连接到第三内部端子。输出电压具有包括上升范围、下降范围和平坦范围的波形。在上升范围中,输出电压从第一电位变化到高于第一电位的第二电位。在下降范围中,输出电压从第二电位变为第一电位。在平坦范围中,输出电压保持在第一电位或第二电位。
根据本公开另一方面的虚拟DC电压发生器电路用作电力转换系统中的第三电路。
附图说明
图1是根据本公开的第一实施例的虚拟DC电压发生器电路和电力转换系统的电路图;
图2是示出了电力转换系统在逆变器模式下的操作的波形图;
图3是示出了电力转换系统在逆变器模式下的另一操作的波形图;
图4示出了图3的波形图,其中指定了第一和第二时段;
图5A至图5C是示出了电力转换系统的仿真结果的波形图;
图6A至图6C是示出了电力转换系统的仿真结果的另一波形图;
图7是示出了在图8A至图8C所示的电力转换系统的逆变器模式下的部分操作的放大波形图;
图8A至图8C是示出了电力转换系统的仿真结果的另一波形图;
图9A和图9B是示出了根据本公开的第一实施例的第一变型的虚拟DC电压发生器电路的初级侧电路的示例性结构的电路图;
图10是示出了虚拟DC电压发生器电路的次级侧电路的示例性结构的电路图;
图11A至图11D是示出了根据本公开的第一实施例的第二变型的用于在电力转换系统中使用的缓冲器(snubber)电路的示例性结构的电路图;
图12是示出了根据本公开的第二实施例的电力转换系统的结构的框图;以及
图13是示出了电力转换系统的结构的电路图。
具体实施方式
(第一实施例)
(1)概述
将参考图1描述根据示例性实施例的电力转换系统10的概述。
如图1所示,根据该实施例的电力转换系统10是在第一DC端子T11、T12、第二DC端子T21、T22和AC端子T31、T32、T33之间执行电力转换的系统。太阳能电池70电连接到第一DC端子T11、T12。蓄电池80电连接到第二DC端子T21、T22。电网90电连接到AC端子T31、T32、T33。如本文所使用的,“电网”是指允许诸如电力公司之类的电力供应商向客户的受电设备供应电力的整体系统。
根据该实施例的电力转换系统10将从太阳能电池70或蓄电池80中的至少一个提供的DC电力转换成具有三相(即,U相、V相和W相)的AC电力,并将该AC电力输出(传输)到电网90。另外,电力转换系统10还将从电网90提供的AC电力转换成DC电力,并将该DC电力输出到蓄电池80。
换言之,当太阳能电池70发电或蓄电池80放电时,电力转换系统10将从太阳能电池70或蓄电池80提供的DC电力转换成AC电力,并将AC电力输出到电网90。在这种情况下,太阳能电池70和蓄电池80中的每一个用作“DC电源”,并且电网90用作具有U相、V相和W相的“三相AC负载(AC负载)”。换言之,当蓄电池80正在充电时,电力转换系统10将从电网90提供的AC电力转换成DC电力,并将DC电力输出到蓄电池80。在这种情况下,蓄电池80用作“DC负载”,而电网90用作具有U相、V相和W相的“三相AC电源(AC电源)”。
如图1所示,根据该实施例的电力转换系统10包括第一电路1和第二电路2,并且在第一电路1的第一内部端子111、112和第二电路2的第二内部端子211、212之间传输电力。第一电路1包括第一内部端子111、112和第一外部端子113-115,并且第一外部端子113-115电连接到电网90。第二电路2至少包括第二内部端子211、212。在该实施例中,第二电路2包括第二内部端子211、212和第二外部端子213、214。
电力转换系统10还包括第三电路3。第三电路3包括第三内部端子341、342和第三外部端子343、344。在电力转换系统10中,第一内部端子111、112、第二内部端子211、212和第三内部端子341、342电连接到同一连接单元7。第三电路3包括开关元件Q31-Q34和电连接到开关元件Q31-Q34的变压器33。第三电路3经由开关元件Q31-Q34和变压器33在变压器33的次级绕组332的两端之间提供输出电压VT。次级绕组332电连接到第三内部端子341、342。输出电压VT具有包括上升范围W11(参见图2)、下降范围W13(参见图2)和平坦范围W12(参见图2)的波形W1(参见图2)。在上升范围W11中,输出电压VT从第一电位VT1(参见图2)变为高于第一电位VT1的第二电位VT2(参见图2)。在下降范围W13中,输出电压VT从第二电位VT2变为第一电位VT1。在平坦范围W12中,输出电压VT保持在第一电位VT1或第二电位VT2。如本文所使用的,如果波形范围是“平坦的”,则整个波形范围自然可以是平坦的,但也可以至少局部地具有细微的变化。因此,即使输出电压VT的波形W1的平坦范围W12具有一些细微的变化,平坦范围W12在本文中也可以被认为是平坦的。
此外,根据该实施例的虚拟DC电压发生器电路3可以用作该电力转换系统10中的第三电路3。
如上所述,在根据该实施例的电力转换系统10中,第三电路3在变压器33的次级绕组332的两端之间提供输出电压VT。这允许在连接单元7中产生与输出电压VT的平坦范围W12相对应的DC电压。因此,第一电路1和第二电路2可以在不使用平滑电容器的情况下连接在DC侧。
此外,在已知的电力转换系统中,为了平滑由AC侧的电源或负载的具有例如商用频率的AC成分在DC侧产生的纹波(ripple),为连接单元7设置了具有大容量的电容器。与此相对,在根据该实施例的电力转换系统10中,平滑上述纹波的作用可以由电容C1、C2或蓄电池80来实现,因此不需要为连接单元7设置平滑电容器。
在示例性实施例的以下描述中,电力转换系统10将被描述为被引入非住宅设施,例如,办公楼、医院、商业设施或学校。
特别是近些年,企业或个人通过使从分布式电源(例如,太阳能电池70、蓄电池80或燃料电池)获得的电力向商业电网反向流动而“售电”的趋势有所增加。售电是通过将分布式电源连接到商业电网来实现的。当进行电网连接时,通过使用被称为“电力调节器”的电力转换系统10将分布式电源产生的电力转换为适用于商业电网的电力。根据该实施例的电力转换系统10例如可以用作电力调节器,以在作为分布式电源的太阳能电池70和蓄电池80与电网90之间将DC电力转换成三相AC电力,反之亦然。
(2)结构
接下来,将参考图1描述根据该实施例的电力转换系统10的结构。
如图1所示,根据该实施例的电力转换系统10包括第一电路1、第二电路2和第三电路3。电力转换系统10在两个第一DC端子T11、T12、两个第二DC端子T21、T22和三个AC端子T31、T32、T33之间执行电力转换。电连接到第一DC端子T11、T12的是用作DC电源的太阳能电池70。电连接到第二DC端子T21、T22的是用作DC电源或DC负载的蓄电池80。电连接到AC端子T31、T32、T33的是作为分别具有U相、V相和W相的三相AC电源或三相AC负载的电网90。
电力转换系统10还包括滤波器电路4、缓冲器电路5、控制电路6和连接单元7。电力转换系统10还可以包括两个第一DC端子T11、T12、两个第二DC端子T21、T22、以及三个AC端子T31、T32、T33。备选地,两个第一DC端子T11、T12、两个第二DC端子T21、T22、以及三个AC端子T31、T32、T33不必属于电力转换系统10的构成元件。此外,如本文所使用的,“端子”不必是连接例如电线的组件,而是还可以是例如电子组件的引线或包括在电路板中的导体的一部分。
(2.1)第一电路
第一电路1可以是例如DC/AC转换器。具体地,第一电路1可以是用于将端子P1、N1(稍后描述)之间的DC电压转换成具有矩形波形的AC电压的三相逆变器电路。如图1所示,第一电路1包括桥接在一起的六个第一开关元件Q11-Q16。另外,第一电路1还包括两个第一内部端子111、112和三个第一外部端子113-115。
第一开关元件Q11-Q16中的每一个例如可以是耗尽型n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。具有较高电位的第一开关元件Q11在端子P1和N1之间与具有较低电位的第一开关元件Q12串联电连接。具有较高电位的第一开关元件Q13在端子P1和N1之间与具有较低电位的第一开关元件Q14串联电连接。具有较高电位的第一开关元件Q15在端子P1和N1之间与具有较低电位的第一开关元件Q16串联电连接。也就是说,在端子P1、N1之间,第一开关元件Q11、Q12的串联电路、第一开关元件Q13、Q14的串联电路和第一开关元件Q15、Q16的串联电路相互并联电连接。
第一开关元件Q11-Q16中的每一个包括寄生二极管。第一开关元件Q11-Q16中的每一个的寄生二极管的阳极电连接到第一开关元件Q11-Q16中的相关联的一个的源极,并且其阴极电连接到第一开关元件Q11-Q16中的相关联的一个的漏极。
