CN208299694U - 一种多路输入并联且多路输出并联的功率变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，包括开关网络、电感电容组合模块、变压器模块、整流模块和滤波模块，所述开关网络、电感电容组合模块、变压器模块、整流模块和滤波模块依次连接；所述开关网络包括并联的多路相同开关电路；所述变压器模块包括多个变压器组，所述变压器组内包括原边绕组串联的多个相同变压器，所述变压器组与所述开关电路一一对应连接；所述整流模块包括多个整流电路，所述多个整流电路输出并联在一起；多个所述变压器组中对应变压器的次边绕组串联，所述次边绕组串联之后与所述整流模块中对应整流电路连接进行整流。

Description

一种多路输入并联且多路输出并联的功率变换器

技术领域

本实用新型涉及功率变换器领域，尤其涉及一种多路输入并联且多路输出并联的功率变换器的结构。

背景技术

目前大功率高频DC/DC功率变换器一直是电力电子行业研究的热点，但由于受单个功率器件开关管的生产工艺限制，功率器件的内阻不可能无限小，反向恢复特性也需要不断提升。基于目前的功率器件，要开发大功率高频DC/DC变换器，很多情况下必须采用多个开关管并联，但是多个并联的开关管工作在高频条件下，开关管的驱动和均流问题在实际使用中会极大地影响产品可靠性。输出整流二极管也存在类似的问题，如果要输出更大的电流，很多情况下需要多颗二极管并联使用。由于二极管是负温度特性，二极管温度越高，导通压降越低，并联使用时，温度越高的二极管会流过更多电流，这样温度会更高，如果散热不好，二极管会因为过流或过热损坏。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型多路输入并联且多路输出并联的功率变换器。解决了器件参数差异导致原边多路功率变换器功率严重不均衡问题，同时解决了多路输出整流电路并联时均流问题。

为实现以上目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，包括依次相连接的电源电路、开关网络、电感电容组合模块、变压器模块、整流模块和滤波模块，所述电源电路为电压源电路，所述开关网络包括第一开关电路和第二开关电路；所述变压器电路包括第一变压器模块和第二变压器模块，所述第一变压器模块包括第一变压器和第二变压器，所述第二变压器模块包括第三变压器和第四变压器；所述整流电路包括第一整流电路和第二整流电路；

所述第一开关电路输入端连接电压源电路，所述第一开关电路输出端连接第一电感电容组合模块，所述第一变压器和第二变压器的原边串联后作为输入端连接所述第一电感电容组合模块的输出端；

所述第二开关电路输入端连接电压源电路，所述第二开关电路输出端连接第二电感电容组合模块，所述第三变压器和第四变压器的原边串联后作为输入端连接所述第二电感电容组合模块的输出端；

所述第一变压器的副边串联所述第三变压器的副边后作为输出端连接第一整流电路的输入端，所述第二变压器的副边串联所述第四变压器的副边后作为输出端连接第二整流电路的输入端；

所述第一整流电路和第二整流电路的输出端连接所述滤波模块的输入端。

其中，所述电压源电路为单相无源功率因数校正电路、或单相有源功率因数校正电路、三或相无源功率因数校正电路、或三相有源功率因数校正电路。

所述第一电感电容组合模块和第二电感电容组合模块包括电容器件和电感器件。

所述第一电感电容组合模块包括相串联的电感Lr1、电感Lm1和电容 Cr1，所述第一电感电容组合模块包括相串联的电感Lr2、电感Lm2和电容 Cr2。

具体的，所述第一变压器模块还包括第五变压器，所述第二变压器模块还包括第六变压器，所述整流电路模块还包括第三整流电路；

所述第一变压器、第二变压器和第五变压器的原边串联后作为输入端连接所述第一电感电容组合模块的输出端；所述第三变压器、第四变压器和第六变压器的原边串联后作为输入端连接所述第二电感电容组合模块的输出端；

所述第五变压器的副边串联所述第六变压器的副边后作为输出端连接第三整流电路的输入端，所述第三整流电路的输出端连接所述滤波模块的输入端。

具体的，所述第一变压器模块和所述第二变压器模块包括三个以上数目的变压器，所述第一变压器模块和所述第二变压器模块包含的变压器数量相等。

具体的，所述开关网络包括第三开关电路，所述变压器电路包括第三变压器模块，所述第三变压器模块包括第七变压器和第八变压器；

所述第三开关电路输入端连接电压源电路，所述第三开关电路输出端连接第三电感电容组合模块，所述第七变压器与第八变压器的原边串联后作为输入端连接所述第三电感电容组合模块的输出端；

