[发明专利]具有高频中间交流和两个独立输出的交流-直流三电平转换系统

说明书

一种电力转换系统，包括：第一电力转换端口，该第一电力转换端口包括三电平功率因数校正器件和初级电力转换电路；第二电力转换端口，该第二电力转换端口包括三电平整流器；以及第三电力转换端口，该第三电力转换端口包括整流器，第一电力转换端口、第二电力转换端口和第三电力转换端口通过变压器彼此磁耦合。

技术领域

本公开内容涉及三电平电力转换系统，并且在特定实施方式中，涉及连接在交流(Alternating Current，AC)电力源与直流(Direct Current，DC)负载之间的三电平电力转换系统。

背景技术

由于新技术的指数式发展的持续改进，电力电子行业经历了快速的增长。随着电力电子技术的进一步发展，车载电池充电器已经成为针对一些新能源应用的关键要素。电动车辆(Electric Vehicle，EV)是最重要的新能源应用之一。不同的EV配备有不同的容量和电压电池。EV需要合适的充电器以用于对各种电池进行充电。

车载电池充电器包括用于将AC电力转换为DC电力的电路。车载电池充电器可以包括AC/DC级和DC/DC级。AC/DC级的输入连接至AC公用线路。AC/DC级用于将来自AC公用线路的AC输入电压转换为合适的DC母线电压。AC/DC级可以包括各种电磁干扰(Electromagnetic interference，EMI)滤波器、由四个二极管形成的桥式整流器、以及功率因数校正电路。

EMI滤波器用于减少可能引起对车载电池充电器的其他装置的干扰的高频噪声。作为使用EMI滤波器的结果，车载电池充电器可以满足各种EMI规定。桥式整流器将AC电压转换为全波整流的DC电压。这样的全波整流的DC电压针对功率因数校正电路提供DC输入电压。功率因数校正电路可以实现为合适的电力转换器，诸如升压转换器。通过采用适当的控制电路，升压转换器能够将输入线路电流整形为正弦的且与AC输入源的正弦输入电压同相。因此，AC/DC级的功率因数可以按照各种国际标准的要求接近于一。

DC/DC级连接在AC/DC级的输出与多个电池之间。DC/DC级可以包括具有一个初级绕组、次级绕组和次级整流器的隔离式DC/DC电力转换器，用于将DC母线电压转换为用于对EV电池进行充电的DC电压。

发明内容

通过提供了用于在AC电力源与两个DC负载之间的电力传递的三电平电力转换系统和方法的本公开内容的优选实施方式，总体上解决或规避了这些问题和其他问题，并且总体上实现了技术优点。

根据实施方式，一种电力转换系统包括：第一电力转换端口，该第一电力转换端口包括三电平功率因数校正器件和初级电力转换电路；第二电力转换端口，该第二电力转换端口包括三电平整流器；以及第三电力转换端口，该第三电力转换端口包括整流器，第一电力转换端口、第二电力转换端口和第三电力转换端口通过变压器彼此磁耦合。

三电平功率因数校正器件为三电平中性点钳位(neutral point clamped，NPC)功率因数校正转换器。初级电力转换电路包括三电平电感器-电感器-电容器(Inductor-Inductor-Capacitor，LLC)转换器的初级开关网络和谐振槽路。

三电平功率因数校正器件包括：输入端口，所述输入端口连接至单相AC电力源；第一输出端口，该第一输出端口连接至第一电压母线；第二输出端口，该第二输出端口连接至第二电压母线；以及第三输出端口，该第三输出端口连接至第三电压母线。通过调整跨第一电压母线和第二电压母线的电压来调节三电平整流器的输出电压。

电力转换系统还包括：第一二极管；第二二极管，该第二二极管与第一二极管串联连接在第一电压母线与第二电压母线之间；第一电容器；以及第二电容器，该第二电容器与第一电容器串联连接在第一电压母线与第二电压母线之间；以及继电器，该继电器连接在第一二极管和第二二极管的公共节点与第一电容器和第二电容器的公共节点之间。该继电器被配置成在闭合状态与断开状态之间转换。当继电器处于闭合状态时，第一二极管、第二二极管、第一电容器和第二电容器形成倍压器。