具有较高电位的第一开关元件Q11、Q13、Q15中的每一个的漏极经由第一内部端子111电连接到端子P1。具有较低电位的第一开关元件Q12、Q14、Q16中的每一个的源极经由第一内部端子112电连接到端子N1。另外,具有较高电位的第一开关元件Q11的源极电连接到具有较低电位的第一开关元件Q12的漏极。同样,具有较高电位的第一开关元件Q13的源极电连接到具有较低电位的第一开关元件Q14的漏极。同样,具有较高电位的第一开关元件Q15的源极电连接到具有较低电位的第一开关元件Q16的漏极。
第一开关元件Q11-Q16分别响应于从控制电路6提供的第一驱动信号Sig5-Sig10而导通和截止。
(2.2)第二电路
第二电路2可以是例如DC/DC转换器。具体地,第二电路2可以是用于对从太阳能电池70提供的DC电压进行升压的升压斩波器电路。如图1所示,第二电路2包括电容器C2、电感器L1和两个第二开关元件Q21、Q22。另外,第二电路2还包括两个第二内部端子211、212和两个第二外部端子213、214。
电容器C2经由两个第二外部端子213、214电连接在两个第一DC端子T11、T12之间。换言之,电容器C2经由两个第二外部端子213、214和两个第一DC端子T11、T12连接到太阳能电池70。电容器C2可以是例如电解电容器。电容器C2具有稳定第一DC端子T11、T12之间电压的能力。备选地,电容器C2不必是第二电路2的构成元件之一。
第二开关元件Q21、Q22中的每一个可以是例如耗尽型n沟道MOSFET。具有较高电位的第二开关元件Q21在端子P1、N1之间与具有较低电位的第二开关元件Q22串联电连接。也就是说,第二开关元件Q21、Q22的串联电路电连接在端子P1、N1之间。
第二开关元件Q21、Q22中的每一个包括寄生二极管。第二开关元件Q21、Q22中的每一个的寄生二极管的阳极电连接到第二开关元件Q21、Q22中的相关联的一个的源极,并且其阴极电连接到第二开关元件Q21、Q22中的相关联的一个的漏极。
具有较高电位的第二开关元件Q21的漏极经由第二内部端子211电连接到端子P1。具有较低电位的第二开关元件Q22的源极经由第二内部端子212电连接到端子N1。此外,具有较高电位的第二开关元件Q21的源极电连接到具有较低电位的第二开关元件Q22的漏极。
第二开关元件Q21、Q22分别响应于从控制电路6提供的第二驱动信号Sig11、Sig12而导通和截止。
电感器L1的第一端子电连接到第二外部端子213。电感器L1的第二端子电连接到第二开关元件Q21、Q22之间的连接节点。
(2.3)第三电路
第三电路(虚拟DC电源发生器电路)3可以是例如DC/DC转换器。如图1所示,第三电路3包括电容器C1、变压器33和四个第三开关元件Q31-Q34。第三电路3还包括两个第三内部端子341、342和两个第三外部端子343、344。
电容器C1经由两个第三外部端子343、344电连接在两个第二DC端子T21、T22之间。换言之,电容器C1经由两个第三外部端子343、344和两个第二DC端子T21、T22连接到蓄电池80。电容器C1可以是例如电解电容器。电容器C1具有稳定第二DC端子T21、T22之间电压的能力。备选地,电容器C1不必是第三电路3的构成元件之一。
第三开关元件Q31-Q34中的每一个可以是例如耗尽型n沟道MOSFET。第三开关元件Q31-Q34中的每一个包括寄生二极管。第三开关元件Q31-Q34中的每一个的寄生二极管的阳极电连接到第三开关元件Q31-Q34中的相关联的一个的源极,并且其阴极电连接到第三开关元件Q31-Q34中的相关联的一个的漏极。
第三开关元件Q31-Q34分别响应于从控制电路6提供的第三驱动信号Sig1-Sig4而导通和截止。请注意,在以下描述中,当不需要特别地将第一驱动信号Sig5-Sig10、第二驱动信号Sig11、Sig12和第三驱动信号Sig1-Sig4彼此区分开时,这些驱动信号在下文中将被统称为“驱动信号Sig1-Sig12”。
变压器33包括磁耦合在一起的初级绕组331和次级绕组332。初级绕组331经由第三开关元件Q31、Q32电连接到电容器C1。次级绕组332经由第三开关元件Q33、Q34电连接在第三内部端子341、342之间。
变压器33例如可以是具有中心抽头的RF绝缘变压器。变压器33的初级绕组331可以被实现为例如两个绕组L31、L32的串联电路,其连接节点是初级侧中心抽头CT1。同理,变压器33的次级绕组332可以被实现为例如两个绕组L33、L34的串联电路,其连接节点是次级侧中心抽头CT2。也就是说,两个绕组L31、L32串联电连接以形成初级绕组331。同样地,两个绕组L33和L34串联电连接以形成次级绕组332。初级侧中心抽头CT1电连接到电容器C1的正极端子(即,靠近第二DC端子T21)。次级侧中心抽头CT2电连接到一个第三内部端子341。绕组L31、L32、L33、L34的匝数比可以是例如1∶1∶1∶1。例如,绕组L31、L32、L33、L34的匝数比可以根据电力转换系统10的规格而任意改变。在以下描述中,包括第三开关元件Q31、Q32和变压器33的初级绕组331的电路在下文中将被称为“初级侧电路31”,并且包括第三开关元件Q33、Q34和变压器33的次级绕组332的电路在下文中将被称为“次级侧电路32”。
第三电路3经由第二DC端子T21、T22接收在蓄电池80的两端的电压作为输入电压。
在第三电路3中,初级侧电路31的第三开关元件Q31、Q32导通和截止,从而将输入电压转换为具有例如20kHz矩形波形的射频AC电压,并将AC电压施加(提供)到初级绕组331(包括绕组L31、L32)。
第三开关元件Q31在电容器C1的两端之间与绕组L31串联电连接。第三开关元件Q32在电容器C1的两端之间与绕组L32串联电连接。换言之,第三开关元件Q31和绕组L31的串联电路以及第三开关元件Q32和绕组L32的串联电路在第二DC端子T21、T22之间并联电连接。
第三开关元件Q31的漏极经由绕组L31与初级侧中心抽头CT1电连接。第三开关元件Q32的漏极经由绕组L32与初级侧中心抽头CT1电连接。第三开关元件Q31、Q32的源极电连接到具有低电位(即,负极侧)的第二DC端子T22。
在第三电路3中,次级侧电路32的第三开关元件Q33、Q34导通和截止,从而将具有正负极性和矩形波形并在次级绕组332(包括绕组L33、L34)上产生的AC电压转换为具有正极性的DC电压,并在连接单元7的两个端子P1、N1之间输出该DC电压。在这种情况下,在端子P1、N1之间提供电压,使得在两个端子P1、N1中,端子P1具有较高电位(正极),并且端子N1具有较低电位(负极)。
第三开关元件Q33在端子P1、N1之间与绕组L33串联电连接。第三开关元件Q34在端子P1、N1之间与绕组L34串联电连接。也就是说,第三开关元件Q33和绕组L33的串联电路以及第三开关元件Q34和绕组L34的串联电路在端子P1、N1之间并联电连接。
第三开关元件Q33的漏极经由绕组L33与次级侧中心抽头CT2电连接。第三开关元件Q34的漏极经由绕组L34与次级侧中心抽头CT2电连接。第三开关元件Q33、Q34的源极电连接到具有较低电位(即,负极侧)的端子N1。
可选地,电容器可以电连接在第三开关元件Q31、Q32中的每一个的漏极和源极之间。在这种情况下,电容器与初级绕组331产生谐振,从而实现第三开关元件Q31-Q34的软开关。备选地,电容器可以电连接在第三开关元件Q31、Q32的各个漏极之间,或者也可以并联电连接到绕组L31、L32中的每一个。
(2.4)滤波器电路
滤波器电路4平滑具有矩形波形并且从第一电路1提供的AC电压。因此,具有矩形波形并且从第一电路1提供的AC电压被转换成具有正弦波形和与其脉冲宽度相对应的幅度的AC电压。
具体地,滤波器电路4包括多个(例如,图1所示的示例中为三个)电感器L41、L42、L43和多个(例如,图1所示的示例中为三个)电容器C41、C42、C43。电感器L41的第一端子经由第一外部端子113电连接到第一开关元件Q11、Q12之间的连接节点,并且其第二端子电连接到AC端子T31。电感器L42的第一端子经由第一外部端子114电连接到第一开关元件Q13、Q14之间的连接节点,并且其第二端子电连接到AC端子T32。电感器L43的第一端子经由第一外部端子115电连接到第一开关元件Q15、Q16之间的连接节点,并且其第二端子电连接到AC端子T33。电容器C41电连接在AC端子T31、T32之间。电容器C42电连接在AC端子T32、T33之间。电容器C43电连接在AC端子T31、T33之间。
换言之,第一开关元件Q11、Q12之间的连接节点经由电感器L41电连接到对应于U相的AC端子T31。第一开关元件Q13、Q14之间的连接节点经由电感器L42电连接到对应于V相的AC端子T32。第一开关元件Q15、Q16之间的连接节点经由电感器L43电连接到对应于W相的AC端子T33。
(2.5)缓冲器电路
缓冲器电路5电连接到端子P1、N1。也就是说,缓冲器电路5电连接到第三电路3的变压器33。