所述第七变压器的副边与所述第一变压器和第三变压器的副边串联后作为输出端连接第一整流电路的输入端，所述第八变压器的副边与所述第二变压器和第四变压器的副边串联后作为输出端连接第二整流电路的输入端。

具体的，所述开关网络包括第四开关电路和第五开关电路，所述变压器电路包括第四变压器模块和第五变压器模块，所述第四变压器模块包括第九变压器和第十变压器，所述第五变压器模块包括第十一变压器和第十二变压器；所述整流电路包括第四整流电路和第五整流电路；

所述第四开关电路输入端连接电压源电路，所述第四开关电路输出端连接第四电感电容组合模块，所述第九变压器和第十变压器的原边串联后作为输入端连接所述第四电感电容组合模块的输出端；

所述第五开关电路输入端连接电压源电路，所述第五开关电路输出端连接第五电感电容组合模块，所述第十一变压器和第十二变压器的原边串联后作为输入端连接所述第五电感电容组合模块的输出端；

所述第九变压器的副边串联所述第十一变压器的副边后作为输出端连接第四整流电路的输入端，所述第十变压器的副边串联所述第十二变压器的副边后作为输出端连接第五整流电路的输入端；

所述第四整流电路和第五整流电路的输出端连接所述滤波模块的输入端。

具体的，所述开关网络包括三个以上数目的开关电路，所述变压器电路包括与开关电路数目相同的变压器模块。

具体的，所述开关网络包括四个以上数目的开关电路，所述变压器电路包括与开关电路数目相同的变压器模块。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，具有以下有益效果：

1)本实用新型提供的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器通过多个变压器原边分别串联、副边交叉串联的方式，解决了全桥整流电路中二极管的均流问题，同时解决了原边并联在输入侧Uin两端的开关电路之间由于MOS开关管器件参数偏差和电感或电容等器件实际参数偏差导致的功率严重不均衡的问题。

2)本实用新型提供的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器中开关管不需要直接并联使用，输入侧通过两路或多路DC/DC变换器并联大幅提升整个变换器的功率等级，输出侧通过两路或多路整流电路并联大幅提升输出电流和功率，大大提高该方案在大功率变换器实际使用的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对本专利实用新型实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路功能连接示意图；

图2是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图；

图3a-图3e是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的开关电路的结构图；

图4a-图4h是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的两个元素组成的电感电容组合；

图5a-图5n是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的三个元素组成的电感电容组合电路；

图6是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的四个元素组成的电感电容组合电路框图；

图7a-图7b是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的由耦合电感与电容组成的电感电容组合电路；

图8a-图8d是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的整流电路的结构图；

图9a-图9d是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的滤波模块的结构图；

图10是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的原理示意图；

图11是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的简化原理图；

图12为图10实施例中各元件的仿真波形；

图13为图10实施例中各元件的仿真波形；

图14是电感Lr1和电感Lr2参数偏差±5％极限条件下的仿真波形；图 15是本实用新型实施例2的两路输入并联且三路输出并联功率变换器的电路功能连接示意图；

图16是本实用新型实施例2的两路输入并联且三路输出并联功率变换器的具体电路连接图；

图17是本实用新型实施例4的三路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图；

图18是本实用新型实施例5的多路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图；

图19是本实用新型实施例6的四路输入并串联且四路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图；

图20是本实用新型实施例6的四路输入并串联且四路输出并联功率变换器的具体电路连接图；

图21是本实用新型实施例7的多路输入并串联多路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

下面结合附图和示例性实施例对本实用新型作进一步地描述，其中如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。

本实用新型提供的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器中开关管不需要直接并联使用，输入侧通过两路或多路DC/DC开关电路并联大幅提升整个变换器的功率等级，并通过多个变压器原边分别串联、副边交叉串联的方式解决器件参数差异导致原边多路功率变换器功率严重不均衡问题，同时解决多路输出整流电路并联时均流问题，可以输出更大电流，大大提高该方案实际使用的可靠性。具体实施方式如下：

