CN108140858B - 可重配置的转换器 - Google Patents

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Abstract

一种可重配置的转换器包括电力电路，该电力电路接收直流(DC)电力信号并在至少三个相位上提供交流(AC)输出信号。该电力电路包括多个桥臂，每个桥臂包括输出节点。联接设备提供上述多个桥臂的第一输出配置和第二输出配置。在第一输出配置中，该联接设备包括联接部，该联接部联接至少两个输出节点以提供公共输出端。在第二输出配置中，该联接设备包括分离的输出端，每个输出端与上述至少两个输出节点中的一个连接。

Description

可重配置的转换器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月6日提交的名称为“可重配置转换器 (ReconfigurableConverter)”、申请号为62/237,913的美国临时专利申请的优先权，该申请的内容通过引用并入本文。
技术领域
本申请总体涉及电力电子转换器。更具体地，本申请涉及可以针对各种应用重配置的电力电子转换器。
背景技术
转换器在车辆应用和电力转换中执行许多不同功能，例如牵引逆变器用于例如永磁电动机、感应电动机的多相(例如三相、四相等)电机和开关磁阻电动机、电池充电器、空气压缩机、动力转向***、高效交流发电机、从逆变器到电负载或电网的交流电输出、供暖、通风和空调***(HVAC)、电风扇等。传统上，独立的、固定的转换器用于不同功能和配置。这类转换器不包括对于多个单元重新配置转换器的选项。
发明内容
本公开的一个实施例涉及可重配置的转换器或逆变器。可重配置的转换器包括第一电轨(rail)、第二电轨、并联连接于第一电轨和第二电轨之间的多个桥臂以及至少一个联接设备。第一电轨和第二电轨传输直流(DC)电力信号。多个桥臂中的每一个桥臂包括第一开关和第二开关。第一开关和第二开关串联连接于第一电轨和第二电轨之间。输出节点(node)在第一开关和第二开关之间。至少一个联接设备对于多个桥臂上的至少两个输出节点提供第一输出配置和第二输出配置。在第一输出配置中，至少一个联接设备包括联接部，联接部联接至少两个输出节点以提供公共输出端。在第二输出配置中，至少一个联接设备包括分离的输出端，每个输出端与至少两个输出节点中的一个输出节点连接。
另一个实施例涉及转换器***，在转换器***中，至少一个联接设备包括母线(bus bars)。母线对于多个桥臂上的至少两个输出节点提供第一输出配置和第二输出配置。在第一配置中，母线包括第一母线，第一母线联接至少两个输出节点以提供公共输出端。在第二输出配置中，母线包括第二母线，每个第二母线与至少两个输出节点中的一个输出节点连接以提供分离的输出端。在某些实施例中，第一母线是T形母线。在某些实施例中，第一线是U形母线。在某些实施例中，第一母线是多齿叉线。第二母线是直母线。
又一个实施例涉及可重配置的转换器。该转换器包括电力电路和至少一个联接设备。电力电路接收直流(DC)电力信号并提供至少在三个相位上的交流(AC)输出信号。电力电路包括多个桥臂，每个桥臂包括输出节点。至少一个联接设备对于多个桥臂上的至少两个输出节点提供第一输出配置和第二输出配置。在第一输出配置中，至少一个联接设备包括联接部，联接部联接至少两个输出节点以提供公共输出端。在第二输出配置中，至少一个联接设备包括分离的输出端，每个输出端与至少两个输出节点中的一个输出节点连接。
结合附图，这些和其他特征及其组织和操作方式将从以下详细描述而变得显而易见。
附图简要说明
图1是示出了不同配置下工作的示例可重配置的转换器的框图。
图2(a)是电路配置的示意图，其中可重配置的转换器配置成驱动四相开关磁阻电机。
图2(b)是电路配置的示意图，其中可重配置的转换器配置成驱动三相开关磁阻电机并提供两个DC/DC转换输出。
图2(c)是电路配置的示意图，其中可重配置的转换器配置成驱动双重三相永磁/感应电动机并提供交错DC/DC转换输出。
图2(d)是电路配置的示意图，其中可重配置的转换器配置成驱动三相永磁/感应电动机并提供交错DC/DC转换输出。
图3是示出盒中可重配置的转换器***的立体图。
图4是可重配置的转换器的立体图，其中直母线提供每个输出节点的输出端。
图5是可重配置的转换器的立体图，其中直母线提供分离的输出端，T形母线对于每两个输出节点提供一个输出端。
图6是具有母线上电流传感器的T形母线的分解立体图和直母线、T形母线、U形母线和多齿叉线的示意图。
图7是三桥臂转换器***的俯视图，其中直母线提供输出端。
图8是封装在盒中的可重配置的转换器***的立体图。
具体实施方式
总体参照附图，本申请所公开的各种实施例涉及可重配置的电力电子转换器和逆变器。在车辆应用中，不同配置的转换器执行许多不同功能。例如牵引逆变器用于三相电机，例如永磁电动机或感应电动机，以及三相或四相开关磁阻电动机。电力逆变器应用提供来自直流电源或变速发电机的一相、两相或三相输出，以为电负载提供电力或为公用电网并联提供电力。其他转换器用于电池充电器、空气压缩机的驱动器、或动力转向***、高效交流发电机、供暖、通风和空调***(HVAC)、电风扇等。传统上，独立的、固定的转换器用于这些不同功能。这类转换器和逆变器不包括对于多个单元重新配置转换器的选项。