缓冲器电路5是用于从连接单元7的端子P1、N1吸收电能并将电能注入(再生)到端子P1、N1的再生缓冲器电路。如果端子P1、N1之间的总线电压Vbus超过第一钳位值Vclp1(参见图2),则缓冲器电路5通过端子P1、N1吸收超过第一钳位值Vclp1的部分电能,从而将总线电压Vbus的上限值钳位在第一钳位值Vclp1。此外,如果总线电压Vbus变得低于第二钳位值Vclp2(<Vclp1),则缓冲器电路5向端子P1、N1注入(再生)电能,从而将总线电压Vbus的下限值钳位在第二钳位值Vclp2。
如图1所示,缓冲器电路5包括多个(例如,图1所示的示例中为两个)二极管D1、D2、电阻器R1和多个(例如,图1所示的示例中为两个)电容器C51、C52。二极管D1在端子P1、N1之间与电容器C51串联电连接。二极管D2在端子P1、N1之间与电容器C52串联电连接。二极管D1的阳极电连接到端子P1,并且其阴极经由电容器C51电连接到端子N1。二极管D2的阳极经由电容器C52电连接到端子N1,并且其阴极电连接到端子P1。也就是说,二极管D1和D2在端子P1、N1之间以相互相反的方向连接。电阻器R1电连接在二极管D1和电容器C51的连接节点与二极管D2和电容器C52的连接节点之间。
在缓冲器电路5中,当总线电压Vbus超过第一钳位值Vclp1时,从端子P1、N1吸收的电能存储在电容器C51中。存储在电容器C51中的电能经由电阻器R1传输到电容器C52。如果总线电压Vbus低于第二钳位值Vclp2,则存储在电容器C52中的电能经由二极管D2在端子P1、N1处再生。
(2.6)控制电路
控制电路6被实现为例如包括处理器和存储器的微型计算机。也就是说,控制电路6被实现为包括处理器和存储器的计算机系统。计算机系统通过使处理器执行适当的程序来执行控制电路6的功能。程序可以预先存储在存储器中。备选地,程序也可以经由互联网之类的电信线路下载,或者在存储在诸如存储卡之类的非暂时性存储介质中之后进行分发。
控制电路6被配置为控制第一电路1、第二电路2和第三电路3中的每一个。控制电路6向第一电路1输出用于分别驱动第一开关元件Q11-Q16的第一驱动信号Sig5-Sig10。控制电路6向第二电路2输出用于分别驱动第二开关元件Q21、Q22的第二驱动信号Sig11、Sig12。控制电路6向第三电路3输出用于分别驱动第三开关元件Q31-Q34的第三驱动信号Sig1-Sig4。驱动信号Sig1-Sig12中的每一个都是PWM信号,其是在高电平(示例性有效值)和低电平(示例性无效值)之间切换的二进制信号。
(2.7)连接单元
如图1所示,第一电路1经由第一内部端子111、112电连接到连接单元7。另外,第二电路2也经由第二内部端子211、212电连接到连接单元7。此外,第三电路3也经由第三内部端子341、342电连接到连接单元7。换言之,第一电路1的第一内部端子111、112、第二电路2的第二内部端子211、212、以及第三电路3的第三内部端子341、342均电连接到同一连接单元7。也就是说,在根据本实施例的电力转换系统10中,第一电路1、第二电路2和第三电路3一起电连接在DC侧。
如图1所示,连接单元7包括端子P1、N1。另外,第三电路3的次级侧电路32操作以使得端子P1处的电压相对于端子N1为正(即,允许端子P1具有比端子N1高的电位)。电连接到连接单元7的是上述缓冲器电路5。
(3)操作
(3.1)电力转换系统的操作
接下来,将参考图2-图4描述根据该实施例的电力转换系统10的操作。
根据本实施例的电力转换系统10在第一DC端子T11、T12、第二DC端子T21、T22和AC端子T31、T32、T33之间双向转换(传输)电力。也就是说,电力转换系统10具有逆变器模式和转换器模式作为其两种操作模式。如本文所使用的,逆变器模式是指将提供给第一DC端子T11、T12和第二DC端子T21、T22的DC电力转换成三相AC电力,然后通过AC端子T31、T32、T33输出该三相AC电力的模式。本文中的转换器模式是指将提供给AC端子T31、T32、T33的三相AC电力转换成DC电力,然后通过第二DC端子T21、T22输出该DC电力的模式。
换言之,本文中的逆变器模式是指这样的模式:在AC端子T31、T32、T33之间,在与电流流经电网90的方向相同的方向上引起电压降的模式,即,产生相同极性的电压和电流的模式。另一方面,本文中的转换器模式是指这样的模式:在AC端子T31、T32、T33之间,在与电流流经电网90的方向相反的方向上引起电压降的模式,即,产生相反极性的电压和电流的模式。
在以下描述中,将电力转换系统10以逆变器模式操作以将DC电力转换成频率为50Hz或60Hz的三相AC电力的情况作为示例进行描述。此外,在以下描述中,将第二开关元件Q21、Q22的驱动频率为40kHz,并且第三开关元件Q31-Q34的驱动频率为20kHz的情况作为示例进行描述。
图2是示出了根据本实施例的电力转换系统10在逆变器模式下的操作的波形图。在图2中,横坐标指示时间。此外,在图2中,第三驱动信号Sig1-Sig4、第一驱动信号Sig5、Sig6、第一驱动信号Sig7、Sig8、第一驱动信号Sig9、Sig10和第二驱动信号Sig11、Sig12各自的波形以该顺序从上到下示出。另外,在图2中,还示出了输出电压VT和第三输出电流I3、在第二开关元件Q22的两端之间的电压Vo和第二输出电流I2、第一输出电流I1、流过二极管D1、D2的电流Id1、Id2、总线电压Vbus、以及第一钳位值Vclp1和第二钳位值Vclp2。
对于驱动信号Sig1-Sig12,在图2中,它们的高电平用“H”表示,并且它们的低电平用“L”表示。第一开关元件Q11-Q16、第二开关元件Q21、Q22和第三开关元件Q31-Q34中的每一个在其相关联的驱动信号Sig1-Sig12为高电平时导通,而在其相关联的驱动信号Sig1-Sig12为低电平时截止。
此外,输出电压VT是在次级绕组332的两端之间产生的电压。第三输出电流I3是从次级侧中心抽头CT2流向端子P1的电流。此外,电压Vo是在第二开关元件Q22的两端之间的电压。第二输出电流I2是通过第二开关元件Q21流向端子P1的电流。第一输出电流I1是从第一电路1流向端子P1的电流。在逆变器模式中,第一输出电流I1从端子P1流向第一电路1,因此用“-I1”表示。
控制电路6控制第二电路2,使得其第二开关元件Q21、Q22交替地导通和截止。当第二开关元件Q21导通且第二开关元件Q22截止时,具有正极性的电压被施加(提供)到端子P1、N1。另一方面,当第二开关元件Q21截止且第二开关元件Q22导通时,太阳能电池70产生的电能经由第二开关元件Q22存储在电感器L1中。
控制电路6控制第三电路3的第三开关元件Q31、Q32,使得正电压和负电压交替地施加到初级绕组331。另外,控制电路6还控制第三开关元件Q33、Q34,以使端子P1处的电压相对于端子N1为正。
具体地,控制电路6在使第三开关元件Q31、Q33导通时,使第三开关元件Q32、Q34截止。控制电路6在使第三开关元件Q31、Q33截止时,使第三开关元件Q32、Q34导通。在这种情况下,控制电路6以相同的占空比控制第三开关元件Q31-Q34。在该实施例中,第三开关元件Q31-Q34的占空比被设置为0.5(基本上50%)。
另外,控制电路6控制第三开关元件Q31、Q32,使得向初级绕组331和次级绕组332提供射频AC电压,并且还控制第三开关元件Q33、Q34,使得向端子P1、N1提供具有正极性的电压。
对于第一电路1,控制电路6通过使第一开关元件Q11-Q16中的每一个导通或截止,来控制通过AC端子T31、T32、T33输出的电压或电流中的至少一个的幅度或相位。
控制电路6控制第一电路1,使得在包括反转时段Td1(在该时段中,施加到初级绕组331的电压的极性被反转)的时段T1a中,在第一电路1和第三电路3之间不传输电力。另外,控制电路6还控制第二电路2,使得在包括反转时段Td1的时段T1b中,在第二电路2和第三电路3之间不传输电力。此外,控制电路6还控制第一电路1,使得在与时段T1a不同的时段T2a中,在第一电路1和第三电路3之间传输电力。同样,控制电路6还控制第二电路2,使得在与时段T1b不同的时段T2b中,在第二电路2和第三电路3之间传输电力。
具体地,控制电路6进行操作以重复地经历下面将要描述的第一至第五模式系列。
在第一模式中,控制电路6向第一电路1输出第一驱动信号Sig5-Sig10,使得具有较高电位的第一开关元件Q11、Q13、Q15导通,或者具有较低电位的第一开关元件Q12、Q14、Q16导通。这将操作模式改变为第一循环模式,在该第一循环模式中,电流在第一电路1中循环(在下文中被称为“第一循环时段”)。
在第二模式中,控制电路6向第二电路2输出第二驱动信号Sig11、Sig12,使得具有较高电位的第二开关元件Q21截止,并且具有较低电位的第二开关元件Q22导通,其中第一电路1被允许在第一模式下操作。这将操作模式改变为第二循环模式,在该第二循环模式中,电流在第二电路2中循环(在下文中被称为“第二循环时段”)。可选地,第一模式和第二模式可以以相反的顺序出现。