实施例1

图1是本实用新型实施例1的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器的电路功能连接示意图。功率变换器包括依次相连接的电源电路、开关网络1、电感电容组合模块2、变压器模块3、整流模块4和滤波模块5。电源电路为电压源电路Uin。本实施例1中电压源电路Uin在实际应用中可以是单相无源功率因数校正电路、或单相有源功率因数校正电路、或三相无源功率因数校正电路、或三相有源功率因数校正电路等电压源电路。

参见图1，本实施例1的功率变换器为两路输入并联且两路输出并联功率变换器。开关网络1包括第一开关电路101和第二开关电路102；电感电容组合模块2包括第一电感电容组合电路201和第二电感电容组合电路 202；变压器模块3包括第一变压器模块301和第二变压器模块302；第一变压模块301包括第一变压器T1和第二变压器T2，第二变压模块302包括第三变压器T3和第四变压器T4；整流模块4包括第一整流电路401和第二整流电路402。

第一开关电路101和第二开关电路102的输入端并联连接在电压源 Uin电路两端；第一开关电路101和第二开关电路102的输出端分别连接第一电感电容组合电路201和第二电感电容组合电路202的输入端；第一电感电容组合电路201输出端连接第一变压器模块301的输入端，第二电感电容组合电路202输出端连接第二变压器模块302的输入端。

第一变压器T1和第二变压器T2的原边串联；第三变压器T3和第四变压器T4的原边串联；第一变压器T1和第三变压器T3的副边串联连接到第一整流电路401的输入端a和输入端b；第二变压器T2和第四变压器T4的副边串联连接到第二整流电路402的输入端c和输入端d。第一整流电路401 和第二整流电路402输出端分别并联在滤波模块5的输入端X+和输入端 X-。

第一电感电容组合模块201和第二电感电容组合模块202包括电容器件和电感器件。本实施例1中，第一电感电容组合模块包括相串联的电感 Lr1、电感Lm1和电容Cr1，第二电感电容组合模块包括相串联的电感Lr2、电感Lm2和电容Cr2；电感Lr1、电感Lm1和电容Cr1三个元件串联连接，相互串联的位置可以任意变换，可以将电容Cr1放置到电感Lr1和电感Lm1之间，也可以将电感Lr1放置到电感Cr1和电感Lm1之间，均在本实用新型保护范围内。电感Lr1、电感Lm1和电容Cr1三个元件也可以分别拆分成多个电感或多个电容串并联，并任意摆放串并联的位置，也均在本实用新型保护范围内。其中,电感Lr1或电感Lm1也可以将采用耦合电感进行替代，如图7所示，也可以分别拆分成多个耦合电感和多个电容串并联，并任意摆放串并联的位置，也均在本实用新型保护范围内。电感Lr2、电感Lm2 和电容Cr2三个元件的连接方式与电感Lr1、电感Lm1和电容Cr1的相同，专利保护范围也相同。

其中，Lm1可以是单独电感元件，也可以与第一变压器T1和第二变压器T2进行磁集成；Lm2可以是单独电感元件，也可以与第三变压器T3和第四变压器T4进行磁集成。

本实施例1中，第一变压器T1和第二变压器T2的原边绕组串联后连接到电感Lm1两端；第三变压器T3和第四变压器T4原边绕组串联后连接到电感Lm2两端；第一变压器TI与第三变压器T3的副边绕组串联后分别连接到串联第一整流电路的输入端a和b；第二变压器T2与第四变压器T4的副边绕组串联后分别连接到串联第二整流电路的输入端c和d。

第一开关电路和第二开关电路为相同的电路连接结构，可以是图3a、图3b、图3c、图3d和图3e中的任一种电路结构，其中功率半导体开关可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管 (IGBT)、电力晶体管(GTR)、绝缘栅场效应管(PMOS)、门极可关断晶闸管 (GTO)或晶闸管(可控硅)等其他类型的功率半导体开关中的任何一种，也均在本实用新型保护范围内。

