CN114498710A - 中压双向换电结构和充电桩系统 - Google Patents

中压双向换电结构和充电桩系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种中压双向换电结构和充电桩系统，涉及电源技术领域，解决了目前的充电场站效率低，能量只可以单向流动的问题，包括多绕组中压降压变压器，包括与电网耦接的原边绕组以及多个副边绕组，多个所述副边绕组相互隔离；多个双向交流直流充电模块，多个所述双向交流直流充电模块分别与多个所述副边绕组耦接。本申请由于多个副边绕组之间相互隔离，因此双向交流直流充电模块可以采用非隔离型的功率拓扑，相对于现有技术，本申请的双向交流直流充电模块减少了高频隔离变压器，充电系统整体的效率得以提高，同时双向交流直流充电模块实现了能量双向流动。

Description

中压双向换电结构和充电桩系统
技术领域
本申请涉及电源技术领域，具体涉及一种中压双向换电结构和充电桩系统。
背景技术
随着新能源汽车的普及，对直流充电桩的需求越来越多，充电桩功率的要求越来越大。城市内以及高速公路服务区对于直流充电桩场站需求急速增加，单个场站内的充电桩数量也增加。因此未来充电场站需求的配电功率也会相应增加，为了更有效地利用电网的配电功率，需要一种高效率的充电技术。
随着电动汽车的普及与智能电网的发展，电动汽车与电网互动技术(Vehi cle-to-grid，V2G)正受到人们的关注。V2G技术利用电动汽车作为储能单元，实现电动汽车与电力系统之间能量的可控交换，电动汽车达到一定规模后，当电网负荷过高时，可以将闲置电动汽车作为储能单元耦接于电力系统，控制其对电网放电；当电网负荷过低时，控制电动汽车充电存储电网过剩电量。通过V2G模式，可以在电网电价高时向电网售电；在电网低时，向电网购电。因此充电技术也需要具有能量双向流动的特点。
目前的常用的充电场站架构，存在一定的局限性，从中压电网到汽车所需的直流电，通常会经过两个变压器，一个是中压转低压的降压变压器，一个是隔离型充电桩内部的高频变压器，高频变压器实现车与车之间隔离，因而目前充电场站整体效率偏低，浪费电能，增加电网负担，另一个局限是能量只可以单向流动，无法将电动汽车电池的能量反馈回电网。
发明内容
本申请提供一种简化充电场站整体的架构，使充电系统整体效率提高，同时能够实现能量在电网和充电桩之间双向流动的中压双向换电结构和充电桩系统。
一方面，本申请提供一种中压双向换电结构，包括：
多绕组中压降压变压器，包括与电网耦接的原边绕组以及多个副边绕组，多个所述副边绕组相互隔离，所述多绕组中压降压变压器用于将电网的中压交流电源转换目标交流电源；
多个双向交流直流充电模块，多个所述双向交流直流充电模块分别与多个所述副边绕组耦接，所述双向交流直流充电模块用于进行所述副边绕组和所述多个外部连接的用户设备之间的双向电源转换和双向电源传输。
在本申请一种可能的实现方式中，所述双向交流直流充电模块包括三相交流直流变换单元和双向直流直流变换单元；
三相交流直流变换单元，耦接于所述多个所述副边绕组和所述双向直流直流变换单元之间，所述三相交流直流变换单元用于进行所述目标交流电源和低压直流电源的双向电源转换，并进行多个所述副边绕组和所述双向直流直流变换单元之间的双向电源传输；
双向直流直流变换单元，耦接于所述三相交流直流变换单元，用于进行所述低压直流电源和目标直流电源的双向电源转换，并进行所述三相交流直流变换单元和所述用户设备之间的双向电源传输。
在本申请一种可能的实现方式中，所述三相交流直流变换单元包括：
三相三电平逆变部，所述三相三电平逆变部用于进行所述目标交流电源和所述低压直流电源的双向电源转换；
两个母线电容，两个所述母线电容相互串联且并联于所述三相三电平逆变部和所述双向直流直流变换单元之间，两个所述母线电容用于控制所述三相交流直流变换单元和所述双向直流直流变换单元的通断。
在本申请一种可能的实现方式中，所述三相三电平逆变部包括三相T型三电平电路，所述三相T型三电平电路包括三个第一相线、第一中性线和和三相第一桥臂，三相所述第一桥臂均与所述两个母线电容并联，所述第一中性线与两个所述母线电容之间的连接中点耦接，每相所述第一桥臂均包括：
两个第一开关管，两个所述第一开关管串联且两个所述第一开关管之间形成第一连接点，三相所述第一桥臂的第一连接点分别与三个所述第一相线耦接；
两个第一钳位开关管，所述第一连接点与所述连接中点之间耦接有两个反向串联的所述第一钳位开关管。
在本申请一种可能的实现方式中，所述三相三电平逆变部包括三相I型三电平电路，所述三相I型三电平电路包括三个第二相线、第二中性线和三相第二桥臂，三相所述第二桥臂均与所述两个母线电容并联，每相所述第二桥臂包括相互串联的第一上桥臂和第一下桥臂，所述第一上桥臂和所述第一下桥臂之间形成第二连接点，三相所述第二桥臂的第二连接点分别与三个所述第二相线耦接；
所述第一上桥臂包括两个串联的第二开关管，两个所述第二开关管之间形成第三连接点，所述第一下桥臂包括两个串联的第三开关管，两个所述第三开关管之间形成第四连接点；
所述第二桥臂还包括串联于所述第三连接点和所述第四连接点之间的两个第一钳位二极管，两个所述第一钳位二极管之间形成第五连接点；
所述第二中性线与每相所述第二桥臂的所述第五连接点以及两个所述母线电容之间的连接中点耦接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述三相三电平逆变部包括三相有源中性点箝位型三电平电路，所述三相有源中性点箝位型三电平电路包括三个第三相线、第三中性线和三相第三桥臂，三相所述第三桥臂均与所述两个母线电容并联，每相所述第三桥臂包括相互串联的第二上桥臂和第二下桥臂，所述第二上桥臂和所述第二下桥臂之间形成第六连接点，三相所述第三桥臂的第六连接点分别与三个所述第三相线耦接；
所述第二上桥臂包括两个串联的第四开关管，两个所述第四开关管之间形成第七连接点，所述第二下桥臂包括两个串联的第五开关管，两个所述第五开关管之间形成第八连接点；
所述第三桥臂还包括串联于所述第七连接点和所述第八连接点之间的两个第二钳位开关管，两个所述第二钳位开关管之间形成第九连接点；
所述第三中性线与每相所述第三桥臂的所述第九连接点以及两个所述母线电容之间的连接中点耦接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述双向交流直流充电模块还包括：
滤波单元，所述滤波单元耦接于所述副边绕组和所述三相交流直流变换单元之间，用于对所述副边绕组与所述三相交流直流变换单元之间传输的目标交流电源进行滤波。
