[发明专利]具有多个输出的多电桥功率转换器

权利要求书

1.一种功率转换器装置，其包括：

直流(DC)总线，其被配置为连接到电源；

第一开关电桥和第二开关电桥，所述第一开关电桥和所述第二开关电桥均连接到所述DC总线，并且生成送至非隔离输出端的脉宽调制(PWM)电压；以及

变压器，具有连接在所述第一开关电桥和所述第二开关电桥的输出端初级绕组以及连接到隔离输出端的次级绕组，其中：

在非隔离模式下，所述第一开关电桥和所述第二开关电桥被配置为按照并联模式运行，并且在所述DC总线和所述非隔离输出端之间传输功率；并且

在隔离模式下，所述第一开关电桥和所述第二开关电桥被配置为按照全桥模式运行，并且通过所述变压器在所述DC总线和所述隔离输出端之间传输功率。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，控制器根据至少两种不同的运行模式利用PWM同步和/或相移来操作所述第一开关电桥和所述第二开关电桥：

在所述非隔离模式下，所述两个开关电桥按照并联模式运行，所述PWM开关信号在所述两个开关电桥之间同相同步，从而在所述DC总线和所述非隔离输出端之间传输功率；并且

在所述隔离模式下，所述两个开关电桥按照全桥模式运行，所述PWM开关信号发生相移且在所述两个电桥之间异相，从而通过所述变压器在所述DC总线和所述隔离输出端之间传输功率。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，一个或多个附加的断路开关在初级侧或次级侧与隔离变压器绕组串联连接，并根据至少两种不同运行模式运行：

在所述非隔离模式下，所述变压器断路开关保持断开，所述两个开关电桥以并联模式运行，所述PWM开关信号在所述两个电桥之间同步并以相移角交错，从而提高所述非隔离输出端处的有效PWM开关频率；并且

在所述隔离模式下，所述变压器断路开关保持接通，所述两个开关电桥以全桥模式运行，所述PWM开关信号发生相移且在所述两个电桥之间异相，并且通过所述变压器在所述DC总线和所述隔离输出端之间传输功率。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述转换器的开关电桥使用二电平、三电平、五电平或任何多电平转换器拓扑，诸如二极管中性点钳位(NPC)多电平转换器、有源NPC(ANPC)多电平转换器、悬浮电容器多电平转换器、或任何不同多电平拓扑的组合。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功率转换器包括三个、四个或任何更多数量的开关电桥，所述开关电桥连接到多个单独的隔离变压器，或者连接到具有耦合在一起的多个绕组的相同隔离变压器，或者连接到不同变压器配置的混合。

6.根据权利要求1中所述的装置，所述装置还被配置为集成有隔离式电池充电系统的非隔离式PWM逆变器，并且包括：

具有通过主接触器或开关连接到所述DC总线的多个电池单元的电池；

两对或更多对转换器电桥，以形成DC-AC逆变器，并生成PWM电压至非隔离输出端；

一个或多个隔离变压器，其具有连接在每对转换器电桥的输出端的初级绕组、以及具有连接至任何类型的功率转换器以产生DC电压以对所述电池充电的次级绕组，其中：

在所述非隔离模式下的逆变器操作期间，所述电池主接触器接通，在每对转换器电桥中，所述两个开关电桥按照并联模式运行；并且

在所述隔离模式下的电池充电操作期间，所述电池主接触器断开，在每对转换器电桥中，所述两个开关电桥按照全桥模式运行。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述PWM逆变器的非隔离输出端提供功率以驱动具有两组或多组相互独立的电机绕组的交流电机，并且，在所述隔离模式下的电池充电操作期间，在连接到同一组电机绕组的端子的开关电桥之间施加进一步的PWM门极开关同步，从而每组电机绕组通过所述电机端子上的几乎为零的差分电压来激励，以减少任何无用的电机循环电流。