CN115315892A - 用于具有改进的共模性能的输入串联结构的转换器系统的ac/dc转换器级 - Google Patents

用于具有改进的共模性能的输入串联结构的转换器系统的ac/dc转换器级 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于具有输入串联结构的转换器系统(3)的AC/DC转换器级(1)。所述AC/DC转换器级(1)包括：两个输入端子(IN1、IN2)，用于将AC输入电压(Vin)输入到所述AC/DC转换器级(1)；至少一个第一支路(CB1)，具有至少两个开关(S1、S2)，所述至少两个开关(S1、S2)在第一连接点(N1)处串联电连接，其中，所述两个输入端子(IN1、IN2)中的第一输入端子(IN1)电连接至所述第一支路(CB1)的所述第一连接点(N1)。所述AC/DC转换器级(1)还包括：至少一个第一蓄电器(C1)，用于提供DC输出电压，所述第一蓄电器(C1)并联电连接至所述第一支路(CB1)；至少一个可控双向开关(BS0)，在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间电连接。所述AC/DC转换器级具有改进的共模性能。

Description

用于具有改进的共模性能的输入串联结构的转换器系统的 AC/DC转换器级
技术领域
本发明涉及一种用于转换器系统的AC/DC转换器级，该转换器系统包括输入串联结构，其中，AC/DC转换器级具有改进的共模性能。本发明还涉及一种具有包括至少一个此类AC/DC转换器级的输入串联结构的转换器系统。具体地，该转换器系统包括至少两个转换器单元，至少两个转换器单元在该转换器系统的输入端串联电连接，其中，至少两个转换器单元中的至少一个转换器单元包括此类AC/DC转换器级，作为第一转换器级。AC/DC转换器级可以包括半桥结构或全桥结构。
背景技术
例如，在短通路转换器系统中，电力转换系统用于将中压AC(例如，1000伏特以上的AC电压，AC频率为50Hz或60Hz(具体取决于区域))转换为较低的电压，尤其是较低的DC电压，以提供多个电力负载。此类电力负载的示例包括数据中心应用和电动汽车(electrovehicle，EV)充电站等。在太阳能光伏(solar photovoltaics，PV)的情况下，通过PV板产生的DC电源使用此类转换器系统转换为中压AC。
为了将AC输入电压转换为DC输出电压，尤其是较低的DC电压，可以使用具有输入串联结构的转换器系统，该换器系统包括至少两个转换器单元，至少两个转换器单元在该转换器系统的输入端串联电连接。此类转换器单元可以包括AC/DC转换器级作为第一转换器级，还可以包括电隔离的DC/DC转换器级作为第二转换器级，其中，该隔离的DC/DC转换器在AC输入电压与DC输出电压之间提供电隔离。
发明内容
本发明实施例还基于发明人做出的以下考虑：
在具有串联输入结构的转换器系统中，在所述转换器系统的输入端串联电连接的转换器单元中的每一个可以封装在外壳(壳体)中，所述外壳保持在地电位以确保安全。高功率密度要求迫使这些封装的转换器单元非常紧密地布置在所述转换器系统中。具体地，出于绝缘目的，在所述封装的转换器单元之间以及因此在所述转换器单元的高电位与所述外壳的所述地电位之间提供固体绝缘材料。由于所述外壳可以由金属制成，因此提供所述固体绝缘材料可以在所述转换器单元的元件之间，尤其是AC/DC转换器级和电隔离的DC/DC转换器级与保持在地电位的所述金属外壳之间产生寄生电容。
向具有串联输入结构的所述转换器系统提供AC输入电压时，所述转换器系统分别在输入侧和电网侧产生高共模电压。这些高共模电压通过所述寄生电容分别产生高共模电流和漏电流。这些共模电流可能会在所述转换器系统(尤其是所述AC/DC转换器级)中产生若干问题，例如由于噪声引起的问题、电磁兼容性(electromagnetic compatibility，EMC)(尤其是电磁干扰(electromagnetic interference，EMI))相关问题，以及由于所述共模电流引起的额外功率损耗。在所述AC/DC转换器级包括IGBT的情况下，可能存在由于噪声、地电位偏移和所述共模电流所致EMI/EMC引起的栅驱动器失火。
结合图1(a)和(b)，示例性地描述了上述关于AC/DC转换器级中共模电压的问题。图1(a)和(b)示出了AC/DC转换器级的示例，所述AC/DC转换器级包括处于不同切换状态的全桥结构。图1所示的AC/DC转换器级包括绝缘栅极双极型晶体管(insulated-gatebipolar transistor，IGBT)(Q01、Q02、Q03、Q04)形式的四个开关，所述四个开关电连接以形成全桥结构。换言之，所述两个IGBT(Q01、Q02)在第一连接点N01处串联电连接，其中，两个输入端子(A、B)中的第一输入端子A经由电感器L1连接至所述第一连接点N01。所述两个IGBT(Q03、Q04)在第二连接点N02处串联电连接，其中，所述两个输入端子(A、B)中的第二输入端子B经由电感器L1连接至所述第二连接点N02。所述两个IGBT(Q03、Q04)的所述串联连接并联电连接至所述两个IGBT(Q01、Q02)的所述串联连接。此外，在中点M处串联电连接的两个电容器C01并联电连接至两个IGBT的两个串联连接。
二极管并联电连接至每个IGBT，其中，所述二极管的阳极连接至相应IGBT的发射极端子，所述二极管的阴极连接至所述相应IGBT的集电极端子。所述四个IGBT(Q01、Q02、Q03、Q04)可由控制单元控制，使得所述两个输入端子(A、B)处的AC输入电压转换为所述两个电容器C01上的两个电压VC形成的DC输出电压。换言之，所述四个IGBT(Q01、Q02、Q03、Q04)用于由控制单元切换，使得能够执行AC到DC转换。
图1(a)示出了图1所示AC/DC转换器级的所述四个IGBT(Q01、Q02、Q03、Q04)的切换状态。在该切换状态下，所述IGBT Q02处于导通状态(图1(a)中用实线绘制所述IGBT Q02)，所述IGBT Q04接通至导通状态(图1(a)中用虚线绘制所述IGBT Q04)，而所述IGBT Q01和所述IGBT Q03处于非导通状态(图1(a)中用点线绘制所述IGBT Q01和所述IGBT Q03)。因此，电流IA经由所述IGBT Q04的二极管和所述IGBT Q02从所述输入端子A流向所述输入端子B。没有电流流经所述两个电容器C01。所述AC/DC转换器级的共模电压(VCM)可以通过以下公式来计算：
Figure BDA0003848605380000021
电压VAM对应于所述第一连接点N01与所述中点M之间的压降，电压VBM对应于所述第二连接点N02与所述中点M之间的压降。
因此，在图1(a)所示的切换状态下，所述共模电压VCM对应于一个电容器C01上的电压负值(-VC)，因为所述电压VAM和VBM中的每个电压对应于一个电容器C01上的电压负值(-VC)。因此，所述共模电压VCM为非零值，并产生共模电流，即通过所述寄生电容至所述地电位的漏电流。
图1(b)示出了图1所示AC/DC转换器级的所述四个IGBT(Q01、Q02、Q03、Q04)的另一切换状态。在该切换状态下，所述IGBT Q01处于导通状态(图1(b)中用实线绘制所述IGBTQ01)，所述IGBT Q03接通至导通状态(图1(b)中用虚线绘制所述IGBT Q03)，而所述IGBTQ02和所述IGBT Q04处于非导通状态(图1(b)中用点线绘制所述IGBT Q02和所述IGBTQ04)。因此，电流IA经由所述IGBT Q03和所述IGBT Q01的二极管从所述输入端子B流向所述输入端子A。没有电流流经所述两个电容器C01。
因此，在图1(b)所示的切换状态下，所述共模电压VCM对应于一个电容器C01上的电压正值(+VC)，因为所述电压VAM和VBM中的每个电压对应于一个电容器C01上的电压正值(+VC)。因此，所述共模电压VCM为非零值，并产生共模电流，即通过所述寄生电容至所述地电位的漏电流。
如上所述，在图1(a)和(b)所示的切换状态下，没有电流流经所述两个电容器C01。所述电流IA从一个输入端子(A或B)流向相应的另一个输入端子(B或A)，而不流经所述电容器C01。在这种切换状态下，没有电流流经用于提供所述AC/DC转换器级的所述DC输出电压的所述蓄电器(电容器C01)，这种切换状态可以称为“零态”。在图1所示的AC/DC转换器级中，图1(a)和(b)所示的切换状态(零态)中的每一个均产生非零共模电压VCM(即，-VC或+VC)。因此，在这些切换状态下，所述共模电压VCM产生通过所述寄生电容至所述地电位的电流(即，共模电流)。这在所述AC/DC转换器级的所述零态下产生上述缺点和问题。
在图1所示AC/DC转换器级用于执行AC到DC转换的其它切换状态(图1(a)和(b)中未示出)下，电流经由所述两个电容器C01在所述两个输入端子(A、B)之间流动。因此，所述电压VAM和VBM对置(即，VAM＝+VC，VBM＝-VC；或者，VAM＝-VC，VBM＝+VC)，并且因此所述共模电压VCM为零。
鉴于上述问题和缺点，本发明实施例旨在改进具有串联输入结构的转换器系统的共模性能，尤其是用于具有串联输入结构的转换器系统的AC/DC转换器级的共模性能。本发明的目的在于提供一种具有改进的共模性能的用于具有输入串联结构的转换器系统的AC/DC转换器级。本发明的另一目的在于提供一种具有改进的共模性能的输入串联结构的转换器系统。
所述目的通过所附独立权利要求中描述的本发明实施例来实现。本发明实施例的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。
本发明的第一方面提供了一种用于具有输入串联结构的转换器系统的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括：
-两个输入端子，用于将AC输入电压输入到所述AC/DC转换器级；
-至少一个第一支路，具有至少两个开关，所述至少两个开关在第一连接点处串联电连接，其中，所述两个输入端子中的第一输入端子电连接至所述第一支路的所述第一连接点；
-至少一个第一蓄电器，用于提供DC输出电压，所述第一蓄电器并联电连接至所述第一支路；
-至少一个可控双向开关，在所述两个输入端子之间电连接。
根据第一方面所述的AC/DC转换器级使得电流在所述两个输入端子之间流动，没有电流流经用于提供DC输出电压的所述至少一个第一蓄电器，并且没有电流流经所述AC/DC转换器级的所述至少一个支路。由于当没有电流流经用于提供DC输出电压的所述至少一个第一蓄电器时，没有电流流经所述至少一个支路，因此所述共模电压为零。因此，根据第一方面所述的AC/DC转换器级能够实现零态，在所述零态下，所述共模电压为零。因此，根据第一方面所述的AC/DC转换器级能够克服上述缺点和问题，并且具有改进的共模性能。所述AC/DC转换器级是有利的，因为可以通过成本低廉的方式来改进共模性能，即通过提供所述至少一个可控双向开关。
所述至少一个第一蓄电器可以包括或对应于至少一个输出电容器。术语“电能储存装置”可以用作术语“蓄电器”的同义词。
具体地，所述至少一个可控双向开关用于由控制单元控制。在本发明中，所述控制单元的示例为处理器、微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)或其任意组合。
具体地，所述AC/DC转换器级至少包括具有所述至少一个第一支路的半桥结构。
术语“节点”可以用作术语“连接点”的同义词。因此，所述第一连接点也可以称为第一节点。术语“电连接”也可以仅通过术语“连接”来指代。
在本发明中，术语“流经电气元件的电流”和术语“通过电元件的电流”可以理解为同义词。换言之，例如，流经所述至少一个第一蓄电器的电流对应于通过所述至少一个第一蓄电器的电流。相应地，在本发明中，术语“流经所述AC/DC转换器级的电路部分的电流”和术语“通过所述AC/DC转换器级的电路部分的电流”可以理解为同义词。换言之，例如，流经所述至少一个第一支路的电流对应于通过所述至少一个第一支路的电流。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述至少一个可控双向开关用于：通过在其导通状态下在所述两个输入端子之间提供低阻抗电流通路，来实现所述AC/DC转换器级的零态。
这可以实现所述AC/DC转换器级的零态，而没有电流流经所述AC/DC转换器级的所述至少一个支路(第一支路)，并且因此实现所述AC/DC转换器级的零态，在所述零态下，所述共模电压为零。因此，所述AC/DC转换器级具有改进的共模性能。所述AC/DC转换器级是有利的，因为可以通过成本低廉的方式来改进共模性能，即通过提供所述至少一个可控双向开关。
如上所述，所述AC/DC转换器级的所述零态对应于所述状态，在所述状态下，现在存在电流流经用于提供所述AC/DC转换器级的所述DC输出电压的所述至少一个第一蓄电器。换言之，在所述AC/DC转换器级的所述零态下，在所述两个输入端子处存在输入电压的情况下，没有电流流经所述两个输入端子之间的所述至少一个第一蓄电器。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述AC/DC转换器级是双极升压转换器，包括第二蓄电器；所述两个输入端子中的一个经由所述第二蓄电器电连接至所述至少一个可控双向开关。
因此，具有所述第二蓄电器的所述AC/DC转换器级用于双极升压操作。
具体地，所述第二蓄电器包括或对应于至少一个电感器或扼流圈。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述至少一个可控双向开关用于：通过在其导通状态下经由所述第二蓄电器在所述两个输入端子之间提供电流通路，来实现所述AC/DC转换器级的所述零态。