在本申请一种可能的实现方式中，所述双向交流直流充电模块还包括：
预充电单元，所述预充电单元耦接于所述滤波单元和所述三相交流直流变换单元之间，用于抑制所述目标交流电源中的瞬时浪涌电流。
在本申请一种可能的实现方式中，所述三相交流直流变换单元还包括：
多个滤波电感，多个所述滤波电感的一端均耦接于所述预充电单元，多个所述滤波电感的另一端均耦接于所述三相三电平逆变部，多个所述滤波电感用于对目标交流电源进行滤波。
另一方面，本申请提供一种充电桩系统，所述充电桩系统包括如所述的中压双向换电结构。
本申请提出的中压双向换电结构主要由多绕组中压降压变压器和多个双向交流直流充电模块构成，将中压电网耦接于多绕组中压降压变压器的原边绕组，即原边绕组为中压侧，将多个双向交流直流充电模块分别耦接于多绕组中压降压变压器的多个副边绕组，即副边绕组为低压侧，通过绕组中压降压变压器将中压交流电源转换为目标交流电源，由于多个副边绕组之间相互隔离，因此双向交流直流充电模块可以采用非隔离型的功率拓扑，相对于现有技术，本申请的双向交流直流充电模块减少了高频隔离变压器，充电系统效率得以提高，同时双向交流直流充电模块实现了能量可以双向流动，可以用于实现V2G技术。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的中压双向换电结构的一个实施例结构示意图；
图2是本申请实施例提供的双向交流直流充电模块的一个实施例结构示意图；
图3是本申请实施例提供的双向交流直流充电模块的一个实施例结构示意图；
图4是本申请实施例提供的双向交流直流充电模块的一个实施例结构示意图；
图5是本申请实施例提供的双向交流直流充电模块的一个实施例结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一、”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明。”本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本申请实施例提供一种中压双向换电结构及充电桩系统，以下分别进行详细说明。
如图1所示，为本申请实施例中提出的中压双向换电结构的一个实施例结构示意图，该中压双向换电结构包括：
多绕组中压降压变压器100，包括与电网耦接的原边绕组101以及多个副边绕组102，多个副边绕组102相互隔离，多绕组中压降压变压器100用于将电网的中压交流电源转换目标交流电源；
多绕组中压降压变压器100的输入端包括三个相线和一个零线，具体为，相线L1、相线L2、相线L3和零线N1，通过相线L1、相线L2、相线L3和零线N1实现电网至多绕组中压降压变压器100的中压交流电源输入，多绕组中压降压变压器100即为在铁芯上饶有一个原边绕组和多个副边绕组的变压器，副边绕组的匝数不同时，则对应的副边绕组端的电压也不同。在本实施例中，多绕组中压降压变压器100的原边绕组与中压电网耦接，多绕组中压降压变压器100的多个副边绕组与多个用户设备耦接，多个副边绕组相互隔离。
多个双向交流直流充电模块200，多个双向交流直流充电模块200分别与多个副边绕组102耦接，双向交流直流充电模块200用于进行副边绕组102和多个外部连接的用户设备之间的双向电源转换和双向电源传输。
如图2所示(系统框图)，双向交流直流充电模块200包括滤波单元201、预充电单元204、三相交流直流变换单元203、多个母线电容、双向直流直流变换单元205以及用于控制上述单元工作的信号处理单元206。通过上述多个单元将多绕组中压降压变压器100的副边绕组端的目标交流电源转换为适用于用户设备的目标直流电源，同时由于三相交流直流变换单元203和双向直流直流变换单元205能够实现能量的双向流动，通过信号处理单元206控制三相交流直流变换单元203和双向直流直流变换单元205的能量传输方向，从而便于实现中压电网对用户设备的充电，以及用户设备对中压电网的反向充电。
本申请提出的中压双向换电结构，主要由多绕组中压降压变压器100和多个双向交流直流充电模块200构成，将中压电网耦接于多绕组中压降压变压器100的原边绕组101，即原边绕组101为中压侧，将多个双向交流直流充电模块200分别耦接于多绕组中压降压变压器100的多个副边绕组102，即副边绕组102为低压侧，通过绕组中压降压变压器将中压交流电源转换为目标交流电源，由于多个副边绕组102之间相互隔离，因此双向交流直流充电模块200可以采用非隔离型的功率拓扑，相对于现有技术，本申请的双向交流直流充电模块200减少了高频隔离变压器，充电系统效率得以提高，同时双向交流直流充电模块200实现了能量可以双向流动，可以用于实现V2G技术。
在本申请的另一个实施例中，双向交流直流充电模块200包括三相交流直流变换单元203、双向直流直流变换单元205以及信号处理单元206。
三相交流直流变换单元203，耦接于多个副边绕组102和双向直流直流变换单元205之间，三相交流直流变换单元203用于进行目标交流电源和低压直流电源的双向电源转换，并进行多个副边绕组102和双向直流直流变换单元205之间的双向电源传输。
双向直流直流变换单元205，耦接于三相交流直流变换单元203，用于进行低压直流电源和目标直流电源的双向电源转换，并进行三相交流直流变换单元203和外部设备之间的双向电源传输。在本实施例中，外部设备可以是能够实现反馈电源能量至电网的电动汽车电池。
信号处理单元206，信号处理单元206的控制端分别与三相交流直流变换单元203和双向直流直流变换单元205耦接，用于输出控制信号以控制三相交流直流变换单元203和双向直流直流变换单元205工作。
以下对上述三个单元进行具体介绍。
针对三相交流直流变换单元203，三相交流直流变换单元203包括三相三电平逆变部和两个母线电容，具体的：
三相三电平逆变部，三相三电平逆变部用于进行目标交流电源和低压直流电源的双向电源转换。其中，三相三电平逆变部可以采用三相T型三电平电路(Neutral PointClamped，TNPC)、三相I型三电平电路或者三相有源中性点箝位型三电平电路(Active-Neutral-Point-Clamped，ANPC)，本申请的其他实施例将会针对该三种三相三电平逆变部进行具体介绍，本实施例中不做具体阐述。
