[发明专利]具有预充电操作模式的电力转换器

说明书

一种电转换器(100)包括第一转换器级(11)、输出滤波器(15)、布置在该第一转换器级与该输出滤波器之间的第二转换器级(12)、以及以第一操作模式实施的用于将三相AC信号转换成DC信号的控制器(40)。该第一转换器级包括三相桥式整流器(24)和相选择器(25)，该三相桥式整流器将三个相端子连接到上部中间节点(x)和下部中间节点(y)，该相选择器包括将该三个相端子连接到中部中间节点(z)的第一有源开关(S_aza，S_bzb，S_czc)。该第二转换器级包括连接到该中部中间节点(z)的开关节点(t)、以及将该开关节点(t)连接到DC端子(P，N)中相应的一个端子的一对第二开关(S_Pz，S_zN)。该电转换器被配置为将该上部中间节点(x)和/或该下部中间节点(y)从所有这些相端子(A，B，C)断开连接。该控制器(40)以第二操作模式实施，其中，操作这些第一开关(S_aza，S_bzb，S_czc)，同时保持该上部中间节点(x)或该下部中间节点(y)与所有这些相端子(A，B，C)断开连接，以便允许电流在该中部中间节点(z)与该输出滤波器(15)之间流动，从而允许在启动期间逐步提高跨这些DC端子(P，N)两端的电压。

技术领域

本发明涉及电力转换领域。具体地，本发明涉及一种电转换器和一种用于控制该电转换器的方法。

背景技术

从US 5784269中可知，向三相整流器添加相选择开关电路以选择中间相。相选择开关电路耦合到降压-升压型电流注入开关电路，以减少与三相AC输入电力相关联的谐波。三相整流器进一步包括升压电路，该升压电路将DC输出电压提高到超过由三相AC输入提供的电压。

上述类型的三相整流器在车辆电池充电系统中和磁共振成像(MRI)设备(其典型的输出电压额定值大约在800至1000V DC之间)的梯度放大器中得到了有用的应用。

与上述整流器相关联的一个缺点是预充电，即，启动时输出电压的升高并不直接。已知使用通过继电器连接的电阻元件来执行预充电。然而，这种解决方案需要很大的体积，并导致电阻元件中的功率损耗。

发明内容

因此，在本领域中需要提供改进的上述类型的三相整流器。特别地，需要提供以有限的附加成本实现平稳且安全的预充电(启动)过程的三相整流器。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种如在所附权利要求中所阐述的用于将具有三个相电压的AC信号转换成DC信号(反之亦然)的电转换器。

根据本发明的电转换器的特征在于第一转换器级。第一转换器级可操作用于将在三个相端子处的AC信号转换成在上部中间节点和下部中间节点处的第一DC信号。第一转换器级可以包括三相桥式转换器/整流器(例如，三桥臂六开关转换器/整流器)，例如，该三相桥式转换器/整流器包括三个桥臂或由三个桥臂构成，这三个桥臂的中点分别连接到三个相端子中的每一个。第一转换器级进一步包括相选择器，该相选择器可操作用于通过第一有源(可控制)开关将三个相端子连接到中部中间节点。有利地，第一开关是有源半导体开关。电转换器进一步包括布置在第一转换器级与输出滤波器之间的第二转换器级。第二转换器级包括开关节点和将开关节点连接到DC端子中相应的一个端子的一对第二开关。中部中间节点连接到开关节点。第二开关有利地被配置为形成将中部中间节点连接到DC端子的电流注入电路，例如，第二开关通过脉冲宽度调制来操作。电流注入电路有利地是降压-升压电路。电转换器有利地包括输入滤波器，有利地，该输入滤波器包括被配置为对通过中部中间节点的电流进行滤波的第一电感器。第一电感器可以将中部中间节点连接到开关节点。包括一个或多个电容器的输出滤波器连接在电转换器的两个DC端子之间。