根据各种实施例的可重配置的电力电子转换器或逆变器提供集成了由不同车辆应用的不同转换器执行的功能的解决方案。在转换器的其余部分保持不变而对少量部件进行重配置的情况下，可重配置的转换器可用作多相逆变器、 DC/DC转换器以及两者的组合。可重配置的转换器包括内部并联转换器桥臂 (leg)并将多个独立的逆变器和DC/DC转换器集成在同一个盒内，从而提供了车辆电气化或交流电源输出方案，其可以利用体积因素并降低总***成本。
可重配置的转换器可以与发电机组(发电机组)结合使用。例如，可重配置的转换器从发电机组接收输入电力，发电机组包括与交流发电机/发电机联接的发动机(例如同步或变速发动机)。根据某些实施方式，发动机配置成驱动交流发电机，交流发电机转而输出电力(例如三相AC电力)。三相AC电力被提供给整流器，整流器将该AC电力转换为DC输出并将该DC输出提供给可重配置的转换器。可选地，DC输出可以从蓄能装置或电池、燃料电池或诸如风能或太阳能的可再生源被提供到可重配置的转换器。可重配置的转换器的输出可以包括AC电力和/或DC电力。输出AC电力可以用于例如在混合动力车辆传动系中驱动诸如电动机的电负载，或以并联方式提供电力给本地电网连接。AC电力还可以用于驱动空气压缩机、动力转向***、交流发电机、HVAC、电风扇等。输出DC电力可以用于电池充电器、电力转换器或与其他逆变器并联至公共输出。
现参照图1，示出了在不同配置下工作的可重配置的转换器的实施例。在一个配置下，可重配置的转换器配置成驱动四相开关磁阻电机。在另一个配置下，可重配置的转换器配置成驱动三相开关磁阻电机或三相电负载或电网 (grid)并提供DC/DC转换输出。在又一个配置下，可重配置的转换器配置成驱动双重三相永磁/感应电动机并提供DC/DC转换输出。在另一个配置下，可重配置的转换器配置成驱动三相永磁/感应电动机并提供DC/DC转换输出。应当理解，输入电压和输出电压仅用于说明目的。输入电压和输出电压可以根据应用而改变。还应当理解，图1示出的各配置仅用于说明目的。其他实施例可以包括相比于图1示出的那些配置更少的、更多的或不同的配置。
参照图2(a)-2(d)，根据一个实施例示出了在不同配置下可重配置的转换器的示意电路图。在配置201中，转换器配置成驱动四相开关磁阻电机。在配置202中，转换器配置成驱动三相开关磁阻电机并提供两个DC/DC转换输出。在配置203中，转换器配置成驱动双重三相感应或永磁电动机成并提供交错DC/DC转换输出。在配置204中，转换器配置成驱动三相感应或永磁电动机并提供交错DC/DC转换输出。
横跨第一电轨(rail)211和第二电轨212施加DC电压。第一电级211和第二电轨212可以连接到发电机组的输出(本图中未示出)。发电机组包括联接到交流发电机的发动机(例如变速发动机)。发动机配置成驱动交流发电机，该交流发电机转而输出三相AC电力。该三相AC电力被提供给整流器，该整流器将AC电力转换为DC输出并提供横跨第一电轨211和第二电轨212的DC 输出。需注意的是，发电机组和所产生的AC信号可以是可变速度或同步速度，在某些实施例中，蓄能元件或可再生能源例如电池或超级电容器或光伏或风力源也可以联接到横跨第一电轨211和第二电轨212的DC输出。在某些实施方式中，输入DC可以是低电压，例如在约36伏DC(Vdc)至约60Vdc的范围内。低电压转换器可以用于低成本混合动力***中。在某些实施方式中，输入电压可以是更高电压，例如300－400Vdc。应当理解，输入的具体电压可以根据所驱动的负载的需求而变化。还应当理解，上述标称电压不是限制性的。
在所示实施例中，转换器包括在第一电轨211和第二电轨212之间并行连接的第一桥臂221、第二桥臂222、第三桥臂223、第四桥臂224、第五桥臂225、第六桥臂226、第七桥臂227和第八桥臂228。应当理解，桥臂的数量可以根据应用而变化。第一桥臂221包括串联连接于第一电轨211和第二电轨212之间的第一开关221Q1和第二开关221Q2。在所示实施例中，各开关是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关。应当理解，可以关于本申请所描述的转换器和***设想各种其他开关，例如包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 开关以及各种其他器件。第一开关221Q1和第二开关221Q2中的每一个可以包括一个或多个开关元件。在某些实施例中，各开关配置成从一个或多个控制模块(本图中未示出)接收控制信号以有效开启或关闭开关。第一桥臂221还包括第一开关221Q1和第二开关221Q2之间的输出节点221n。