电感电容组合模块2包括至少一个电容器件和至少一个电感器件，电感器件可以是耦合电感。电感电容组合模块2中第一电感电容组合电路和第二电感电容组合电路可以是图4a～4h中所列的一个电感和一个电容的任意组合，也可以是图5a～5n中所列两个电感和一个电容的任意组合或者一个电感和两个电容的任意组合，也可以是图6所示的四个元素中至少有一个电感和一个电容的任意组合。也可以是图7所示的耦合电感与电容进行的串并联组合。更多类似的多个电感或耦合电感和多个电容串并联，并任意摆放串并联的位置，也均在本实用新型保护范围内。

第一整流电路和第二整流电路可以是图8a、图8b、图8c和图8d中的任意一种电路连接。

滤波电路可以是图9a、图9b、图9c和图9d中的任意一种电路连接。

图2是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图；第一开关电路和第二开关电路采用图3(a)的电路结构，电感电容组合电路采用图5(n)的电路结构，第一整流电路和第二整流电路采用图8(a)的电路结构，滤波电路采用图9(a)的电路结构。

以本实施例的两路输入并联且两路输出并联功率变换器为例介绍本实用新型的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器的工作原理。

参见图10的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的原理示意图。第一路全桥开关电路由MOS开关管S1、MOS开关管S2、MOS开关管S3和 MOS开关管S4组成；MOS开关管S1、MOS开关管S2、MOS开关管S3、MOS开关管S4、电感Lr1、电感Lm1和电容Cr1一起构成第一组全桥功率变换电路。第二路全桥开关电路由MOS开关管S5、MOS开关管S6、MOS开关管S7和MOS开关管S8组成；MOS开关管S5、MOS开关管S6、MOS开关管S7、MOS开关管 S8、电感Lr2、电感Lm2和电容Cr2一起构成第二组全桥功率变换电路。变压器T1、变压器T2、变压器T3和变压器T4将原边的能量通过隔离升压或降压的方式输送到副边；二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8为副边整流二极管。

变压器T1和变压器T2原边串联后分别连接到电感Lm1的两端；变压器 T3和变压器T4原边串联后分别连接到电感Lm2的两端；变压器T1和变压器 T3副边串联后分别连接到二极管D1和二极管D3的阳极，与二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成第一全桥整流电路；变压器T2和变压器T4副边串联后分别连接到二极管D5和二极管D7的阳极，与二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8组成第二全桥整流电路；第一全桥整流电路与第二全桥整流电路的输出端并联在一起。

本实用新型实施例的功率变换器将变压器T1和变压器T2的原边串联以及变压器T3和变压器T4的原边串联，由于串联，变压器T1和变压器T2 原边电流相等，变压器T3和变压器T4原边电流相等，由于变压器T1、变压器T2、变压器T3和变压器T4的变比相同，所以变压器T1和变压器T2的副边电流相同，变压器T3和变压器T4的副边电流也相同。将变压器T1和变压器T3的副边串联，以及变压器T2和变压器T4的副边串联。由于副边串联，变压器T1和变压器T3的副边电流相同，变压器T2和变压器T4的副边电流也相同。这样变压器T1、变压器T2、变压器T3和变压器T4的副边电流都相同，因此解决了由二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4 组成的全桥整流电路以及由二极管D5、二极管D6、二极管D7和二极管D8 组成的全桥整流电路中二极管的均流问题，同时解决了原边并联在输入侧Uin两端的第一开关电路和第二开关电路之间由于MOS开关管器件参数偏差导致的功率严重不均衡的问题。

图7是本实用新型实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的简化原理图。开关网络将输入电压源斩波变成方波，经过无源器件和变压器电路进行隔离变压，经过整流电路变成脉动直流，再通过滤波器变成稳定直流供给负载。

图12为图10的仿真波形，仿真参数设计如下：输入Uin为400Vdc；电容C1为1650uF；电感Lr1和电感Lr2均为16uH；电感Lm1和电感Lm2均为 60uH；电容Cr1和电感Cr2为72nF；变压器T1和变压器T2相同，变比都是 16:19；电容Co为250uF；负载Ro为15欧姆；开关频率150KHz。