在第三模式中,控制电路6将第三驱动信号Sig1-Sig4输出到第三电路3,使得四个第三开关元件Q31-Q34截止,其中允许第一电路1在第一模式下操作,并且允许第二电路2在第二模式下操作。此时,输出电压VT随着变压器33产生的激励电流上升或下降(参见图2)。另外,由于在这种情况下第一输出电流I1变为零,因此第三开关元件Q31-Q34可以进行零电流开关(软开关),无论负载电流如何,零电流开关都允许始终稳定地进行开关(对应于反转时段)。
在第四模式中,控制电路6向第三电路3输出第三驱动信号Sig1-Sig4,使得第三开关元件Q31、Q33导通,或第三开关元件Q32、Q34导通。因此,在端子P1、N1之间施加(或提供)具有正极性的电压。此外,在第四模式中,控制电路6将第一驱动信号Sig5-Sig10输出到第一电路1,使得具有较高电位的第一开关元件Q11导通并且具有较低电位的第一开关元件Q14、Q16导通,或使得具有较高电位的第一开关元件Q11、Q15导通并且具有较低电位的第一开关元件Q14导通。以此方式,在第一电路1和第三电路3之间传输电力(对应于传输时段)。虽然参考图2所示的示例描述了各个开关元件的(导通/截止)状态,但图2所示的第三开关元件Q31-Q34的(导通/截止)状态不应被解释为限制,而是可以以各种方式进行修改,只要满足第一电路1和第一模式之间的排他关系即可。
在第五模式中,控制电路6向第三电路3输出第三驱动信号Sig1-Sig4,使得第三开关元件Q31、Q33导通,或第三开关元件Q32、Q34导通。因此,在端子P1、N1之间施加(或提供)具有正极性的电压。此外,在第四模式中,控制电路6向第二电路2输出第二驱动信号Sig11、Sig12,使得具有较高电位的第二开关元件Q21导通,并且具有较低电位的第二开关元件Q22截止。以此方式,在第二电路2和第三电路3之间转换电力(对应于传输时段)。可选的,第四模式和第五模式可以以相反的顺序出现。
第一电路1反复地经过第一模式和第四模式,并且第二电路2反复地经过第二模式和第五模式。在第一电路1在第一模式中操作,并且第二电路2在第二模式中操作时,第三电路3在第三模式中操作。
在这种情况下,第三电路3的四个第三开关元件Q31-Q34全部截止的反转时段Td1需要与第一电路1的第一模式同步。因此,第一电路1需要与第三电路3的载波同步。另外,第三电路3的四个第三开关元件Q31-Q34全部截止的反转时段Td1需要与第二电路2的第二模式同步。因此,第二电路2需要以两倍于第三电路3的载波频率的频率进行同步。换言之,将第三电路3的载波与第一电路1和第二电路2的载波进行同步可以使第三电路3的四个第三开关元件Q31-Q34全部截止的反转时段Td1与第一模式和第二模式同步。
如图2所示,在第三电路3的变压器33的次级绕组332的两端之间产生的输出电压VT的波形W1具有矩形波形。具体地,输出电压VT的波形W1包括上升范围W11、下降范围W13和平坦范围W12。如图2所示,在上升范围W11中,输出电压VT从第一电位VT1成比例地增加(变化)到高于第一电位VT1的第二电位VT2(>VT1)。如图2所示,在下降范围W13中,输出电压VT从第二电位VT2成比例地减小(变化)到第一电位VT1。如图2所示,在平坦范围W12中,输出电压VT保持在第一电位VT1或第二电位VT2。此外,在根据该实施例的电力转换系统10中,与在次级绕组332的两端之间产生的输出电压VT的平坦范围W12相对应的DC电压被施加(提供)到连接单元7的端子P1、N1。也就是说,根据该实施例的电力转换系统10允许在连接单元7中产生与输出电压VT的平坦范围W12相对应的DC电压,从而使第一电路1和第二电路2能够连接在DC侧。
另外,在从第三电路3的电容器C1通向连接单元7的路径上,适当地不连接电感器(除了变压器33)。例如,如果第二电路2中具有较高电位的第二开关元件Q21导通,并且具有较低电位的第二开关元件Q22截止,则具有低阻抗的电容器C2和连接单元7经由电感器L1连接,从而使阻抗相对较高。另一方面,如果在第二电路2中具有较高电位的第二开关元件Q21截止,并且具有较低电位的第二开关元件Q22导通,则从电容器C2到连接单元7的路径被截断,从而使阻抗更高。在这种情况下,负载电流会导致连接单元7中的电压变化过大而无法进行AC转换。
与此相对,在根据该实施例的电力转换系统10中,在第三电路3的四个第三开关元件Q31-Q34中的任何一个导通的时段中,端子P1、N1之间的阻抗变为等效于电容器C1的低阻抗。因此,即使在连接单元7中没有使用平滑电容器,端子P1、N1之间的阻抗也会变低。
在这种情况下,只有当第三电路3具有低阻抗时,第三电路3才用作电压源。因此,第三电路3适当地具有低阻抗。换言之,在从第三电路3的电容器C1通向连接单元7的路径上适当地不连接电感器(除了变压器33)。即便如此,在比载波频率足够高的频率下(例如,在振铃的情况下)可能会导致高阻抗。然而,由于频率分量可被缓冲器电路5去除,因此仍然可以保持低阻抗。
此外,如果时间比(即开关元件的导通时段与其周期的比率)较低,则电压利用率降低,因此,需要增加从第三电路3到连接单元7的输出电压的电压值。因此,在第三电路3的四个第三开关元件Q31-Q34中的任何一个导通的时段中,时间比适当地等于或大于50%。该时段的时间比更适当地等于或大于90%。根据该实施例的电力转换系统10可以通过缩短第三电路3的变压器33的反转时段Td1来将时间比增加到50%或更多。
在图2所示的示例中,例如在第一开关元件Q11导通的时刻和第二开关元件Q21导通的时刻之间存在时间差。因此,当第二开关元件Q21导通时,第三输出电流I3的变化率(dI3/dt)增加。另外,在图2所示的示例中,例如在第一开关元件Q13导通的时刻和第二开关元件Q22导通的时刻之间存在时间差。因此,当第二开关元件Q22导通时,第三输出电流I3的变化率也增加。此外,随着第三输出电流I3的变化越大,由变压器33的漏感引起的振铃电压也增加。因此,为了降低振铃电压,适当地降低第三输出电流I3的变化幅度。具体地,为了减小第三输出电流I3的变化幅度,使第一开关元件Q11-Q16导通的时刻或第一开关元件Q11-Q16截止的时刻适当地与第二开关元件Q21、Q22导通的时刻或第二开关元件Q21、Q22截止的时刻一致(即,同步)。
在图3所示的示例中,第一开关元件Q11和第二开关元件Q21导通的各个时刻彼此同步。此外,在图3所示的示例中,第一开关元件Q13和第二开关元件Q22导通的各个时刻也彼此同步。此外,在图3所示的示例中,第一开关元件Q14和第二开关元件Q21导通的各个时刻彼此同步。此外,在图3所示的示例中,第一开关元件Q12和第二开关元件Q22导通的各个时刻彼此同步。这允许减小在这些时刻中的每一个的第三输出电流I3中引起的变化幅度,从而也能够减小第三输出电流I3的有效值。另外,减小第三输出电流I3的变化幅度也能够降低振铃电压。此外,随着振铃电压降低,缓冲器电路5的第一钳位值Vclp1和第二钳位值Vclp2也减小(参见图2和图3)。
另外,与图2相比,流经缓冲器电路5的二极管D1、D2的电流量Id1、Id2也减小,从而导致缓冲器电路5的输入功率降低。因此,缓冲器电路5的输出功率降低,从而能够使引起振铃的能量也降低。
在图3所示的示例中,第一开关元件Q11和第二开关元件Q21导通的各个时刻彼此同步,第一开关元件Q13和第二开关元件Q22导通的各个时刻也彼此同步,第一开关元件Q14和第二开关元件Q21导通的时刻也彼此同步,并且第一开关元件Q12和第二开关元件Q22导通的时刻也彼此同步。然而,由于I3=-I1-I2,因此需要减小d(I1+I2)/dt以减小dI3/dt。因此,为了减少d(I1+I2)/dt,第一电路1的第一开关元件Q11-Q16中的至少一个的导通时刻或截止时刻和第二电路2的第二开关元件Q21、Q22中的至少一个的导通时刻或截止时刻需要彼此同步。例如,第一开关元件Q11-Q16中的至少一个的截止时刻和第二开关元件Q21、Q22中的至少一个的截止时刻可以彼此同步。备选地,第一开关元件Q11-Q16中的至少一个的导通时刻和第二开关元件Q21、Q22中的至少一个的截止时刻可以彼此同步,反之亦然。
在包括反转时段Td1(在该反转时段Td1中,施加到变压器33的初级绕组331的电压反向)的第一时段T1(参见图4)中,控制电路6控制第一电路1,使得第一电路1和第三电路3之间不传输电力,并且还控制第二电路2,使得第二电路2和第三电路3之间不传输电力。另外,在与第一时段T1不同的第二时段T2(参见图4)中,控制电路6控制第一电路1,使得在第一电路1和第三电路3之间传输电力,并且还控制第二电路2,使得在第二电路2和第三电路3之间传输电力。
更具体地,在电力转换系统10中,如图4所示,在与PWM信号的半载波相对应的单位时间内分配第一时段T1和第二时段T2。另外,反转时段Td1和循环时段被分配给第一时段T1,并且提供时段被分配给第二时段T2。请注意,如果电力转换系统10以逆变器模式操作,则提供时段被分配给第二时段T2。另一方面,如果电力转换系统10以转换器模式操作,则再生时段被分配给第二时段T2。
