CN107070231B - 具有多输入的混联变换器和使用其的充换电设施 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有多输入的混联变换器和使用其的充换电设施，属于变换器技术领域。本发明的混联变换器包括多个直流输入、具有多个并行设置的逆变单元的逆变电路模块、AC/DC变换电路模块，并且具有复合混联的拓扑结构。本发明的充换电设施使用该混联变换器，能够接入不同类型的电源输入。

Description

具有多输入的混联变换器和使用其的充换电设施
技术领域
本发明属于变换器技术领域，涉及DC/DC变换器，尤其涉及具有多个直流输入的具有混联架构的变换器和使用该变换器的充换电设施。
背景技术
变换器包括DC/DC变换器和AC/DC变换器，其是充电站等充换电设施中常用的部件。在汽车充电技术领域，需要构建足够的充电站为电动汽车充电，以解决用户的里程焦虑问题。
传统的充电站的电源输入一般是电网或者电池，然而在一些基础设施不完善的特殊场合、或者在特殊状况下（例如发生供电故障），很难保证能够对汽车及时充电，充电便利性差，影响用户体验；例如，有些充电站只能兼容交流电网输入，在一些环境条件下存在电网断电的情形，因此，充电站不能够为车辆充电；还例如，有些充电站只能兼容光伏组件电源输入，可能存在太阳能电池发电不够而不能够为车辆充电的情形。随着新能源汽车的快速普及，对充电站能够满足多应用场景的要求也越来越高。
并且，传统的充电站等充换电设施中使用的逆变器中要求设置电压应力等级较高的开关管，以使用充换电设施的高压***需求，因此，也大大增加了充换电设施的成本。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种新型的变换器。
本发明的又一目的在于，提供一种能满足多应用场景的充换电设施、提高充电的便利性。
为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。
按照本发明的一方面，提供一种混联变换器（100，200），其用于将直流输入（110）转换为直流输出，所述变换器（100，200）包括：
N个直流输入（110），其中，N为大于或等于2的整数，N个所述直流输入（110）之间依次串联连接，N个所述直流输入（110）中的任意一个、或者至少两个的组合用来为混联变换器（100，200）提供直流源；
逆变电路模块（120，220），其具有至少两个并行设置的逆变单元，其中，每个所述逆变单元的输入端对应连接N个所述直流输入（110）的其中一个，至少两个所述逆变单元的线圈输出端被布置为并联的输出，所述两个并行设置的逆变单元之间共用直流母线、从而实现所述两个并行的逆变单元的开关管之间形成串联连接；以及
AC/DC变换电路模块（130），其用于对所述逆变电路模块（120，220）的N个线圈输出端所输出的交流信号进行整流滤波处理形成直流输出。
根据本发明一实施例的混联变换器，其中，所述逆变电路模块（120，220）具有至少N个并行设置的逆变单元，其中，N个所述逆变单元的输入端分别逐一对应连接N个所述直流输入（110），N个所述逆变单元的线圈输出端被布置为并联的输出，N个并行设置的所述逆变单元中相邻的所述逆变单元之间共用直流母线、从而实现相邻的所述逆变单元的开关管之间形成串联连接。
根据本发明一实施例的混联变换器，其中，第n个直流输入（110）的第一输入端和第二输入端分别连接所述逆变电路模块（120，220）中的第n个逆变单元的第一直流母线和第二直流母线；
第（n+1）个直流输入（110）的第一输入端和第二输入端分别连接所述逆变电路模块（120，220）中的第（n+1）个逆变单元的第一直流母线和第二直流母线；
其中，所述第n个直流输入（110）的第二输入端串联连接第（n+1）个直流输入（110）的第一输入端，所述第n个直流输入（110）的第二直流母线与第（n+1）个直流输入（110）的第一直流母线共用；
其中，n为整数，1≤n＜N。
根据本发明一实施例的混联变换器，其中，N个直流输入（110）具有相同大小的直流电压，所述两个逆变单元具有相同的配置。
根据本发明一实施例的混联变换器，其中，所述逆变单元为单相或多相全桥逆变单元、或者为单相或多相半桥逆变单元。
具体地，所述逆变单元为H桥逆变单元，所述逆变单元的线圈输出端被布置在H桥的桥上；