第二桥臂包括串联连接于第一电轨211和第二电轨212之间的第一开关 222Q1和第二开关222Q2。第二桥臂222还包括第一开关222Q1和第二开关 222Q2之间的输出节点222n。第三桥臂223包括串联连接于第一电轨211和第二电轨212之间的第一开关223Q1和第二开关223Q2，以及第一开关223Q1 和第二开关223Q2之间的输出节点223n。第四桥臂224包括串联连接于第一电轨211和第二电轨212之间的第一开关224Q1和第二开关224Q2，以及第一开关224Q1和第二开关224Q2之间的输出节点224n。第五桥臂225包括串联连接于第一电轨211和第二电轨212之间的第一开关225Q1和第二开关 225Q2，以及第一开关225Q1和第二开关225Q2之间的输出节点225n。第六桥臂226包括串联连接于第一电轨211和第二电轨212之间的第一开关226Q1 和第二开关226Q2，以及第一开关226Q1和第二开关226Q2之间的输出节点 226n。第七桥臂227包括串联连接于第一电轨211和第二电轨212之间的第一开关227Q1和第二开关227Q2，以及第一开关227Q1和第二开关227Q2之间的输出节点227n。第八桥臂228包括串联连接于第一电轨211和第二电轨212 之间的第一开关228Q1和第二开关228Q2，以及第一开关228Q1和第二开关 228Q2之间的输出节点228n。
图2(a)至2(d)所示的各配置仅用于说明目的。应当理解，其他实施例相以相比于图2(a)至2(d)所示的那些实施例包括更少的、更多的或不同的部件，这类部件可以在相同或不同配置中连接。所有这些修改都视为在本申请的范围内。
在配置201中，转换器配置成驱动四相开关磁阻电机231。来自第一桥臂 221的节点221n的输出端241和来自第二桥臂222的节点222n的输出端242 联接到四相开关磁阻电机231的第一相绕组(本图中未示出)并驱动第一相到该电机。来自第三桥臂223的节点223n的输出端243和来自第四桥臂224的节点224n的输出端244联接到四相开关磁阻电机231的第二相绕组(本图中未示出)并驱动第二相到该电机。来自第五桥臂225的节点225n的输出端245 和来自第六桥臂226的节点226n的输出端246联接到四相开关磁阻电机231 的第三相绕组(本图中未示出)并驱动第三相到该电机。来自第七桥臂227的节点227n的输出端247和来自第八桥臂228的节点228n的输出端248联接到四相开关磁阻电机231的第四相绕组(本图中未示出)并驱动第四相到该电机。可以例如在混合动力电动车辆或休闲车中使用四相开关磁阻电机231。
在配置201中，四相开关磁阻电机231接收四个相应相，每两个桥臂一个。在某些实施例中，每个桥臂中的相位由控制模块(本图中未示出)产生。控制模块可以负责给每个桥臂的各开关提供顺序脉冲以激活该相位。控制模块例如可以是脉宽调制(PWM)控制电路。应当理解，控制模块可以配置和实施为软件(例如固件)、硬件或其组合。还应当理解，控制模块可以在单独控制单元中实施或分布在多个控制单元中实施，并可以以数字控制或模拟电路来实施。
在配置202中，转换器配置成驱动三相开关磁阻电机232并包括两个可选的DC/DC转换器。来自第一桥臂221的节点221n的输出端241和来自第二桥臂222的节点222的输出端242联接到三相开关磁阻电机232的第一相绕组(本图中未示出)并驱动第一相到该电机。来自第三桥臂223的节点223n的输出端243和来自第四桥臂224的节点224n的输出端244联接到三相开关磁阻电机232的第二相绕组(本图中未示出)并驱动第二相到该电机。来自第五桥臂 225的节点225n的输出端245和来自第六桥臂226的节点226n的输出端246 联接到三相开关磁阻电机232的第三相绕组(本图中未示出)并驱动第三相到该电机。可以例如在混合动力电动车辆或休闲车中使用三相开关磁阻电机232。
在配置202中，三相开关磁阻电机232接收三个相应相。在某些实施例中，每个桥臂中的相位由控制模块(本图中未示出)产生。控制模块可以负责给每个桥臂的各开关提供顺序脉冲以激活该相位。控制模块例如可以是脉宽调制 (PWM)控制电路。应当理解，控制模块可以配置和实施为软件(例如固件)、硬件或其组合。还应当理解，控制模块可以在单独控制单元中实施或分布在多个控制单元中实施，并可以以数字控制或模拟电路来实施。
在某些实施例中，第七桥臂227和第八桥臂228可以可选地配置成提供两个DC/DC转换输出。例如，第七桥臂227和第八桥臂228可以配置成提供降压电压，使得输入电压被降低到预定较低的输出电压(例如控制电压)。来自第七桥臂227的节点227n的输出端247和来自第八桥臂228的节点228n的输出端248可以提供两个输出DC电压。在一个实施例中，一个输出是24Vdc，另一个输出是12Vdc。在某些实施例中，输出DC电压电平由反馈控制***控制或具有可选的过滤元件(电感器和/或电容器)联接到该输出以平滑(smooth out)该DC电压输出。应当理解，输出电压可以根据驱动的负载而变化，并且在运行中，由输出所提供的标称电压可能会增加或减少，例如可能因电压控制命令或负载波动(包括例如充电车辆电池的状态)而发生。输出DC电力可以用于电池充电、电力转换器或用于与其他逆变器并联至公共输出。