图12中：图线G1、G2、G3、G4分别是MOS开关管S1、MOS开关管S2、 MOS开关管S3和MOS开关管S4的驱动波形；图线G5、G6、G7、G8分别是MOS 开关管S5、MOS开关管S6、MOS开关管S7和MOS开关管S8的驱动波形。ILr1 是电感Lr1的电流波形；ILm1是电感Lm1的电流波形；ILr2是电感Lr2的电流波形；ILm2是电感Lm2的电流波形。由图12仿真结果可以看出两路全桥的电流ILr1和ILr2同步且幅值相同，电流ILm1和ILm2也完全同步且幅值相同。图中Vo是负载Ro两端的电压波形；I(Ro)是流过负载Ro的电流波形。

图13中波形I(D1)、I(D2)、I(D5)、I(D6)分别是整流二极管D1、D2、 D5、D6的电流波形；Iout是两路整流桥输出电流叠加后的电流；Vo是负载电阻Ro两端的电压；I(Ro)为电阻Ro的电流。由仿真结果看,当输出电压为471V左右时，二极管D1电流I(D1)和二极管D5的电流I(D5)幅值相同，相位同步，二极管D2电流I(D2)和二极管D6电流I(D6)幅值相同，相位同步。

由于实际使用中器件的参数不可能完全相同，定制器件参数要求一般控制在±5％误差。图14给出电感Lr1和电感Lr2参数偏差±5％极限条件下的仿真波形。仿真参数设计如下：输入Uin为400Vdc；电容C1为1650uF；电感Lr1参数偏+5％为16.8uH，Lr2参数偏-5％为15.2uH；电感Lm1和电感Lm2 均为60uH；电容Cr1和电容Cr2为72nF；变压器T1和变压器T2相同，变比都是16:19；电容Co为250uF；负载Ro为15欧姆；开关频率150KHz。

由图14仿真结果看，电感Lr1的电流ILr1有效值21.928A；电感Lr2的电流ILr2有效值22.510A；ILr1和ILr2的有效值偏差±1.31％。电感Lm1的电流ILm1有效值6.511A；电感Lm2的电流ILm2有效值6.718A。ILm1和ILm2 的有效值偏差±1.56％。二极管D1、D2、D5、D6的电流波形分别为I(D1)、 I(D2)、I(D5)、I(D6)，由电流波形看出，二极管电流均分，有效值都是12.327A。从仿真结果看，电感Lr1和Lr2参数偏差±5％条件下。由此可见，通过本实用新型可以很好的将两路全桥的电感ILr1和ILr2的电流控制在±1.31％左右，而且输出串联的整流二极管可以实现电流均衡。

实施例2

本实施例2是在实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的基础上进行扩展的两路输入并联三路输出并联功率变换器结构。区别在于第一变压器模块101还包括第五变压器T5，第二变压器模块102还包括第六变压器T6，整流电路还包括第三整流电路。

图15是本实用新型实施例2的两路输入并联且三路输出并联功率变换器的电路功能连接示意图。第一变压器T1、第二变压器T2和第五变压器T5的原边串联后作为输入端连接第一电感电容组合模块201的输出端；第三变压器T3、第四变压器T4和第六变压器T5的原边串联后作为输入端连接第二电感电容组合模块202的输出端；第五变压器T5的副边串联第六变压器T6的副边后作为输出端连接第三整流电路的输入端，第三整流电路的输出端连接滤波电路的输入端。

图16是本实用新型实施例2的两路输入并联且三路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。突出特点是两路输入开关电路并联；两路整流电路输出并联。

三个变压器T1、变压器T2和变压器T5的原边串联后并联在电感Lm1两端；三个变压器T4、变压器T3和变压器T6的原边串联后并联在电感Lm3两端；变压器T1和变压器T3副边绕组串联后，一端连接到第一整流电路的二极管D1和D2之间，另一端连接到第一整流电路的二极管D3和D4之间；变压器T2和变压器T4副边绕组串联后，一端连接到第二整流电路的二极管D5和D6之间，另一端连接到第二整流电路的二极管D7和D8之间；变压器T5和变压器T6副边绕组串联后，一端连接到第三整流电路的二极管D9 和D10之间，另一端连接到第三整流电路的二极管D11和D12之间。

实施例3

本实施例3是在实施例1的两路输入并联且三路输出并联功率变换器的基础上进行拓扑的多路输入并联多路输出并联功率变换器结构。区别在于，第一变压器模块201和第二变压器模块202包括三个以上数目的变压器，第一变压器模块201和第二变压器模块202包含的变压器数量相等，具体的电路连接方式与实施例2相类似。