其中，所述H桥逆变单元的主线路（W21，W22）上的开关管与相邻的H桥逆变单元的主线路上的开关管串联连接。
根据本发明一实施例的混联变换器，其中，N个所述直流输入（110）的第n个用来为混联变换器（100，200）提供直流源时，通过控制所述逆变单元中的开关管，使至少一个所述逆变单元工作，或者使至少两个所述逆变单元并行地工作。
根据本发明一实施例的混联变换器，其中，所述AC/DC变换电路模块（130）具有至少两个线圈输入端和一个直流输出端（131），两个线圈输入端分别与所述两个并行的逆变单元的线圈输出端相耦合。
根据本发明一实施例的混联变换器，其中，至少两个所述线圈输入端中的每个的电感线圈的中部通过第一导线（W31）引出，然后共同连接至所述直流输出端（131）的第一端；
至少两个所述线圈输入端的每个的电感线圈的两端分别通过整流二极管连接至第二导线（W32），然后通过第二导线（W32）共同连接至所述直流输出端（131）的第二端。
按照本发明的又一方面，提供一种充换电设施（10），其包括：
以上任一所述的混联变换器（100，200）；和
N种不同类型的电源输入，其分别对应连接所述混联变换器（100，200）的N个直流输入（110）。
根据本发明一实施例的充换电设施，其中，所述电源输入通过AC/DC变换器或DC/DC变换器连接至所述混联变换器（100，200）的相应直流输入（110），或者直接连接至所述混联变换器（100，200）的相应直流输入（110）。
根据本发明一实施例的充换电设施，其中，所述N种不同类型的电源输入包括：电网、发电机和直流电源。
根据本发明一实施例的充换电设施，其中，所述直流电源为光伏组件或车辆的动力电池。
根据本发明一实施例的充换电设施，其中，所述充换电设施（10）为车辆充换电设施。
本发明的混联变换器具有独特的拓扑架构，对开关管的电压应力等级要求低，尤其适于高压变换***，而且，每个逆变单元的输出功率可控，整体直流输出功率也可控，容易满足各种功率输出需求，THD（总谐波失真）特性好。在应用于充换电设施时，可以接入不同类型的电源输入，容易解决充换电设施在特殊场合或特殊环境条件下对充电的限制，提高充电的便利性和健壮性，用户的体验好，并且，能够满足各种场景的车辆充电需求。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1是按照本发明一实施例的混联变换器的电路结构示意图。
图2是图1中的逆变单元的结构示意图。
图3是图1的混联变换器在一工作情形的等效电路图。
图4是图1的混联变换器在又一工作情形的等效电路图。
图5是按照本发明又一实施例的混联变换器的电路结构示意图。
图6是图5中的逆变单元的结构示意图。
图7是按照本发明再一实施例的混联变换器的电路结构示意图。
图8是按照本发明一实施例的充换电设施的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图更加完全地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。但是，本发明可按照很多不同的形式实现，并且不应该被理解为限制于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开变得彻底和完整，并将本发明的构思完全传递给本领域技术人员。附图中，相同的标号指代相同或类似的元件或部件，因此，将省略对它们的描述。
下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行详细描述。附图中示出了本领域普通技术人员为完全能够实现本发明的多个部件，对于本领域技术人员来说，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。
图1所示为按照本发明一实施例的混联变换器的电路结构示意图，图2所示为图1中的逆变单元的结构示意图，图3所示为图1的混联变换器在一工作情形的等效电路图，图4所示为图1的混联变换器在又一工作情形的等效电路图。以下结合图1至图4详细说明本发明实施例的混联变换器100。
如图1所示，混联变换器100为DC/DC（直流-直流）变换器，其具有作为输入端的多个直流输入110、一个逆变电路模块120和AC/DC变换电路模块130，逆变电路模块120和AC/DC变换电路模块130共同用来完成该变换器的直流-直流转换的功能。 其中，直流输入110本身并不提供直流源，其是示意用来输入或接入直流源的端口。