两个母线电容包括母线电容CBH和母线电容CBL，母线电容CBH和母线电容CBL相互串联且并联于三相三电平逆变部和双向直流直流变换单元之间，两个母线电容之间形成连接中点Y1。具体应用过程中，当三相三电平逆变部将目标交流电源转换为低压直流电源的同时，目标交流电源对母线电容CBH和母线电容CBL进行充电，当母线电容CBH和母线电容CBL充电达到预设的电压值后，以使三相交流直流变换单元和双向直流直流变换单元连通，以实现控制三相交流直流变换单元和双向直流直流变换单元的通断。
针对双向直流直流变换单元205，如图3所示，双向直流直流变换单元205包括开关管M11～开关管M14，开关管M11～开关管M14共同构成了一个全桥结构，开关管M11～开关管M14均可以采用三极管、MOS管、晶闸管或者其他可以实现开关功能的器件，在本实施例中，开关管M11～开关管M14均采用的是N沟道的MOS管。
具体的，开关管M11的漏极和开关管M13的漏极均耦接于母线电容CBH的第一端，母线电容CBH的第二端与母线电容CBL的第一端耦接，开关管M12的源极和开关管M14的源极均耦接于母线电容CBL的的第二端，开关管M11的源极与开关管M12的漏极耦接，开关管M13的源极与开关管M14的漏极耦接。开关管M11～开关管M14的控制极分别与信号处理单元206的不同的控制端耦接，通过信号处理单元206的不同的控制端分别控制开关管M11～开关管M14的导通和关断。
如图3所示，双向直流直流变换单元205还包括谐振电感LP10、谐振电感LP11和谐振电容C4，谐振电感LP10的第一端耦接于开关M13的源极与开关M14的漏极的耦接点处，谐振电感LP10的第二端耦接于谐振电容C4的第一端，谐振电感LP11的第一端耦接于开关M11的源极与开关M12的漏极的耦接点处，谐振电感LP11的第二端耦接于谐振电容C4的第一端，谐振电容C4的第二端与开关管M14的源极耦接。
应用过程中，双向直流直流变换单元205正向工作时，当母线电容CBH和母线电容CBL充电达到预设的电压值，同时通过信号处理单元206的控制端驱动开关管M11～开关管M14构成的全桥结构按照设定50％占空比的开关频率进行变频工作，示例性的，驱动过程中，使开关管M11和开关管M12在一个开关周期内交替导通，并使开关管M13和开关管M14也同时在一个开关周期内交替导通，每个开关管的导通占空比约为50％(留有一定死区时间)，从而在全桥结构侧形成一个方波信号作为谐振腔，同时谐振腔会根据开关管M11～开关管M14的开关频率得到不同的频率相应，获得不同的电压增益，实现输出不同电压值的信号，即通过双向直流直流变换单元205将母线电容CBH和母线电容CBL两端输出的直流信号转换为目标电压值的直流信号；
当双向直流直流变换单元205反向工作时，此时信号处理单元206的控制端驱动开关管M11～开关管M14工作于整流状态，对从谐振电容C4两端的反向功率流进行整流，即实现双向直流直流变换单元205的双向电源传输。
针对信号处理单元206，具体的，如图2所示，可以理解的是，可以通过信号处理单元206的控制端的电平变化，控制三相交流直流变换单元203中的开关管或者双向直流直流变换单元205中的开关管的通断，或者控制三相交流直流变换单元203和双向直流直流变换单元205中的其他元器件的不同工作状态，以控制三相交流直流变换单元203和双向直流直流变换单元205实现不同的工作方式，本申请的其他实施例将会针对信号处理单元206的控制端对的控制方式进行具体介绍，本实施例中不做具体阐述。
在本实施例中，信号处理单元206可以是一个或者一个以上处理核心的接口信号处理单元206，信号处理单元206可以包括一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器、电源、输入单元、数据接口等部件。本领域技术人员可以理解，图2中示出的信号处理单元206的结构并不构成对信号处理单元206的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：
信号处理单元206是利用各种接口和线路连接整个信号处理单元206的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行信号处理单元206的各种功能和处理数据，从而对信号处理单元206进行整体监控。可选的，信号处理单元206可包括一个或多个处理核心；信号处理单元206可以是微信号处理单元(Microcontroller Unit，MCU)，中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Ap plication Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用信号处理单元206可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，优选的，信号处理单元206可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到信号处理单元206中。
存储器可用于存储软件程序以及模块，信号处理单元206通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据信号处理单元206的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器还可以包括存储器控制器，以提供信号处理单元206对存储器的访问。
信号处理单元206还包括给各个部件供电的电源，优选的，电源可以通过电源管理系统与信号处理单元206逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。
该信号处理单元206还可包括输入单元，该输入单元可以是按键，该输入单元可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。
该信号处理单元206还包括数据接口，数据接口包括上行数据接口和下行数据接口，其中，信号处理单元206具有下行数据无线传输功能，与监测终端所使用无线协议相同(WiFi/BLE/zigbee/433)，信号处理单元206还具有上行数据传输功能，上行数据接口可以为以太网有线接口，还可以具有无线协议功能。
在本申请另一个实施例中，三相三电平逆变部包括三相T型三电平电路，三相T型三电平电路包括三个第一相线、第一中性线和三相第一桥臂，三相第一桥臂均与两个母线电容并联，第一中性线与两个母线电容之间的连接中点耦接，每相第一桥臂均包括：
两个第一开关管，两个第一开关管串联且两个第一开关管之间形成第一连接点，三相第一桥臂的第一连接点分别与三个第一相线耦接；
两个第一钳位开关管，第一连接点与连接中点之间耦接有两个反向串联的第一钳位开关管。
