AC到DC转换器系统技术方案

技术编号:20569228 阅读:18 留言:0更新日期:2019-03-14 11:06
一种用于将三相或单相AC电压转换为DC电压的转换器系统(10),其中转换器系统(10)包括三个转换器分支(12),每个转换器分支(12)包括提供有单相AC电压的第一输入(16a)和第二输入(16b)以及提供DC电压的第一输出(18a)和第二输出(18b);其中每个转换器分支(12)包括AC到DC级(22)和DC到DC级(24),其连接在第一和第二输入(16a、16b)与第一和第二输出(18a、18b)之间;其中转换器系统(10)配置用于将每个转换器分支(12)的第一输入(16a)与三相电网(38a)的相互连,并且用于将转换器分支(12)的第一输入(16a)与单相电网(38b)的相互连;其中转换器系统(10)配置用于将转换器分支(12)的、彼此互连的第二输入(18b)与三相电网(38a)或单相电网(38b)的中性点(N)互连;以及其中转换器系统(10)包括一个或多个控制器(50、60、62),其适合于相互独立地控制转换器分支(12)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】AC到DC转换器系统
本专利技术涉及用于将三相或单相AC电压转换为DC电压的转换器系统、用于对电池进行充电的电池充电器,以及涉及转换器系统对电池进行充电的使用。
技术介绍
由于电动车辆市场的快速扩张,要求从家用一直到重型功率范围(从数kW一直到数百kW)并且与不同国家所要求的全部标准兼容的电池充电系统。特别是在适合于家用充电的系统的情况下,不同标准适用于全球的不同区域。例如,中国和欧洲AC标准具有分别采用380和400V的3相配电网,而美国标准具有200至240V的二相配电网。因此,可在全球市场中使用的充电系统可包括到两种类型的配电网的相的连接的可能性。例如,US8503208B2描述一种用于单相和三相操作的转换器,其可用作DC电压源和电池充电器。此外,CN202374190U和CN204030975U涉及单相和三相电压电源。WO2015/076776A1涉及一种多相有源功率校正系统,其具有三个子系统,所述三个子系统在AC输入侧连接到三个相以及连接到多相系统的中性点。每个子系统包括有源转换器和DC到DC转换器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种例如用于电池充电系统的全球可使用电气AC到DC转换器,其没有不同设计的功率电子模块和/或不同拓扑以便与不同供电网一起使用。这个目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求和以下描述,另外的示范实施例是显而易见的。本专利技术的第一方面涉及一种用于将三相或单相AC电压转换为DC电压的转换器系统。该转换器系统可以是例如供家庭使用的电池充电器的部分。三相电压和/或单相电压可在100V与500V之间。DC电压可用于对电池(例如电动车辆和/或汽车的电池)进行充电。按照本专利技术的实施例,转换器系统包括三个转换器分支,每个转换器分支包括提供有AC电压的第一输入和第二输入以及提供DC电压的第一输出和第二输出。每个转换器分支可包括两个输入(即,第一和第二输入)和两个输出(即,第一和第二输出)。每个转换器分支可设计成将单相AC电压转换为DC电压。单相DC电压可被提供给第一和第二输入。DC电压可由第一和第二输出来提供。全部转换器分支可同样地设计。在三相操作模式(其中转换器系统可连接到三相电网),不同输入可连接到三相电网的不同相。在单相操作模式(其中转换器系统可连接到单相电网),三个第一输入可全部彼此互连并且与单相电网的一个相互连。三个第二输入全部可与三相或单相电网的中性相连接。每个转换器分支包括AC到DC级和DC到DC级,其连接在第一和第二输入与第一和第二输出之间。AC到DC级和DC到DC级可以是具有功率半导体的电气装置,其可由转换器系统的一个或多个控制器来控制。