这可以实现对应于双极升压转换器的所述AC/DC转换器级的零态，而没有电流流经所述AC/DC转换器级的所述至少一个支路(第一支路)，并且因此实现所述AC/DC转换器级的零态，在所述零态下，所述共模电压为零。因此，对应于双极升压转换器的所述AC/DC转换器级具有改进的共模性能。所述AC/DC转换器级是有利的，因为可以通过成本低廉的方式来改进共模性能，即通过提供所述至少一个可控双向开关。
具体地，所述可控双向开关用于：接通至导通状态，以实现所述零态，从而使所述第二蓄电器的电流上升。因此，在所述AC/DC转换器级的所述零态下，电能被储存在所述第二蓄电器中，从而能够实现所述AC/DC转换器级的升压操作。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述两个输入端子中的所述第一输入端子经由所述第二蓄电器电连接至所述第一支路的所述第一连接点。
如上所述，所述第二蓄电器能够实现所述AC/DC转换器级的所述升压操作。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述AC/DC转换器级还包括：第二支路，具有至少两个开关，所述至少两个开关在第二连接点处串联电连接，其中，所述第二支路并联电连接至所述第一支路和所述第一蓄电器；其中，所述两个输入端子中的所述第二输入端子电连接至所述第二支路的所述第二连接点。
因此，所述AC/DC转换器级至少可以包括具有所述第一支路和所述第二支路的全桥结构。
具体地，所述两个输入端子中的所述第二输入端子经由所述第二蓄电器电连接至所述第二支路的所述第二连接点。所述第二蓄电器能够实现所述AC/DC转换器级的所述升压操作。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述第一蓄电器包括或对应于至少两个第一蓄电器元件，所述至少两个第一蓄电器元件在第三连接点处串联电连接。
这样可以提供不同的DC输出电压，即所述至少两个第一蓄电器元件中的每一个上的输出电压和所述蓄电器元件的所述串联连接上的输出电压。
具体地，所述至少两个第一蓄电器元件对应于至少两个输出电容器。
在所述第一方面的一种实现方式中，在所述AC/DC转换器级仅包括所述第一支路的情况下，所述两个输入端子中的所述第二输入端子电连接至所述第三连接点。
具体地，在所述AC/DC转换器级仅包括所述第一支路的情况下，所述两个输入端子中的所述第二输入端子经由所述第二蓄电器电连接至所述第三连接点。所述第二蓄电器能够实现所述AC/DC转换器级的所述升压操作。
在所述第一方面的一种实现方式中，在所述AC/DC转换器级仅包括所述第一支路的情况下：在所述第一支路包括串联电连接的两个以上开关，尤其是四个开关的情况下，所述第三连接点经由开关电连接至不同于所述第一连接点的所述第一支路的两个开关之间的至少一个连接点。
由于所述第一支路包括两个以上开关，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压，这是因为所述AC输入电压在所述第一支路的相应开关之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述第一支路，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
如上所述，开关可以将所述第三连接点(位于所述至少一个第一蓄电器的所述蓄电器元件之间)电连接至不同于所述第一连接点的所述第一支路的两个开关之间的至少一个连接点。该开关确保所述第一支路的相应开关之间的压降相等，使得所述第一支路的开关受到的应力相等。
在所述第一方面的一种实现方式中，在所述AC/DC转换器级包括所述第一支路和所述第二支路的情况下：在所述第一支路包括串联电连接的两个以上开关，尤其是四个开关的情况下，所述第三连接点经由开关电连接至不同于所述第一连接点的所述第一支路的两个开关之间的至少一个连接点。此外，在所述第二支路包括串联电连接的两个以上开关，尤其是四个开关的情况下，所述第三连接点经由开关电连接至不同于所述第二连接点的所述第二支路的两个开关之间的至少一个连接点。
由于所述第一支路和所述第二支路中的每一个包括两个以上开关，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压，这是因为所述AC输入电压在所述第一支路和所述第二支路的相应开关之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述第一支路和所述第二支路，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
如上所述，开关可以将所述第三连接点(位于所述至少一个第一蓄电器的所述蓄电器元件之间)电连接至不同于所述第一连接点的所述第一支路的两个开关之间的至少一个连接点。附加地，开关可以将所述第三连接点(位于所述至少一个第一蓄电器的所述蓄电器元件之间)电连接至不同于所述第二连接点的所述第二支路的两个开关之间的至少一个连接点。这些开关确保所述第一支路的相应开关和所述第二支路的相应开关之间的压降相等，使得所述第一支路的开关和所述第二支路的开关受到的应力相等。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述开关包括以下各项中的至少一项：
-至少一个不可控单向半导体开关，例如至少一个二极管；
-至少一个可控半导体开关；
-至少一个绝缘栅极双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar transistor，IGBT)。
可控半导体开关的示例是晶体管，例如场效应晶体管(field effecttransistor，FET)、金属氧化物场效应晶体管(metal-oxide field effect transistor，MOSFET)、双极型晶体管、绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)等。
IGBT是可控单向半导体开关的示例。所述开关可以包括其它类型的可控单向半导体开关。
具体地，在所述开关包括或对应于IGBT的情况下，二极管并联电连接至所述IGBT，其中，所述二极管的阳极连接至所述IGBT的发射极端子，所述二极管的阴极连接至所述IGBT的集电极端子。
具体地，所述一个或多个支路的开关，例如所述至少一个第一支路的开关或所述至少一个第一支路和所述第二支路的开关中的每一个包括或对应于相同的开关类型。例如，所述一个或多个支路的开关可以包括或对应于不可控单向半导体开关(例如，二极管)或可控半导体开关(例如，IGBT)。在这种情况下，所述一个或多个支路的开关中的至少一个可以包括或对应于不同的开关类型。例如，所述一个或多个支路的开关可以包括或对应于二极管，并且这些开关中的至少一个可以包括或对应于IGBT。
在所述AC/DC转换器级的所述一个或多个支路的开关包括或对应于可控半导体开关的情况下，控制单元可以控制所述一个或多个支路的开关，使得所述AC/DC转换器级执行AC到DC转换。在此类情况下，所述可控半导体开关可以是IGBT。
在所述AC/DC转换器级的所述一个或多个支路的开关包括或对应于不可控单向半导体开关(例如，二极管)，可以执行所述AC到DC转换，这是因为由于所述AC输入电压的变化，经由所述不可控单向半导体开关形成不同的电流通路。
在这两种情况下，当所述可控双向开关处于导通状态时，控制单元可以控制所述可控双向开关,以实现所述AC/DC转换器级的所述零态。
上述一个或多个开关可以将不同于所述第一连接点/所述第二连接点的支路的开关之间的一个或多个连接点与所述第三连接点电连接，并且可以包括或对应于一个或多个不可控单向半导体开关(例如，二极管)。可替代地，所述一个或多个开关可以包括或对应于一个或多个可控半导体开关(例如，IGBT)。
所述一个或多个开关可以包括或对应于相同的开关类型。具体地，所述一个或多个开关中的至少一个可以对应于不同的开关类型。具体地，与所述AC/DC转换器级的所述一个或多个支路的开关相比，所述一个或多个开关可以包括或对应于相同的开关类型或不同的开关类型。例如，在所述一个或多个支路的开关包括或对应于IGBT的情况下，所述一个或多个开关可以包括或对应于IGBT或二极管。例如，在所述一个或多个支路的开关包括或对应于二极管的情况下，所述一个或多个开关可以包括或对应于IGBT或二极管。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述至少一个可控双向开关包括至少一个可控半导体开关，尤其包括至少两个IGBT。
换言之，所述至少一个可控双向开关可以包括或对应于一个或多个可控半导体开关。具体地，所述至少一个可控双向开关可以包括两个或多个IGBT。
在所述第一方面的一种实现方式中，所述AC/DC转换器级包括两个可控双向开关，所述两个可控双向开关在第四连接点处串联电连接，并且用于在其导通状态下在所述两个输入端子之间提供电流通路。
由于所述AC/DC转换器级包括两个可控双向开关，因此用于较低电力的可控双向开关并且因此成本较低且体积较小的可控双向开关可以用于相同的AC输入电压，这是因为所述AC输入电压在所述两个可控双向开关之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述两个可控双向开关，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
此外，将所述可控双向开关的数量从1增加到2能够增加输入到所述AC/DC转换器级的所述AC输入电压，这是因为所述AC输入电压在所述两个可控双向开关之间分配。这是有利的，因为在转换器系统的转换器单元中将所述AC/DC转换器级用作第一转换器级的情况下，其中，所述转换器单元在所述转换器系统的输入端串联电连接，对于相同的AC输入电压需要较少的转换器单元。也就是说，由于所述两个可控双向开关，每个转换器单元可以处理较高的输入电压。
具体地，所述两个可控双向开关用于：通过在其导通状态下在所述AC/DC转换器级的所述两个输入端子之间提供低阻抗电流通路，来实现所述AC/DC转换器级的所述零态。
进一步地，控制单元可以控制所述两个可控双向开关。
具体地，所述两个可控双向开关用于：通过在其导通状态下经由所述第二蓄电器在所述两个输入端子之间提供低阻抗电流通路，来实现所述AC/DC转换器级的所述零态。所述第二蓄电器能够实现所述AC/DC转换器级的所述升压操作。
在所述第一方面的一种实现方式中，在所述AC/DC转换器级包括所述第一支路和所述第二支路的情况下，并且在所述第一蓄电器包括在所述第三连接点处串联电连接的所述至少两个第一蓄电器元件的情况下：所述第三连接点与所述第四连接点彼此电连接。
这可确保在所述AC/DC转换器级包括在所述第四连接点处串联连接的两个可控双向开关的情况下，所述AC输入电压在所述两个可控双向开关之间平均分配。
在所述第一方面的一种实现方式中，在所述AC/DC转换器级仅包括所述第一支路的情况下，所述第一支路的每个开关包括：
-两个不可控单向半导体开关，例如两个二极管，所述两个不可控单向半导体开关在第五连接点处串联电连接；或
-两个可控半导体开关，尤其是两个IGBT，所述两个可控半导体开关在第五连接点处串联电连接。
由于所述第一支路的每个开关包括两个不可控单向半导体开关或两个可控半导体开关，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压，因为每个开关上的所述电压在所述两个半导体开关之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述第一支路的所述两个开关，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
在所述第一方面的一种实现方式中，在所述AC/DC转换器级包括所述第一支路和所述第二支路的情况下：所述第一支路和所述第二支路的每个开关包括：
-两个不可控单向半导体开关，例如两个二极管，所述两个不可控单向半导体开关在第五连接点处串联电连接；或
-两个可控半导体开关，尤其是两个IGBT，所述两个可控半导体开关在第五连接点处串联电连接。
由于所述第一支路和所述第二支路的每个开关包括两个不可控单向半导体开关或两个可控半导体开关，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压，因为每个开关上的所述电压在所述两个半导体开关之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述第一支路和所述第二支路的所述开关，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
在所述第一方面的一种实现方式中，在所述第一蓄电器包括在所述第三连接点处串联电连接的所述至少两个第一蓄电器元件的情况下：
-每个开关包括一个慢恢复二极管和一个快恢复二极管，所述一个慢恢复二极管和所述一个快恢复二极管在所述第五连接点处串联电连接，其中，对于每个开关，用于提供恢复电荷的低电流二极管在所述第五连接点与所述第三连接点之间电连接；或
-每个开关包括两个可控半导体开关，所述两个可控半导体开关在所述第五连接点处串联电连接，其中，对于每个开关，用于确保所述两个可控半导体开关处压降相等的低电流二极管在所述第五连接点与所述第三连接点之间电连接。
对于所述AC/DC转换器级的所述一个或多个支路的每个开关，使用一个慢恢复二极管和一个快恢复二极管可以降低成本，因为慢恢复二极管的成本低于快恢复二极管。