在图1中，具体以3个直流输入110为示例进行说明，相应的，逆变电路模块120也是以3个逆变单元（即逆变单元121、122和123）为示例进行说明。需要理解的是，混联变换器100中直流输入110和逆变单元的具体数量并不限于本发明实施例，根据具体应用的需要，可以增减其数量设置。
如图1所示，3个直流输入1101、1102和1103是分别对应并行设置的逆变单元121、122和123而设置，它们构成可混联变换器100的多输入混联拓扑结构。从3个直流输入1101、1102和1103自身分离地来看，3个直流输入1101、1102和1103是依次串联连接的，具体地，直流输入1101的输入端1101b串联连接至直流输入1102的输入端1102a，直流输入1102的输入端1102b串联连接至直流输入1103的输入端1103a，从而实现了它们之间的依次串联。但是，从3个直流输入1101、1102和1103与逆变单元121、122和123来看，每个直流输入是相应的逆变单元一起并且并行设置的。
需要说明的是，3个直流输入1101、1102和1103中的任意一个或其中至少两个的组合可以作为混联变换器100的直流源，也即形成混联变换器100的直流输入源。
继续如图1所示，逆变电路模块120用来将输入的直流源变换为交流输出，在该实施例中，逆变电路模块120为复合混联结构，即串联与并联形式混合存在从而形成混联拓扑结构。首先，从逆变电路模块120中的多个逆变单元的布置来看，3个逆变单元121、122和123是并行地设置，3个逆变单元121、122和123的输入端也是分别对应连接直流输入1101、1102和1103，3个逆变单元121、122和123的线圈输出端L11、L21和L31也是并联地设置，也即被布置为具有并联的输出；其次，从逆变电路模块120中的多个逆变单元之间的连接关系来看，并行设置的逆变单元121、122和123中相邻的逆变单元之间共用直流母线、从而实现相邻的逆变单元的开关管之间形成串联连接。
逆变电路模块120中的每个逆变单元的结构为图2所示实施例的单相H桥逆变器，具体地，其具有四个开关管S，其中两个开关管S设置在一主线路上，另外两个开关管S设置在另一主线路上，两个主线路之间通过桥连接，电感线圈L设置在桥上形成线圈输出端；两条直流母线之间还跨接有电容C，直流母线上也可以设置电容C。其中，每条主线路连接逆变单元的上下两条直流母线，开关管具体可以但不限于为快速晶闸管、可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）或绝缘栅晶体管（IGBT）等，开关管可以通过PWM等各种控制信号来驱动控制其导通、关断或者导通程度等。
具体对应于图1中的逆变单元121，逆变单元121具有四个开关管S11、S12、S13和S14，电容C1和电容C12，和电感线圈L11；逆变单元121的直流母线W11和W12通过主线路W21和W22连接，电容C1跨接在直流母线W11和W12之间；其中，两个开关管S11和S13串联设置在主线路W21上，两个开关管S12和S14串联设置在主线路W22上，桥的两端分别连接在开关管S12和S14之间、开关管S11和S13之间，电感线圈L11设置在该桥上，其作为逆变单元121的线圈输出端，也为AC/DC变换电路模块130提供输入；其中，电容C12设置在直流母线W12上。通过控制H桥逆变单元121的四个开关管S11、S12、S13和S14导通和关断组合，可以使电感线圈L11输出不同的电平。
具体对应于图1中的逆变单元122，逆变单元122设置在逆变单元121和123之间，逆变单元122与逆变单元121相邻地并行布置，它们之间共用直流总线W12， 逆变单元122也与逆变单元123相邻地并行布置，它们之间共用直流总线W13。逆变单元122具有四个开关管S21、S22、S23和S24，电容C2和电容C23，和电感线圈L21；逆变单元122的直流母线W12和W13也通过主线路W21和W22连接，电容C2跨接在直流母线W12和W13之间；其中，两个开关管S21和S23串联设置在主线路W21上，两个开关管S22和S24串联设置在主线路W22上，桥的两端分别连接在开关管S22和S24之间、开关管S21和S23之间，电感线圈L21设置在该桥上，其作为逆变单元122的线圈输出端，也为AC/DC变换电路模块130提供输入；其中，电容C23设置在直流母线W13上。通过控制H桥逆变单元121的四个开关管S21、S22、S23和S24导通和关断组合，可以使电感线圈L21输出不同的电平。