实施例4

本实施例4是在实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的基础上进行扩展的三路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。区别在于，开关网络包括第三开关电路，变压器电路包括第三变压器模块303，第三变压器模块303包括第七变压器T7和第八变压器 T8。

图17是本实用新型实施例4的三路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。第三开关电路输入端连接电压源电路Uin，第三开关电路输出端连接第三电感电容组合模块203，第七变压器T7和第八变压器T8的原边串联后作为输入端连接第三电感电容组合模块203的输出端；第七变压器T7的副边与第一变压器T1和第三变压器T3的副边串联后作为输出端连接第一整流电路的输入端，第八变压器T8的副边与第二变压器T2和第四变压器T4的副边串联后作为输出端连接第二整流电路的输入端。

实施例5

实施例5是在实施例4的基础上进行扩展的多路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。区别在于，开关网络包括三个以上数目的开关电路，变压器电路包括与开关电路数目相同的变压器模块。

图18是本实用新型实施例5的多路输入并联且两路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。具体的电路连接方式与实施例4相类似。

实施例6

本实施例6是在实施例1的两路输入并联且两路输出并联功率变换器的基础上进行扩展的四路输入并串联且四路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。区别在于，开关网络包括第四开关电路和第五开关电路，第四开关电路和第五开关电路输入端并联在电容C2两端。变压器电路包括第四变压器模块304和第五变压器模块305，第四变压器模块304包括第九变压器T9和第十变压器T10，第五变压器模块305包括第十一变压器T11 和第十二变压器T12；整流电路还包括第四整流电路和第五整流电路。

图19是本实用新型实施例6的四路输入并串联且四路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图；图20是本实用新型实施例6的四路输入并串联且四路输出并联功率变换器的具体电路连接图。

第四开关电路输入端并联在电容C2两端，第四开关电路输出端连接第四电感电容组合模块204，第九变压器T9和第十变压器T10的原边串联后作为输入端连接第四电感电容组合模块204的输出端；第五开关电路输入端并联在电容C2两端，第五开关电路输出端连接第五电感电容组合模块205，第十一变压器T11和第十二变压器T12的原边串联后作为输入端连接第五电感电容组合模块205的输出端；

第九变压器T9的副边串联第十一变压器T11的副边后作为输出端连接第四整流电路的输入端，第十变压器T10的副边串联第十二变压器T12 的副边后作为输出端连接第五整流电路的输入端；第四整流电路和第五整流电路的输出端连接滤波电路的输入端。

实施例6的区别之处在于输入电容C1和电容C2串联后连接与输入电压源Uin两侧，第一开关电路和第二开关电路并联在电容C1两端，第三开关电路和第四开关电路并联在电容C2两端。第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路和第四整流电路输出端并联在滤波电路的输入侧。

实施例7

实施例7是在实施例6的基础上进行扩展的多路输入并串联且多路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。区别在于，开关网络1包括四个以上数目的开关电路，变压器电路包括与开关电路数目相同的变压器模块。

图21是本实用新型实施例7的多路输入并串联且多路输出并联功率变换器的电路拓扑结构图。具体的电路连接方式与实施例6相类似。

电感电容组合模块可以是图16中所列的一个电感和一个电容的任意组合，也可以是图17中所列两个电感和一个电容的任意组合或者一个电感和两个电容的任意组合，也可以是图17所示的四个元素中至少有一个电感和一个电容的任意组合。图18列出了图17的几种具体实施方案。更多类似的电感与电容组合都在本专利保护范围内。以上仅为本实用新型较佳实施例，并不用于局限本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于：包括依次相连接的电压源电路、开关网络(1)、电感电容组合模块(2)、变压器模块(3)、整流模块(4)和滤波模块(5)，所述开关网络(1)包括第一开关电路(101)和第二开关电路(102)；所述电感电容组合模块(2)包括第一电感电容组合电路(201)和第二电感电容组合电路(202)；所述变压器模块(3)包括第一变压器模块(301)和第二变压器模块(302)，所述第一变压器模块(301)包括第一变压器T1和第二变压器T2，所述第二变压器模块(302)包括第三变压器T3和第四变压器T4；所述整流模块(4)包括第一整流电路(401)和第二整流电路(402)；