在每个开关包括两个IGBT的情况下，慢恢复二极管可以并联连接至所述两个IGBT中的一个IGBT，快恢复二极管可以并联连接至所述两个IGBT中的另一个IGBT。这可以降低成本，因为慢恢复二极管的成本低于快恢复二极管。
为了实现根据本发明第一方面所述的AC/DC转换器级，上述第一方面的部分或全部所述实现方式和可选特征可以相互结合。
本发明的第二方面提供了一种具有输入串联结构的转换器系统。所述转换器系统包括至少两个转换器单元，所述至少两个转换器单元在所述转换器系统的输入端串联电连接，其中，所述至少两个转换器单元中的至少一个转换器单元包括根据所述第一方面或其任何实现方式所述的AC/DC转换器级。
所述至少两个转换器单元中的每一个可以提供输出电压，尤其是DC输出电压，而无需在所述转换器系统的输出端彼此电连接。可替代地，所述至少两个转换器单元可以在所述转换器系统的所述输出端串联或并联电连接。换言之，所述转换器系统可以包括输入串联输出串联(input series output series，ISOS)结构，即所述至少两个转换器单元在所述转换器系统的所述输出端串联电连接。可替代地，所述转换器系统可以包括输入串联输出并联(input series output parallel，ISOP)结构，即所述至少两个转换器单元在所述转换器系统的所述输出端并联电连接。
所述转换器系统的所述至少两个转换器单元可以由控制单元控制。所述控制单元可以是所述转换器系统的一部分。
在所述第二方面的一种实现方式中，所述至少两个转换器单元中的一个转换器单元包括根据所述第一方面或其任意实现方式所述的具有第二蓄电器的AC/DC转换器级。附加地，所述至少两个转换器单元中的另一个转换器单元包括根据所述第一方面或其任意实现方式所述的不具有所述第二蓄电器的AC/DC转换器级。
因此，所述至少两个转换器单元中的一个转换器单元可以包括AC/DC转换器级，作为双极升压转换器。具体地，所述转换器系统的至少一个转换器单元可以包括AC/DC转换器级，其中，所述AC/DC转换器级是双极升压转换器。
这是有利的，这是因为由于所述转换器系统的至少一个转换器单元包括AC/DC转换器级(其中，所述AC/DC转换器级是双极升压转换器)，所述转换器系统用于执行因所述转换器单元在所述转换器系统的所述输入端的所述串联连接引起的升压操作。这减少了所述转换器系统执行升压操作所需的电子元件(尤其是第二蓄电器)的数量，并且因此降低了成本。
在所述第二方面的一种实现方式中，所述至少两个转换器单元中的每个转换器单元包括根据所述第一方面或其任意实现方式所述的AC/DC转换器级。
因此，每个转换器单元可以包括AC/DC转换器级，作为第一转换器级。
在所述第二方面的一种实现方式中，所述至少两个转换器单元中的至少一个转换器单元包括电隔离的DC/DC转换器级，作为第二转换器级；对应的AC/DC转换器级用于向所述电隔离的DC/DC转换器级提供DC输入电压。
这分别在所述转换器系统的输入侧和电网侧与输出侧之间提供电隔离。
所述电隔离的DC/DC转换器级可以包括提供所述电隔离的固态变压器(solidstate transformer，SST)。
具体地，所述至少两个转换器单元中的每个转换器单元包括电隔离的DC/DC转换器级，作为第二转换器级；对应的AC/DC转换器级用于向所述隔离的DC/DC转换器级提供DC输入电压。
在所述第二方面的一种实现方式中，所述至少两个转换器单元中的至少一个转换器单元封装在外壳中。
具体地，所述至少两个转换器单元中的每个转换器单元封装在外壳中。可以在所述转换器系统的所述封装的转换器单元之间提供绝缘材料，尤其是固体绝缘材料。
具体地，所述外壳是电连接至地电位的金属外壳。
在所述第二方面的一种实现方式中，所述转换器系统包括用于AC输入电压的至少一个相位单元；每个相位单元包括所述至少两个转换器单元，所述至少两个转换器单元在所述转换器系统的所述输入端串联电连接。
具体地，所述转换器系统包括用于具有两个或多个相位的AC输入电压的两个或多个相位单元；每个相位单元包括所述至少两个转换器单元，所述至少两个转换器单元在所述转换器系统的所述输入端串联电连接。
具体地，在所述转换器系统包括输入串联输出并联(input series outputparallel，ISOP)结构的情况下，每个相位单元的所述至少两个转换器单元在所述转换器系统的所述输出端并联电连接。此外，在所述转换器系统包括输入串联输出串联(inputseries output series，ISOS)结构的情况下，每个相位单元的所述至少两个转换器单元在所述转换器系统的所述输出端串联电连接。可替代地，每个相位单元的所述至少两个转换器单元可以提供输出电压，尤其是DC输出电压，而无需在所述转换器系统的输出端彼此电连接。
根据所述第二方面及其实现方式所述的转换器系统可实现与根据所述第一方面及其相应实现方式所述的AC/DC转换器级相同的优点。
为了实现根据本发明第二方面所述的转换器系统，上述第二方面的部分或全部所述实现方式和可选特征可以相互结合。
需要说明的是，本申请中描述的所有设备、元件、单元和模块可以在软件或硬件元件或其任何类型的组合中实现。本申请中描述的各种实体执行的所有步骤以及所描述的将由各种实体执行的功能旨在表明相应的实体适于或用于执行相应的步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，由外部实体执行的特定功能或步骤没有在执行该特定步骤或功能的该实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应该清楚，这些方法和功能可以在相应的硬件或软件元件或其任何组合中实现。
附图说明
结合所附附图，下面具体实施例的描述将阐述上述各方面及其实现方式，其中：
图1(a)和(b)示出了AC/DC转换器级的示例，所述AC/DC转换器级包括处于不同切换状态的全桥结构；
图2示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括半桥结构；
图3(a)和(b)示出了图2所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式；
图4示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括半桥结构；
图5(a)和(b)示出了图4所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式；
图6示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括半桥结构；
图7示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括全桥结构；
图8(a)和(b)示出了图7所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式；
图9示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括全桥结构；
图10(a)和(b)示出了图9所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式；
图11(a)和(b)各自示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括全桥结构；
图12(a)和(b)各自示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括全桥结构；
图13示出了本发明实施例提供的转换器系统；
图14(a)至(c)各自示出了本发明实施例提供的转换器系统；
图15示出了本发明实施例提供的转换器系统。
具体实施方式
在图2至图15中，相应的元件标有相同的附图标记。
图2示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，其中，所述AC/DC转换器级包括半桥结构。
以上关于根据第一方面及其实现方式所述的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图2所示的AC/DC转换器级1。
图2所示的AC/DC转换器级1包括：两个输入端子(IN1、IN2)，用于将AC输入电压输入到所述AC/DC转换器级；一个支路CB1(第一支路)；一个第一蓄电器C1，用于提供DC输出电压；一个可控双向开关BS0。
所述支路CB1包括两个开关(S1、S2)，所述两个开关(S1、S2)在连接点N1(第一连接点)处串联电连接。所述第一蓄电器C1包括两个输出电容器(C1a、C1b)形式的两个第一蓄电器元件，所述两个第一蓄电器元件在连接点N3(第三连接点)处串联电连接。所述第一蓄电器C1并联电连接至所述支路CB1。所述两个输入端子中的第一输入端子IN1电连接至所述连接点N1(所述第一连接点)；所述两个输入端子中的第二输入端子IN2电连接至所述连接点N3(所述第三连接点)。所述可控双向开关BS0在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间电连接。具体地，所述可控双向开关BS0在所述支路CB1的所述连接点N1与所述第一蓄电器C1的所述连接点N3之间电连接。
根据一个实施例，具有所述半桥结构的所述AC/DC转换器级可以是双极升压转换器，所述双极升压转换器包括第二蓄电器，其中，所述第一输入端子IN1或所述第二输入端子IN2经由所述第二蓄电器电连接至所述至少一个可控双向开关BS0(图2中未示出)。可替代地，所述第一输入端子IN1和所述第二输入端子IN2中的每一个可以经由第二蓄电器电连接至所述可控双向开关BS0。所述第二蓄电器可以包括或对应于至少一个电感器或扼流圈。
所述可控双向开关BS0用于：通过在其导通状态下在所述AC/DC转换器级1的所述两个输入端子(IN1、IN2)之间提供电流通路，尤其是低阻抗电流通路，来实现所述AC/DC转换器级1的零态。因此，在所述零态下，即在没有电流流经用于提供DC输出电压的所述第一蓄电器C1的状态下，没有电流流经所述支路CB1，尤其是经由所述第一支路CB1的所述两个开关(S1、S2)。
因此，在图2所示的AC/DC转换器级1的所述零态下，共模电压为零。因此，图2所示的AC/DC转换器级1具有改进的共模性能。
图3(a)和(b)示出了图2所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式。以上关于图2所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图3(a)和(b)所示的两种示例性实现方式。
根据图3(a)，所述AC/DC转换器级1包括两个绝缘栅极双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor，IGBT)形式的两个可控半导体开关(Q1、Q2)作为支路CB1的两个开关(S1、S2)，其中，二极管并联电连接至每个IGBT。所述二极管的阳极连接至相应IGBT的发射极端子；所述二极管的阴极连接至所述相应IGBT的集电极端子。所述IGBT Q1的所述发射极端子和所述IGBT Q2的所述集电极端子在连接点N1处电连接。
因此，图3(a)所示的AC/DC转换器级1对应于具有半桥结构的主动切换AC/DC转换器级，其中，通过控制所述两个IGBT(Q1、Q2)来实现AC到DC转换。
根据图3(a)所示的实施例，第一输入端子IN1经由电感器/扼流圈L1形式的第二蓄电器电连接至可控双向开关BS0。如上所述，第二输入端子IN2而不是所述第一输入端子IN1可以经由所述第二蓄电器电连接至所述可控双向开关BS0。由于所述第二蓄电器L1，所述AC/DC转换器级1用于执行升压操作，并且因此对应于双极升压转换器。
如图3(a)所示，所述可控双向开关BS0可以由两个IGBT(Qa、Qb)实现，所述两个IGBT(Qa、Qb)在其发射极端子处串联电连接。所述IGBT Qa的集电极端子电连接至所述连接点N1；所述IGBT Qb的集电极端子电连接至连接点N3。二极管连接至所述IGBT(Qa、Qb)中的每一个，使得所述二极管的阳极连接至相应的发射极端子，所述二极管的阴极连接至相应的集电极端子。
关于所述支路CB1的所述两个开关(S1、S2)的实现方式，图3(b)所示的AC/DC转换器级不同于图3(a)所示的AC/DC转换器级。也就是说，根据图3(b)，所述AC/DC转换器级1包括两个二极管形式的两个不可控单向半导体开关(D1、D2)作为所述支路CB1的所述两个开关(S1、S2)。所述二极管D1的阳极和所述二极管D2的阴极电连接至所述连接点N1。
由于输入到所述两个输入端子(IN1、IN2)的AC输入电压的变化，图3(b)所示的AC/DC转换器级1的所述开关(D1、D2)在导通状态与非导通状态之间切换，从而实现所述AC输入电压到DC输出电压的AC到DC转换。换言之，可以实现所述AC到DC转换，这是因为由于所述AC输入电压的变化，经由所述二极管(D1、D2)形成了不同的电流通路。
在图3的两个实施例中，所述可控双向开关BS0可以由控制单元控制/切换，以实现改进的共模性能，如上所述。
根据图3(a)和(b)，所述开关(S1、S2)是相同的开关类型。根据一个实施例，所述开关(S1、S2)可以是不同的开关类型，如上所述(图3中未示出)。
图4示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括半桥结构。
以上关于图2所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图4所示的AC/DC转换器级1。
