[发明专利]电力转换装置

说明书

一种单相AC/DC电力转换装置包括：间接矩阵转换器，具有接收第一交流(AC)信号的输入接口和产生第二AC信号的输出接口，其中第一AC信号具有电网频率。变压器具有初级绕组和电绝缘且磁耦合的次级绕组。耦合电感器串联连接在间接矩阵转换器的输出接口和初级绕组之间。H桥开关布置连接到次级绕组并产生具有DC分量和至少一个AC分量的输出信号。所述至少一个AC分量具有电网频率的二次谐波。有源滤波器降低二次谐波AC分量。用于三相电力的模块化转换装置将单相装置作为用于每一相的模块进行复制并省略有源滤波器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月1日提交的美国非临时申请No.14/78912('412申请)的权益。该'412申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开一般而言涉及电力电子系统，并且更具体地涉及隔离式AC/DC电力转换装置。

背景技术

仅为了提供上下文而在下面给出这个背景描述。因此，这个背景描述的任何方面在其不以其它方式被限定为现有技术的程度上既不明确也不暗示地被承认对于本公开是现有技术。

隔离式交流(AC)/直流(DC)电力转换器可以用在许多不同的应用中。仅作为示例，这种电力转换器可以用作电池充电器，以对与电动机提供动力的车辆相关联的DC电池进行充电。已知隔离式AC/DC电力转换器可以采用三个主要级。例如，图14示出了典型的配置，即，基于半桥谐振的隔离式AC/DC转换器1400。转换器1400可以包括第一级1410、第二级1420和第三级1430。

第一级1410可以是AC/DC转换器级，该AC/DC转换器级被配置为将示为由AC源1440通过输入电感器1442提供的电网或市电AC电压(例如，50或60Hz)转换成在节点1444处的输出DC电压。第一级1410可以使用整流器1446，该整流器1446的开关可以被控制，以实现功率因数校正(PFC)。节点1444处的DC电压跨相对大的存储电容器1448被存储。

第二级1420可以执行DC/AC转换器功能，该DC/AC转换器功能被配置为将经整流的DC电压变换成相对高频的AC电压(例如，数百kHz)。高频AC电压进而被施加到电隔离设备(示为具有初级绕组1452和次级绕组1454的变压器1450)。电感器1456和电容器1458、1460形成谐振电路，以实现零电压开关(ZVS)。

第三级1430可以执行另外的AC/DC转换器功能，并且其可以包括整流器1462(例如，所示的四个二极管，全波桥)，整流器1462被配置为对变压器1450的次级侧1454上感应出的高频AC电压信号进行整流。因此，整流器1462在节点1464上产生最终的DC输出电压信号。在这个示例中，目标电池被布置成接收最终的DC输出电压信号，其被示为包括DC电压源部分1466和内部电池电阻1468。

由于上述转换器1400的三个主要级串联电连接，因此系统效率将最终降低。仅作为示例，假设级1410(即，PFC部分)和级1420(即，DC/AC转换器部分)各自具有98％的效率，并且级1430(即，电池侧AC/DC转换器部分)和变压器1450各自具有99％的效率。给定这些假设，整体系统效率可以大约为98％*98％*99％*99％＝94.1％。此外，上述三级转换器结合相对大的、笨重的DC电容器1448，其可以减小功率密度并且可以缩短整个AC/DC电力转换器的服务寿命。

提高整体系统效率、以及增加功率密度和延长服务寿命将是期望的。

前面的讨论仅仅是为了说明本领域，而不应当被视为对权利要求范围的否定。

发明内容