具体对应于图1中的逆变单元123，逆变单元123具有四个开关管S31、S32、S33和S34，电容C3和电容C23，和电感线圈L31；逆变单元121的直流母线W13和W14通过主线路W21和W22连接，电容C3跨接在直流母线W13和W14之间；其中，两个开关管S31和S33串联设置在主线路W21上，两个开关管S32和S34串联设置在主线路W22上，桥的两端分别连接在开关管S32和S34之间、开关管S31和S33之间，电感线圈L31设置在该桥上，其作为逆变单元123的线圈输出端，也为AC/DC变换电路模块130提供输入；其中，电容C23设置在直流母线W13上。通过控制H桥逆变单元123的四个开关管S31、S32、S33和S34导通和关断组合，可以使电感线圈L31输出不同的电平。
因此，以上实施例的逆变单元121、122和123的开关管形成了串联连接，例如，主线路W21上的S11、S13、S21、S23、S31和S33是串联连接的，主线路W22上的S12、S14、S22、S24、S32和S34是串联连接的，当然，串联连接的组合形式并不限于以上实施例，例如不同逆变单元的不同主线路W21和W22上的开关管也是串联连接的。
继续如图1所示，直流输入1101的输入端1101a和输入端1101b分别连接逆变单元121的直流母线W11和直流母线W12，直流输入1102的输入端1102a和输入端1102b分别连接逆变单元122的直流母线W12和直流母线W13，直流输入1103的输入端1103a和输入端1103b分别连接逆变单元123的直流母线W13和直流母线W14；其中，直流母线W12是逆变单元121和逆变单元122共用的直流母线，直流母线W13是逆变单元122和逆变单元124共用的直流母线。
在一实施例中，优选地，直流输入1101具有相同大小的直流电压V0，各个逆变单元的布置基本相同，例如各个逆变单元所使用的开关管S相同，电容C1、C2和C3的电容大小基本相同。
需要说明的是，以上实施例中，以单相全桥逆变单元为示例进行了说明，本领域技术人员将理解到，如果需要进行两相或三相逆变，可以类推地应用以上单相逆变单元的基本结构进行组合形成两相全桥逆变单元或者三相全桥逆变单元。以上实施例中的全桥架构是基于硬开关管形成，也可以是基于LLC（电感L和电容C的组合）和移相的全桥架构，LLC和移相的作用等同于以上实施例中的“开关管”。
继续如图1所示，在该实施例中，AC/DC变换电路模块130具有3个电感线圈L12、L22和L32，其中，电感线圈L12与电感线圈L11相耦合形成一变压器单元，电感线圈L22与电感线圈L21相耦合形成又一变压器单元，电感线圈L32与电感线圈L31相耦合形成再一变压器单元；因此，逆变电路模块120的三个输出可以通过变压处理后从电感线圈L12、L22和L32输入至AC/DC变换电路模块130，电感线圈L12、L22和L32构成了逆变电路模块120的线圈输入端。进一步，电感线圈L12、L22和L32中的每个的中部通过导线W31引出，进而通过导线W31共同连接至AC/DC变换电路模块130的直流输出端131的第一端；电感线圈L12、L22和L32中的每个的两端各自通过一个二极管（整流二极管）连接导线W32，进而通过导线W32共同地连接至AC/DC变换电路模块130的直流输出端131的第二端，例如，电感线圈L12的两端分别连接整流二极管D11和D12，电感线圈L22的两端分别连接二极管D21和D22，电感线圈L32的两端分别连接二极管D31和D32；这样，电感线圈L11、L21或L31的不同电流方向电流的输出通过电感线圈L12、L22或L32的两端的不同的二极管输出并形成相同方向的电流输出，即完成整流功能，进一步通过AC/DC变换电路模块130中的RC滤波电路滤波处理后，在输出端131形成直流输出，从而最终完全直流转换功能。具体地，RC滤波电路包括跨接在直流输出端131的两端的电容C0和串接在直流输出端131的两端的任一端上的电阻R0。
需要理解的是，AC/DC变换电路模块130的整流滤波电路并不限于本发明图1所示实施例，任何能够将多个交流输入经过整流滤波处理后形成单个直流输出的整流滤波电路均可以在此应用。例如，整流电路并不限于以上实施例的全波整流电路，还应用全桥整流电路、同步整流电路等。