图4所示的AC/DC转换器级1与图2所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图4所示的AC/DC转换器级1的支路CB1包括两个以上开关。因此，下面主要描述图2所示的AC/DC转换器级与图4所示的AC/DC转换器级之间的不同之处。
根据图4，所述AC/DC转换器级1的所述支路(第一支路)CB1包括串联电连接的四个开关(S11、S12、S13、S14)。所述开关(S12、S13)在连接点N1(第一连接点)处电连接，第一输入端子IN1连接至所述连接点N1。所述开关(S11、S12)在连接点N11处电连接；所述开关(S13、S14)在连接点N12处电连接。
图4所示的AC/DC转换器级1相对于图2所示的AC/DC转换器级是有利的。也就是说，由于所述支路CB1包括两个以上开关(四个开关(S11、S12、S13、S14))，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压。也就是说，在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间存在所述AC输入电压的情况下，所述AC输入电压在所述支路CB1的相应开关之间分配，即分别在所述开关(S11、S12)之间以及在所述开关(S13、S14)之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级1的成本，尤其是所述支路CB1，并且可以减小所述AC/DC转换器级1的尺寸。
进一步地，根据图4，两个第一蓄电器元件(输出电容器)(C1a、C1b)之间的连接点N3(第三连接点)经由开关S15电连接至所述连接点N11，并经由开关S16电连接至所述连接点N12。
所述开关S15确保所述支路CB1的所述开关(S11、S12)之间的压降相等，使得所述支路CB1的所述开关(S11、S12)受到的应力相等。所述开关S16确保所述支路CB1的所述开关(S13、S14)之间的压降相等，使得所述支路CB1的所述开关(S13、S14)受到的应力相等。换言之，所述开关(S15、S16)确保所述支路CB1的相应开关之间的压降相等，使得所述支路CB1的所述开关(S11、S12、S13、S14)受到的应力相等。
根据一个实施例，所述支路CB1的开关数量可以不同于(尤其是大于)图4所示的开关数量(四个开关(S11、S12、S13、S14))。相应地，用于确保所述支路CB1的相应开关之间压降相等的开关数量可以不同于(尤其是大于)图4所示的开关数量(两个开关(S15、S16))。
图5(a)和(b)示出了图4所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式。以上关于图4所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图5(a)和(b)所示的两种示例性实现方式。
根据图5(a)，所述AC/DC转换器级1包括四个IGBT形式的四个可控半导体开关(Q11、Q12、Q13、Q14)作为支路CB1的四个开关(S11、S12、S13、S14)，其中，二极管并联电连接至每个IGBT。所述二极管的阳极连接至相应IGBT的发射极端子；所述二极管的阴极连接至所述相应IGBT的集电极端子。所述IGBT Q11的所述发射极端子和所述IGBT Q12的所述集电极端子在连接点N11处电连接。所述IGBT Q12的所述发射极端子和所述IGBT Q13的所述集电极端子在连接点N1处电连接。所述IGBT Q13的所述发射极端子和所述IGBT Q14的所述集电极端子在连接点N12处电连接。
因此，图5(a)所示的AC/DC转换器级1对应于主动切换AC/DC转换器级，其中，通过控制所述四个IGBT(Q11、Q12、Q13、Q14)来实现AC到DC转换。控制单元可以控制所述四个IGBT(Q11、Q12、Q13、Q14)。
图5(a)所示的AC/DC转换器级的可控双向开关BS0的实现方式如关于图3(a)所示的AC/DC转换器级的可控双向开关BS0所描述的。
根据图5(a)，所述AC/DC转换器级1的开关(S15、S16)分别实现为IGBT形式的可控半导体开关(Q15、Q16)，其中，二极管并联电连接至每个IGBT。所述二极管的阳极连接至相应IGBT的发射极端子；所述二极管的阴极连接至所述相应IGBT的集电极端子。IGBT Q15的集电极端子连接至所述连接点N11；IGBT Q15的发射极端子连接至连接点N3(第三连接点)。IGBT Q16的发射极端子连接至所述连接点N12；IGBT Q16的集电极端子连接至所述连接点N3(所述第三连接点)。
可以控制所述IGBT(Q15、Q16)，以确保所述支路CB1的所述IGBT(Q11、Q12、Q13、Q14)之间的压降相等，使得所述IGBT(Q11、Q12、Q13、Q14)受到的应力相等。
关于所述两个开关(S15、S16)的实现方式，图5(b)所示的AC/DC转换器级不同于图5(a)所示的AC/DC转换器级。也就是说，根据图5(b)，所述AC/DC转换器级1包括两个二极管形式的两个不可控单向半导体开关(D15、D16)作为所述两个开关(S15、S16)。所述二极管D15的阴极连接至所述连接点N11；所述二极管D15的阳极连接至所述连接点N3。所述二极管D16的阳极连接至所述连接点N12；所述二极管D16的阴极连接至所述连接点N3。
在图5的两个实施例中，所述可控双向开关BS0可以由控制单元控制/切换，以实现改进的共模性能，如上所述。
根据图5(a)和(b)，所述支路CB1的所述开关(S11、S12、S13、S14)是相同的开关类型。根据一个实施例，所述支路CB1的至少一个开关可以是不同的开关类型，如上所述(图5中未示出)。根据另一个实施例，所述支路CB1的所述开关(S11、S12、S13、S14)可以是不同于图5(a)和图5(b)所示的开关类型。例如，它们可以为不同的可控半导体开关类型，也可以为不可控单向开关类型(例如，二极管)。根据图5(a)和(b)，所述开关(S15、S16)是相同的开关类型。根据一个实施例，所述开关(S15或S16)中的一个可以是不同的开关类型，如上所述(图5中未示出)。
图6示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括半桥结构。
以上关于图2所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图6所示的AC/DC转换器级1。
图6所示的AC/DC转换器级1与图2所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图6所示的AC/DC转换器级1的支路CB1的两个开关(S1、S2)中的每个开关包括串联电连接的两个开关，并且图6所示的AC/DC转换器级包括两个可控双向开关(BS1、BS2)。因此，下面主要描述图2所示的AC/DC转换器级与图6所示的AC/DC转换器级之间的不同之处。
如图6所示，所述开关S1包括两个开关(S1a、S1b)，所述两个开关(S1a、S1b)在连接点N51处电连接；所述开关S2包括两个开关(S2a、S2b)，所述两个开关(S2a、S2b)在连接点N52处电连接。换言之，所述支路CB1的每个开关S1/S2包括两个开关(S1a、S1b；S2a、S2b)，所述两个开关(S1a、S1b；S2a、S2b)在所述连接点N51/N52(第五连接点)处串联连接。
所述支路CB1的每个开关S1/S2的所述两个开关(S1a、S1b；S2a、S2b)可以是两个不可控单向开关(例如，两个二极管)或两个可控半导体开关(例如，两个IGBT)。
由于第一支路CB1的每个开关包括两个开关，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压。也就是说，所述开关S1上的电压在所述对应的两个开关(S1a、S1b)之间分配；所述开关S2上的电压在所述对应的开关(S2a、S2b)之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述支路CB1的所述两个开关(S1、S2)，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
此外，根据图6所示的实施例，所述AC/DC转换器级1包括两个可控双向开关(BS1、BS2)，所述两个可控双向开关(BS1、BS2)在连接点N4(第四连接点)处串联电连接。所述两个可控双向开关(BS1、BS2)用于：在其导通状态下在两个输入端子(IN1、IN2)之间提供电流通路，尤其是低阻抗电流通路。
具体地，所述两个可控双向开关(BS1、BS2)用于：通过在其导通状态下在所述AC/DC转换器级1的所述两个输入端子(IN1、IN2)之间提供电流通路，尤其是低阻抗电流通路，来实现所述AC/DC转换器级1的零态。因此，在所述零态下，即在没有电流流经用于提供DC输出电压的所述第一蓄电器C1的状态下，没有电流流经所述支路CB1，尤其是经由所述第一支路CB1的所述两个开关(S1、S2)。
因此，在图6所示的AC/DC转换器级1的所述零态下，共模电压为零。因此，图6所示的AC/DC转换器级1具有改进的共模性能。
根据图6，所述可控双向开关BS1连接在连接点N1(第一连接点)与连接点N4之间，所述可控双向开关BS2连接在连接点N4与连接点N3(第三连接点)之间。
由于所述AC/DC转换器级1包括两个可控双向开关(BS1、BS2)，因此用于较低电力的可控双向开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压，这是因为所述AC输入电压在所述两个可控双向开关(BS1、BS2)之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述两个可控双向开关(BS1、BS2)，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
此外，将所述可控双向开关的数量从一个可控双向开关BS0(如图2所示的AC/DC转换器级的情况)增加到两个可控双向开关(BS1、BS2)(如图6所示的情况)能够增加输入到所述AC/DC转换器级1的所述AC输入电压。也就是说，所述AC输入电压在所述两个可控双向开关(BS1、BS2)之间分配。这是有利的，因为在转换器系统的转换器单元中将所述AC/DC转换器级1用作第一转换器级的情况下，其中，所述转换器单元在所述转换器系统的输入端串联电连接(图6中未示出，但图13至图15中示出)，对于相同的AC输入电压需要较少的转换器单元。也就是说，由于所述两个可控双向开关(BS1、BS2)，每个转换器单元可以处理较高的输入电压。
所述两个可控双向开关(BS1、BS2)用于：通过在其导通状态下在所述AC/DC转换器级的所述两个输入端子(IN1、IN2)之间提供电流通路，尤其是低阻抗电流通路，来实现所述AC/DC转换器级1的零态。
根据图6，低电流二极管D1c在所述连接点N51与位于两个输出电容器(C1a、C1b)之间的所述连接点N3(所述第三连接点)之间电连接，其中，所述二极管D1c的阴极连接至所述连接点N51，所述二极管D1c的阳极连接至所述连接点N3。低电流二极管D2c在所述连接点N52与所述连接点N3(所述第三连接点)之间电连接，其中，所述二极管D2c的阳极连接至所述连接点N52，所述二极管D2c的阴极连接至所述连接点N3。
根据一个实施例，所述支路CB1的所述两个开关(S1、S2)中的每个开关可以包括一个慢恢复二极管和一个快恢复二极管，其中，所述低电流二极管(D1c、D2c)用于提供恢复电荷。例如，所述开关(S1b、S2a)中的每一个可以实现为慢恢复二极管；所述开关(S1a、S2b)中的每一个可以实现为快恢复二极管。
对于所述AC/DC转换器级1的所述支路CB1的每个开关(S1、S2)，使用一个慢恢复二极管和一个快恢复二极管可以降低成本，因为慢恢复二极管的成本低于快恢复二极管。
根据一个实施例，所述支路CB1的所述开关(S1、S2)中的每个开关可以包括两个可控半导体开关(例如，两个IGBT)，其中，所述低电流二极管(D1c、D2c)用于确保所述两个可控半导体开关处的压降相等。
在每个开关(S1、S2)包括两个IGBT的情况下，慢恢复二极管可以并联连接至所述两个IGBT中的一个IGBT，快恢复二极管可以并联连接至所述两个IGBT中的另一个IGBT。例如，慢恢复二极管可以并联连接至所述IGBT(S1b、S2a)；快恢复二极管可以并联连接至所述其它IGBT(S1a、S2b)。这可以降低成本，因为慢恢复二极管的成本低于快恢复二极管。
图7示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括全桥结构。
以上关于图2所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图7所示的AC/DC转换器级1。
图7所示的AC/DC转换器级1与图2所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图7所示的AC/DC转换器级包括全桥结构，而图2所示的AC/DC转换器级包括半桥结构。因此，下面主要描述图2所示的AC/DC转换器级与图7所示的AC/DC转换器级之间的不同之处。
图7所示的AC/DC转换器级1包括：两个输入端子(IN1、IN2)，用于将AC输入电压输入到所述AC/DC转换器级1；两个支路CB1(第一支路)和CB2(第二支路)；一个第一蓄电器C1，用于提供DC输出电压；一个可控双向开关BS0。