然后,控制电路6通过对第一电路1执行PWM控制以改变第二时段T2与每个单位时段(半载波)的比率,来产生目标电压或电流。如本文所使用的,目标电压或电流可以是例如具有与用于PWM控制的调制信号相同的波形的电压或电流。
如本文所使用的,第一时间长度(即,从第一时段T1开始到反转时段Td1开始的时段T4的长度)等于或长于第二时间长度(即,从反转时段Td1结束到第一时段T1结束的时段T3的长度)。也就是说,比较在第一时段T1内分别设置在反转时段Td1之前和之后的时段T4和T3各自的时间长度,可以看出,在反转时段Td1之前的时段T4的时间长度等于或长于反转时段Td1之后的时段T3的时间长度。在图4所示的示例中,时段T4的时间长度(第一时间长度)比时段T3的时间长度(第二时间长度)长。
在该实施例中,具体地,即使至少施加在第二DC端子T21、T22上的DC电压是额定操作范围内的最大值时,第一时间长度(即,时段T4的时间长度)也等于或长于第二时间长度(即,时段T3的时间长度)。
具体地,施加到电网90的电压具有由规范定义的值,而蓄电池80的电压具有由规范定义的特定宽度的范围。例如,随着蓄电池80的电压上升,变压器33的励磁电流上升,但其电压利用率降低。也就是说,额外时间增加了。因此,即使产生了稳定状态下无法引起的过电流,使第一时间长度(即,时段T4的时间长度)长于第二时间长度(即,时段T3的时间长度)也允许剩余电流能够有更多时间衰减。这减少了剩余电流(拖尾电流)落在反转时段Td1上的可能性,从而减少了变压器33的偏磁。如本文所使用的,“剩余电流”是指即使在第一电路1和第二电路2已经被截断之后由于第三电路3的变压器33的漏感而留下的电流。
相反,如果蓄电池80的电压相对较低,则电压利用率增加,并且额外时间减少。在这种情况下,即使第一时间长度(即,时段T4的时间长度)比第二时间长度(即,时段T3的时间长度)长,剩余电流也可能没有足够的时间来衰减。在这种情况下,变压器33的电压可能会突然反转,从而可能导致偏磁。通常,当出现偏磁时,变压器33的励磁电流会增加,因此需要更好的DC叠加特性。在该实施例中,如果蓄电池80的电压较低,可能会出现偏磁。然而,这很少引起问题,因为励磁电流本来就很低。
在这种情况下,第二时间长度(即,时段T3的时间长度)适当地被设置为最小所需值,而第一时间长度(即,时段T4的时间长度)适当地被设置为落入允许范围内的最大值。
备选地,时段T3和T4也可以如下定义。具体地,当电力转换系统10以逆变器模式操作时,时段T4可以被定义为从作为提供时段的第二时段T2结束到反转时段Td1开始的时段,并且时段T3被定义为从反转时段Td1结束到作为提供时段的第二时段T2开始的时段。同样,当电力转换系统10以转换器模式操作时,时段T4可以被定义为从作为再生时段的第二时段T2结束到反转时段Td1开始的时段,并且时段T3被定义为从反转时段Td1结束到作为再生时段的第二时段T2开始的时段。
控制电路6适当地包括检测单元,其用于检测第一电路1和第二电路2中的每一个中的异常,例如,过电流或过电压。当检测单元检测到第一电路1或第二电路2中的任何异常时,控制电路6适当地使第一开关元件Q11-Q16或第二开关元件Q21、Q22中的至少一个的截止时刻不同于第三开关元件Q31-Q34的截止时刻。
具体地,例如,当检测单元检测到第一电路1中的过电流或过电压时,控制电路6将使第一开关元件Q11-Q16截止。此时,控制电路6可以使第二电路2的第二开关元件Q21、Q22截止或不截止。另外,此时,控制电路6继续对第三电路3的第三开关元件Q31-Q34执行PWM控制。
另外,例如,当检测单元检测到第二电路2中的过电流或过电压时,控制电路6使第二开关元件Q21、Q22截止。此时,控制电路6可以使第一电路1的第一开关元件Q11-Q16截止或不截止。另外,此时,控制电路6继续对第三电路3的第三开关元件Q31-Q34执行PWM控制。
然后,当自第一开关元件Q11-Q16或第二开关元件Q21、Q22中的至少一个已经截止起经过预定时间段时,控制电路6使第三开关元件Q31-Q34截止。
这允许从第一电路1或第二电路2提供的再生能量在电容器C1中再生,从而允许通过再生能量减小施加到第三开关元件Q31-Q34的应力。
(3.2)仿真结果
接下来,将参考图5A-图8C描述根据该实施例的电力转换系统10的仿真结果。
图5A-图5C示出了在将第二电路2的输出功率设置为5kW、第三电路3的输出功率(放电功率)设置为5kW以及第一电路1的输出功率(放电功率)设置为10kW的情况下执行的仿真结果。图5A示出了电流的波形,图5B示出了电压的波形,并且图5C示出了功率的波形。在该示例中,在蓄电池80的两端之间的电压Vbat为320V,在太阳能电池70的两端之间的电压Vpv为300V,并且端子P1、N1之间的电压Vlink为380V。此外,变压器33的初级绕组331和次级绕组332具有1∶1.2的匝数比。请注意,图5B所示的端子P1、N1之间的电压Vlink是平均值。根据图5C所示的数据,第一电路1的输出功率(放电功率)为10kW,第二电路2的输出功率为5kW,并且第三电路3的输出功率(放电功率)为5kW。可以看出,电力是按设计传输的。
图6A-图6C示出了在第二电路2的输出功率设置为5kW、第三电路3的输出功率(充电功率)设置为-10kW以及第一电路1的输出功率(充电功率)设置为-5kW的情况下执行的仿真结果。图6A示出了电流的波形,图6B示出了电压的波形,并且图6C示出了功率的波形。在该示例中,在蓄电池80的两端之间的电压Vbat为320V,在太阳能电池70的两端之间的电压Vpv为300V,并且端子P1、N1之间的电压Vlink为380V。此外,变压器33的初级绕组331和次级绕组332具有1∶1.2的匝数比。请注意,图6B所示的端子P1、N1之间的电压Vlink是平均值。根据图6C所示的数据,第一电路1的输出功率(充电功率)为-5kW,第二电路2的输出功率为5kW,并且第三电路3的输出功率(充电功率)为-10kW。可以看出,电力是按设计传输的。
图7是示出了根据图8A-图8C所示的该实施例的电力转换系统10的逆变器模式下的部分操作的放大波形图。图8A-图8C是示出了电力转换系统在第二电路2的输出功率设置为10kW、第三电路3的输出功率设置为0kW,并且第一电路1的输出功率(放电功率)设置为为10kW的情况下执行的仿真结果的另一波形图。图8A示出了电流的波形,图8B示出了电压的波形,并且图8C示出了功率的波形。在该示例中,在蓄电池80的两端之间的电压Vbat为320V,在太阳能电池70的两端之间的电压Vpv为300V,并且端子P1、N1之间的电压Vlink为380V。此外,变压器33的初级绕组331和次级绕组332具有1∶1.2的匝数比。请注意,图8B所示的端子P1、N1之间的电压Vlink是平均值。根据图8C所示的数据,第一电路1的输出功率(放电功率)为10kW,第二电路2的输出功率为10kW,并且第三电路3的输出功率为0kW。可以看出,功率是按设计传输的。在这些结果中,需要注意的是,根据图7所示的数据,第三电路3的输出电流I3的时间平均值为0A,并且第三电路3的输出功率为0kW。可以看出,即使第三电路3的输出为0kW,仍可能输出具有矩形波形的输出电压VT。此外,即使连接单元7没有设置平滑电容器,电力仍然可以在第一电路1和第二电路2之间传输。
(4)变型
请注意,上述第一实施例仅是本公开的各种实施例中的示例性实施例之一,并且不应被解释为限制。相反,在不脱离本公开的范围的情况下,可以取决于设计选择或任何其他因素以各种方式容易地修改第一实施例。接下来,将逐一列举第一实施例的变型。
在根据本公开的电力转换系统10中,其控制电路6例如包括计算机系统。计算机系统可以包括处理器和存储器作为主要硬件组件。根据本公开的电力转换系统10的功能可以通过使处理器执行存储在计算机系统的存储器中的程序来执行。该程序可以预先存储在计算机系统的存储器中。备选地,程序也可以通过电信线路下载,或者在记录在诸如存储卡、光盘或硬盘驱动器之类的一些非暂时性存储介质(其中任何一个都是计算机系统可读的)中之后分发。计算机系统的处理器可以被实现为单个或多个电子电路,其包括半导体集成电路(IC)或大规模集成电路(LSI)。这些电子电路可以集成在单个芯片上,也可以分布在多个芯片上,以适当为准。这些多个芯片可以无限制地集成在单个设备中或分布在多个设备中。
此外,在上述实施例中,电力转换系统10的多个构成元件容纳在单个壳体中。然而,这不是电力转换系统10的必要结构。备选地,电力转换系统10的这些构成元件可以分布在多个不同的壳体中。仍然备选地,电力转换系统10的至少一些功能(例如,控制电路6的功能)也可以被实现为服务器系统或云计算系统。
(4.1)第一变型