在配置203中，转换器配置成驱动双重三相电动机233和234或提供两个三相(像三相电动机一样，每相来自独立的桥臂)、或两个两相(每相由独立的转换器桥臂提供，中性点(neutral)由第三桥臂提供)、或六个单相AC电压输出(每相由单个输出桥臂提供)，并包括可选的DC/DC转换器。在所示实施例中，来自节点221n的输出端241联接到三相电动机133的第一相绕组 (本图中未示出)并驱动第一相到该电动机(该电动机可以处于德尔塔或“Y”配置)。来自节点222n的输出端242联接到三相电动机233的第二相绕组(本图中未示出)并驱动第二相到该电动机。来自节点223n的输出端243联接到三相电动机233的第三相绕组(本图中未示出)并驱动第三相到该电动机。以这种方式，三相电动机233接收三个相应相。来自节点224n的输出端244联接到三相电动机234的第一相绕组(本图中未示出)并驱动第一相到该电动机。来自节点225n的输出端245联接到三相电动机234的第二相绕组(本图中未示出)并驱动第二相到该电动机。来自节点226n的输出端246联接到三相电动机234的第三相绕组(本图中未示出)并驱动第三相到该电动机。
在配置203中，三相电动机234接收三个相应相。三相电动机133和134 可以各自是感应或永磁电动机。在某些实施例中，每个桥臂中的相位由控制模块(本图中未示出)产生。控制模块可以负责给每个桥臂的各开关提供顺序脉冲以激活该相位。控制模块例如可以是脉宽调制(PWM)控制电路。应当理解，控制模块可以配置和实施为软件(例如固件)、硬件或其组合。还应当理解，控制模块可以在单独控制单元中实施或分布在多个控制单元中实施，并可以以数字控制或模拟电路来实施。
在某些实施例中，第七桥臂227和第八桥臂228可以可选地配置成提供交错DC/DC转换输出。例如，第七桥臂227和第八桥臂228可以配置成提供降压电压，使得输入电压被降低到预定较低的输出电压(例如控制电压)。来自第七桥臂227的节点227n的输出端247和来自第八桥臂228的节点228n的输出端248可以提供输出DC电压。在一个实施例中，该输出是24Vdc。在另一个实施例中，该输出是12Vdc。在某些实施例中，输出DC电压电平由反馈控制***控制或具有可选的过滤元件(电感器和/或电容器)联接到该输出以平滑该DC电压输出。应当理解，输出电压可以根据驱动的负载而变化，并且在运行中，由输出所提供的标称电压可能会增加或减少，例如可能因电压控制命令或负载波动(包括例如充电车辆电池的状态)而发生。
在配置204中，转换器配置成在推挽配置中驱动三相感应或永磁电动机，并包括可选的DC/DC转换器。第一桥臂221的输出节点221n和第二桥臂222 的输出节点222n联接以提供公共输出端241c。第三桥臂223的输出节点223n 和第四桥臂224的输出节点224n联接以提供公共输出端242c。第五桥臂225 的输出节点225n和第六桥臂226的输出节点226n联接以提供公共输出端 243c。输出端241c驱动第一相到三相电动机235。输出端242c驱动第二相到三相电动机235。输出端243c驱动第三相到三相电动机235。以这种方式，三相电动机235接收三个相应相。三相电动机235可以是感应或永磁电动机。在某些实施例中，每个桥臂中的相位由控制模块(本图中未示出)产生。控制模块可以负责给每个桥臂的各开关提供顺序脉冲以激活该相位。控制模块例如可以是脉宽调制(PWM)控制电路。应当理解，控制模块可以配置和实施为软件(例如固件)、硬件或其组合。还应当理解，控制模块可以在单独控制单元中实施或分布在多个控制单元中实施，并可以以数字控制或模拟电路来实施。
在某些实施例中，第七桥臂227和第八桥臂228可以可选地配置成提供交错DC/DC转换输出。例如，第七桥臂227和第八桥臂228可以配置成提供降压电压，使得输入电压被降低到预定较低的输出电压(例如控制电压)。来自第七桥臂227的节点227n的输出端247和来自第八桥臂228的节点228n的输出端248可以提供输出DC电压。在一个实施例中，该输出是24Vdc。在另一个实施例中，该输出是12Vdc。在某些实施例中，输出DC电压电平由反馈控制***控制。应当理解，输出电压可以根据驱动的负载而变化，并且在运行中，由输出所提供的标称电压可能会增加或减少，例如可能因电压控制命令或负载波动(包括例如充电车辆电池的状态)而发生。
参照图3，根据一个实施例示出了显示出封装在盒中的可重配置的转换器***的预期图。在所示实施例中，图1中所示的电路在印刷电路板(PCB)301上实现。输入节点311和312配置成从例如发电机组(本图中未示出)接收DC输入。发电机组包括联接到交流发电机的发动机(例如可变或同步速度发动机)。发动机配成驱动交流发电机，该交流发电机转而输出可变或同步单相或三相AC电力。AC电力被提供给整流器，该整流器将该AC 电力转换为DC输出并将该DC输出提供给输入节点311和312。在一个实施例中，PCB 301上的各节点321、322、323、324、325、326、327和328分别对应于图2(a)-2(d)中的各节点221、222、223、224、225、226、227和 228。应当理解，盒子的尺寸和各节点的布置仅用于说明。在某些实施方式中，盒子可以具有不同尺寸，各节点的布置可以是不同的。