所述第一支路CB1包括两个开关(S1、S2)，所述两个开关(S1、S2)在第一连接点N1处串联电连接。所述第二支路CB2包括两个开关(S3、S4)，所述两个开关(S3、S4)在第二连接点N2处串联电连接。所述第一蓄电器C1包括或对应于输出电容器C1形式的第一蓄电器元件。可替代地，所述第一蓄电器C1可以包括或对应于两个输出电容器(C1a、C1b)形式的至少两个第一蓄电器元件，所述至少两个第一蓄电器元件在第三连接点N3(图7中未示出)处串联电连接。所述第一支路CB1、所述第二支路CB2和所述第一蓄电器C1彼此并联电连接。所述两个输入端子中的第一输入端子IN1电连接至所述第一连接点N1；所述两个输入端子中的第二输入端子IN2电连接至所述第二连接点N2。
所述可控双向开关BS0在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间电连接。具体地，所述可控双向开关在所述第一支路CB1的所述第一连接点N1与所述第二支路CB2的所述第二连接点N2之间电连接。
根据一个实施例，具有所述全桥结构的所述AC/DC转换器级1可以是双极升压转换器，所述双极升压转换器包括第二蓄电器，其中，所述第一输入端子IN1或所述第二输入端子IN2经由所述第二蓄电器电连接至所述至少一个可控双向开关BS0(图7中未示出)。可替代地，所述第一输入端子IN1和所述第二输入端子IN2中的每一个可以经由第二蓄电器电连接至所述可控双向开关BS0。所述第二蓄电器可以包括或对应于至少一个电感器或扼流圈。
在所述AC/DC转换器级1是双极升压转换器的情况下，其中，所述双极升压转换器包括所述至少一个电感器或扼流圈形式的第二蓄电器，例如，所述第二蓄电器在所述第一输入端子IN1与所述可控双向开关BS0(图7中未示出)之间电连接，升压操作可以简短地描述如下：
-在所述可控双向开关BS0接通至导通状态的情况下，所述至少一个电感器/扼流圈(所述第二蓄电器)的电流增加，从而将电能储存在所述电感器/扼流圈中。
-在所述可控双向开关BS0关断至非导通状态之后，所述输入电压和所述至少一个电感器/扼流圈上的电压将推动电流通过所述支路(CB1、CB2)，以对所述第一蓄电器C1(输出电容器)进行充电。
所述可控双向开关BS0用于：通过在其导通状态下在所述AC/DC转换器级1的所述两个输入端子(IN1、IN2)之间提供电流通路，尤其是低阻抗电流通路，来实现所述AC/DC转换器级1的零态。因此，在所述零态下，即在没有电流流经用于提供DC输出电压的所述第一蓄电器C1的状态下，没有电流流经所述第一支路CB1和所述第二支路CB2。具体地，在所述零态下，没有电流流经所述AC/DC转换器级1的所述开关(S1、S2、S3、S4)中的任意一个。
因此，在图7所示的AC/DC转换器级1的所述零态下，共模电压为零。因此，图7所示的AC/DC转换器级1具有改进的共模性能。
图8(a)和(b)示出了图7所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式。以上关于图7所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图8(a)和(b)所示的两种示例性实现方式。
图8所示的AC/DC转换器级1与图3所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图8所示的AC/DC转换器级包括全桥结构，而图3所示的AC/DC转换器级包括半桥结构。因此，以上关于图3(a)和(b)所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式的描述相应地适用于图8(a)和(b)所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式。
根据图8(a)，所述AC/DC转换器级1包括四个绝缘栅极双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor，IGBT)形式的四个可控半导体开关(Q1、Q2、Q3、Q4)作为第一支路CB1和第二支路CB2的四个开关(S1、S2、S3、S4)。二极管并联电连接至每个IGBT，其中，所述二极管的阳极连接至相应IGBT的发射极端子，所述二极管的阴极连接至所述相应IGBT的集电极端子。所述IGBT Q1的所述发射极端子和所述IGBT Q2的所述集电极端子在第一连接点N1处电连接。所述IGBT Q3的所述发射极端子和所述IGBT Q4的所述集电极端子在第二连接点N2处电连接。
因此，图8(a)所示的AC/DC转换器级1对应于具有全桥结构的主动切换AC/DC转换器级，其中，通过控制所述四个IGBT(Q1、Q2、Q3、Q4)来实现AC/DC转换。
根据图8(a)所示的实施例，第一输入端子IN1经由电感器/扼流圈形式的第二蓄电器L1电连接至可控双向开关BS0。如上所述，第二输入端子IN2而不是所述第一输入端子IN1可以经由所述第二蓄电器L1电连接至所述可控双向开关BS0。由于所述第二蓄电器L1，所述AC/DC转换器级1用于执行升压操作，并且因此对应于双极升压转换器。
如图8(a)所示，所述可控双向开关BS0可以由两个IGBT(Qa、Qb)实现，所述两个IGBT(Qa、Qb)在其发射极端子处串联电连接。所述IGBT Qa的集电极端子电连接至所述第一连接点N1；所述IGBT Qb的集电极端子电连接至所述第二连接点N2。二极管连接至所述IGBT(Qa、Qb)中的每一个，使得所述二极管的阳极连接至相应的发射极端子，所述二极管的阴极连接至相应的集电极端子。
图8(a)所示的AC/DC转换器级1的所述升压操作可以简短地描述如下：
-在所述可控双向开关BS0的所述两个IGBT(Qa、Qb)接通至导通状态的情况下，所述电感器/扼流圈L1(所述第二蓄电器)的电流增加，从而将电能储存在所述电感器/扼流圈L1中。
-在所述两个IGBT(Qa、Qb)关断至非导通状态之后，所述输入电压和所述电感器/扼流圈L1上的电压将推动电流通过所述支路(CB1、CB2)，以为所述第一蓄电器C1(输出电容器)充电，其中，所述IGBT(Q1、Q2、Q3、Q4)相应地受到控制。
关于所述第一支路CB1的所述两个开关(S1、S2)和所述第二支路CB2的所述两个开关(S3、S4)的实现方式，图8(b)所示的AC/DC转换器级不同于图8(a)所示的AC/DC转换器级。也就是说，根据图8(b)，所述AC/DC转换器级1包括两个二极管形式的两个不可控单向半导体开关(D1、D2)作为所述第一支路CB1的所述两个开关(S1、S2)。所述二极管D1的阳极和所述二极管D2的阴极电连接至所述第一连接点N1。进一步地，所述AC/DC转换器级1包括两个二极管形式的两个不可控单向半导体开关(D3、D4)作为所述第二支路CB2的所述两个开关(S3、S4)。所述二极管D3的阳极和所述二极管D4的阴极电连接至所述第二连接点N2。
由于输入到所述两个输入端子(IN1、IN2)的AC输入电压的变化，图8(b)所示的AC/DC转换器级1的所述开关(D1、D2、D3、D4)在导通状态与非导通状态之间切换，从而实现所述AC输入电压到DC输出电压的AC到DC转换。换言之，可以实现所述AC到DC转换，这是因为由于所述AC输入电压的变化，经由所述二极管(D1、D2、D3、D4)形成了不同的电流通路。
图8(b)所示的AC/DC转换器级1的所述升压操作可以简短地描述如下：
-在所述可控双向开关BS0的所述两个IGBT(Qa、Qb)接通至导通状态的情况下，所述电感器/扼流圈L1(所述第二蓄电器)的电流增加，从而将电能储存在所述电感器/扼流圈L1中。
-在所述两个IGBT(Qa、Qb)关断至非导通状态之后，所述输入电压和所述电感器/扼流圈L1上的电压将推动电流通过对应的二极管，以对所述第一蓄电器C1(输出电容器)进行充电。
在图8的两个实施例中，所述可控双向开关BS0可以由控制单元控制/切换，以实现改进的共模性能，如上所述。
根据图8(a)和(b)，所述开关(S1、S2、S3、S4)是相同的开关类型。根据一个实施例，所述开关(S1、S2、S3、S4)中的至少一个可以是不同的开关类型，如上所述(图8中未示出)。
图9示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括全桥结构。
以上关于图7所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图9所示的AC/DC转换器级1。
图9所示的AC/DC转换器级1与图7所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图9所示的AC/DC转换器级1的第一支路CB1和第二支路CB2中的每一个包括两个以上开关。因此，下面主要描述图7所示的AC/DC转换器级与图9所示的AC/DC转换器级之间的不同之处。
图9所示的AC/DC转换器级1与图4所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图9所示的AC/DC转换器级包括全桥结构，而图4所示的AC/DC转换器级包括半桥结构。因此，以上关于图4所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图9所示的AC/DC转换器级。
根据图9，所述AC/DC转换器级1的所述第一支路CB1包括串联电连接的四个开关(S11、S12、S13、S14)。所述开关(S12、S13)在第一连接点N1处电连接，第一输入端子IN1连接至所述第一连接点N1。所述开关(S11、S12)在连接点N11处电连接；所述开关(S13、S14)在连接点N12处电连接。所述AC/DC转换器级1的所述第二支路CB2包括串联电连接的四个开关(S21、S22、S23、S24)。所述开关(S22、S23)在第二连接点N2处电连接，第二输入端子IN2连接至所述第二连接点N2。所述开关(S21、S22)在连接点N21处电连接；所述开关(S23、S24)在连接点N22处电连接。
图9所示的AC/DC转换器级1相对于图7所示的AC/DC转换器级是有利的。也就是说，由于所述支路(CB1、CB2)中的每一个包括两个以上开关(CB1的四个开关(S11、S12、S13、S14)；CB2的四个开关(S21、S22、S23、S24))，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压。也就是说，在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间存在所述AC输入电压的情况下，所述AC输入电压在所述第一支路CB1和所述第二支路CB2的相应开关之间分配，即分别在所述开关(S11、S12、S21、S22)之间以及在所述开关(S13、S14、S23、S24)之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述第一支路CB1和所述第二支路CB2，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
进一步地，根据图9，所述第一蓄电器C1包括或对应于两个输出电容器(C1a、C1b)形式的两个第一蓄电器元件，所述两个第一蓄电器元件在第三连接点N3处串联电连接。所述第三连接点N3经由开关S15电连接至所述连接点N11，经由开关S16电连接至所述连接点N12，经由开关S25电连接至所述连接点N21，经由开关S26电连接至所述连接点N22。
所述开关S15确保所述第一支路CB1的所述开关(S11、S12)之间的压降相等，使得所述第一支路CB1的所述开关(S11、S12)受到的应力相等。所述开关S16确保所述第一支路CB1的所述开关(S13、S14)之间的压降相等，使得所述第一支路CB1的所述开关(S13、S14)受到的应力相等。这同样适用于所述相应开关(S25、S26)和所述第二支路CB2的所述开关(S21、S22、S23、S24)。因此，所述开关(S15、S16、S25、S26)确保所述第一支路CB1和所述第二支路CB2的相应开关之间的压降相等，使得所述第一支路CB1的所述开关(S11、S12、S13、S14)和所述第二支路CB2的所述开关(S21、S22、S23、S24)受到的应力相等。
根据一个实施例，所述第一支路CB1的开关数量和/或所述第二支路CB2的开关数量可以不同于(尤其是大于)图9所示的开关数量(CB1的四个开关(S11、S12、S13、S14)；CB2的四个开关(S21、S22、S23、S24))。相应地，用于确保所述第一支路CB1的相应开关之间压降相等的开关数量和/或用于确保所述第二支路CB2的相应开关之间压降相等的开关数量可以不同于(尤其是大于)图9所示的数量(CB1的两个开关(S15、S16)；CB2的两个开关(S25、S26))。
图10(a)和(b)示出了图9所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式。以上关于图9所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图10(a)和(b)所示的两种示例性实现方式。
图10所示的AC/DC转换器级1与图5所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图10所示的AC/DC转换器级包括全桥结构，而图5所示的AC/DC转换器级包括半桥结构。因此，以上关于图5(a)和(b)所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式的描述相应地适用于图10(a)和(b)所示的AC/DC转换器级的两种示例性实现方式。