AC到DC级可适合于将单相AC电压转换为中间DC电压。在三相操作模式中,每一个AC到DC级可将三相电网的不同相转换为中间电压。在单相操作模式中,全部AC到DC级可转换单相电网的单相的1/3功率。DC到DC级可适合于将中间DC电压转换为在相应转换器分支的输出所提供的DC电压。转换器系统配置用于将每个转换器分支的第一输入与三相电网的相互连并且用于将转换器分支的第一输入与单相电网的相互连。第一输入在这种情况下可相互星形连接。此外,转换器系统配置用于将转换器分支的所连接第二输入与三相电网或单相电网的中性点互连。第二输入可相互星形连接。因此,转换器系统提供通过单相或三相AC源(例如电力网)来供电的可能性。在三相电网的情况下,相可以相对于彼此相移120°,以及转换器分支处理相的相移电压。在单相电网的情况下,一个相在转换器分支(其全部处理没有相移的电压)之间同等分布。此外,转换器系统包括一个或多个控制器,其适合于相互独立地控制转换器分支。这个上下文中的独立控制可意味着一个分支中收集的测量值没有用于控制另一个分支。换言之,只有在分支中收集的测量值被用于控制这个转换器分支。由于转换器分支相互独立地被控制,所以相同控制方案可用于单相操作模式和三相操作模式中。例如,每一个转换器分支可基于由电压(其输入到相应转换器分支)所提供的相移和/或基于提供给转换器分支的功率来控制。必须注意,转换器系统可包括相互独立地控制转换器分支的中央控制器,或者每一个转换器分支包括其自己的独立控制器。还可能的是,转换器分支的分支控制器和中央控制器共享独立控制。按照本专利技术的实施例,一个或多个控制器适合于独立于另一个转换器分支的AC到DC级和DC到DC级而控制转换器分支的AC到DC级和DC到DC级。可能的是,一个转换器分支的AC到DC级和DC到DC级没有相互独立地控制。可能的是,控制信号和/或测量值在AC到DC级与DC到DC级之间交换。AC到DC级可被看作是输入级,以及DC到DC级可被看作是转换器分支的输出级。输出级则通过并联的三个输入级来供电,所述输入级工作在三相模式或者相对相模式。一般来说,转换器系统的拓扑能够遵守来自不同国家和地区的标准。没有切换元件必须用来在不同操作模式之间进行切换。具体来说,不必须提供转换器分支的输入级与输出级之间的中间切换元件。在采用三相标准的国家中,转换器系统可通过其输入来连接到电力网的三个相。在采用单相标准的国家中,转换器系统可通过其全部输入来连接到电力网的一个相。在任何情况下,全部三个转换器分支可用于将AC输入电压转换为DC输出电压,其可用于对电池进行充电。拓扑和控制可允许具有相同功能性的三相输入或单相输入的使用。全部转换器分支的全部装置用于任一种操作模式中。情况甚至可以是,转换器系统设置在机柜(cabinet)中,其提供三相和单相输入。转换器系统可利用机柜来安装,并且在无需机柜内部的任何修改(拓扑和/或控制)的情况下连接到相应电网。转换器分支的整流器和功率因数校正器可被看作是转换器分支的输入级。按照本专利技术的实施例,AC到DC级包括整流器。整流器可以是适合于将AC电压转换为仅具有正前导符号的可变电压的装置。此外,AC到DC级可包括功率因数校正器。功率因数校正器可以是适合于在其输入电压与输入电流之间提供比其输出电压与输出电流之间更高的功率因数。一般来说,AC到DC级可基于任何拓扑,例如多相拓扑、无桥拓扑、图腾柱拓扑、图腾柱多相拓扑等。DC到DC级可包括DC到DC转换器,其可适合于将第一DC电压的第一DC电流变换为第二DC电压的第二DC电流。整流器、功率因数校正器和DC到DC转换器可按照这个顺序级联连接,即先前装置的相应输出与随后装置的输入相连接。按照本专利技术的实施例,整流器是无源整流器(例如桥式整流器),其可包括两个反并联二极管桥。备选地,整流器可以是有源整流器,即,受控制的整流器。按照本专利技术的实施例,每个转换器分支包括电滤波器,其例如级联连接在第一和第二输入与整流器之间。电滤波器可以是输入EMI滤波器,其适合于抑制谐波扰动。