以下结合图3和图4进一步说明本发明实施例的混联变换器100的基本工作原理。
本发明的混联变换器100可以选择任意一个直流输入130作为直流源，以选择直流输入1101作为直流源为示例（其直流电压为V0），如图3和图4所示，通过控制不同的逆变单元的开关管组合的导通，形成不同的等效电路。
在图3所示等效电路中，其中箭头反映了电流方向和功率流路径；在输出功率较小的情况下，通过控制信号使逆变单元122和123中的所有开关管关断，因此，仅逆变单元121发挥逆变作用，在某一时刻，通过控制信号使能逆变单元121中的开关管S12和S13导通（开关管S11和S14关断），等效电路图如图3所示，在又一时刻，还可以通过控制信号使能逆变单元121中的开关管S11和S14导通（开关管S12和S13关断），形成类似图3的等效电路图。在小功率输出的情况下，图3等效电路图中的开关管S12和S13相对承受较小的电压应力，这种情形下，逆变电路模块120的工作原理与传统的多电平全桥逆变电路的工作原理类似。
在图4所示等效电路图中，其中箭头反映了电流方向和功率流路径；如果输出功率较大的情况下，仅通过逆变单元121进行逆变处理（如图3所示）将导致逆变单元121中的开关管S承受较大的电压应力，因此，对开关管S的应力要求高。但是，本发明实施例中的逆变电路模块采用混联结构，可以通过控制信号使逆变单元121工作，同时逆变单元122和123也工作，也即逆变单元121、122和123同时工作并且并联输出相同功率或不同功率，在AC/DC变换电路模块130中汇流后输出直流。在某一时刻的等效电路图如图4所示，通过控制信号使能逆变单元121中的开关管S12和S13导通（开关管S11和S14关断）、逆变单元122中的开关管S21和S24导通（开关管S22和S23关断）、逆变单元123中的开关管S31和S34导通（开关管S32和S33关断），此时，直流母线W11、W14构成逆变电路模块120的直流母线，直流输入1101的电压V0偏置在直流母线W11和W14上，直流母线W11和W14之间的串联连接的6个开关管S的电压应力将变为图3情形的1/3，开关管电压降也降低，这样可以用电压应力等级较低的开关管形成高压变换***。并且，逆变单元121、122和123的线圈输出端L11、L21和L31并联地输出功率，在AC/DC变换电路模块130中功率汇总输出；通过控制每个逆变单元的开关管，可以控制每个逆变单元的线圈输出端的输出功率大小，也即每个逆变单元的输出功率可控，从而可以混联变换器100的整体直流输出功率也可控。
需要理解的是，逆变电路模块120中的逆变单元的数量的设置并不限于以上实施例，选择工作的逆变单元的数量也可以根据具体情况来设置，例如，在以上图4中，逆变单元123中的开关管S31、S32、S33和S34可以全关断，仅逆变单元121和122工作，逆直流输入1101的电压V0偏置在直流母线W11和W13上，直流母线W11和W13之间的串联的4个开关管S的电压应力将变为图3情形的1/2。
还需要说明的是，单个直流电源110的直流输入通过多个逆变单元并行地进行逆变处理后，在逆变电路模块120的多个线圈输出端的可以输出更多数量的电平，相比于传统的多电平逆变电路的可输出电平数更多，因此，THD（总谐波失真）特性也相应减小。
还需要理解是，本发明的混联变换器100可以选择三个直流输入130中的至少两个或两个以上组合作为直流源（图3和4中未示出），被选择的直流输入130所对应的逆变单元被开关管控制信号使能工作，甚至未被选择的直流输入130所对应的逆变单元也可以被开关管控制信号使能工作，因此，混联变换器100可以提供多样化的直流功率输出，满足各种功率需求。
图5所示为按照本发明又一实施例的混联变换器的电路结构示意图，图6所示为图5中的逆变单元的结构示意图。在该实施例中，混联变换器200相比于图1所示实施例的混联变换器100的主要区别在于逆变电路模块220中使用的逆变单元的结构不相同，在图1和图2所示，逆变单元是全桥H桥逆变单元121、122和123，在图5和图6所示实施例中，逆变单元是半桥H桥逆变单元221、222和223。