根据图10(a)，所述AC/DC转换器级1包括四个IGBT形式的四个可控半导体开关(Q11、Q12、Q13、Q14)作为第一支路CB1的四个开关(S11、S12、S13、S14)。进一步地，所述AC/DC转换器级1包括四个IGBT形式的四个可控半导体开关(Q21、Q22、Q23、Q24)作为第二支路CB2的四个开关(S21、S22、S23、S24)。二极管并联电连接至每个IGBT，其中，所述二极管的阳极连接至相应IGBT的发射极端子，所述二极管的阴极连接至所述相应IGBT的集电极端子。
所述IGBT Q11的所述发射极端子和所述IGBT Q12的所述集电极端子在连接点N11处电连接。所述IGBT Q12的所述发射极端子和所述IGBT Q13的所述集电极端子在第一连接点N1处电连接。所述IGBT Q13的所述发射极端子和所述IGBT Q14的所述集电极端子在连接点N12处电连接。所述IGBT Q21的所述发射极端子和所述IGBT Q22的所述集电极端子在连接点N21处电连接。所述IGBT Q22的所述发射极端子和所述IGBT Q23的所述集电极端子在第二连接点N2处电连接。所述IGBT Q23的所述发射极端子和所述IGBT Q24的所述集电极端子在连接点N22处电连接。
因此，图10(a)所示的AC/DC转换器级1对应于主动切换AC/DC转换器级，其中，通过控制所述八个IGBT(Q11、Q12、Q13、Q14、Q21、Q22、Q23、Q24)来实现AC/DC转换。所述八个IGBT(Q11、Q12、Q13、Q14、Q21、Q22、Q23、Q24)可以由控制单元控制。
图10(a)所示的AC/DC转换器级的可控双向开关BS0的实现方式如关于图8(a)所示的AC/DC转换器级的可控双向开关BS0所描述的。
根据图10(a)，所述AC/DC转换器级1的开关(S15、S16、S25、S26)分别实现为IGBT形式的可控半导体开关(Q15、Q16、Q25、Q26)，其中，二极管并联电连接至每个IGBT。所述二极管的阳极连接至相应IGBT的发射极端子；所述二极管的阴极连接至所述相应IGBT的集电极端子。
所述IGBT Q15的集电极端子连接至所述连接点N11；所述IGBT Q15的发射极端子连接至第三连接点N3。所述IGBT Q16的发射极端子连接至所述连接点N12；所述IGBT Q16的集电极端子连接至所述第三连接点N3。所述IGBT Q25的集电极端子连接至所述连接点N21；所述IGBT Q25的发射极端子连接至所述第三连接点N3。所述IGBT Q26的发射极端子连接至所述连接点N22；所述IGBT Q26的集电极端子连接至所述第三连接点N3。
可以控制所述IGBT(Q15、Q16、Q25、Q26)，以确保所述第一支路CB1和所述第二支路CB2的所述IGBT(Q11、Q12、Q13、Q14、Q21、Q22、Q23、Q24)之间的压降相等，使得所述IGBT(Q11、Q12、Q13、Q14、Q21、Q22、Q23、Q24)受到的应力相等。
关于所述四个开关(S15、S16、S25、S26)的实现方式，图10(b)所示的AC/DC转换器级不同于图10(a)所示的AC/DC转换器级。也就是说，根据图10(b)，所述AC/DC转换器级1包括四个二极管形式的四个不可控单向半导体开关(D15、D16、D25、D26)作为所述四个开关(S15、S16、S25、S26)。
所述二极管D15的阴极连接至所述连接点N11；所述二极管D15的阳极连接至所述第三连接点N3。所述二极管D16的阳极连接至所述连接点N12；所述二极管D16的阴极连接至所述第三连接点N3。所述二极管D25的阴极连接至所述连接点N21；所述二极管D25的阳极连接至所述第三连接点N3。所述二极管D26的阳极连接至所述连接点N22；所述二极管D26的阴极连接至所述第三连接点N3。
在图10的两个实施例中，所述可控双向开关BS0可以由控制单元控制/切换，以实现改进的共模性能，如上所述。
根据图10(a)和(b)，所述支路(CB1、CB2)的所述开关(S11、S12、S13、S14、S21、S22、S23、S24)是相同的开关类型。根据一个实施例，所述支路(CB1、CB2)的至少一个开关可以是不同的开关类型，如上所述(图10中未示出)。根据另一个实施例，所述支路(CB1、CB2)的所述开关(S11、S12、S13、S14、S21、S22、S23、S24)可以是不同于图10(a)和图10(b)所示的开关类型。例如，它们可以为不同的可控半导体开关类型，也可以为不可控单向开关类型(例如，二极管)。根据图10(a)和(b)，所述开关(S15、S16、S25、S26)是相同的开关类型。根据一个实施例，所述开关(S15、S16、S25、S26)中的至少一个可以是不同的开关类型，如上所述(图10中未示出)。
图11(a)和(b)各自示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括全桥结构。
以上关于图7所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级1。
图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级1与图7所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级1的支路(CB1、CB2)的四个开关(S1、S2、S3、S4)中的每个开关包括串联电连接的两个开关，并且图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级包括两个可控双向开关。因此，下面主要描述图7所示的AC/DC转换器级与图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级之间的不同之处。
图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级1与图6所示的AC/DC转换器级的不同之处在于，图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级包括全桥结构，而图6所示的AC/DC转换器级包括半桥结构。此外，图11(a)和(b)所示的转换器级包括二极管形式的不可控单向半导体开关作为第一支路和第二支路的开关。因此，以上关于图6所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图11(a)和图11(b)所示的实施例。
根据图11(a)所示的实施例，所述AC/DC转换器级1包括两个可控双向开关(BS1、BS2)，所述两个可控双向开关(BS1、BS2)在第四连接点N4处串联电连接。所述两个可控双向开关(BS1、BS2)用于：在其导通状态下在两个输入端子(IN1、IN2)之间提供电流通路，尤其是低阻抗电流通路。根据图11(a)，所述可控双向开关BS1连接在所述第四连接点N4与所述第一支路CB1的第一连接点N1之间。所述可控双向开关BS2连接在所述第四连接点N4与所述第二支路CB2的第二连接点N2之间。
所述第四连接点N4电连接至两个输出电容器(C1a、C1b)之间的第三连接点N3，所述两个输出电容器(C1a、C1b)形成用于提供DC输出电压的第一蓄电器C1。这可确保AC输入电压在所述两个可控双向开关(BS1、BS2)之间平均分配。
图11(a)所示的AC/DC转换器级的两个可控双向开关(BS1、BS2)中的每一个的实现方式如关于图8(a)所示的AC/DC转换器级的可控双向开关BS0所描述的。
由于所述AC/DC转换器级1包括两个可控双向开关(BS1、BS2)，因此用于较低电力的可控双向开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压，这是因为所述AC输入电压在所述两个可控双向开关(BS1、BS2)之间分配。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述两个可控双向开关(BS1、BS2)，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
此外，将所述可控双向开关的数量从一个可控双向开关BS0(如图7所示的AC/DC转换器级的情况)增加到两个可控双向开关(BS1、BS2)(如图11所示的情况)能够增加输入到所述AC/DC转换器级的所述AC输入电压。也就是说，所述AC输入电压在所述两个可控双向开关(BS1、BS2)之间分配。这是有利的，因为在转换器系统的转换器单元中将所述AC/DC转换器级1用作第一转换器级的情况下，其中，所述转换器单元在所述转换器系统的输入端串联电连接(图11中未示出，但图13至图15中示出)，对于相同的AC输入电压需要较少的转换器单元。也就是说，由于所述两个可控双向开关(BS1、BS2)，每个转换器单元可以处理较高的输入电压。
如图11(a)所示，关于所述第一支路CB1，所述开关S1包括两个二极管(D1a、D1b)形式的两个开关(S1a、S1b)，所述两个开关(S1a、S1b)在连接点N51处电连接；所述开关S2包括两个二极管(D2a、D2b)形式的两个开关(S2a、S2b)，所述两个开关(S2a、S2b)在连接点N52处电连接。所述二极管D1a的阳极和所述二极管D1b的阴极连接至所述连接点N51，并且因此所述二极管D1b的阳极连接至所述第一连接点N1。所述二极管D2b的阴极和所述二极管D2a的阳极连接至所述连接点N52，并且因此所述二极管D2a的阴极连接至所述第一连接点N1。
关于所述第二支路CB2，所述开关S3包括两个二极管(D3a、D3b)形式的两个开关(S3a、S3b)，所述两个开关(S3a、S3b)在连接点N53处电连接；所述开关S4包括两个二极管(D4a、D4b)形式的两个开关(S4a、S4b)，所述两个开关(S4a、S4b)在连接点N54处电连接。所述二极管D3a的阳极和所述二极管D3b的阴极连接至所述连接点N53，并且因此所述二极管D3b的阳极连接至所述第一连接点N1。所述二极管D4b的阴极和所述二极管D4a的阳极连接至所述连接点N54，并且因此所述二极管D4a的阴极连接至所述第二连接点N2。
换言之，所述支路(CB1、CB2)的每个开关S1/S2/S3/S4包括两个二极管(D1a、D1b；D2a、D2b；D3a、D3b；D4a、D4b)形式的两个开关(S1a、S1b；S2a、S2b；S3a、S3b；S4a、S4b)，所述两个开关(S1a、S1b；S2a、S2b；S3a、S3b；S4a、S4b)在第五连接点N51/N52/N53/N54处串联连接。
由于所述第一支路CB1和所述第二支路CB2的每个开关包括两个开关，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压。也就是说，所述开关S1上的电压在所述对应的两个开关(S1a、S1b)之间分配；所述开关S2上的电压在所述对应的开关(S2a、S2b)之间分配。所述第二支路CB2的所述两个开关(S3、S4)也是如此。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述支路(CB1、CB2)的所述开关(S1、S2、S3、S4)，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
根据图11(a)所示的实施例，所述AC/DC转换器级1包括两个电感器或扼流圈(L1a、L1b)形式的两个第二蓄电器。第一输入端子IN1经由所述第二蓄电器L1a电连接至所述两个可控双向开关(BS1、BS2)，尤其是所述可控双向开关BS1。也就是说，所述第一输入端子IN1经由所述第二蓄电器L1a电连接至所述第一支路CB1的所述第一连接点N1。第二输入端子IN2经由所述第二蓄电器L1b电连接至所述两个可控双向开关(BS1、BS2)，尤其是所述可控双向开关BS2。也就是说，所述第二输入端子IN2经由所述第二蓄电器L1b电连接至所述第二支路CB2的所述第二连接点N2。
可替代地，所述AC/DC转换器级可以仅包括一个第二蓄电器，并且所述第一输入端子IN1或所述第二输入端子IN2经由所述第二蓄电器电连接至所述两个可控双向开关(BS1、BS2)(图11(a)中未示出)。
图11(b)所示的AC/DC转换器级对应于图11(a)所示的AC/DC转换器级，其中，图11(b)所示的AC/DC转换器级包括附加电子元件。因此，有关图11(a)所示的AC/DC转换器级的描述也适用于图11(b)所示的AC/DC转换器级。下面仅描述所述附加电子元件。
根据图11(b)所示的实施例，所述AC/DC转换器级1包括四个低电流二极管(D1c、D2c、D3c、D4c)。所述二极管D1c的阴极连接至所述连接点N51；所述二极管D1c的阳极连接至所述两个输出电容器(C1a、C1b)之间的所述第三连接点N3。所述二极管D2c的阳极连接至所述连接点N52；所述二极管D2c的阴极连接至所述第三连接点N3。所述二极管D3c的阴极连接至所述连接点N53；所述二极管D3c的阳极连接至所述第三连接点N3。所述二极管D4c的阳极连接至所述连接点N54；所述二极管D4c的阴极连接至所述第三连接点N3。
根据图11(b)所示的实施例，所述支路(CB1、CB2)的所述开关(S1、S2、S3、S4)中的每个开关包括一个慢恢复二极管和一个快恢复二极管，其中，所述低电流二极管(D1c、D2c、D3c、D4c)用于提供恢复电荷。例如，所述开关(S1b、S2a、S3b、S4a)中的每一个可以实现为慢恢复二极管；所述开关(S1a、S2b、S3a、S4b)中的每一个可以实现为快恢复二极管。