参照图4，根据一个实施例示出了可重配置的转换器401，其中直母线为每个转换器桥臂提供两个输出端。直母线441与第一转换器桥臂的输出节点连接。直母线442与第二转换器桥臂的输出节点连接。直母线443与第三转换器桥臂的输出节点连接。直母线444与第四转换器桥臂的输出节点连接。直母线 445与第五转换器桥臂的输出节点连接。直母线446与第六转换器桥臂的输出节点连接。直母线447与第七转换器桥臂的输出节点连接。直母线448与第八转换器桥臂的输出节点连接。在这种配置下，转换器401可以用于如图2(a)所示驱动四相开关磁阻电机，或如图2(b)所示驱动三相开关磁阻电机并提供两个 DC/DC转换输出，或如图2(c)所示驱动双重三相电动机或提供两个三相、或两个两相、或六个单相AC电压输出并提供DC/DC转换输出。
参照图5，根据一个实施例示出了可重配置的转换器501的预期图，其中每个直母线为转换器桥臂提供一个输出端，T形母线为每两个转换器桥臂提供一个输出端。直母线541与第一转换器桥臂的输出节点连接。直母线542与第二转换器桥臂的输出节点连接。T形母线543与第三和第四转换器桥臂的两个输出节点连接并提供公共输出端。T形母线544与第五和第六转换器桥臂的两个输出节点连接并提供公共输出端。T形母线545与第七和第八转换器桥臂的两个输出节点连接并提供公共输出端。在这种配置下，转换器501可以用于如图2(d)所示驱动三相感应或永磁电动机。在某些实施例中，电流传感器附接在直母线和T形母线的每一个上。母线上电流传感器可以在图6中更清晰地看到。
在所示实施例中，直线和T形线通过螺栓连接到各节点。当从图4切换到图5的转换器的配置时，直母线443、444、445、446、447和448从相应节点旋开。T形母线543、544、545被紧固到各节点。当从图5切换到图4的转换器的配置时，T形母线543、544、545从相应节点旋开。直母线443、444、445、 446、447和448被紧固到各节点。应当理解，各螺栓令是用于说明的示例性紧固件。可以在其他实施方式中使用其他紧固装置。
参考图6，根据各实施例示出了T形母线601的分解预期图和直母线602、 T形母线603、U形母线604和多齿叉线605的示意图。在某些实施例中，各线通过冲压方法由铜制成。应当理解，各线可以通过任何恰当的工艺由任何导电性材料制成。在某些实施例中，电流传感器611附接在T形母线上以感测该母线上穿过的电流。直母线602可以为一个桥臂提供输出端。T形母线603和 U形母线604可以用于联接两个桥臂的两个输出节点以提供公共输出端。具有三齿的多齿叉线605可以用于联接三个桥臂的三个输出节点以提供公共端，例如通过永磁或感应电动机的差动驱动、并行运行来提供增加的电流容量或提供用于高级开关控制或软开关的多个开关元件。在其他实施例中，具有不同数量的齿的多齿叉线可以用于联接任何数量的输出节点。
需注意的是，以上参考图6所描述的各母线可以用于实施各种类型的转换器。图7示出了三桥臂转换器***701的俯视图，其中直母线用于提供输出端。直母线741与第一转换器桥臂的输出节点连接。直母线742与第二转换器桥臂的输出节点连接。直母线743与第三转换器桥臂的输出节点连接。在这种配置下，转换器701可以用于提供例如三相AC电压输出。如图所示，转换器701 不具有DC/DC转换输出。直母线741、742和743可以分别连接到导线711、 712和713，以提供AC电压给装置(例如，三相感应或永磁电动机)。如图7 所示，导线711、712和713与直线741、742和743组装在电路板的相同侧上。在其他实施例中，导线711、712和713可以与直线741、742和743组装在电路板的相对侧上。
在某些实施例中，多个转换器模块可以被连在一起以提供更多数量的输出。例如第一转换器可以通过扩展母线或外部并联电缆与第二转换器连接，以提供两倍的电流源容量或相比于使用单个转换器而对于专用应用提供扩展数量的转换器桥臂/相。在某些实施方式中，一个模块的第一电轨和第二电轨可以使用母线与另一个模块的第一和第二电轨连接，以将各DC输入联接在一起用于DC并联或提供潜在的冗余或效率增益。例如，通过允许各转换器共享热负载或彼此提供故障冗余，或在转换器输出也并联时允许未使用的“热备用”转换器置放在高可靠性应用中。可选地，通过允许两个或更多个联接的发电机组将DC电力供应到DC输入总线以提供冗余的替代电源给转换器使用，以防发电机组的故障。此外，在DC并联运行中，还可以实现发电机组损耗平衡、对负载需求、电池输入或可再生电源(例如光伏、燃料电池、风能、水力发电、废热回收等)输入的效率匹配。在某些实施例中，各模块本质上可以是相惟的 (例如具有相同数量和/或类的输出)，联接各模块会产生增加数量的相同类的输出。在某些实施例中，各模块可以具有不同的配置，使得一个模块可以提供第一组输出，另一个模块可以提供玌第一组不同的第二组输出(例如第一模块可以提供DC输出，第二模块可以提供AC输出等)。在各种实施方式中可以将任何数量的模块联接在一起。