三相交流直流变换单元还包括多个滤波电感，具体包括滤波电感LP1、滤波电感LP2和滤波电感LP3，滤波电感LP1、滤波电感LP2和滤波电感LP3的一端均耦接于预充电单元204，多个滤波电感的另一端均耦接于三相三电平逆变部。滤波电感LP1、滤波电感LP2和滤波电感LP3共同用于对输入至三相三电平逆变部内的目标交流电源进行滤波。
具体的，三相T型三电平电路包括与滤波单元201耦接的第一相线A11、第一相线A12、第一相线A13和第一中性线N11，第一相线A11、第一相线A12、第一相线A13与滤波单元201之间分别耦接有滤波电感LP1、滤波电感LP2和滤波电感LP3。
第一相线A11、第一相线A12和第一相线A13分别耦接有与母线电容CBH和母线电容CBL同时并联的第一桥臂，每相第一桥臂均由两个第一开关管和两个第一钳位开关管构成，如图3所示，三相第一桥臂包括六个第一开关管(T11～T16)和六个第一钳位开关管(Q11～Q16)，其中，第一开关管T11、第一开关管T12、第一钳位开关管Q11和第一钳位开关管Q12共同构成一个第一桥臂；第一开关管T13、第一开关管T14、第一钳位开关管Q13和第一钳位开关管Q14共同构成一个第一桥臂；第一开关管T15、第一开关管T16、第一钳位开关管Q15和第一钳位开关管Q16共同构成一个第一桥臂，即三相桥臂。
在本实施例中，第一开关管和第一钳位开关管均可以采用三极管、MOS管、晶闸管或者其他可以实现开关功能的器件，在本实施例中，第一开关管和第一钳位开关管采用的是绝缘栅双极型晶体管和二极管构成的的复合型开关管。
三相第一桥臂的第一连接点分别包括第一连接点X11、第一连接点X12和第一连接点X13，具体的，第一开关管T11的发射极和第一开关管T12的集电极耦接，且于耦接点处形成第一连接点X11，第一相线A11与第一连接点X11耦接，以此类推，第一相线A12与三相桥臂的第一连接点X12耦接，第一相线A13与三相桥臂的第一连接点X13耦接。通过第一连接点X11、第一连接点X12和第一连接点X13将滤波单元201输出的滤波后的低压交流信号输送至三相T型三电平电路内。
在本实施例中，第一连接点与连接中点之间耦接有两个反向串联的第一钳位开关管，母线电容CBH和母线电容CBL之间的连接中点包括连接中点S1、连接中点S2和连接中点S3。
具体的，第一连接点X11与连接中点S1之间耦接有反向串联的第一钳位开关管Q11和第一钳位开关管Q12，第一钳位开关管Q11的集电极与第一连接点X11耦接，第一钳位开关管Q11的发射极与第一钳位开关管Q12的发射极耦接，第一钳位开关管Q12的集电极与连接中点S1耦接；
第一连接点X12与连接中点S2之间耦接有反向串联的第一钳位开关管Q13和第一钳位开关管Q14，第一钳位开关管Q13的集电极与第一连接点X12耦接，第一钳位开关管Q13的发射极与第一钳位开关管Q14的发射极耦接，第一钳位开关管Q14的集电极与连接中点S2耦接；
第一连接点X13与连接中点S3之间耦接有反向串联的第一钳位开关管Q15和第一钳位开关管Q16，第一钳位开关管Q15的集电极与第一连接点X13耦接，第一钳位开关管Q15的发射极与第一钳位开关管Q16的发射极耦接，第一钳位开关管Q16的集电极与连接中点S3耦接。
在本实施例中，通过信号处理单元206控制三相T型三电平电路中每个开关管的通断，即可实现不同的导通功能，使三相T型三电平电路的输出端输出不同电压值的电压，实际应用过程中，可以有多种驱动方式，本实施例基于可应用的其中一种实际应用情况，对三相T型三电平电路的工作原理进行分析，假设三相T型三电平电路的所有器件为理想器件，不计其开关管和二极管的导通管压降。
三相T型三电平电路在应用过程中，定义电流由三相三电平逆变部流至外部耦接的用户设备的方向为正方向，电流由用户设备的方向至三相三电平逆变部流为负方向，以与第一相线A11耦接的第一桥臂进行说明，若输入至三相T型三电平电路的直流母线电压为Ui1：
(1)当T11和Q12导通，且T12和Q11关断时，若电流为正方向，则电流流过开关管T11中反向并联的续流二极管，并对母线电容CBH充电，此时第一相线A11耦接的第一桥臂的输出端电位等同于第一相线A11的正向电位，即输出电压U1＝Ui1/2；若电流为负方向，则通过负方向的电流对母线电容CBH放电，电流流过开关管T11，则第一相线A11耦接的第一桥臂的输出端电位仍然等同于第一相线A11的正向电位，输出电压U1＝Ui1/2；在本实施例中，可将其定义为“1”状态。
(2)当Q11和Q12导通，且T11和T12关断时，若电流为正方向，则电流顺序流过第一钳位开关管Q11和第一钳位开关管Q12中反向并联的续流二极管，电流注入连接中点S1，即连接中点Y1，此时第一相线A11耦接的第一桥臂输出端电位等同于0点电位，输出电压U1＝0V；若电流为负方向，电流从连接中点S1流向第一钳位开关管Q12和第一钳位开关管Q11中的续流二极管，开关管T22，此时第一相线A11耦接的第一桥臂输出端电位同样等同与0点电位，输出电压U1＝0V；在本实施例中，可将其定义为“0”状态。
(3)当T12和Q11导通，且T11和Q12关断时，若电流为正方向，则电流流过开关管T12，并对母线电容CBL放电，此时第一相线A11耦接的第一桥臂输出端电位等同于第一相线A11的负向电位，即输出电压U＝-Ui1/2；若电流为负方向，则通过负方向的电流母线电容CBL进行充电，电流流过开关管T12反向并联的续流二极管，则第一相线A11耦接的第一桥臂输出端电位仍然等同于第一相线A11的负向电位，即输出电压U＝-Ui1/2。在本实施例中，可将其定义为“-1”状态。
在本实例中，第一相线A12的第一桥臂输出情况和与第一相线A13的第一桥臂输出情况与上述的第一相线A11耦接的第一桥臂输出情况相同。
三相T型三电平电路，在拓扑结构上相对更为复杂，但相对于传统二电平逆变电路只能输出高、低两个电平，这种逆变电路可以通过每相桥臂中的两个第一开关管(例如第一开关管T11和第一开关管T12)的开通输出高、低电平，通过中间二极管的钳位作用输出零电平，总共三个电平状态，三相T型三电平电路相比于传统逆变电路，该种结构可以实现网侧电流的高功率因数，低THD(总谐波失真)，高效率和能量的双向流动，双向的DC/DC变换器采用的是非隔离型拓扑多路交错降压变换器，多路交错降压变换器输出电压范围宽，效率高，控制简单，具有双向整流和逆变的功能，能量可以双向流动。