EMI滤波器可设计成抑制三相或单相操作中生成的谐波扰动。按照本专利技术的实施例,每个转换器分支包括浪涌电流保护器,其可级联连接在第一和第二输入与整流器之间。浪涌电流保护器可以是适合于当转换器分支中的电流变得过高时将相应分支与一个或两个输入断开的装置。浪涌电流保护器可包括继电器。按照本专利技术的实施例,功率因数校正器包括升压转换器(具体来说是升压提高转换器)。功率因数校正器可以是有源转换器,和/或可适合于与电网电压同相的电流整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将三相或单相AC电压转换为DC电压的转换器系统(10),其中所述转换器系统(10)包括三个转换器分支(12),每个转换器分支(12)包括提供有单相AC电压的第一输入(16a)和第二输入(16b)以及提供DC电压的第一输出(18a)和第二输出(18b);其中每个转换器分支(12)包括AC到DC级(22)和DC到DC级(24),所述AC到DC级(22)和所述DC到DC级(24)连接在所述第一和第二输入(16a、16b)与所述第一和第二输出(18a、18b)之间;其中所述转换器系统(10)配置用于将每个转换器分支(12)的所述第一输入(16a)与三相电网(38a)的相互连并且用于将所述转换器分支(12)的所述第一输入(16a)与单相电网(38b)的相互连;以及其中所述转换器系统(10)配置用于将所述转换器分支(12)的、彼此互连的所述第二输入(16b)与所述三相电网(38a)或者所述单相电网(38b)的中性点(N)互连;其中所述转换器系统(10)包括一个或多个控制器(50、60、62),所述一个或多个控制器(50、60、62)适合于相互独立地控制所述转换器分支(12)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.04 EP 16168376.81.一种用于将三相或单相AC电压转换为DC电压的转换器系统(10),其中所述转换器系统(10)包括三个转换器分支(12),每个转换器分支(12)包括提供有单相AC电压的第一输入(16a)和第二输入(16b)以及提供DC电压的第一输出(18a)和第二输出(18b);其中每个转换器分支(12)包括AC到DC级(22)和DC到DC级(24),所述AC到DC级(22)和所述DC到DC级(24)连接在所述第一和第二输入(16a、16b)与所述第一和第二输出(18a、18b)之间;其中所述转换器系统(10)配置用于将每个转换器分支(12)的所述第一输入(16a)与三相电网(38a)的相互连并且用于将所述转换器分支(12)的所述第一输入(16a)与单相电网(38b)的相互连;以及其中所述转换器系统(10)配置用于将所述转换器分支(12)的、彼此互连的所述第二输入(16b)与所述三相电网(38a)或者所述单相电网(38b)的中性点(N)互连;其中所述转换器系统(10)包括一个或多个控制器(50、60、62),所述一个或多个控制器(50、60、62)适合于相互独立地控制所述转换器分支(12)。2.如权利要求1所述的转换器系统(10),其中所述一个或多个控制器适合于独立于另一个转换器分支(12)的所述AC到DC级(22)和所述DC到DC级(24)而控制转换器分支(12)的所述AC到DC级(22)和所述DC到DC级(24)。3.如权利要求1或2所述的转换器系统(10),其中每个AC到DC级(22)包括无源整流器(34)或有源整流器。4.如以上权利要求中的一项所述的转换器系统(10),其中每个AC到DC级(22)包括电滤波器(30),所述电滤波器连接到所述第一和第二输入(16a、16b)。...

【专利技术属性】
技术研发人员:F施曼托M皮亚泽西
申请(专利权)人:ABB瑞士股份有限公司
类型:发明
国别省市:瑞士,CH

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1