DC-AC双向转换器制造技术

公开了一种DC‑AC双向转换器。根据一个方面，本文的实施例提供一种双向转换器，其包括：第一接口；输入桥，其耦合到第一接口；逆变器部分，其耦合到输入桥并包括第一双向转换器、第二双向转换器以及耦合到第一双向转换器和第二双向转换器的输出滤波器；第二接口，其耦合到输出滤波器；以及控制器，其被配置为操作输入桥以从DC源汲取DC功率并向逆变器部分提供功率，以在第一模式中与输出滤波器结合来操作第一双向转换器以在第二接口处产生输出电压波形的正半周期，并且在第二模式中与输出滤波器结合来操作第二双向转换器以在第二接口处产生输出电压波形的负半周期。

【技术实现步骤摘要】
DC-AC双向转换器专利技术背景专利
根据本专利技术的至少一个示例通常涉及DC-AC功率转换器。相关技术的讨论使用电力设备(诸如，不间断电源(UPS))为敏感负载和/或关键负载(诸如，计算机系统和其他数据处理系统)提供经稳压的、不间断的电力是众所周知的。已知的不间断电源包括在线式UPS、离线式UPS、线路交互式UPS及其他UPS。在线式UPS提供经调节的AC功率，并且在AC功率的主要来源中断时提供备用AC功率。离线式UPS通常不提供对输入AC功率的调节，但是确实在主AC电源中断时提供备用AC功率。线互动式UPS类似于离线式UPS之处在于当发生停电的时它们都切换到电池电源，但线互动式UPS通常还包括用于稳压由UPS提供的输出电压的多抽头变压器。传统的在线UPS使用功率因数校正电路(PFC)来对由电业公司提供的输入功率进行整流，以向DC总线提供功率。整流后的DC电压通常用于在市电是可用的时对电池充电，以及向DC总线提供功率。在没有市电的情况下，电池向DC总线提供功率。DC-AC逆变器从DC总线对负载产生AC输出电压。由于DC总线由电源或者电池供电，因此在干线出现故障并且电池充分充电时，UPS的输出功率是不间断的。传统的离线UPS通常将负载直接连接到公用电源。当公用电源不足以为负载供电时，离线UPS操作DC-AC逆变器以将来自备用电源(例如电池)的DC功率转换成提供给负载的期望AC功率。概述根据本专利技术的方面目的在于一种DC-AC双向转换器，其包括：第一接口，其被配置为耦合到DC源；输入桥，其耦合到第一接口；逆变器部分，其耦合到输入桥并包括耦合到输入桥的第一双向转换器、耦合到输入桥的第二双向转换器以及耦合到第一双向转换器和第二双向转换器的输出滤波器；第二接口，其耦合到输出滤波器并被配置为耦合到负载；以及控制器，其被配置为操作输入桥以从DC源汲取DC功率并向逆变器部分提供功率，以在第一操作模式中与输出滤波器结合来操作第一双向转换器以在第二接口处产生输出电压波形的正半周期，并且在第二操作模式中与输出滤波器结合来操作第二双向转换器以在第二接口处产生输出电压波形的负半周期。根据一个实施例，第一双向转换器包括：第一变压器，其包括第一初级绕组和第一次级绕组，第一初级绕组包括耦合到输入桥的第一端和第二端，并且第一次级绕组包括经由第一部分耦合到第一中心抽头的第一端和经由第二部分耦合到第一中心抽头的第二端；耦合在第一次级绕组的第一端和第二接口之间的第一开关；以及耦合在第一次级绕组的第二端和第二接口之间的第二开关。根据另一实施例，第二双向转换器包括：第二变压器，其包括第二初级绕组和第二次级绕组，第二初级绕组包括耦合到输入桥的第一端和第二端，并且第二次级绕组包括经由第一部分耦合到第二中心抽头的第一端和经由第二部分耦合到第二中心抽头的第二端；耦合在第二次级绕组的第一端和中性线之间的第三开关；以及耦合在第二次级绕组的第二端和中性线之间的第四开关。在一个实施例中，输出滤波器包括耦合在第一中心抽头和第二中心抽头之间的输出滤波器。在另一实施例中，输出滤波器包括耦合在第二接口和中性线之间的输出电容器。根据一个实施例，输入桥包括耦合到第一接口、第一初级绕组的第一端和第二初级绕组的第二端的多个开关以及耦合到多个开关、第一初级绕组的第二端和第二初级绕组的第一端的共享线。在一个实施例中，多个开关包括耦合在第一接口和第一初级绕组的第一端之间的第五开关、耦合在第一接口和共享线之间的第六开关以及耦合在第一接口和第二初级绕组的第二端之间的第七开关。