在本申请另一个实施例中，三相三电平逆变部包括三相I型三电平电路，三相I型三电平电路包括三个第二相线、第二中性线和与三相第二桥臂，三相第二桥臂均与两个母线电容并联，每相第二桥臂包括相互串联的第一上桥臂和第一下桥臂，第一上桥臂和第一下桥臂之间形成第二连接点，三相第二桥臂的第二连接点分别与三个第二相线耦接；
第一上桥臂包括两个串联的第二开关管，两个第二开关管之间形成第三连接点，第一下桥臂包括两个串联的第三开关管，两个第三开关管之间形成第四连接点；
第二桥臂还包括串联于第三连接点和第四连接点之间的两个第一钳位二极管，两个第一钳位二极管之间形成第五连接点；
第二中性线与每相第二桥臂的第五连接点以及两个母线电容之间的连接中点耦接。
三相交流直流变换单元还包括滤波电感LP4、滤波电感LP5和滤波电感LP6，滤波电感LP4、滤波电感LP5和滤波电感LP6的一端均耦接于预充电单元204，滤波电感LP4、滤波电感LP5和滤波电感LP6的另一端均耦接于三相三电平逆变部。滤波电感LP4、滤波电感LP5和滤波电感LP6共同用于对输入至三相三电平逆变部内的目标交流电源进行滤波。
具体的，三相I型三电平电路包括与滤波单元201耦接的第二相线A21、第二相线A22、第二相线A23和第二中性线N21，第二相线A21、第二相线A22和第二相线A23与滤波单元201之间分别耦接有滤波电感LP4、滤波电感LP5和滤波电感LP6。
第二相线A21、第二相线A22、第二相线A23分别耦接有与母线电容CBH和母线电容CBL同时并联的，每相第二桥臂包括相互串联的第一上桥臂和第一下桥臂，如图4所示，三相第二桥臂包括六个第二开关管(T21、T22、T25、T26、T29、T210)、六个第三开关管(T23、T24、T27、T28、T211、T212)和六个第一钳位二极管(D1～D6)，三相第二桥臂的三个第一上桥臂和三个第一下桥臂之间分别形成第二连接点X21、第二连接点X22和第二连接点X23。
其中，第二开关管T21、第二开关管T22、第三开关管T23、第三开关管T24以及第一钳位二极管D1和第一钳位二极管D2共同构成一个第二桥臂，第二开关管T21和第二开关管T22构成该第二桥臂的第一上桥臂，第三开关管T23和第三开关管T24构成该第二桥臂的第一下桥臂，第一上桥臂和第一下桥臂之间形成该第二桥臂的第二连接点X21，该第二桥臂的第二连接点X21与第二相线A21耦接，通过第二连接点X21将滤波单元201输出的滤波后的低压交流信号输送至三相T型三电平电路内；
第二开关管T25、第二开关管T26、第三开关管T27、第三开关管T28以及第一钳位二极管D3和第一钳位二极管D4共同构成一个第二桥臂，第二开关管T25和第二开关管T26构成该第二桥臂的第一上桥臂，第三开关管T27和第三开关管T28构成该第二桥臂的第一下桥臂，第一上桥臂和第一下桥臂之间形成该第二桥臂的第二连接点X22，该第二桥臂的第二连接点X22与第二相线A22耦接，通过第二连接点X22将滤波单元201输出的滤波后的低压交流信号输送至三相T型三电平电路内；
第二开关管T29、第二开关管T210、第三开关管T211、第三开关管T212以及第一钳位二极管D5和第一钳位二极管D6共同构成一个第二桥臂，第二开关管T29和第二开关管T210构成该第二桥臂的第一上桥臂，第三开关管T211和第三开关管T212构成该第二桥臂的第一下桥臂，第一上桥臂和第一下桥臂之间形成该第二桥臂的第二连接点X23，该第二桥臂的第二连接点X23与第二相线A23耦接，通过第二连接点X23将滤波单元201输出的滤波后的低压交流信号输送至三相T型三电平电路内。
上述的结构即构成本实例的三相第二桥臂，在本实施例中，第二开关管和第三开关管均可以采用三极管、MOS管、晶闸管或者其他可以实现开关功能的器件，在本实施例中，第二开关管和第三开关管均采用的是绝缘栅双极型晶体管和二极管构成的的复合型开关管。
三相第二桥臂还包括分别设置于三相第一上桥臂中的第三连接点X24、第三连接点X26、第三连接点X28，三相第二桥臂还包括分别设置于三相第一下桥臂中的第四连接点X25、第四连接点X27、第四连接点X29，第二桥臂还包括串联于第三连接点和第四连接点之间的两个第一钳位二极管。
具体的，第二开关管T21的发射极和第二开关管T22的集电极耦接，且于耦接点处形成第三连接点X24，第三开关管T23的发射极和第三开关管T24的集电极耦接，且于耦接点处形成第四连接点X25，第三连接点X24和第四连接点X25之间串联有第一钳位二极管D1和第一钳位二极管D2；
第二开关管T25的发射极和第二开关管T26的集电极耦接，且于耦接点处形成第三连接点X26，第三开关管T27的发射极和第三开关管T28的集电极耦接，且于耦接点处形成第四连接点X27，第三连接点X26和第四连接点X27之间串联有第一钳位二极管D3和第一钳位二极管D4；
第二开关管T29的发射极和第二开关管T210的集电极耦接，且于耦接点处形成第三连接点X28，第三开关管T211的发射极和第三开关管T212的集电极耦接，且于耦接点处形成第四连接点X29，第三连接点X28和第四连接点X29之间串联有第一钳位二极管D5和第一钳位二极管D6。
每相第二桥臂的两个第一钳位二极管之间形成第五连接点，第五连接点包括第五连接点X210～第五连接点X212，具体的，第一钳位二极管D1的正极与第一钳位二极管D2的负极之间形成第五连接点X210，第一钳位二极管D3的正极与第一钳位二极管D4的负极之间形成第五连接点X211，第一钳位二极管D5的正极与第一钳位二极管D6的负极之间形成第五连接点X212。
第二桥臂中的母线电容CBH和母线电容CBL之间形成连接中点Y2，第二中性线N21依次与每相第二桥臂的第五连接点X210、第五连接点X211、第五连接点X212以及两个母线电容之间的连接中点Y2耦接。
在本实施例中，通过信号处理单元206控制三相I型三电平电路中每个开关管的通断，即可实现不同的导通功能，使三相I型三电平电路的输出端输出不同电压值的电压，实际应用过程中，可以有多种驱动方式，本实施例基于可应用的其中一种实际应用情况，对三相I型三电平电路的工作原理进行分析，假设三相I型三电平电路的所有器件为理想器件，并不计其开关管和二极管的导通管压降。
三相I型三电平电路在应用过程中，定义电流由三相三电平逆变部流至外部耦接的用户设备的方向为正方向，电流由用户设备的方向至三相三电平逆变部流为负方向，通过信号处理单元206控制三相I型三电平电路中每个开关管的通断，以与第二相线A21耦接的第二桥臂进行说明，若输入至三相I型三电平电路的直流母线电压为Ui2：
(1)当T21和T22导通，且T23和T24关断时，