对于所述AC/DC转换器级1的所述支路(CB1、CB2)的每个开关(S1、S2、S3、S4)，使用一个慢恢复二极管和一个快恢复二极管可以降低成本，因为慢恢复二极管的成本低于快恢复二极管。
图12(a)和(b)各自示出了本发明实施例提供的AC/DC转换器级，所述AC/DC转换器级包括全桥结构。
关于所述支路(CB1、CB2)的所述开关，图12(a)和(b)所示的AC/DC转换器级1不同于图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级。根据图11(a)和(b)所示的实施例，所述支路的所述开关对应于二极管，而根据图12(a)和(b)所示的实施例，所述支路的所述开关对应于IGBT。因此，以上关于图11(a)和(b)所示的AC/DC转换器级的描述相应地适用于图12(a)和(b)所示的AC/DC转换器级1；下面主要描述图11所示的AC/DC转换器级与图12所示的AC/DC转换器级之间的不同之处。
如图12(a)所示，关于所述第一支路CB1，所述开关S1包括两个IGBT(Q1a、Q1b)形式的两个开关(S1a、S1b)，所述两个开关(S1a、S1b)在连接点N51处电连接；所述开关S2包括两个IGBT(Q2a、Q2b)形式的两个开关(S2a、S2b)，所述两个开关(S2a、S2b)在连接点N52处电连接。所述IGBT Q1a的发射极端子和所述IGBT Q1b的集电极端子连接至所述连接点N51，并且因此所述IGBT Q1b的发射极端子连接至所述第一连接点N1。所述IGBT Q2b的集电极端子和所述IGBT Q2a的发射极端子连接至所述连接点N52，并且因此所述IGBT Q2a的集电极端子连接至所述第一连接点N1。
关于所述第二支路CB2，所述开关S3包括两个IGBT(Q3a、Q3b)形式的两个开关(S3a、S3b)，所述两个开关(S3a、S3b)在连接点N53处电连接；所述开关S4包括两个IGBT(Q4a、Q4b)形式的两个开关(S4a、S4b)，所述两个开关(S4a、S4b)在连接点N54处电连接。所述IGBT Q3a的发射极端子和所述IGBT Q3b的集电极端子连接至所述连接点N53，并且因此所述IGBT Q3b的发射极端子连接至所述第二连接点N2。所述IGBT Q4b的集电极端子和所述IGBT Q4a的发射极端子连接至所述连接点N54，并且因此所述IGBT Q4a的集电极端子连接至所述第二连接点N2。
二极管并联电连接至每个IGBT，其中，所述二极管的阳极连接至相应IGBT的发射极端子，所述二极管的阴极连接至所述相应IGBT的集电极端子。
换言之，所述支路(CB1、CB2)的每个开关S1/S2/S3/S4包括两个IGBT(Q1a、Q1b；Q2a、Q2b；Q3a、Q3b；Q4a、Q4b)形式的两个开关(S1a、S1b；S2a、S2b；S3a、S3b；S4a、S4b)，所述两个开关(S1a、S1b；S2a、S2b；S3a、S3b；S4a、S4b)在第五连接点N51/N52/N53/N54处串联连接。
由于所述第一支路CB1和所述第二支路CB2的每个开关包括两个开关，因此用于较低电力的开关并且因此成本较低且体积较小的开关可以用于相同的AC输入电压。也就是说，所述开关S1上的电压在所述对应的两个开关(S1a、S1b)之间分配；所述开关S2上的电压在所述对应的开关(S2a、S2b)之间分配。所述第二支路CB2的所述两个开关(S3、S4)也是如此。这是有利的，因为使用成本较低且体积较小的开关会降低实现所述AC/DC转换器级的成本，尤其是所述支路(CB1、CB2)的所述开关(S1、S2、S3、S4)，并且可以减小所述AC/DC转换器级的尺寸。
关于图12(a)所示的AC/DC转换器级1的所述两个可控双向开关(BS1、BS2)和所述两个第二蓄电器(L1a、L1b)，参考图11(a)所示的AC/DC转换器级的对应描述。
根据另一个实施例，可以对所述开关(S1a、S1b、S2a、S2b、S3a、S3b、S4a、S4b)使用不同类型的可控半导体开关而不是IGBT。
图12(b)所示的AC/DC转换器级对应于图12(a)所示的AC/DC转换器级，其中，图12(b)所示的AC/DC转换器级包括附加电子元件。因此，有关图12(a)所示的AC/DC转换器级的描述也适用于图12(b)所示的AC/DC转换器级。下面仅描述所述附加电子元件。
根据图12(b)所示的实施例，所述AC/DC转换器级1包括四个低电流二极管(D1c、D2c、D3c、D4c)。所述二极管D1c的阴极连接至所述连接点N51；所述二极管D1c的阳极连接至所述两个输出电容器(C1a、C1b)之间的所述第三连接点N3。所述二极管D2c的阳极连接至所述连接点N52；所述二极管D2c的阴极连接至所述第三连接点N3。所述二极管D3c的阴极连接至所述连接点N53；所述二极管D3c的阳极连接至所述第三连接点N3。所述二极管D4c的阳极连接至所述连接点N54；所述二极管D4c的阴极连接至所述第三连接点N3。
所述低电流二极管(D1c、D2c、D3c、D4c)用于确保所述支路(CB1、CB2)的所述IGBT处的压降相等。关于所述第一支路CB1，所述低电流二极管D1c用于确保所述开关S1的所述IGBT(Q1a、Q1b)之间的压降相等；所述低电流二极管D2c用于确保所述开关S2的所述IGBT(Q2a、Q2b)之间的压降相等。关于所述第二支路CB2，所述低电流二极管D3c用于确保所述开关S3的所述IGBT(Q3a、Q3b)之间的压降相等；所述低电流二极管D4c用于确保所述开关S4的所述IGBT(Q4a、Q4b)之间的压降相等。
根据一个实施例，关于包括两个IGBT的每个开关(S1、S2、S3、S4)，慢恢复二极管可以并联连接至每个开关的一个IGBT；快恢复二极管可以并联连接至每个开关的另一个IGBT。例如，慢恢复二极管可以并联连接至所述IGBT(Q1b、Q2a、Q3b、Q4a)；快恢复二极管可以并联连接至所述其它IGBT(Q1a、Q2b、Q3a、Q4b)。这可以降低成本，因为慢恢复二极管的成本低于快恢复二极管。
图13示出了本发明实施例提供的转换器系统。
以上关于根据第二方面及其实现方式所述的转换器系统的描述相应地适用于图13所示的转换器系统3。
根据图13，所述转换器系统3包括：输入端，具有两个输入端子(IN3、IN4)；两个转换器单元(2a、2b)。所述转换器系统3包括输入串联结构。换言之，所述两个转换器单元(2a、2b)在所述转换器系统3的所述输入端串联电连接。根据一个实施例，所述转换器系统3可以包括两个以上转换器单元，其中，所述转换器单元在所述转换器系统3的所述输入端串联电连接(图13中未示出)。不论所述转换器单元的数量，即所述转换器系统是包括两个转换器单元(2a、2b)(如图13所示)还是两个以上转换器单元，所述转换器单元中的至少一个包括根据如上所述的第一方面及其实现形式所述的AC/DC转换器级1，作为第一转换器级。具体地，所述转换器系统3的所述转换器单元中的至少一个包括如上所述的图1至图12中任一图所示的AC/DC转换器级1，作为第一转换器级。
具体地，所述转换器系统3的每个转换器单元包括AC/DC转换器级1，作为第一转换器级。
所述转换器系统3的至少一个转换器单元可以封装在外壳中(图13中未示出)。具体地，所述转换器系统3的每个转换器单元封装在外壳中。所述外壳可以是电连接至地电位的金属外壳。可以在所述转换器系统3的所述封装的转换器单元之间提供绝缘材料，尤其是固体绝缘材料。
所述转换器系统3中的所述两个转换器单元(2a、2b)可以提供输出电压，尤其是DC输出电压，而无需在所述转换器系统3的输出端彼此电连接(图13中未示出)。可替代地，所述两个转换器单元(2a、2b)可以在所述转换器系统3的所述输出端串联或并联电连接(图13中未示出)。换言之，所述转换器系统3可以包括输入串联输出串联(input series outputseries，ISOS)结构，即所述两个转换器单元(2a、2b)在所述转换器系统3的所述输入端串联电连接，并且在所述输出端串联电连接。可替代地，所述转换器系统3可以包括输入串联输出并联(input series output parallel，ISOP)结构，即所述两个转换器单元(2a、2b)在所述转换器系统3的所述输入端串联电连接，并且在所述输出端并联电连接。在所述转换器系统3包括两个以上转换器单元的情况下，上述情况同样适用(图13中未示出)。
所述两个转换器单元(2a、2b)之间存在所述输入端子(IN3、IN4)处输入到所述转换器系统3的AC输入电压，所述两个转换器单元(2a、2b)在所述转换器系统3的所述输入端串联电连接。因此，每个转换器单元的输入电压可以对应于所述转换器系统的输入电压除以所述转换器系统3的所述转换器单元的数量。
在所述转换器系统3的每个转换器单元包括AC/DC转换器级1作为第一转换器级的情况下：为所述AC/DC转换器级1配置的AC输入电压越高，所述转换器系统3的所述转换器单元的数量越少。
控制单元可以控制所述转换器系统3的所述转换器单元。具体地，所述转换器系统3包括所述控制单元(图13中未示出)。
图14(a)、(b)和(c)各自示出了本发明实施例提供的转换器系统。
以上关于图13所示的转换器系统的描述相应地适用于图14(a)、(b)和(c)所示的转换器系统。图14(a)、(b)和(c)示出了图13所示的转换器系统的示例性实现方式。
根据图14(a)所示的实施例，所述两个转换器单元(2a、2b)中的每个转换器单元包括AC/DC转换器级，作为第一转换器级。所述转换器单元2a的AC/DC转换器级1a包括第二蓄电器L1(例如，电感器或扼流圈)，并且因此对应于用于执行升压操作的双极升压转换器。所述转换器单元2b的AC/DC转换器级1b不包括此类第二蓄电器L1，并且因此其本身不用于执行升压操作。然而，由于所述两个转换器单元(2a、2b)在所述转换器系统3的所述输入端串联连接，因此可以一起控制所述两个转换器单元(2a、2b)，以使用所述转换器单元2a的所述AC/DC转换器级1a的单个第二蓄电器L1执行升压操作。
具体地，图14(a)所示的转换器系统3可以包括两个以上转换器单元(图14(a)中未示出)，其中，除了所述两个转换器单元(2a、2b)之外，每个其它转换器单元可以包括不具有第二蓄电器L1的AC/DC转换器级1b。
图14(b)所示的转换器系统与图14(a)所示的转换器系统的不同之处在于，图14(b)所示的转换器系统3的每个转换器单元包括具有第二蓄电器L1的AC/DC转换器级1a。换言之，根据图4(b)所示的实施例，所述转换器系统3的每个转换器单元包括AC/DC转换器级1a，其中，所述AC/DC转换器级1a是双极升压转换器。以上关于图14(a)所示的转换器系统的描述相应地适用于图14(b)所示的转换器系统3。
根据图14(c)，所述转换器系统3的所述转换器单元(2a、2b)中的所述转换器单元2a至少包括：AC/DC转换器级1，作为第一转换器级；电隔离的DC/DC转换器级4，作为第二转换器级，位于所述AC/DC转换器级1之后。所述AC/DC转换器级1用于向所述电隔离的DC/DC转换器级4提供DC输入电压。
所述电隔离的DC/DC转换器级可以包括提供所述电隔离的固态变压器(solidstate transformer，SST)。
具体地，根据图4(c)，所述AC/DC转换器级1与所述电隔离的DC/DC转换器级4之间可以存在可选电容器C2，用于存储所述AC/DC转换器级1的DC输出电压，并向所述电隔离的DC/DC转换器级4提供DC输入电压。所述电容器C2可以对应于所述AC/DC转换器级1的所述第一蓄电器，所述第一蓄电器用于提供所述AC/DC转换器级1的DC输出电压。
具体地，所述转换器系统3的每个转换器单元可以实现为所述转换器单元2a。
图15示出了本发明实施例提供的转换器系统。
图15所示的转换器系统3包括用于具有三个相位的AC输入电压的三个相位单元(5a、5b、5c)。所述转换器系统3的每个相位单元可以实现为上文结合图13以及图14(a)、(b)和(c)所述的转换器系统。因此，以上关于图13以及图14(a)、(b)和(c)所示的转换器系统的描述相应地适用于图15所示的转换器系统3的每个相位单元。
根据图15，所述相位单元5a包括两个或多个转换器单元2(图15中示出了四个转换器单元2)，所述两个或多个转换器单元2在所述转换器系统3的所述输入端串联电连接。根据图15，所述相位单元5a的所述转换器单元2的输出端在所述转换器系统3的输出端并联电连接。可替代地，所述相位单元5a的所述转换器单元2可以在所述输出端串联连接。根据另一替代方案，所述相位单元5a的所述转换器单元2中的每一个可以提供输出电压，尤其是DC输出电压，而无需在所述输出端彼此电连接。
如图15所示，所述相位单元5a的每个转换器单元2包括：AC/DC转换器级1，作为第一转换器级；电隔离的DC/DC转换器级4，作为第二转换器级。所述AC/DC转换器级1用于向所述电隔离的DC/DC转换器级4提供DC输入电压。此外，每个转换器单元2在所述AC/DC转换器级1与所述电隔离的DC/DC转换器级之间包括可选电容器，用于存储DC电压。具体地，所述电容器可以对应于所述AC/DC转换器级1的所述第一蓄电器，所述第一蓄电器用于提供所述AC/DC转换器级1的DC输出电压。
根据一个实施例，只有所述相位单元5a的一个转换器单元2(尤其是顶部转换器单元2)的所述AC/DC转换器级1包括第二蓄电器L1，并且因此是双极升压转换器。然而，由于所述相位单元5a的所述转换器单元2在所述转换器系统3的所述输入端串联连接，因此可以一起控制所述两个转换器单元2，以使用所述一个转换器单元的所述AC/DC转换器级1的单个第二蓄电器L1执行升压操作。
根据另一个实施例，所述相位单元5a的多个转换器单元2(尤其是每个转换器单元2)的所述AC/DC转换器级1包括所述第二蓄电器L1，并且因此是双极升压转换器。