参照图8，根据一个实施例示出了封装在盒801中可重配置的转换器的预期图。在某些实施例中，盒801还容纳控制/驱动板211。控制/驱动板211可以是包括控制模块的印刷电路板(PCB)，控制模块控制各桥臂上各开关的打开/关闭。在某些实施例中，盒801还容纳传感器、用于传感器的连接接口和过电流保护电路，传感器包括例如交流(AC)传感器、DC电流传感器和温度传感器。应当理解，盒801可以相比于此处所列的那些包括更少的、更多的或不同的连接器、传感器和电路。
如本文所使用的，各术语“大约”、“约”、“实质上”以及类似术语旨在具有与本公开的主题内容所属领域内的普通技术人员通常的和可接受的用法一致的宽泛含义。本领域的技术人员在阅读了本公开之后应理解，这些术语旨在允许对所描述和所要求保护的某些特征进行描述，而不是将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围内。因此，这些术语应该被解释为指示所描述和要求保护的主题内容的非实质性或无关紧要的修改或变化被认为落入如所附权利要求所述的本发明的范围内。
应当指出的是，本文用来描述各种实施例的术语“示例性”旨在表示这类实施例是可行实施例的可行实例、代表和/或说明(以及这类术语并不意在暗示这类实施例必需是特别的或最好的实例)
本文所用的术语“联接”、“连接”等意在表示两个构件相互直接或间接接合。这种接合可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如可移除的或可释放的)。这种接合可以由两个构件或两个构件和任意附加的中间构件相互整体形成单个整体来实现，或由两个构件或这两个构件和任意附加的中间构件相互附接来实现。
本文引用的各元件的位置(例如，“顶部”，“底部”，“上”，“下”等)仅仅用于描述附图中各种元件的定向。应当指出的是，各种元件的定向可以根据其它示例性实施例而有所不同，并且这种变化意欲由本公开所涵盖。
本说明书中描述的许多功能性单元已经被标记为模块，为了更具体地强调其实施的独立性。比如，模块可以被实施为硬件电路，上述硬件电路包括定制 VLSI电路或者门阵列、现成的半导体器件比如逻辑芯片、晶体管或者其他分立部件。模块还可以被实施在可编程的硬件器件中，上述硬件器件比如是现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。
各模块也可以在由各种型号的处理器执行的机器可读介质中实施。具有可执行代码的识别模块可以比如包括具有计算机指令的一个或多个物理块或逻辑块，这些具有计算机指令的物理块或逻辑块可以比如被组织成对象、步骤或者功能。然而，识别模块的可执行文件不需要在物理上在一起，而是可以包括储存在不同位置中的不同指令，上述不同位置中的不同指令在逻辑上连接在一起时构成该模块并实现该模块所规定的目的。
实际上，具有计算机可读程序代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分配在几个不同的代码段中、不同的程序中以及几个存储设备上。类似地，操作数据在本申请中可以在各模块内被识别和示出，并且可以以任何合适的形式呈现并在任何合适类型的数据结构内被组织。操作数据可以被收集为单个数据集，或者可以被分配到不同位置上，或者可以至少部分地、仅仅作为***或网络上的电子信号存在，上述不同位置包括不同储存设备。在模块或模块的各部分在机器可读介质(或计算机可读介质)中被实施的情况下，计算机可读程序代码可以在一个或多个计算机可读介质中被储存和/或传播。
计算机可读介质可以是储存该计算机可读程序代码的有形计算机可读储存介质。该计算机可读储存介质可以是比如但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、全息的、微机器的、或半导体的***、设备，或装置，或前述的任何合适的组合。
计算机可读介质的更多详细例子可以包括但不限于便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、光学存储设备、磁存储设备、全息存储介质、微机器存储设备，或前述的任何合适的组合。在本申请文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含和/或储存计算机可读程序代码以被和/或关于指令执行***、设备或装置使用的任何有形介质。
需要特别注意的是，各种示例性实施例的构造和布置仅仅是说明性的。尽管只有几个实施例在本公开被详细描述，本领域的技术人员在阅读了本公开内容之后将容易理解，不实质上脱离本文描述的主题内容的新颖性教导和优点的许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等的变化)。例如，示为整体形成的各元件可以由多个部件或元件构造，各元件的位置可以互换或以其他方式改变，分立元件的性质或数量或位置可以改变或变化。任何过程或方法步骤的次序或顺序可以根据不同实施例而改变或重新排序。各种示例性实施例的设计、操作条件和布置也可以在不脱离本发明的范围内做出其他替换、修改、变化和省略。

Claims (23)

1.一种可重配置的转换器，其特征在于，包括：