所述第一开关电路(101)和第二开关电路(102)的输入端并联连接在电压源Uin电路两端；所述第一开关电路(101)和第二开关电路(102)的输出端分别连接第一电感电容组合电路(201)和第二电感电容组合电路(202)的输入端；所述第一电感电容组合电路(201)输出端连接第一变压器模块(301)的输入端，第二电感电容组合电路202输出端连接第二变压器模块(302)的输入端；

所述第一变压器T1和第二变压器T2的原边串联；所述第三变压器T3和第四变压器T4的原边串联；所述第一变压器T1和第三变压器T3的副边串联连接到第一整流电路(401)的输入端；所述第二变压器T2和第四变压器T4的副边串联连接到第二整流电路(402)的输入端；

所述第一整流电路(401)的输出端和第二整流电路(402)的输出端分别并联在滤波模块(5)的输入端。

2.根据权利要求1所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述电压源电路为单相无源功率因数校正电路、单相有源功率因数校正电路、三相无源功率因数校正电路或三相有源功率因数校正电路。

3.根据权利要求1所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述电感电容组合模块(2)包括至少一个电容器件和至少一个电感器件，所述电感器件包括耦合电感。

4.根据权利要求1所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述第一电感电容组合电路(201)包括相串联的电感Lr1、电感Lm1和电容Cr1，所述第一电感电容组合电路(201)包括相串联的电感Lr2、电感Lm2和电容Cr2。

5.根据权利要求1所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述第一变压器模块(301)还包括第五变压器，所述第二变压器模块(302)还包括第六变压器，所述整流模块还包括第三整流电路；

所述第一变压器、第二变压器和第五变压器的原边串联；所述第三变压器、第四变压器和第六变压器的原边串联；所述第五变压器的副边串联所述第六变压器的副边后作为输出端连接所述第三整流电路的输入端，所述第三整流电路的输出端连接所述滤波模块(5)的输入端。

6.根据权利要求1所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述第一变压器模块(301)和所述第二变压器模块(302)包括三个以上数目的变压器，所述第一变压器模块(301)和所述第二变压器模块(302)包含的变压器数量相等。

7.根据权利要求1-6任一项所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述开关网络(1)包括第三开关电路(103)，所述变压器电路包括第三变压器模块(303)，所述第三变压器模块(303)包括第七变压器和第八变压器；

所述第三开关电路(103)输入端连接电压源电路，所述第三开关电路(103)输出端连接第三电感电容组合电路(203)；第七变压器与第八变压器的原边串联；所述第七变压器的副边、第一变压器的副边和第三变压器的副边串联后作为输出端连接第一整流电路(401)的输入端，所述第八变压器的副边、第二变压器的副边和第四变压器的副边串联后作为输出端连接第二整流电路(402)的输入端。

8.根据权利要求1-6任一项所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述开关网络(1)包括第四开关电路和第五开关电路，所述变压器电路包括第四变压器模块(304)和第五变压器模块(305)，所述第四变压器模块(304)包括第九变压器和第十变压器，所述第五变压器模块(305)包括第十一变压器和第十二变压器；所述整流电路包括第四整流电路和第五整流电路；

所述第四开关电路输入端连接电压源电路，所述第四开关电路输出端连接第四电感电容组合电路(204)，所述第九变压器和第十变压器的原边串联后作为输入端连接所述第四电感电容组合电路(204)的输出端；

所述第五开关电路输入端连接电压源电路，所述第五开关电路输出端连接第五电感电容组合电路(205)，所述第十一变压器和第十二变压器的原边串联后作为输入端连接所述第五电感电容组合电路(205)的输出端；

所述第九变压器的副边串联所述第十一变压器的副边后作为输出端连接第四整流电路的输入端，所述第十变压器的副边串联所述第十二变压器的副边后作为输出端连接第五整流电路的输入端；

所述第四整流电路和第五整流电路的输出端连接所述滤波模块(5)的输入端。

9.根据权利要求7所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述开关网络(1)包括三个以上数目的开关电路，所述变压器模块(3)数目与开关电路数目相同。

10.根据权利要求8所述的多路输入并联且多路输出并联的功率变换器，其特征在于，所述开关网络(1)包括四个以上数目的开关电路，所述变压器模块(3)数目与开关电路数目相同。