在图15的右侧，具有全桥结构的AC/DC转换器级1示为所述转换器系统3的所述相位单元5a的所述转换器单元2的所述AC/DC转换器级的示例。该AC/DC转换器级1基本上对应于图7所示的AC/DC转换器级1，唯一的不同之处在于，图15右侧所示的AC/DC转换器级1包括第一输入端子IN1与第一连接点N1之间的第二蓄电器L1，并且因此是双极升压转换器。所述相位单元5a的所述转换器单元2的所述AC/DC转换器级1可以根据第一方面及其实现形式所述的AC/DC转换器级的描述以不同的方式实现。具体地，所述相位单元5a的所述转换器单元2的所述AC/DC转换器级1可以对应于图1至图12中所示的任意一个AC/DC转换器级。
所述相位单元5a的所述转换器单元2的所述电隔离的DC/DC转换器级4可以包括提供所述电隔离的固态变压器(solid state transformer，SST)。
所述转换器系统3的所述相位单元5a的至少一个转换器单元2可以封装在外壳中(图15中未示出)。具体地，所述相位单元5a的每个转换器单元2封装在外壳中。所述外壳可以是电连接至地电位的金属外壳。可以在所述相位单元5a的所述封装的转换器单元2之间提供绝缘材料，尤其是固体绝缘材料。
以上关于所述相位单元5a的描述相应地适用于图15所示的转换器系统3的其它两个相位单元(5b、5c)。
根据一个实施例，所述转换器系统3可以仅包括一个相位单元，如上所述，所述一个相位单元可以与所述相位单元5a一起实现。根据另一个实施例，所述转换器系统3可以包括两个相位单元，如上所述，所述两个相位单元可以与所述相位单元5a一起实现。
根据另一个实施例，所述转换器系统3可以包括三个以上相位单元，如上所述，每个相位单元可以与所述相位单元5a一起实现。
已经结合作为示例的各种实施例以及实现方式描述了本发明。但是，根据对附图、本发明和独立权利要求的研究，本领域技术人员在实现所要求保护的发明时，能够理解和实现其它变型。在权利要求书以及说明书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可满足权利要求书中所叙述的若干实体或项目的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。

Claims (20)

1.一种用于具有输入串联结构的转换器系统(3)的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，所述AC/DC转换器级(1)包括：
两个输入端子(IN1、IN2)，用于将AC输入电压(Vin)输入到所述AC/DC转换器级(1)；
至少一个第一支路(CB1)，具有至少两个开关(S1、S2)，所述至少两个开关(S1、S2)在第一连接点(N1)处串联电连接，其中，所述两个输入端子(IN1、IN2)中的第一输入端子(IN1)电连接至所述第一支路(CB1)的所述第一连接点(N1)；
至少一个第一蓄电器(C1)，用于提供DC输出电压，所述第一蓄电器(C1)并联电连接至所述第一支路(CB1)；
至少一个可控双向开关(BS0)，在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间电连接。
2.根据权利要求1所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述至少一个可控双向开关(BS0)用于：通过在其导通状态下在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间提供低阻抗电流通路，来实现所述AC/DC转换器级(1)的零态。
3.根据权利要求1或2所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述AC/DC转换器级(1)是双极升压转换器，包括第二蓄电器(L1)；
所述两个输入端子(IN1、IN2)中的一个经由所述第二蓄电器(L1)电连接至所述至少一个可控双向开关(BS0)。
4.根据权利要求3所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述至少一个可控双向开关(BS0)用于：通过在其导通状态下经由所述第二蓄电器(L1)在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间提供电流通路，来实现所述AC/DC转换器级(1)的所述零态。
5.根据权利要求3或4所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述两个输入端子(IN1、IN2)中的所述第一输入端子(IN1)经由所述第二蓄电器(L1)电连接至所述第一支路(CB1)的所述第一连接点(N1)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述AC/DC转换器级(1)还包括：第二支路(CB2)，具有至少两个开关(S3、S4)，所述至少两个开关(S3、S4)在第二连接点(N2)处串联电连接，其中，所述第二支路(CB2)并联电连接至所述第一支路(CB1)和所述第一蓄电器(C1)；
其中，所述两个输入端子(IN1、IN2)中的所述第二输入端子(IN2)电连接至所述第二支路(CB2)的所述第二连接点(N2)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述第一蓄电器(C1)包括至少两个第一蓄电器元件(C1a、C1b)，所述至少两个第一蓄电器元件(C1a、C1b)在第三连接点(N3)处串联电连接。
8.根据权利要求7所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
在所述AC/DC转换器级(1)仅包括所述第一支路(CB1)的情况下，所述两个输入端子(IN1、IN2)中的所述第二输入端子(IN2)电连接至所述第三连接点(N3)。
9.根据权利要求7所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
在所述AC/DC转换器级(1)包括所述第一支路(CB1)和所述第二支路(CB2)的情况下：
在所述第一支路(CB1)包括串联电连接的两个以上开关，尤其是四个开关(S11、S12、S13、S14)的情况下，所述第三连接点(N3)经由开关(S15；S16)电连接至不同于所述第一连接点(N1)的所述第一支路(CB1)的两个开关(S11、S12；S13、S14)之间的至少一个连接点(N11；N12)；
在所述第二支路(CB2)包括串联电连接的两个以上开关，尤其是四个开关(S21、S22、S23、S24)的情况下，所述第三连接点(N3)经由开关(S25；S26)电连接至不同于所述第二连接点(N2)的所述第二支路(CB2)的两个开关(S21、S22；S23、S24)之间的至少一个连接点(N21；N22)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述开关包括以下各项中的至少一项：
至少一个不可控单向半导体开关，例如至少一个二极管；
至少一个可控半导体开关；
至少一个绝缘栅极双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar transistor，IGBT)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述至少一个可控双向开关(BS0)包括至少一个可控半导体开关，尤其包括至少两个IGBT。
12.根据上述权利要求中任一项所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
所述AC/DC转换器级(1)包括两个可控双向开关(BS1、BS2)，所述两个可控双向开关(BS1、BS2)在第四连接点(N4)处串联电连接，并且用于在其导通状态下在所述两个输入端子(IN1、IN2)之间提供电流通路。
13.根据权利要求12所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
在所述AC/DC转换器级(1)包括所述第一支路(CB1)和所述第二支路(CB2)的情况下，并且在所述第一蓄电器(C1)包括在所述第三连接点(N3)处串联电连接的所述至少两个第一蓄电器元件(C1a、C1b)的情况下：
所述第三连接点(N3)与所述第四连接点(N4)彼此电连接。
14.根据权利要求12或13所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
在所述AC/DC转换器级(1)仅包括所述第一支路(CB1)的情况下：
所述第一支路(CB1)的每个开关(S1、S2)包括：
两个不可控单向半导体开关(S1a、S1b；S2a、S2b)，例如两个二极管，所述两个不可控单向半导体开关(S1a、S1b；S2a、S2b)在第五连接点(N51；N52)处串联电连接；或
两个可控半导体开关(S1a、S1b；S2a、S2b)，尤其是两个IGBT，所述两个可控半导体开关(S1a、S1b；S2a、S2b)在第五连接点(N51；N52)处串联电连接；或
在所述AC/DC转换器级(1)包括所述第一支路(CB1)和所述第二支路(CB2)的情况下：
所述第一支路(CB1)和所述第二支路(CB2)的每个开关(S1、S2、S3、S4)包括：
两个不可控单向半导体开关(S1a、S1b；S2a、S2b；S3a、S3b；S4a、S4b)，所述两个不可控单向半导体开关(S1a、S1b；S2a、S2b；S3a、S3b；S4a、S4b)在第五连接点(N51；N52；N53；N54)处串联电连接；或
两个可控半导体开关(S1a、S1b；S2a、S2b；S3a、S3b；S4a、S4b)，尤其是两个IGBT(Q1a、Q1b；Q2a、Q2b；Q3a、Q3b；Q4a、Q4b)，所述两个可控半导体开关(S1a、S1b；S2a、S2b；S3a、S3b；S4a、S4b)在第五连接点(N51；N52；N53；N54)处串联电连接。
15.根据权利要求14所述的AC/DC转换器级(1)，其特征在于，
在所述第一蓄电器(C1)包括在所述第三连接点(N3)处串联电连接的所述至少两个第一蓄电器元件(C1a、C1b)的情况下：
每个开关(S1；S2；S3；S4)包括一个慢恢复二极管(D1b；D2a；D3b；D4a)和一个快恢复二极管(D1a；D2b；D3a；D4b)，所述一个慢恢复二极管(D1b；D2a；D3b；D4a)和所述一个快恢复二极管(D1a；D2b；D3a；D4b)在所述第五连接点(N51；N52；N53；N54)处串联电连接，其中，对于每个开关(S1；S2；S3；S4)，用于提供恢复电荷的低电流二极管(D1c；D2c；D3c；D4c)在所述第五连接点(N51；N52；N53；N54)与所述第三连接点(N3)之间电连接；或
每个开关(S1；S2；S3；S4)包括两个可控半导体开关(Q1a、Q1b；Q2a、Q2b；Q3a、Q3b；Q4a、Q4b)，所述两个可控半导体开关(Q1a、Q1b；Q2a、Q2b；Q3a、Q3b；Q4a、Q4b)在所述第五连接点(N51；N52；N53；N54)处串联电连接，其中，对于每个开关(S1；S2；S3；S4)，用于确保所述两个可控半导体开关(Q1a、Q1b；Q2a、Q2b；Q3a、Q3b；Q4a、Q4b)处压降相等的低电流二极管(D1c；D2c；D3c；D4c)在所述第五连接点(N51；N52；N53；N54)与所述第三连接点(N3)之间电连接。
16.一种具有输入串联结构的转换器系统(3)，其特征在于，包括：
至少两个转换器单元(2a、2b)，在所述转换器系统(3)的输入端串联电连接；
其中，所述至少两个转换器单元(2a、2b)中的至少一个转换器单元包括根据上述权利要求中任一项所述的AC/DC转换器级(1)，作为第一转换器级。
17.根据权利要求16所述的转换器系统(3)，其特征在于，
所述至少两个转换器单元(2a、2b)中的一个转换器单元(2a)包括根据权利要求3至15中任一项所述的具有第二蓄电器(L1)的AC/DC转换器级(1a)，所述至少两个转换器单元(2a、2b)中的另一个转换器单元(2b)包括根据权利要求1、2以及6至15中任一项所述的不具有所述第二蓄电器的AC/DC转换器级(1b)；或
所述至少两个转换器单元(2a、2b)中的每个转换器单元包括根据权利要求1至15中任一项所述的AC/DC转换器级(1)，作为第一转换器级。
18.根据权利要求16或17所述的转换器系统(3)，其特征在于，
所述至少两个转换器单元(2a、2b)中的至少一个转换器单元(2a)包括电隔离的DC/DC转换器级(4)，作为第二转换器级；
对应的AC/DC转换器级(1)用于向所述隔离的DC/DC转换器级(4)提供DC输入电压。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的转换器系统(3)，其特征在于，
所述至少两个转换器单元(2a、2b)中的至少一个转换器单元封装在外壳中。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的转换器系统(3)，其特征在于，
所述转换器系统(3)包括用于AC输入电压的至少一个相位单元(5a、5b、5c)；
每个相位单元(5a、5b、5c)包括所述至少两个转换器单元(2、2a、2b)，所述至少两个转换器单元(2、2a、2b)在所述转换器系统(3)的所述输入端串联电连接。
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