若电流为正方向，则电流流过开关管T21、T22中反向并联的续流二极管，并对母线电容CBH充电，此时第二相线A21耦接的第二桥臂的输出端电位等同于第二相线A21的正向电位，即输出电压U2＝Ui2/2；
若电流为负方向，则通过负方向的电流对母线电容CBH放电，电流流过开关管T21、T22，则第二相线A21耦接的第二桥臂的输出端电位仍然等同于第二相线A21的正向电位，输出电压U2＝Ui2/2；在本实施例中，可将其定义为“1”状态。
(2)当T22和T23导通，且T21和T24关断时，
若电流为正方向，则电流顺序流过开关管T23和第一钳位二极管D2，电流注入第五连接点X210，即连接中点Y2，此时第二相线A21耦接的第二桥臂输出端电位等同于0点电位，输出电压U2＝0V；
若电流为负方向，电流从连接中点Y2和第五连接点X210顺序流过第一钳位二极管D1，开关管T22，此时第二相线A21耦接的第二桥臂输出端电位同样等同与0点电位，输出电压U2＝0V；在本实施例中，可将其定义为“0”状态。
(3)当T23和T24导通，且T21和T22关断时，
若电流为正方向，则电流流过开关管T23、T24，并对母线电容CBL放电，此时第二相线A21耦接的第二桥臂输出端电位等同于第二相线A21的负向电位，即输出电压U＝-Ui2/2；
若电流为负方向，则通过负方向的电流母线电容CBL进行充电，电流流过与开关管T23、T24中反向并联的续流二极管，则第二相线A21耦接的第二桥臂输出端电位仍然等同于第二相线A21的负向电位，即输出电压U＝-Ui2/2。在本实施例中，可将其定义为“-1”状态。在本实例中，第二相线A22的第二桥臂输出情况和与第二相线A23的第二桥臂输出情况与上述的第二相线A21耦接的第二桥臂输出情况相同。
另外，三相I型三电平电路和三相T型三电平电路拓扑同为三电平拓扑，相比于传统二电平拓扑，都具有明显优势，三相I型三电平电路和三相T型三电平电路相比较，三相I型三电平电路与三相T型三电平电路各有优势，耐压方面，理论上三相I型三电平电路要优于三相T型三电平电路，损耗方面，三相T型三电平电路要优于三相I型三电平电路，而在元件数量方面三相I型三电平电路要少两个开关二极管。
在本申请另一个实施例中，三相三电平逆变部包括三相有源中性点箝位型三电平电路，即ANPC型三电平电路拓扑，三相有源中性点箝位型三电平电路包括三个第三相线、第三中性线和三相第三桥臂，三相第三桥臂均与两个母线电容并联，每相第三桥臂包括相互串联的第二上桥臂和第二下桥臂，第二上桥臂和第二下桥臂之间形成第六连接点，三相第三桥臂的第六连接点分别与三个第三相线耦接；
第二上桥臂包括两个串联的第四开关管，两个第四开关管之间形成第七连接点，第二下桥臂包括两个串联的第五开关管，两个第五开关管之间形成第八连接点；
第三桥臂还包括串联于第七连接点和第八连接点之间的两个第二钳位开关管，两个第二钳位开关管之间形成第九连接点；
第三中性线与每相第三桥臂的第九连接点以及两个母线电容之间的连接中点耦接。
三相交流直流变换单元还包括滤波电感LP7、滤波电感LP8和滤波电感LP9，滤波电感LP7、滤波电感LP8和滤波电感LP9的一端均耦接于预充电单元204，滤波电感LP7、滤波电感LP8和滤波电感LP9的另一端均耦接于三相三电平逆变部。滤波电感LP7、滤波电感LP8和滤波电感LP9共同用于对输入至三相三电平逆变部内的目标交流电源进行滤波。具体的，三相有源中性点箝位型三电平电路包括与滤波单元201耦接的第三相线A31、第三相线A32、第三相线A33和第二中性线N31，第三相线A31、第三相线A32和第三相线A33与滤波单元201之间分别耦接有滤波电感LP7、滤波电感LP8和滤波电感LP9。
第三相线A31、第三相线A32、第三相线A33分别耦接有与母线电容CBH和母线电容CBL同时并联的第三桥臂，每相第三桥臂包括相互串联的第二上桥臂和第二下桥臂，如图5所示，三相第三桥臂包括六个第四开关管(T31、T32、T35、T36、T39、T310)、六个第五开关管(T33、T34、T37、T38、T311、T312)和六个第二钳位开关管(Q31～Q36)，三相第三桥臂的三个第二上桥臂和三个第二下桥臂之间分别形成第六连接点X31、第六连接点X32和第六连接点X33。
其中，第四开关管T31、第四开关管T32、第五开关管T33、第五开关管T34以及第二钳位开关管Q31和第二钳位开关管Q32共同构成一个第三桥臂，第四开关管T31和第四开关管T32构成该第三桥臂的第二上桥臂，第五开关管T33和第五开关管T34构成该第三桥臂的第二下桥臂，第二上桥臂和第二下桥臂之间形成该第三桥臂的第六连接点X31，该第三桥臂的第六连接点X31与第三相线A31耦接，通过第六连接点X31将滤波单元201输出的滤波后的低压交流信号输送至三相有源中性点箝位型三电平电路内；
第四开关管T35、第四开关管T36、第五开关管T37、第五开关管T38以及第二钳位开关管Q33和第二钳位开关管Q34共同构成一个第三桥臂，第四开关管T35和第四开关管T36构成该第三桥臂的第二上桥臂，第五开关管T37和第五开关管T38构成该第三桥臂的第二下桥臂，第二上桥臂和第二下桥臂之间形成该第三桥臂的第六连接点X32，该第三桥臂的第六连接点X32与第三相线A32耦接，通过第六连接点X32将滤波单元201输出的滤波后的低压交流信号输送至三相有源中性点箝位型三电平电路内；
第四开关管T39、第四开关管T310、第五开关管T311、第五开关管T312以及第二钳位开关管Q35和第二钳位开关管Q36共同构成一个第三桥臂，即三相第三桥臂，第四开关管T39和第四开关管T310构成该第三桥臂的第二上桥臂，第五开关管T311和第五开关管T312构成该第三桥臂的第二下桥臂，第二上桥臂和第二下桥臂之间形成该第三桥臂的第六连接点X33，该第三桥臂的第六连接点X33与第三相线A33耦接，通过第六连接点X33将滤波单元201输出的滤波后的低压交流信号输送至三相有源中性点箝位型三电平电路内。
上述的结构即构成本实例的三相第三桥臂，在本实施例中，第四开关管和第五开关管均可以采用三极管、MOS管、晶闸管或者其他可以实现开关功能的器件，在本实施例中，第四开关管和第五开关管均采用的是绝缘栅双极型晶体管和二极管构成的的复合型开关管。
三相第三桥臂还包括分别设置于三相第二上桥臂中的第七连接点X34、第七连接点X36、第七连接点X38，三相第三桥臂还包括分别设置于三相第二下桥臂中的第八连接点X35、第八连接点X37、第八连接点X39，第三桥臂还包括串联于第七连接点和第八连接点之间的两个第二钳位开关管。
