[发明专利]具有四象限变换器的改进电源及用于操作的技术

权利要求书

1.一种电源，包括：

初级前置变换器，所述初级前置变换器被耦合为从供电干线接收功率，以及被配置为接收处于低频的交流(AC)电压，并且输出高DC电压，以及还被配置为接收高DC电压，并且输出交流；

初级变换器，所述初级变换器部署在所述电源的初级侧上，并且耦合到来自所述初级前置变换器的所述高DC电压；

隔离变压器，被耦合为从所述初级变换器接收高频AC电压，并且输出高频次级AC电压，以及被耦合为接收高频次级AC电流，并且输出初级高频AC电流；以及

输出变换器，所述输出变换器部署在所述电源的次级侧上，其中所述输出变换器被配置为从所述隔离变压器接收高频AC电压，并且将第一极性或第二极性的DC电压输出到输出端，以及其中所述输出变换器被配置为从所述输出端接收第一方向或第二方向的DC电流，并且向所述隔离变压器输出高频AC电流。

2.如权利要求1所述的电源，包括输入电容器，所述输入电容器部署在所述初级前置变换器和所述初级变换器之间的DC链路两端，所述输入电容器被耦合为通过接收反向电流来平衡所述初级前置变换器和所述初级变换器之间的功率流动，所述反向电流从所述次级侧流向所述初级侧。

3.如权利要求1所述的电源，还包括控制系统，所述控制系统耦合到所述初级变换器和所述输出变换器，所述控制系统向所述初级变换器和所述输出变换器提供控制信号，其中所述控制信号确定双极输出电压和双向功率流动操作。

4.如权利要求1所述的电源，其中所述初级变换器被配置为通过借助于脉宽调制控制平均输出电压来控制递送到所述次级侧的功率，以及被配置为强制所述输出变换器的操作的条件。

5.如权利要求1所述的电源，所述输出变换器包括多个开关和整流器，所述多个开关和整流器将从所述隔离变压器获取的次级高频AC电压整流为第一极性或第二极性的DC电压，或者通过两种极性的组合来产生低频的AC电压。

6.如权利要求1所述的电源，所述输出变换器包括多个开关和整流器，所述输出变换器被配置为将在第一方向或第二方向中流动的输出电流逆变为具有高频，并且向所述隔离变压器馈送高频的AC电流。

7.如权利要求1所述的电源，其中所述隔离变压器包括具有第一端部、第二端部和中心抽头的次级绕组，所述输出变换器包括：

四状态受控导通开关，包括第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关具有四状态受控导通，其中，响应于控制信号，所述输出变换器被配置为：

在第一方向中传导电流，并且在第二方向中阻止所述电流，

在所述第二方向中传导所述电流，并且在所述第一方向中阻止所述电流，

在所述第一方向和所述第二方向中阻止所述电流，或者

在所述第一方向和所述第二方向中传导所述电流。

8.如权利要求7所述的电源，

其中所述第一开关的第一侧耦合到所述次级绕组的所述第一端部；以及

其中所述第二开关的第一侧耦合到所述次级绕组的所述第二端部，

其中所述第一开关的第二侧和所述第二开关的第二侧直接地或通过电感器间接地耦合到第一输出极；以及

其中第二输出极直接地或通过电感器间接地耦合到所述隔离变压器的所述中心抽头。

9.如权利要求7所述的电源，

其中所述四状态受控导通开关还包括：

串联连接的两个单向受控导通开关；以及

两个整流器，

其中第一整流器与所述第一开关并联连接，以在与由所述第一开关控制的第二给定方向相反的第一给定方向中提供永久导通，

其中第二整流器与所述第二开关并联连接，以在与由所述第二开关控制的第四给定方向相反的第三给定方向中提供永久导通，以及

其中所述第一整流器和所述第二整流器串联连接，具有相反的方向。