在上述第一实施例中,第三电路3被实现为中心抽头类型的转换器电路。备选地,如图9A和图9B所示,第三电路3可以包括初级侧电路31A或初级侧电路31B,而不是初级侧电路31。另外,如图10所示,第三电路3可以包括次级侧电路32A,而不是次级侧电路32。也就是说,第三电路3可以包括初级侧电路31、31A、31B之一和次级侧电路32、32A之一。换言之,第三电路3可以是初级侧电路31、31A、31B之一与次级侧电路32、32A之一的组合。将参考图9A、图9B和图10描述根据第一变型的电力转换系统10。请注意,除了第三电路3之外,根据第一变型的电力转换系统10具有与根据第一实施例的电力转换系统10相同的结构。因此,与上述第一实施例的对应物具有相同功能的该第一变型的任何构成元件将用与该对应物相同的附图标记表示,并且在本文中将省略其描述。
根据第一变型的电力转换系统10包括第一电路1、第二电路2和第三电路3。另外,电力转换系统10还包括滤波器电路4、缓冲器电路5、控制电路6和连接单元7。此外,电力转换系统10还包括两个第一DC端子T11、T12、两个第二DC端子T21、T22、以及三个AC端子T31、T32、T33。
如图9A所示,第三电路3的初级侧电路31A包括四个第三开关元件Q35-Q38和绕组L35。
第三开关元件Q35-Q38中的每一个可以是例如耗尽型n沟道MOSFET。具有较高电位的第三开关元件Q35在电容器C1的两端之间与具有较低电位的第三开关元件Q36串联电连接。具有较高电位的第三开关元件Q37在电容器C1的两端之间与具有较低电位的第三开关元件Q38串联电连接。也就是说,第三开关元件Q35、Q36的串联电路和第三开关元件Q37、Q38的串联电路在电容器C1的两端之间并联电连接。
第三开关元件Q35-Q38中的每一个包括寄生二极管。第三开关元件Q35-Q38中的每一个的寄生二极管的阳极电连接到第三开关元件Q35-Q38中的相关联的一个的源极,并且其阴极电连接到第三开关元件Q35-Q38中的相关联的一个的漏极。
具有较高电位的第三开关元件Q35、Q37中的每一个的漏极电连接到具有较高电位的第二DC端子T21。具有较低电位的第三开关元件Q36、Q38中的每一个的源极电连接到具有较低电位的第二DC端子T22。此外,具有较高电位的第三开关元件Q35的源极电连接到具有较低电位的第三开关元件Q36的漏极。同样,具有较高电位的第三开关元件Q37的源极电连接到具有较低电位的第三开关元件Q38的漏极。
绕组L35的第一端子电连接到第三开关元件Q35、Q36之间的连接节点。绕组L35的第二端子电连接到第三开关元件Q37、Q38之间的连接节点。
同时,如图9B所示,第三电路3的初级侧电路31B包括两个第三开关元件Q39、Q40、电容器C31和绕组L35。
第三开关元件Q39、Q40中的每一个可以是例如耗尽型n沟道MOSFET。具有较高电位的第三开关元件Q39在电容器C1的两端之间与具有较低电位的第三开关元件Q40串联电连接。也就是说,第三开关元件Q39、Q40的串联电路在电容器C1的两端之间电连接。
第三开关元件Q39、Q40中的每一个包括寄生二极管。第三开关元件Q39、Q40中的每一个的寄生二极管的阳极电连接到第三开关元件Q39、Q40中的相关联的一个的源极,并且其阴极电连接到第三开关元件Q39、Q40中的相关联的一个的漏极。
具有较高电位的第三开关元件Q39的漏极电连接到具有较高电位的第二DC端子T21。具有较低电位的第三开关元件Q40的源极电连接到具有较低电位的第二DC端子T22。此外,具有较高电位的第三开关元件Q39的源极电连接到具有较低电位的第三开关元件Q40的漏极。
绕组L35的第一端子电连接到第三开关元件Q39、Q40之间的连接节点。绕组L35的第二端子经由电容器C31电连接到具有较低电位的第二DC端子T22。
如图10所示,第三电路3的次级侧电路32A包括四个第三开关元件Q41-Q44和绕组L36。
第三开关元件Q41-Q44中的每一个可以是例如耗尽型n沟道MOSFET。具有较高电位的第三开关元件Q41在端子P1、N1之间与具有较低电位的第三开关元件Q42串联电连接。具有较高电位的第三开关元件Q43在端子P1、N1之间与具有较低电位的第三开关元件Q44串联电连接。也就是说,第三开关元件Q41、Q42的串联电路和第三开关元件Q43、Q44的串联电路在端子P1、N1之间并联电连接。
第三开关元件Q41-Q44中的每一个包括寄生二极管。第三开关元件Q41-Q44中的每一个的寄生二极管的阳极电连接到第三开关元件Q41-Q44中的相关联的一个的源极,并且其阴极电连接到第三开关元件Q41-Q44中的相关联的一个的漏极。
具有较高电位的第三开关元件Q41、Q43中的每一个的漏极电连接到具有较高电位的端子P1。具有较低电位的第三开关元件Q42、Q44中的每一个的源极电连接到具有较低电位的端子N1。此外,具有较高电位的第三开关元件Q41的源极电连接到具有较低电位的第三开关元件Q42的漏极。同样,具有较高电位的第三开关元件Q43的源极电连接到具有较低电位的第三开关元件Q44的漏极。
绕组L36的第一端子电连接到第三开关元件Q41、Q42之间的连接节点。绕组L36的第二端子电连接到第三开关元件Q43、Q44之间的连接节点。
即使当使用这些初级侧电路31A、31B和次级侧电路32A时,仍可以在端子P1、N1之间产生与平坦范围W12相对应的DC电压。因此,即使在该变型中,第一电路1和第二电路2仍可以在不使用平滑电容器的情况下电连接在DC侧。
(4.2)第二变型
电力转换系统10可以包括缓冲器电路5A-5D中的任何一个,而不是缓冲器电路5。将参考图11A-图11D描述根据第二变型的电力转换系统10。请注意,除了缓冲器电路5A-5D之外,根据第二变型的电力转换系统10具有与根据第一实施例的电力转换系统10相同的结构。因此,与上述第一实施例的对应物具有相同功能的该第二变型的任何构成元件将用与该对应物相同的附图标记表示,并且在本文中将省略其描述。
根据第二变型的电力转换系统10包括第一电路1、第二电路2和第三电路3。另外,电力转换系统10还包括滤波器电路4、缓冲器电路5A-5D中的任何一个、控制电路6和连接单元7。此外,电力转换系统10还包括两个第一DC端子T11、T12、两个第二DC端子T21、T22、以及三个AC端子T31、T32、T33。
如图11A所示,缓冲器电路5A包括二极管D1、电阻器R1和电容器C51。二极管D1在端子P1、N1之间与电容器C51串联电连接。二极管D1的阳极电连接到端子P1,并且其阴极经由电容器C51电连接到端子N1。电阻器R1电连接在二极管D1的阳极和阴极之间。在该缓冲器电路5A中,存储在电容器C51中的电能被电阻器R1消耗。
如图11B所示,缓冲器电路5B包括二极管D1、电阻器R1、电容器C51和开关元件Q51。二极管D1在端子P1、N1之间与电容器C51串联电连接。二极管D1的阳极电连接到端子P1,并且其阴极经由电容器C51电连接到端子N1。电阻器R1的第一端子电连接到二极管D1和电容器C51之间的连接节点,并且其第二端子经由开关元件Q51电连接到端子N1。在该缓冲器电路5B中,当开关元件Q51导通时,存储在电容器C51中的电能被电阻器R1消耗。
如图11C所示,缓冲器电路5C包括多个(例如,图11C所示的示例中为两个)二极管D1、D2、电感器L51、多个(例如,图11C所示的示例中为两个)电容器C51、C52、以及多个(例如,图11C所示的示例中为两个)开关元件Q51、Q52。二极管D1在端子P1、N1之间与电容器C51串联电连接。二极管D2在端子P1、N1之间与电容器C52串联电连接。二极管D1的阳极电连接到端子P1,并且其阴极经由电容器C51电连接到端子N1。二极管D2的阳极经由电容器C52电连接到端子N1,并且其阴极电连接到端子P1。也就是说,二极管D1和D2在端子P1、N1之间以相互相反的方向连接。电感器L51的第一端子经由开关元件Q51电连接到二极管D1和电容器C51之间的连接节点,并且其第二端子电连接到二极管D2和电容器C52之间的连接节点。开关元件Q52电连接在端子N1与开关元件Q51和电感器L51之间的连接节点之间。在该缓冲器电路5C中,由开关元件Q51、Q52和电感器L51形成降压斩波器电路。在该缓冲器电路5C中,通过将开关元件Q51、Q52导通和截止来降低在电容器C1的两端之间的电压,并且与降低后的在电容器C51的两端之间的电压相对应的电能储存在电容器C52中。
如图11D所示,缓冲器电路5D包括多个(例如,图11D所示的示例中为两个)二极管D1、D2、电阻器R1、多个(例如,图11D所示的示例中为两个)电容器C51、C52和开关元件Q51。二极管D1在端子P1、N1之间与电容器C51串联电连接。二极管D2在端子P1、N1之间与电容器C52串联电连接。二极管D1的阳极电连接到端子P1,并且其阴极经由电容器C51电连接到端子N1。二极管D2的阳极经由电容器C52电连接到端子N1,并且其阴极电连接到端子P1。也就是说,二极管D1和D2在端子P1、N1之间以相互相反的方向连接。电阻器R1的第一端子电连接到二极管D1和电容器C51之间的连接节点,并且其第二端子经由开关元件Q51电连接到二极管D2和电容器C52之间的连接节点。在该缓冲器电路5D中,当开关元件Q51导通时,存储在电容器C51中的电能经由电阻器R1储存在电容器C52中。
