[发明专利]具有单相和多相操作模式的变换器装置

说明书

一种AC/DC变换装置包括：在两种操作模式中由控制器操作的第一、第二和第三AC/DC变换模块。在第一模式中，输入AC信号是3相的，并且三个模块中的每一个都能够处置输入相位中的相应一个相位。在第二模式中，输入AC信号是单相的，并且第一和第二模块能够基于单相AC输入来输送输出功率，而控制器致动有源滤波器电路连接到的第三模块中的H桥开关，以减少输出信号中的AC分量。当期望单相操作时，可以将有源滤波器电路选择性地连接到H桥开关，可以将该电路设置在具有与关联于第三模块的对应母端子协作的公电端子的滤波器壳体中。

相关申请的交叉引用

不适用。

背景技术

a. 技术领域

本公开一般涉及电力电子设备系统，并且更具体地涉及与具有改善的功率密度的多相（例如，三相）和单相AC输入功率兼容的隔离式AC/DC电力变换装置。

b. 背景技术

出于仅提供上下文的目的，下面阐述该背景描述。因此，该背景描述的任何方面（其在一定程度上并没有另外有资格作为现有技术）既不明确地也不暗示地被承认为针对本公开的现有技术。

隔离式交流（AC）/直流（DC）电力变换器可以被用在许多不同的应用中。仅举例来说，这样的电力变换器可以被用作电池充电器以对与电动机动力机动车辆相关联的DC电池充电。已知的隔离式AC/DC电力变换器可以采用三个主要级（stage）。例如，典型的配置可以是基于半桥谐振的隔离式AC/DC变换器，其包括（i）第一变换器级，其被配置成将电网（grid）或市电AC电压（例如，50或60 Hz）变换成跨相对较大电容器存储的输出DC电压（以实现功率因数校正），（ii）第二DC/AC变换器级，其被配置成将经整流的DC电压转化成被施加给电隔离设备（诸如变压器）的相对高频AC电压（例如，数百kHz），以及（iii）第三AC/DC变换器级，其被配置成对高频AC电压信号进行整流以产生最终的DC输出电压信号。目标电池可以被布置成接收最终的DC输出电压信号。上文描述的3级变换器包含相对较大、笨重的DC电容器，该DC电容器除了别的之外可以减小功率密度。

随着电动车辆的进步，对电动车辆电池充电器的需求一直增加。由于不同国家中的不同电力电网标准，这样的电池充电器既适应三相AC输入功率（例如，德国的400 VAC）又适应单相AC输入功率（例如，美国的208 VAC）将是合期望的。这样的灵活性将缩短产品开发期。然而，已知的双输入功率充电器（例如，3相、单相）在利用单相AC输入功率进行操作时表现出相对较差的功率密度。例如，这样的充电器声称以三相AC输入功率输送~20 kW，但是利用单相AC输入功率降至仅~3.3 kW（或基于AC输入的6.6 kW）。

将合期望的是，提供一种AC/DC电力变换装置（诸如电池充电器），其能够被配置成利用多相（例如，3相）或者单相AC输入功率而使用，并且当利用单相AC输入功率进行操作时表现出改善的功率密度。

前述讨论仅意图说明本领域，并且不应被理解为对权利要求范围的否定。

发明内容

在实施例中，提供了一种用于将第一AC信号变换成DC信号的装置。该装置包括：电子控制器，其包括处理器和存储器；以及至少第一、第二和第三AC/DC变换模块。将每个AC/DC变换模块连接到控制器并且由控制器进行控制。来自变换模块的相应输出信号在输出节点处电联结。每个变换模块包括（i）间接矩阵变换器，其具有被配置成接收第一AC信号的输入接口和被配置成产生第二AC信号的输出接口；（ii）变压器，其具有初级绕组和被电隔离且磁耦合的次级绕组；（iii）在间接矩阵变换器的输出接口与初级绕组之间串联的耦合电感器；以及（iv）H桥切换布置，其连接到次级绕组并且被配置成在输出节点上产生具有DC分量和至少一个AC分量的相应输出信号。