具体的，第四开关管T31的发射极和第四开关管T32的集电极耦接，且于耦接点处形成第七连接点X34，第五开关管T33的发射极和第五开关管T34的集电极耦接，且于耦接点处形成第八连接点X35，第七连接点X34和第八连接点X35之间串联有第二钳位开关管Q31和第二钳位开关管Q32；
第四开关管T35的发射极和第四开关管T36的集电极耦接，且于耦接点处形成第七连接点X36，第五开关管T37的发射极和第五开关管T38的集电极耦接，且于耦接点处形成第八连接点X37，第七连接点X36和第八连接点X37之间串联有第二钳位开关管Q33和第二钳位开关管Q34；
第四开关管T39的发射极和第四开关管T310的集电极耦接，且于耦接点处形成第七连接点X38，第五开关管T311的发射极和第五开关管T312的集电极耦接，且于耦接点处形成第八连接点X39，第七连接点X38和第八连接点X39之间串联有第二钳位开关管Q35和第二钳位开关管Q36。
每相第三桥臂的两个第二钳位开关管之间形成第九连接点，第九连接点包括第九连接点X310～第九连接点X312；
具体的，第二钳位开关管Q31的集电极与第七连接点X34耦接，第二钳位开关管Q32的发射极与第八连接点X35耦接，第二钳位开关管Q31的发射极和第二钳位开关管Q32的集电极耦接并于耦接点处形成第九连接点X310；
第二钳位开关管Q33的集电极与第七连接点X36耦接，第二钳位开关管Q34的发射极与第八连接点X37耦接，第二钳位开关管Q33的发射极和第二钳位开关管Q34的集电极耦接并于耦接点处形成第九连接点X311；
第二钳位开关管Q35的集电极与第七连接点X38耦接，第二钳位开关管Q36的发射极与第八连接点X39耦接，第二钳位开关管Q35的发射极和第二钳位开关管Q36的集电极耦接并于耦接点处形成第九连接点X312。
第三桥臂中的母线电容CBH和母线电容CBL之间形成连接中点Y3，第三中性线N31依次与每相第三桥臂的第九连接点X310、第九连接点X311、第九连接点X312以及两个母线电容之间的连接中点Y3耦接。
在本实施例中，通过信号处理单元206控制三相有源中性点箝位型三电平电路中每个开关管的通断，即可实现不同的导通功能，使三相有源中性点箝位型三电平电路的输出端输出不同电压值的电压，实际应用过程中，可以有多种驱动方式，本实施例基于可应用的其中一种实际应用情况，对三相有源中性点箝位型三电平电路的工作原理进行分析，假设三相有源中性点箝位型三电平电路的所有器件为理想器件，并不计其开关管和二极管的导通管压降。
三相有源中性点箝位型三电平电路在应用过程中，定义电流由三相三电平逆变部流至外部耦接的用户设备的方向为正方向，电流由用户设备的方向至三相三电平逆变部流为负方向，通过信号处理单元206控制三相有源中性点箝位型三电平电路中每个开关管的通断，以与第三相线A31耦接的第三桥臂进行说明，若输入至三相有源中性点箝位型三电平电路的直流母线电压为Ui3：
(1)当T31、T32导通，且T33、T34、Q31和Q32关断时，
若电流为正方向，则电流流过开关管T31、开关管T32中反向并联的续流二极管，并对母线电容CBH充电，此时第三相线A31耦接的第三桥臂的输出端电位等同于第三相线A31的正向电位，即输出电压U3＝Ui3/2；
若电流为负方向，则通过负方向的电流对母线电容CBH放电，电流流过开关管T31、开关管T32，则第三相线A31耦接的第三桥臂的输出端电位仍然等同于第三相线A31的正向电位，输出电压U3＝Ui3/2；在本实施例中，可将其定义为“1”状态。
(2)当T32和Q31导通，且T31、T33、T34、Q32关断时，
若电流为正方向，则电流顺序流过开关管T32中反向并联的续流二极管和第二钳位开关管Q31，电流注入第九连接点X310，即连接中点Y3，此时第三相线A31耦接的第三桥臂输出端电位等同于0点电位，输出电压U3＝0V；
若电流为负方向，电流从连接中点Y3和第九连接点X310顺序流过第二钳位开关管Q31中反向并联的续流二极管和开关管T32，此时第三相线A31耦接的第三桥臂输出端电位同样等同与0点电位，输出电压U3＝0V；在本实施例中，可将其定义为“0”状态。
在本实施例中，三相有源中性点箝位型三电平电路还有另外一种情况可定义为“0”状态，具体为：
当T33和Q32导通，且T31、T32、T34和Q31关断时，
若电源功率流为正方向，则电源功率流顺序流过第二钳位开关管Q32中反向并联的续流二极管和开关管T33，电源功率流注入第九连接点X310，即连接中点Y3，此时第三相线A31耦接的第三桥臂输出端电位等同于0点电位，输出电压U3＝0V；
若电源功率流为负方向，电源功率流从连接中点Y3和第九连接点X310顺序流过开关管T33中反向并联的续流二极管和第二钳位开关管Q32，此时第三相线A31耦接的第三桥臂输出端电位同样等同与0点电位，输出电压U3＝0V；在本实施例中，可将其定义为“0”状态。
(3)当T33和T34导通，且T31、T32、Q31和Q32关断时，
若电流为正方向，则电流流过开关管T33、T34，并对母线电容CBL放电，此时第三相线A31耦接的第三桥臂输出端电位等同于第三相线A31的负向电位，即输出电压U＝-Ui3/2；
若电流为负方向，则通过负方向的电流母线电容CBL进行充电，电流流过与开关管T33、T34中反向并联的续流二极管，则第三相线A31耦接的第三桥臂输出端电位仍然等同于第三相线A31的负向电位，即输出电压U＝-Ui3/2。在本实施例中，可将其定义为“-1”状态。
在本实例中，第三相线A32的第三桥臂输出情况和与第三相线A33的第三桥臂输出情况与上述的第三相线A31耦接的第三桥臂输出情况相同。
另外，三相有源中性点箝位型三电平电路是三相I型三电平电路拓扑的改进，在三相I型三电平电路的基础上增加了两个开关管，可以主动控制中性点回路的切入，ANPC拓扑结构相对于三相T型三电平电路和三相I型三电平电路结构，可以通过调整开关模式来优化损耗分布来提高输出功率和利用效率。
在本申请的另一个实施例中，双向交流直流充电模块200包括：
滤波单元201，滤波单元201耦接于副边绕组102和三相交流直流变换单元203之间，用于对副边绕组102与三相交流直流变换单元203之间传输的目标交流电源进行滤波。
如图3所示，滤波单元201包括滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3，滤波电容C1的一端与相线L3耦接，滤波电容C1的另一端与零线N1耦接，滤波电容C2的一端与相线L2耦接，滤波电容C2的另一端与零线N1耦接，滤波电容C3的一端与相线L1耦接，滤波电容C3的另一端与零线N1耦接。通过滤波电容C1、滤波电容C2和滤波电容C3对目标交流电源进行滤波。