如图5和图6所示，半桥H桥逆变单元的其中一条主线路上的设置两个开关管S、另一条主线上设置两个电容C。分别地，逆变单元221具有两个设置在主线路W22上的开关管S12和S14、两个设置在主线路W21上电容C11和电容C13、设置在桥上的电感线圈L11，电容C1同样跨接在直流母线W11和W12之间；逆变单元222具有两个设置在主线路W22上的开关管S22和S24、两个设置在主线路W21上电容C21和电容C22、设置在桥上的电感线圈L21，电容C2同样跨接在直流母线W12和W13之间；逆变单元223具有两个设置在主线路W22上的开关管S32和S34、两个设置在主线路W21上电容C31和电容C33、设置在桥上的电感线圈L31，电容C3同样跨接在直流母线W13和W14之间。
混联变换器200中与混联变换器100的相同部件的设置在此不再一一赘述，并且，其也具有相似类的拓扑结构，因此，也具有混联变换器100的相似效果和优点。
图7所示为按照本发明再一实施例的混联变换器的电路结构示意图。相对比图1所示实施例的混联变换器100，图7中所示实施例的混联变换器300在直流输入110的数量没有发生改变的情况下，逆变电路模块120中的逆变单元数量减少，其中，逆变电路模块120中仅设置了逆变单元121和122；相应地，AC/DC变换电路模块130中也减少了对应的电感线圈L31和整流二极管D31和D32。混联变换器300中与混联变换器100的相同部件的设置在此不再一一赘述，并且，其也具有相似类的拓扑结构，因此，也具有混联变换器100的相似效果和优点。
需要理解的是，逆变电路模块120中的逆变单元的数量并不限于以上实施例中的等于或小于直流输入110的数量，在其他实施例中，直流输入110的数量也大于直流输入110的数量，例如，也可以设置为4个。将理解到，在存在两个并行设置的逆变单元，并且每个逆变单元的输入端对应连接一个直流输入110，至少两个逆变单元的线圈输出端被布置为并联的输出，两个并行设置的逆变单元中之间共用直流母线、从而实现这两个并行的逆变单元的开关管之间形成串联连接，那么即形成了混联拓扑结构，因此，也将具有以上混联变换器100的优点。
以上图1和图5所示实施例的混联变换器尤其适用于高压充电应用场合，以下基于混联变换器对车辆的动力电池的充电进行示例说明。
图8所示为按照本发明一实施例的充换电设施的结构示意图。该充换电设施10可以但不限于为对车辆的动力电池进行充电的车辆充换电设施（例如车辆充电站），将理解到，充换电设施10还可以为各种充电站（不限于车辆充电站）、换电站或储能电站（例如风力发电或太阳能发电的储能电站）等。图8的充换电设施10示例地使用了如图1所示实施例的混联变换器100，混联变换器100的直流输入被对应设置为不同类型的电源输入，示例地，充换电设施10包括电网11、发电机12和直流电源13等不同类型的电源输入；对应电网11输出的是交流电，因此，充换电设施10中对应设置有AC/DC变换器11a，用于将电网11的交流输出变换为直流输出并提供给逆变电路模块120；对应发电机12输出的也是交流电，因此，充换电设施10中对应设置有AC/DC变换器12a，用于将电网11的交流输出变换为直流输出并提供给逆变电路模块120，AC/DC变换器12a可以与AC/DC变换器11a具有不同的型号或配置；对应直流电源13输出的是直流电，因此，充换电设施10中对应设置有DC/DC变换器13a，用于将电网11的某一电压直流输出变换为又一电压直流输出并提供给逆变电路模块120，在直流电源13的输出电压合适的情况下，也可以省略配置DC/DC变换器13a。AC/DC变换器11a、AC/DC变换器12a和DC/DC变换器13a中的任意一个或多个输出的直流电源将提供给混联变换器100进行DC-AC-DC的变换然后在输出端131输出直流电。车辆900可以从充换电设施10的输出端131的取电，从而对动力电池充电。
充换电设施10可以具有多个不同类型的电源输入，能够输入的电源类型也不限于电网11、发电机12和直流电源13，其可以根据充换电设施的环境条件而具体配置，直流电源13可以是光伏组件，或甚至可以是车辆的动力电池（此时充换电设施10可以实现一辆电动汽车为另一辆电动汽车充电）。因此，充换电设施10可以兼容各种不同类型的电源输入，容易解决充换电设施10在特殊场合或特殊环境条件下对充电的限制，例如，在电网11没电时，用户可以选择接入发电机12进行充电，也能够实现多种类型的电源输入同时对被充电车辆进行高压充电，任意一个电源输入因故障等因素断电时，其他电源自动的就可以承担额外的补充功率，不会因为功率不足而中断充电。因此，大大提高充电的便利性和健壮性，车辆用户的体验好，能够满足各种场景的车辆充电需求。