第一电轨和第二电轨，所述第一电轨和所述第二电轨传输直流(DC)电力信号；
多个桥臂，所述多个桥臂在所述第一电轨和所述第二电轨之间并联连接，所述多个桥臂中的每个桥臂包括：
第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关在所述第一电轨和所述第二电轨之间串联连接；以及
输出节点，所述输出节点位于所述第一开关与所述第二开关之间；以及
至少一个联接设备，所述至少一个联接设备为所述多个桥臂上的至少两个输出节点提供第一输出配置和第二输出配置，其中在所述第一输出配置中，所述至少一个联接设备包括联接部，所述联接部联接所述至少两个输出节点以提供公共输出端，在所述第二输出配置中，所述至少一个联接设备包括分离的输出端，每个输出端与所述至少两个输出节点中的一个输出节点连接，其中所述的可重配置的转换器构造成在第一输出配置中提供输出，并且构造成在第二输出配置中提供输出。
2.根据权利要求1所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述多个桥臂包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂、第七桥臂和第八桥臂。
3.根据权利要求2所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述至少一个联接设备在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂、所述第七桥臂和所述第八桥臂上，以及每个桥臂的输出端配置成联接到四相开关磁阻电机。
4.根据权利要求2所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述至少一个联接设备在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂和所述第六桥臂上，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂和所述第六桥臂的每一个输出端配置成联接到三相开关磁阻电机。
5.根据权利要求2所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述至少一个联接设备在所述第二输出配置中将所述输出节点置于一个或多个桥臂上，所述一个或多个桥臂中每一个桥臂的输出端配置成联接到DC负载。
6.根据权利要求2所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述至少一个联接设备在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂和所述第六桥臂上，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂和所述第六桥臂的每一个输出端配置成联接到第一三相输出和第二三相输出、或第一两相输出和第二两相输出中的一个。
7.根据权利要求6所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述第一三相输出和所述第二三相输出中的每一个配置成联接到第一三相电动机和第二三相电动机中的一个。
8.根据权利要求2所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述至少一个联接设备在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂和所述第二桥臂上、在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第三桥臂和所述第四桥臂上、以及在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第五桥臂和所述第六桥臂上，所述第一桥臂和所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂以及所述第五桥臂和所述第六桥臂的每一个输出端配置成联接到三相电动机。
9.根据权利要求1所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述转换器联接到同步速度发电机组或可变速度发电机组中一个。
10.一种转换器***，其特征在于，所述转换器***包括：
可重配置的转换器，所述可重配置的转换器包括：
第一电轨和第二电轨，所述第一电轨和所述第二电轨传输直流(DC)电力信号；以及
多个桥臂，所述多个桥臂在所述第一电轨和所述第二电轨之间并联连接，所述多个桥臂中的每个桥臂包括：
第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关在所述第一电轨和所述第二电轨之间串联连接；以及
输出节点，所述输出节点位于所述第一开关与所述第二开关之间；以及