在本申请的另一个实施例中，双向交流直流充电模块200包括：
预充电单元204，预充电单元204耦接于滤波单元201和三相交流直流变换单元203之间，用于抑制目标交流电源中的瞬时浪涌信号。
如图3所示，具体的，预充电单元204包括预充电电阻R1、预充电电阻R2和预充电电阻R3，预充电电阻R1的一端与相线L3耦接，预充电电阻R1的另一端与滤波电感LP3耦接，预充电电阻R2的一端与相线L2耦接，预充电电阻R2的另一端与滤波电感LP2耦接，预充电电阻R3的一端与相线L1耦接，预充电电阻R3的另一端与滤波电感LP1耦接。通过预充电电阻R1、预充电电阻R2和预充电电阻R3对相线L1、相线L2和相线L3输入的目标交流电源进行预充电，用于抑制目标交流电源中的瞬时浪涌电流。
在本申请的另一个实施例中，本申请提供一种充电桩系统，充电桩系统包括如的中压双向换电结构。
以上对本申请实施例所提供的一种中压双向换电结构和充电桩系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种中压双向换电结构，其特征在于，包括：
多绕组中压降压变压器，包括与电网耦接的原边绕组以及多个副边绕组，多个所述副边绕组相互隔离，所述多绕组中压降压变压器用于将电网的中压交流电源转换为目标交流电源；
多个双向交流直流充电模块，多个所述双向交流直流充电模块分别与多个所述副边绕组耦接，所述双向交流直流充电模块用于进行所述副边绕组和所述多个外部连接的用户设备之间的双向电源转换和双向电源传输。
2.如权利要求1所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述双向交流直流充电模块包括三相交流直流变换单元和双向直流直流变换单元；
三相交流直流变换单元，耦接于所述多个所述副边绕组和所述双向直流直流变换单元之间，所述三相交流直流变换单元用于进行所述目标交流电源和低压直流电源的双向电源转换，并进行多个所述副边绕组和所述双向直流直流变换单元之间的双向电源传输；
双向直流直流变换单元，耦接于所述三相交流直流变换单元，用于进行所述低压直流电源和目标直流电源的双向电源转换，并进行所述三相交流直流变换单元和所述用户设备之间的双向电源传输。
3.如权利要求2所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述三相交流直流变换单元包括：
三相三电平逆变部，所述三相三电平逆变部用于进行所述目标交流电源和所述低压直流电源的双向电源转换；
两个母线电容，两个所述母线电容相互串联且并联于所述三相三电平逆变部和所述双向直流直流变换单元之间，两个所述母线电容用于控制所述三相交流直流变换单元和所述双向直流直流变换单元的通断。
4.如权利要求3所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述三相三电平逆变部包括三相T型三电平电路，所述三相T型三电平电路包括三个第一相线、第一中性线和三相第一桥臂，三相所述第一桥臂均与所述两个母线电容并联，所述第一中性线与两个所述母线电容之间的连接中点耦接，每相所述第一桥臂均包括：
两个第一开关管，两个所述第一开关管串联且两个所述第一开关管之间形成第一连接点，三相所述第一桥臂的第一连接点分别与三个所述第一相线耦接；
两个第一钳位开关管，所述第一连接点与所述连接中点之间耦接有两个反向串联的所述第一钳位开关管。
5.如权利要求3所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述三相三电平逆变部包括三相I型三电平电路，所述三相I型三电平电路包括三个第二相线、第二中性线和与三相第二桥臂，三相所述第二桥臂均与所述两个母线电容并联，每相所述第二桥臂包括相互串联的第一上桥臂和第一下桥臂，所述第一上桥臂和所述第一下桥臂之间形成第二连接点，三相所述第二桥臂的第二连接点分别与三个所述第二相线耦接；
所述第一上桥臂包括两个串联的第二开关管，两个所述第二开关管之间形成第三连接点，所述第一下桥臂包括两个串联的第三开关管，两个所述第三开关管之间形成第四连接点；
所述第二桥臂还包括串联于所述第三连接点和所述第四连接点之间的两个第一钳位二极管，两个所述第一钳位二极管之间形成第五连接点；
所述第二中性线与每相所述第二桥臂的所述第五连接点以及两个所述母线电容之间的连接中点耦接。
6.如权利要求3所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述三相三电平逆变部包括三相有源中性点箝位型三电平电路，所述三相有源中性点箝位型三电平电路包括三个第三相线、第三中性线和三相第三桥臂，三相所述第三桥臂均与所述两个母线电容并联，每相所述第三桥臂包括相互串联的第二上桥臂和第二下桥臂，所述第二上桥臂和所述第二下桥臂之间形成第六连接点，三相所述第三桥臂的第六连接点分别与三个所述第三相线耦接；
所述第二上桥臂包括两个串联的第四开关管，两个所述第四开关管之间形成第七连接点，所述第二下桥臂包括两个串联的第五开关管，两个所述第五开关管之间形成第八连接点；
所述第三桥臂还包括串联于所述第七连接点和所述第八连接点之间的两个第二钳位开关管，两个所述第二钳位开关管之间形成第九连接点；
所述第三中性线与每相所述第三桥臂的所述第九连接点以及两个所述母线电容之间的连接中点耦接。
7.如权利要求2所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述双向交流直流充电模块还包括：
滤波单元，所述滤波单元耦接于所述副边绕组和所述三相交流直流变换单元之间，用于对所述副边绕组与所述三相交流直流变换单元之间传输的目标交流电源进行滤波。
8.如权利要求7所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述双向交流直流充电模块还包括：
预充电单元，所述预充电单元耦接于所述滤波单元和所述三相交流直流变换单元之间，用于抑制所述目标交流电源中的瞬时浪涌电流。
9.如权利要求8所述的中压双向换电结构，其特征在于，所述三相交流直流变换单元还包括：
多个滤波电感，多个所述滤波电感的一端均耦接于所述预充电单元，多个所述滤波电感的另一端均耦接于所述三相三电平逆变部，多个所述滤波电感用于对所述目标交流电源进行滤波。
10.一种充电桩系统，其特征在于，所述充电桩系统包括如权利要求1至权利要求9中任意一项所述的中压双向换电结构。
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