即使在缓冲器电路5A-5D中,当端子P1、N1之间的总线电压Vbus超过第一钳位值Vclp1时,通过端子P1、N1吸收超过第一钳位值Vclp1的部分电能,从而将总线电压Vbus的上限值钳位在第一钳位值Vclp1。此外,在缓冲器电路5C、5D中,如果总线电压Vbus变得低于第二钳位值Vclp2(<Vclp1),则电能被注入(再生)到端子P1、N1,从而将总线电压Vbus的下限值钳位在第二钳位值Vclp2。
因此,为电力转换系统10提供缓冲器电路5A-5D中的任一个(而不是缓冲器电路5)可以减少在电力转换系统10中产生振铃或浪涌电压的可能性。
(4.3)第三变型
将逐一列举第一实施例的其他变型。
第一实施例主要描述了逆变器模式下的操作。然而,几乎相同的表述也适用于转换器模式下的操作。
此外,在上述第一实施例中,电力转换系统10具有两种操作模式,即,逆变器模式和转换器模式。然而,这不是电力转换系统10的必需特征。备选地,电力转换系统10可以仅具有逆变器模式作为其操作模式,或者仅具有转换器模式作为其操作模式。换言之,电力转换系统10不必被配置为双向转换电力,而是也可以被配置为仅单向转换电力。
可选地,外部二极管(而不是寄生二极管)可以连接到第一开关元件Q11-Q16、第二开关元件Q21、Q22和第三开关元件Q31-Q34中的每一个。此外,第一开关元件Q11-Q16、第二开关元件Q21、Q22和第三开关元件Q31-Q34中的每一个不必是MOSFET,也可以是例如npn型绝缘栅双极晶体管。在这种情况下,二极管以这样的方向电连接在双极晶体管的发射极和集电极之间,在该方向上,允许电流以与流过处于导通状态的开关元件的电流相反的方向流动。
此外,控制电路6不一定是微型计算机,也可以被实现为例如中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、或任何其他适当类型的电路。
可选地,第一时间长度(即,从第一时段T1开始到反转时段Td1开始的时段T4的长度)可以等于第二时间长度(即,从反转时段Td1结束到第一时段T1结束的时段T3的长度)。
可选地,可以省略缓冲器电路5、5A、5B、5C、5D。此外,在第一实施例中,缓冲器电路5连接在端子P1、N1和第一电路1之间。备选地,缓冲器电路5、5A、5B、5C、5D也可以连接在例如第二电路2和端子P1、N1之间或第三电路3和端子P1、N1之间。
此外,在上述第一实施例中,第二电路2是同步整流升压斩波器电路。备选地,第二电路2也可以是异步整流升压斩波器电路。仍然备选地,第二电路2也可以是绝缘升压斩波器电路。
可选地,连接单元7可以包括平滑电容器。
此外,电连接到第一电路1的第一外部端子的AC电源或AC负载可以具有单相。在这种情况下,第一电路1被实现为桥接在一起的四个第一开关元件。
(第二实施例)
在根据第一实施例的电力转换系统10中,单个第三电路3连接到单个第一电路1和单个第二电路2。备选地,如图12和图13所示,单个第三电路3可以连接到两个第一电路1A、1B和两个第二电路2A、2B。将参考图12和图13描述根据第二实施例的电力转换系统10A。请注意,根据第二实施例的电力转换系统10A的第一电路1A、1B、第二电路2A、2B和第三电路3中的每一个与根据上述第一实施例的电力转换系统10的第一电路1、第二电路2和第三电路3中的对应一个相同。因此,在以下描述中,与上述第一实施例的对应物具有相同功能的该第二实施例的任何构成元件将用与该对应物相同的附图标记表示,并且在本文中将省略其描述。此外,在图12和图13中,为了简单起见,省略了缓冲器电路5和控制电路6的图示。
如图12和图13所示,根据第二实施例的电力转换系统10A包括多个(例如,在该实施例中为两个)第一电路1A、1B、多个(例如,在该实施例中为两个)第二电路2A、2B以及单个第三电路3。另外,电力转换系统10A还包括多个(例如,在该实施例中为两个)滤波器电路4A、4B、多个缓冲器电路5、控制电路6和连接单元7。多个第一电路1A、1B、多个第二电路2A、2B、多个滤波器电路4A、4B和多个缓冲器电路5一一对应。
多个第二电路2中的每一个的一端电连接到第一设备71或第二设备72。第一设备71和第二设备72中的每一个可以是太阳能电池、蓄电池或燃料电池中的任何一种。备选地,第一设备71和第二设备72中的每一个也可以被实现为例如可以用作DC电源的转换器电路。仍然备选地,第一设备71和第二设备72中的每一个也可以是例如接收DC电压作为输入电压的电路、负载设备或电动机。
多个第二电路2中的每一个的另一端经由连接单元7电连接到多个第一电路1中的相关联的一个。也就是说,在根据第二实施例的电力转换系统10A中,多个第二电路2和多个第一电路1电连接到同一连接单元7。多个第一电路1中的每一个的与第二电路2相反的另一端电连接到多个滤波器电路4。多个滤波器电路4中的每一个电连接到第三设备91或第四设备92。例如,第三设备91和第四设备92中的每一个可以是AC电网。备选地,第三设备91和第四设备92中的每一个也可以例如是接收AC电压作为输入电压的电路、负载设备或电动机。
第三电路3的一端电连接到DC电源81。DC电源81可以是太阳能电池、蓄电池或燃料电池中的任何一种。备选地,DC电源81也可以被实现为例如可以用作DC电源的转换器电路。第三电路3的另一端电连接到连接单元7。也就是说,在根据第二实施例的电力转换系统10A中,多个第一电路1、多个第二电路2和单个第三电路3电连接到同一连接单元7。
在根据第二实施例的电力转换系统10A中,两个第一电路1A、1B、两个第二电路2A、2B和单个第三电路3电连接到同一连接单元7。第三电路3允许连接单元7(端子P1、N1)产生与输出电压VT的平坦范围W12相对应的DC电压。这允许多个第一电路1A、1B和多个第二电路2A、2B在不使用平滑电容器的情况下电连接在DC侧。
在第二实施例中,所提供的第一电路1A、1B的数量和所提供的第二电路2A、2B的数量都是两个。然而,这仅是本公开的示例,而不应被解释为限制。备选地,所提供的第一电路的数量和所提供的第二电路的数量可以分别为三个或更多个。
(概括)
从前面的描述可以看出,根据第一方面的电力转换系统(10;10A)包括第一电路(1)和第二电路(2),并在第一电路(1)的第一内部端子(111、112)和第二电路(2)的第二内部端子(211、212)之间传输DC电力。第一电路(1)包括第一内部端子(111、112)和第一外部端子(113-115),并且第一外部端子(113-115)电连接到AC电源或AC负载。第二电路(2)至少包括第二内部端子(211、212)。电力转换系统(10;10A)还包括第三电路(3)。第三电路(3)包括第三内部端子(341、342)和第三外部端子(343、344)。在电力转换系统(10;10A)中,第一内部端子(111、112)、第二内部端子(211、212)和第三内部端子(341、342)电连接到同一连接单元(7)。第三电路(3)包括开关元件(Q31-Q34)和电连接到开关元件(Q31-Q34)的变压器(33)。第三电路(3)经由开关元件(Q31-Q34)和变压器(33)在变压器(33)的次级绕组(332)的两端之间提供输出电压(VT)。次级绕组(332)电连接到第三内部端子(341、342)。输出电压(VT)具有包括上升范围(W11)、下降范围(W13)和平坦范围(W12)的波形(W1)。在上升范围(W11)中,输出电压(VT)从第一电位(VT1)变为高于第一电位(VT1)的第二电位(VT2)。在下降范围(W13)中,输出电压(VT)从第二电位(VT2)变为第一电位(VT1)。在平坦范围(W12)中,输出电压(VT)保持在第一电位(VT1)或第二电位(VT2)。
该方面允许在连接单元(7)中产生与在第三电路(3)的变压器(33)的次级绕组(332)的两端之间产生的输出电压(VT)的平坦范围(W12)相对应的DC电压。因此,多个电路(即,第一电路1和第二电路2)可以在不使用平滑电容器的情况下连接在DC侧。
在根据可以结合第一方面实现的第二方面的电力转换系统(10;10A)中,连接单元(7)不包括平滑电容器。
与连接单元(7)包括平滑电容器的情况相比,该方面允许减小电力转换系统(10;10A)的整体尺寸。
根据可以结合第一或第二方面实现的第三方面的电力转换系统(10;10A)还包括电连接到连接单元(7)的缓冲器电路(5;5A;5B;5C;5D)。
该方面可以减少在电力转换系统(10;10A)中产生的振铃或浪涌电压。