母线，所述母线为所述多个桥臂上的至少两个输出节点提供第一输出配置和第二输出配置，其中在所述第一输出配置中，所述母线包括第一母线，所述第一母线联接所述至少两个输出节点以提供公共输出端，在所述第二输出配置中，所述母线包括第二母线，每个所述第二母线与所述至少两个输出节点中的一个输出节点连接以提供分离的输出端，其中所述的可重配置的转换器构造成在第一输出配置中提供输出，并且构造成在第二输出配置中提供输出。
11.根据权利要求10所述的转换器***，还包括电流传感器，所述电流传感器联接到所述母线中的至少一个。
12.根据权利要求10所述的转换器***，其特征在于，所述第一母线包括多齿叉线。
13.根据权利要求10所述的转换器***，其特征在于，所述第一母线包括T形母线或U形母线中的至少一个，以及所述第二母线包括直母线。
14.根据权利要求10所述的转换器***，其特征在于，所述多个桥臂包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂、第七桥臂和第八桥臂。
15.根据权利要求14所述的转换器***，其特征在于，所述第二母线在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂、所述第七桥臂和所述第八桥臂上，每个桥臂的输出端配置成联接到四相开关磁阻电机。
16.根据权利要求14所述的转换器***，其特征在于，所述第二母线在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂和所述第六桥臂上，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂和所述第六桥臂的每一个输出端配置成联接到三相开关磁阻电机。
17.根据权利要求14所述的转换器***，其特征在于，所述第二母线在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第七桥臂和所述第八桥臂上，所述第七桥臂和所述第八桥臂的每一个输出端配置成联接到DC负载。
18.根据权利要求14所述的转换器***，其特征在于，所述第二母线在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂和所述第六桥臂上，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂和所述第六桥臂的每一个输出端配置成联接到第一三相电动机和第二三相电动机中的一个。
19.根据权利要求14所述的转换器***，其特征在于，所述第一母线在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂和所述第二桥臂上、在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第三桥臂和所述第四桥臂上、以及在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第五桥臂和所述第六桥臂上，所述第一桥臂和所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂以及所述第五桥臂和所述第六桥臂的每一个输出端配置成联接到三相电动机。
20.一种可重配置的转换器，其特征在于，所述转换器包括：
电力电路，所述电力电路接收直流(DC)电力信号并在至少三个相位上提供交流(AC)输出信号，其中所述电力电路包括多个桥臂，每个桥臂包括输出节点；以及
至少一个联接设备，所述至少一个联接设备为所述多个桥臂上的至少两个输出节点提供第一输出配置和第二输出配置，其中在所述第一输出配置中，所述至少一个联接设备包括联接部，所述联接部联接所述至少两个输出节点以提供公共输出端，在所述第二输出配置中，所述至少一个联接设备包括分离的输出端，每个输出端与所述至少两个输出节点中的一个输出节点连接。
21.根据权利要求20所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述多个桥臂包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂、第七桥臂和第八桥臂。
22.根据权利要求21所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述至少一个联接设备在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂、所述第七桥臂和所述第八桥臂上。
23.根据权利要求21所述的可重配置的转换器，其特征在于，所述至少一个联接设备在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第一桥臂和所述第二桥臂上、在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第三桥臂和所述第四桥臂上、在所述第一输出配置中将所述输出节点置于所述第五桥臂和所述第六桥臂上，以及在所述第二输出配置中将所述输出节点置于所述第七桥臂和所述第八桥臂上。
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