[发明专利]应用于固态变压器的电源转换架构及相应的充电系统

说明书

一种应用于固态变压器之电源转换架构及具有该电源转换架构的充电系统，该电源转换架构包含直流链、第一电容、第二电容以及电源转换模块群。直流链具有直流链正极、直流链负极以及直流链中性点。第一电容耦接于直流链正极与直流链中性点之间。第二电容耦接于直流链负极与直流链中性点之间。电源转换模块群包含多个直流电源转换模块。所述直流电源转换模块的输入侧为串联连接，以形成该电源转换模块群的两输入端，所述直流电源转换模块的输出侧为并联连接，以形成该电源转换模块群的两输出端。至少两电源转换模块群通过各自的两输入端分别并联第一电容与第二电容。

技术领域

本发明涉及一种电源转换架构及具有电源转换架构的充电系统，尤指一种应用于固态变压器的电源转换架构及具有该电源转换架构的充电系统。

背景技术

请参见图1所示，其是为传统大功率电动车充电站的电力系统的方框图。所述电力系统是由中压交流输入电源V_AC供(发)电，例如但不限制为13.2千伏特(kV)电压的中压交流输入电源，通过电塔与输电线将交流输入电源V_AC输送至变压器10A。其中，所述变压器10A为工频变压器(line-frequency transformer)，其是为一种于电网工作频率(例如50Hz或60Hz)操作的变压器。然而，工频变压器的重量重、占用的空间大、并且待机铁损高。

13.2千伏特的中压交流电源V_AC经变压器10A转换为低电压交流电源(例如480伏特)，通过功率因数校正器20A对该低电压交流电源进行调整与转换，产生低电压直流电源。然后，再经由直流转换器30A(即直流对直流转换器)将所述低电压直流电源转换为直流输出电源V_DC，以作为充电站的输出电压使用。

然而，传统的大功率电动车充电站系统，除了上述工频变压器的缺点外，由于功率转换的级数多，因此也存在着系统效率低的问题。

随着电力电子元件的推陈出新以及分散式电源、智能电网的蓬勃发展，固态变压器(solid state transformer，SST)已成为越来越热门的研究课题。固态变压器具有多功能且高性能的特性，包括整合微电网、校正功率因数、补偿无效功率、隔离故障电流以及调整输出电压等。

而应用于固态变压器架构的电源装置仍面临到尚需克服解决的问题，例如提供弹性的供电组态，以满足不同的供电需求，以及对电动车进行高效率、高安全性的快速充电目标。为此，如何设计出一种应用于固态变压器的电源转换架构及具有该电源转换架构的充电系统，满足高电压和/或高电流的充电需求，以及提高对电动车充电需求应用的弹性与多样化，并且增加充电系统的可靠度，乃为本案发明人所研究的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于固态变压器的电源转换架构，解决传统大功率电动车充电站使用工频变压器所具有的重量重、占用的空间大、并且待机铁损高的缺点，并且由于功率转换的级数多，所存在着系统效率低的问题。

为达成前述目的，本发明所提出的应用于固态变压器的电源转换架构，包含直流链、第一电容、第二电容以及电源转换模块群。直流链具有直流链正极、直流链负极以及直流链中性点。第一电容耦接于直流链正极与直流链中性点之间。第二电容耦接于直流链负极与直流链中性点之间。电源转换模块群包含多个直流电源转换模块；其中，多个直流电源转换模块的输入侧为串联连接，以形成该电源转换模块群的两输入端，多个直流电源转换模块的输出侧为并联连接，以形成该电源转换模块群的两输出端。其中，至少两电源转换模块群通过各自的两输入端分别并联第一电容与第二电容。

在一实施例中，至少两电源转换模块群各自的两输入端分别并联第一电容与第二电容，且各自的两输出端为并联连接。

在一实施例中，至少两电源转换模块群各自的两输入端分别并联第一电容与第二电容，且各自的两输出端为串联连接。