在另一实施例中，多个开关还包括耦合在第一初级绕组的第一端和DC源之间的第八开关、耦合在共享线和DC源之间的第九开关以及耦合在第二初级绕组的第二端和DC源之间的第十开关。根据另一个实施例，控制器还被配置为在第一操作模式中操作第二双向转换器以用由通过第四开关的电流产生的在第二次级绕组中的磁通量抑制由通过第三开关的电流产生的在第二次级绕组中的磁通量。在一个实施例中，控制器还被配置为在第二操作模式中操作第一双向转换器以用由通过第二开关的电流产生的在第一次级绕组中的磁通量抑制由通过第一开关的电流产生的在第一次级绕组中的磁通量。根据一个实施例，第一接口还被配置为耦合到AC源并从AC源接收输入AC功率，并且控制器还被配置为与第二双向转换器和输入桥结合来操作第一双向转换器，以向第一接口提供从输入AC功率得到的DC功率。根据本专利技术的另一方面目的在于一种用于操作DC-AC逆变器的方法，该DC-AC逆变器包括被配置为耦合到DC源的第一接口、耦合到第一接口的输入桥、耦合到输入桥的逆变器部分以及配置成耦合到负载的第二接口，该逆变器部分包括耦合到输入桥的第一双向转换器、耦合到输入桥的第二双向转换器以及耦合到第一双向转换器和第二双向转换器的输出滤波器，该方法包括：利用输入桥经由第一接口将DC功率从DC源汲取到逆变器部分；在第一操作模式中与输出滤波器结合使用第一双向转换器来在第二接口处产生输出电压波形的正半周期；以及在第二操作模式中与输出滤波器结合使用第二双向转换器来在第二接口处产生输出电压波形的负半周期。根据一个实施例，第一双向转换器包括第一变压器、第一开关和第二开关，第一变压器包括第一初级绕组和第一次级绕组，第一次级绕组包括经由第一部分耦合到第一中心抽头的第一端和经由第二部分耦合到第一中心抽头的第二端，第一开关耦合在第一次级绕组的第一端和第二接口之间，以及第二开关耦合在第一次级绕组的第二端和第二接口之间，其中输入桥包括耦合到第一接口、第一变压器和第二变压器的多个开关，以及其中在第一操作模式中与输出滤波器结合使用第一双向转换器来产生输出电压波形的正半周期包括操作第一开关、第二开关和多个开关以在第二接口处产生输出电压波形的正半周期。根据另一实施例，第二双向转换器包括第二变压器、第三开关和第四开关，第二变压器包括第二初级绕组和第二次级绕组，第二次级绕组包括经由第一部分耦合到第二中心抽头的第一端和经由第二部分耦合到第二中心抽头的第二端，第三开关耦合在第二次级绕组的第一端和中性线之间，以及第四开关耦合在第二次级绕组的第二端和中性线之间，其中在第二操作模式中与输出滤波器结合使用第二双向转换器来产生输出电压波形的负半周期包括操作第三开关、第四开关和多个开关以在第二接口处产生输出电压波形的负半周期。根据一个实施例，该方法还包括在第一操作模式中操作第二双向转换器以用由通过第四开关的电流产生的在第二次级绕组中的磁通量抑制由通过第三开关的电流产生的在第二次级绕组中的磁通量。在一个实施例中，该方法还包括在第二操作模式中操作第一双向转换器以用由通过第二开关的电流产生的在第一次级绕组中的磁通量抑制由通过第一开关的电流产生的在第一次级绕组中的磁通量。根据另一实施例，第一接口还被配置为耦合到AC源，并且该方法还包括从AC源接收输入AC功率，并且与第二双向转换器和输入桥结合来操作第一双向转换器，以将从输入AC功率得到的DC功率提供给第一接口以对DC源充电。根据本专利技术的至少一个方面目的在于一种DC-AC双向转换器，其包括：第一接口，其被配置为耦合到DC源；输入桥，其耦合到第一接口；第二接口，其被配置为耦合到负载；以及用于使用并联耦合到输入桥的对称DC-DC转换路径且在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DC‑AC双向转换器，包括：第一接口，其被配置为耦合到DC源；输入桥，其耦合到所述第一接口；逆变器部分，其耦合到所述输入桥并包括：第一双向转换器，其耦合到所述输入桥；第二双向转换器，其耦合到所述输入桥；以及输出滤波器，其耦合到所述第一双向转换器和所述第二双向转换器；第二接口，其耦合到所述输出滤波器并被配置为耦合到负载；以及控制器，其被配置为操作所述输入桥以从所述DC源汲取DC功率并向所述逆变器部分提供功率，以在第一操作模式中与所述输出滤波器结合来操作所述第一双向转换器以在所述第二接口处产生输出电压波形的正半周期，并且在第二操作模式中与所述输出滤波器结合来操作所述第二双向转换器以在所述第二接口处产生所述输出电压波形的负半周期。