在根据可以结合第一至第三方面中的任何一个实现的第四方面的电力转换系统(10;10A)中,第一电路(1)包括与用作开关元件的第三开关元件(Q31-Q34)不同的第一开关元件(Q11-Q16)。第二电路(2)包括与第一开关元件(Q11-Q16)和第三开关元件(Q31-Q34)不同的第二开关元件(Q21、Q22)。第一电路(1)被配置为通过控制第一开关元件(Q11-Q16)的导通/截止状态向第一内部端子(111)提供具有矩形波形的第一输出电流(I1)。第二电路(2)被配置为通过控制第二开关元件(Q21、Q22)的导通/截止状态向第二内部端子(211)提供具有矩形波形的第二输出电流(I2)。
该方面可以减少由变压器(33)的漏感引起的剩余电流。
在根据可以结合第四方面实现的第五方面的电力转换系统(10;10A)中,第一驱动信号(Sig5-Sig10)、第二驱动信号(Sig11、Sig12)和第三驱动信号(Sig1-Sig4)彼此同步。第一驱动信号(Sig5-Sig10)是用于使第一开关元件(Q11-Q16)导通或截止的信号。第二驱动信号(Sig11、Sig12)是用于使第二开关元件(Q21、Q22)导通或截止的信号。第三驱动信号(Sig1-Sig4)是用于使第三开关元件(Q31-Q34)导通或截止的信号。
该方面允许第三开关元件Q31-Q34进行零电流开关(软开关),其始终稳定而不依赖于负载电流。
在根据可以结合第五方面实现的第六方面的电力转换系统(10;10A)中,第一开关元件(Q11-Q16)的导通时刻或第一开关元件(Q11-Q16)的截止时刻与第二开关元件(Q21、Q22)的导通时刻或第二开关元件(Q21、Q22)的截止时刻同步。
该方面可以降低变压器(33)的漏感产生的振铃电压,从而减少功率损耗。
在根据可以结合第四至第六方面中的任何一个实现的第七方面的功率转换系统(10;10A)中,第一电路(1)和第二电路(2)中的每一个被配置为在包括反转时段(Td1)的第一时段(T1;T1a;T1b)内不向第三电路(3)传输电力,其中在反转时段(Td1)中,施加到变压器(33)的初级绕组(331)的电压的极性反转。
该方面允许第三电路(3)进行零电流开关(其始终稳定而不依赖于负载电流),从而减少开关损耗。
在根据可以结合第七方面实现的第八方面的电力转换系统(10;10A)中,第一时间长度等于或大于第二时间长度。第一时间长度定义了从第一时段(T1)开始到反转时段(Td1)开始的时段的长度。第二时间长度定义了从反转时段(Td1)结束到第一时段(T1)结束的时段的长度。
该方面可以增加第一时间长度,从而减少剩余电流(拖尾电流)落在反转时段(Td1)上的可能性,从而减少变压器(33)具有偏磁的可能性。
根据可以结合第四至第八方面中的任何一个实现的第九方面的电力转换系统(10;10A)还包括控制电路(6)。控制电路(6)在检测到第一电路(2)或第二电路(2)之一中的任何异常时,当自第一开关元件(Q11-Q16)或第二开关元件(Q21、Q22)中的至少一个已经被截止起经过预定时间段时,使第三开关元件(Q31-Q34)截止。
与在第一开关元件(Q11-Q16)和第二开关元件(Q21,Q22)的截止时刻使第三开关元件(Q31-Q34)截止的情况相比,该方面允许通过再生能量减少对第三开关元件(Q31-Q34)造成的应力。
根据可以结合第一至第九方面中的任何一个实现的第十方面的电力转换系统(10A)包括:多个第一电路(1A、1B);以及多个第二电路(2A、2B)。多个第一电路(1A、1B)中的每一个的第一内部端子(111、112)、多个第二电路(2A、2B)中的每一个的第二内部端子(211、212)、以及第三电路(3)的第三内部端子(341、342)电连接到连接单元(7)。
该方面允许多个第一电路(1A、1B)和多个第二电路(2A、2B)在不使用平滑电容器的情况下电连接在DC侧。
根据第十一方面的虚拟DC电压发生器电路(3)被用作根据第一至第十方面中任一方面的电力转换系统(10;10A)中的第三电路(3)。
该方面允许在连接单元(7)中产生与在虚拟DC电压发生器电路(3)的变压器(33)的次级绕组(332)的两端之间产生的输出电压(VT)的平坦范围(W12)相对应的DC电压。因此,多个电路(即,第一电路1和第二电路2)可以在不使用平滑电容器的情况下连接在DC侧。
请注意,根据第二至第十方面的构成元件不是电力转换系统(10;10A)的必需构成元件,而是可以适当省略。
附图标记列表
1 第一电路
111、112 第一内部端子
113-115 第一外部端子
Q11-Q16 第一开关元件
2 第二电路
211、212 第二内部端子
213、214 第二外部端子
Q21、Q22 第二开关元件
3 第三电路(DC电压发生器电路)
33 变压器
341、342 第三内部端子
343、344 第三外部端子
Q31-Q34 第三开关元件(开关元件)
5、5A、5B、5C、5D 缓冲器电路
6 控制电路
7 连接单元
10、10A 电力转换系统
I1 第一输出电流
I2 第二输出电流
T1 第一时段
Td1 反转时段
VT 输出电压
VT1 第一电位
VT2 第二电位
W1 输出电压的波形
W11 上升范围
W12 平坦范围
W13 下降范围。

Claims (11)

1.一种电力转换系统,包括:
第一电路,包括第一内部端子和第一外部端子,并且所述第一外部端子电连接到AC电源或AC负载;以及
第二电路,至少包括第二内部端子,
所述电力转换系统被配置为在所述第一电路的所述第一内部端子和所述第二电路的所述第二内部端子之间传输电力,
所述电力转换系统还包括第三电路,所述第三电路包括第三内部端子和第三外部端子,
所述第一内部端子、所述第二内部端子和所述第三内部端子电连接到同一连接单元,
所述第三电路包括开关元件和电连接到所述开关元件的变压器,所述第三电路被配置为经由所述开关元件和所述变压器在所述变压器的次级绕组的两端之间提供输出电压,
所述次级绕组电连接到所述第三内部端子,
所述输出电压的波形包括:
上升范围,其中,所述输出电压从第一电位变化到高于所述第一电位的第二电位;
下降范围,其中,所述输出电压从所述第二电位变化到所述第一电位;以及
平坦范围,其中,所述输出电压保持在所述第一电位或所述第二电位。
2.根据权利要求1所述的电力转换系统,其中
所述连接单元不包括平滑电容器。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换系统,还包括电连接到所述连接单元的缓冲器电路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力转换系统,其中
所述第一电路包括第一开关元件,所述第一开关元件与用作所述开关元件的第三开关元件不同,
所述第二电路包括第二开关元件,所述第二开关元件与所述第一开关元件和所述第三开关元件不同,
所述第一电路被配置为通过控制所述第一开关元件的导通/截止状态向所述第一内部端子提供具有矩形波形的第一输出电流,并且
所述第二电路被配置为通过控制所述第二开关元件的导通/截止状态向所述第二内部端子提供具有矩形波形的第二输出电流。
5.根据权利要求4所述的电力转换系统,其中
用于使所述第一开关元件导通或截止的第一驱动信号、用于使所述第二开关元件导通或截止的第二驱动信号、以及用于使所述第三开关元件导通或截止的第三驱动信号彼此同步。
6.根据权利要求5所述的电力转换系统,其中
所述第一开关元件导通的时刻或所述第一开关元件截止的时刻与所述第二开关元件导通的时刻或所述第二开关元件截止的时刻同步。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的电力转换系统,其中
所述第一电路和所述第二电路中的每一个被配置为在包括反转时段的第一时段内不向所述第三电路传输电力,其中在所述反转时段中,施加到所述变压器的初级绕组的电压的极性反转。
8.根据权利要求7所述的电力转换系统,其中
第一时间长度等于或大于第二时间长度,所述第一时间长度定义从所述第一时段开始到所述反转时段开始的时段的长度,所述第二时间长度定义从所述反转时段结束到所述第一时段结束的时段的长度。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的电力转换系统,还包括控制电路,所述控制电路被配置为:在检测到所述第一电路或所述第二电路之一中的任何异常时,当自所述第一开关元件或所述第二开关元件中的至少一个已经被截止起经过预定时间段时,使所述第三开关元件截止。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电力转换系统,其中
所述电力转换系统包括:多个第一电路,所述多个第一电路之一是所述第一电路;以及多个第二电路,所述多个第二电路之一是所述第二电路,以及
所述多个第一电路中的每一个的第一内部端子、所述多个第二电路中的每一个的第二内部端子、以及所述第三电路的第三内部端子电连接到所述连接单元。
11.一种虚拟DC电压发生器电路,用作根据权利要求1至10中任一项所述的电力转换系统中的第三电路。
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