应当理解，充换电设施10在使用图1所示实施例的混联变换器100时，其同样具有混联变换器100的优点，例如，充换电设施10可以使用电压应力等级相对较低的开关管形成、成本低，并且具有较好的THD特性。
将理解，在本文中，将部件“连接”或“耦合”到另一个部件时，它可以直接连接或耦合到另一个部件或可以存在中间部件。相反，当据称将部件“直接耦合”或“直接连接”到另一个部件时，则不存在中间部件。
以上例子主要说明了本发明的混联变换器及其充换电设施。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (11)

1.一种混联变换器，其用于将直流输入转换为直流输出，其特征在于，所述变换器包括：
N个直流输入，其中，N为大于或等于2的整数，N个所述直流输入之间依次串联连接，N个所述直流输入中的任意一个、或者至少两个的组合用来为混联变换器提供直流源，并且，所述N个直流输入分别对应连接N种不同类型的电源输入；
逆变电路模块，其具有至少两个并行设置的逆变单元，其中，每个所述逆变单元的输入端对应连接N个所述直流输入的其中一个，至少两个所述逆变单元的线圈输出端被布置为并联的输出，所述两个并行设置的逆变单元之间共用直流母线、从而实现所述两个并行的逆变单元的开关管之间形成串联连接，其中，所述逆变电路模块具有至少N个并行设置的逆变单元，其中，N个所述逆变单元的输入端分别逐一对应连接N个所述直流输入，N个所述逆变单元的线圈输出端被布置为并联的输出，N个并行设置的所述逆变单元中相邻的所述逆变单元之间共用直流母线、从而实现相邻的所述逆变单元的开关管之间形成串联连接；以及
AC/DC变换电路模块，其用于对所述逆变电路模块的N个线圈输出端所输出的交流信号进行整流滤波处理形成直流输出，
其中，所述AC/DC变换电路模块具有至少两个线圈输入端和一个直流输出端，两个线圈输入端分别与所述两个并行的逆变单元的线圈输出端相耦合，
并且其中，至少两个所述线圈输入端中的每个的电感线圈的中部通过第一导线引出，然后共同连接至所述直流输出端的第一端；至少两个所述线圈输入端的每个的电感线圈的两端分别通过整流二极管连接至第二导线，然后通过第二导线共同连接至所述直流输出端的第二端。
2.如权利要求1所述的混联变换器，其特征在于，第n个直流输入的第一输入端和第二输入端分别连接所述逆变电路模块中的第n个逆变单元的第一直流母线和第二直流母线；
第(n+1)个直流输入的第一输入端和第二输入端分别连接所述逆变电路模块中的第(n+1)个逆变单元的第一直流母线和第二直流母线；
其中，所述第n个直流输入的第二输入端串联连接第(n+1)个直流输入的第一输入端，所述第n个直流输入的第二直流母线与第(n+1)个直流输入的第一直流母线共用；
其中，n为整数，1≤n＜N。
3.如权利要求1所述的混联变换器，其特征在于，N个直流输入具有相同大小的直流电压，所述两个逆变单元具有相同的配置。
4.如权利要求1所述的混联变换器，其特征在于，所述逆变单元为单相或多相全桥逆变单元、或者为单相或多相半桥逆变单元。
5.如权利要求4所述的混联变换器，其特征在于，所述逆变单元为H桥逆变单元，所述逆变单元的线圈输出端被布置在H桥的桥上；
其中，所述H桥逆变单元的主线路上的开关管与相邻的H桥逆变单元的主线路上的开关管串联连接。
6.如权利要求1所述的混联变换器，其特征在于，N个所述直流输入的第n个用来为混联变换器提供直流源时，通过控制所述逆变单元中的开关管，使至少一个所述逆变单元工作，或者使至少两个所述逆变单元并行地工作。
7.一种充换电设施，其特征在于，包括：
如权利要求1至6中任一项所述的混联变换器；和
N种不同类型的电源输入，其分别对应连接所述混联变换器的N个直流输入(110)。
8.如权利要求7所述的充换电设施，其特征在于，所述电源输入通过AC/DC变换器或DC/DC变换器连接至所述混联变换器的相应直流输入(110)，或者直接连接至所述混联变换器的相应直流输入。
9.如权利要求7所述的充换电设施，其特征在于，所述N种不同类型的电源输入包括：电网、发电机和直流电源。
10.如权利要求9所述的充换电设施，其特征在于，所述直流电源为光伏组件或车辆的动力电池。
11.如权利要求7所述的充换电设施，其特征在于，所述充换电设施为车辆充换电设施。
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