【技术特征摘要】
2017.11.03 US 15/802,6141.一种DC-AC双向转换器，包括：第一接口，其被配置为耦合到DC源；输入桥，其耦合到所述第一接口；逆变器部分，其耦合到所述输入桥并包括：第一双向转换器，其耦合到所述输入桥；第二双向转换器，其耦合到所述输入桥；以及输出滤波器，其耦合到所述第一双向转换器和所述第二双向转换器；第二接口，其耦合到所述输出滤波器并被配置为耦合到负载；以及控制器，其被配置为操作所述输入桥以从所述DC源汲取DC功率并向所述逆变器部分提供功率，以在第一操作模式中与所述输出滤波器结合来操作所述第一双向转换器以在所述第二接口处产生输出电压波形的正半周期，并且在第二操作模式中与所述输出滤波器结合来操作所述第二双向转换器以在所述第二接口处产生所述输出电压波形的负半周期。2.根据权利要求1所述的DC-AC双向转换器，其中，所述第一双向转换器包括：第一变压器，其包括第一初级绕组和第一次级绕组，所述第一初级绕组包括耦合到所述输入桥的第一端和第二端，并且所述第一次级绕组包括经由第一部分耦合到第一中心抽头的第一端和经由第二部分耦合到所述第一中心抽头的第二端；第一开关，其耦合在所述第一次级绕组的所述第一端和所述第二接口之间；以及第二开关，其耦合在所述第一次级绕组的所述第二端和所述第二接口之间。3.根据权利要求2所述的DC-AC双向转换器，其中，所述第二双向转换器包括：第二变压器，其包括第二初级绕组和第二次级绕组，所述第二初级绕组包括耦合到所述输入桥的第一端和第二端，并且所述第二次级绕组包括经由第一部分耦合到第二中心抽头的第一端和经由第二部分耦合到所述第二中心抽头的第二端；第三开关，其耦合在所述第二次级绕组的所述第一端和中性线之间；以及第四开关，其耦合在所述第二次级绕组的所述第二端和中性线之间。4.根据权利要求3所述的DC-AC双向转换器，其中，所述输出滤波器包括耦合在所述第一中心抽头和所述第二中心抽头之间的输出滤波器。5.根据权利要求4所述的DC-AC双向转换器，其中，所述输出滤波器包括耦合在所述第二接口和中性线之间的输出电容器。6.根据权利要求5所述的DC-AC双向转换器，其中，所述输入桥包括：多个开关，其耦合到所述第一接口、所述第一初级绕组的所述第一端和所述第二初级绕组的所述第二端；以及共享线，其耦合到所述多个开关、所述第一初级绕组的所述第二端和所述第二初级绕组的所述第一端。7.根据权利要求6所述的DC-AC双向转换器，其中，所述多个开关包括：第五开关，其耦合在所述第一接口和所述第一初级绕组的所述第一端之间；第六开关，其耦合在所述第一接口和所述共享线之间；以及第七开关，其耦合在所述第一接口和所述第二初级绕组的所述第二端之间。8.根据权利要求7所述的DC-AC双向转换器，其中，所述多个开关还包括：第八开关，其耦合在所述第一初级绕组的所述第一端和所述DC源之间；第九开关，其耦合在所述共享线和所述DC源之间；以及第十开关，其耦合在所述第二初级绕组的所述第二端和所述DC源之间。9.根据权利要求6所述的DC-AC双向转换器，其中，所述控制器还被配置为在所述第一操作模式中操作所述第二双向转换器，以用由通过所述第四开关的电流产生的在所述第二次级绕组中的磁通量抑制由通过所述第三开关的电流产生的在所述第二次级绕组中的磁通量。10.根据权利要求9所述的DC-AC双向转换器，其中，所述控制器还被配置为在所述第二操作模式中操作所述第一双向转换器，以用由通过所述第二开关的电流产生的在所述第一次级绕组中的磁通量抑制由通过所述第一开关的电流产生的在所述第一次级绕组中的磁通量。11.根据权利要求1所述的DC-AC双向转换器，其中，所述第一接口还被配置为耦合到AC源并从所述AC源接收输入AC功率，以及其中，所述控制器还被配置为与所述第二双向转换器和所述输入桥结合来操作所述第一双向转换器，以向所述第一接口提供从所述输入AC...

【专利技术属性】
技术研发人员：因德拉·普拉卡什，D·克里基克，黑利姆·阿格拉沃尔，
申请(专利权)人：施耐德电气IT公司，
类型：发明
国别省市：美国,US