CN115398573A - 相移自耦变压器、多脉冲整流器***以及快速充电 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于相移自耦变压器和多脉冲整流器的***和配置。相移自耦变压器包括用于第一、第二和第三磁芯的布线配置，该布线配置包括初级输入绕组和相移绕组。初级输入绕组被配置为提供第一和第二初级输入电感，并且布线配置的相移绕组被配置为为每个相移绕组提供多个电感。提供了一种多脉冲整流器，包括相移自耦变压器、耦合到自耦变压器的输出部的二极管桥式整流器配置、以及耦合到二极管桥式整流器的滤波电容器。其他实施例涉及多用途整流器***与车辆充电站的使用，例如电动车辆供电设备(EVSE)。

Description

相移自耦变压器、多脉冲整流器***以及快速充电
技术领域
本发明涉及相移自耦变压器和多脉冲整流器***，其包括用于快速充电的实用接口应用。
背景技术
许多电气应用需要来自电源的功率转换。尽管有许多用于AC到DC转换的大功率整流器***，但仍然需要提供改进的效率和电能质量(power quality)的***和配置。对于高功率应用，即使是效率的微小改进也会产生可观的节省。此外，需要不妨碍电网或降低波形质量的电能质量。
图1示出了具有星-三角相移变压器110和输出级115的传统配置100。配置100接收AC输入105并在12脉冲整流器配置中利用变压器110和输出级115转换供应的AC电压。输出级115被配置为对变压器110的输出进行整流，并且经常需要使用特殊的变压器作为受控装置以提高效率。12脉冲整流器的缺点是成本(由于需要特殊的变压器)以及由于所需的组件而导致的物理占用空间。
在图1所示的带有低频隔离变压器的传统12脉冲整流器***中，kVA容量是输出功率的1.03倍。由于无功功率的存在，磁性部件的总容量实际上大于整流电路的总容量。磁性部件的体积和重量取决于变压器和谐波抑制电抗器(HBR)的总kVA额定值。对于非隔离多脉冲整流器***，即使自耦变压器的kVA额定值可以降低到输出功率的18.2％，额外的HBR仍会导致所需的总kVA额定值为输出功率的20.8％。此外，大功率HBR的生产混乱具有挑战性，在实际使用中很难控制HBR的电感变化。
存在降低谐波和提高功率因数的能力的需求，包括提高电能效率和电能质量。
发明内容
本文公开并要求保护的是用于相移自耦变压器和多脉冲整流的方法、装置和***。在一个实施例中，相移自耦变压器包括第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯，以及用于第一、第二和第三磁芯的布线配置，其中布线配置包括初级输入绕组和相移绕组。相移自耦变压器包括耦合到布线配置的输入部，该输入部被配置为接收AC输入。相移自耦变压器包括耦合到布线配置的输出部，该输出部被配置为提供六相电压输出。布线配置的初级输入绕组以及第一、第二和第三磁芯被配置为提供第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感。布线配置的相移绕组以及第一、第二和第三磁芯被配置为提供：用于第一磁芯的相移绕组的第一和第二电感、用于第二磁芯的相移绕组的第三和第四电感、以及用于第三磁芯的相移绕组的第五和第六电感。
在一个实施例中，第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯包括五柱芯和E型芯中的至少一种。
在一个实施例中，第一初级电感的输出耦合到用于第二磁芯的相移绕组的第三和第四电感，第二初级电感的输出耦合到用于第三磁芯的相移绕组的第五和第六电感，以及第三初级电感的输出耦合到用于第一磁芯的相移绕组的第一和第二电感。
在一个实施例中，第一初级电感的输出耦合在用于第二磁芯的相移绕组的第三和第四电感之间，第二初级电感的输出耦合在用于第三磁芯的相移绕组的第五和第六电感之间，第三初级电感的输出耦合在用于第一磁芯的相移绕组的第一和第二电感之间。
在一个实施例中，每个相位处的AC输入电压和电流的相位角由布线配置的初级输入绕组的第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感移位。
在一个实施例中，布线配置的相移绕组以及第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为为每个芯提供两个电压分量。
在一个实施例中，第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯以及布线配置被配置为为整流器提供大约10％的输出功率的额定容量。
在一个实施例中，自耦变压器的输出部被配置为向多脉冲整流器输出六相输出。
在一个实施例中，第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯和布线配置被配置为提供大约9％的输出功率的总kVA额定值。
根据另一个实施例，提供了一种多脉冲整流器***，该***包括相移自耦变压器、二极管桥式整流器以及滤波电容器。在一个实施例中，该相移自耦变压器包括第一磁芯、第二磁芯以及第三磁芯。该相移自耦变压器包括用于第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯的布线配置，其中，布线配置包括初级输入绕组和相移绕组。该相移自耦变压器包括耦合到布线配置的输入部，该输入部被配置为接收AC输入，以及耦合到布线配置的输出部，该输出部被配置为提供六相电压输出。该布线配置的初级输入绕组以及第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感。布线配置的相移绕组和第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供：用于第一磁芯的相移绕组的第一和第二电感、用于第二磁芯的相移绕组的第三和第四电感、以及用于第三磁芯的相移绕组的第五和第六电感。多脉冲整流器***包括耦合到输出部的二极管桥式整流器配置，以及耦合到二极管桥式整流器的滤波电容器。
另一个实施例涉及一种充电站，其包括充电连接以及耦合到充电连接的多脉冲整流器***。该多脉冲整流器***包括相移自耦变压器。该相移自耦变压器包括第一磁芯、第二磁芯以及第三磁芯。该相移自耦变压器包括用于第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯的布线配置，其中，该布线配置包括初级输入绕组和相移绕组。该相移自耦变压器包括耦合到布线配置的输入部，该输入部被配置为接收AC输入，以及耦合到布线配置的输出部，该输出部被配置为提供六相电压输出。该布线配置的初级输入绕组以及第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感。该布线配置的相移绕组和第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供：用于第一磁芯的相移绕组的第一和第二电感、用于第二磁芯的相移绕组的第三和第四电感、以及用于第三磁芯的相移绕组的第五和第六电感。该多脉冲整流器***包括耦合到输出部的二极管桥式整流器配置，以及耦合到二极管桥式整流器的滤波电容器。
鉴于以下实施例的详细描述，其他方面、特征和技术对于相关领域的技术人员将是显而易见的。
附图说明
本公开的特征、目的和优点将在下面结合附图进行详细描述时变得更加明显，附图中相同的附图标记自始至终对应地表示，并且其中：
图1描绘了传统的整流器；
图2描绘了根据一个或多个实施例的相移自耦变压器的图形表示；
图3描绘了根据一个或多个实施例的多脉冲整流器***中的相移自耦变压器的图形表示；
图4A-4B描绘了根据一个或多个实施例的相移自耦变压器的布线配置的图形表示；
图5描绘了根据一个或多个实施例的电流相量图；
图6描绘了根据一个或多个实施例的电压矢量图；
图7A-7B描绘了根据一个或多个实施例的实验结果的图形表示；
图8A-8C描绘了根据一个或多个实施例的实验结果的图形表示；
图9描绘了根据一个或多个实施例的充电站的图形表示。
具体实施方式
本公开的一个方面涉及用于相移自耦变压器和多脉冲整流器的改进配置和结构。本文描述的实施例被配置用于减少谐波和提高功率因数。
在一个实施例中，相移自耦变压器结构设置有实现非常低的所需功率容量的绕组结构。相移自耦变压器结构包括第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯以及用于磁芯的布线配置。布线配置可包括初级输入绕组和相移绕组。根据一个实施例，其中布线配置的初级输入绕组以及第一、第二和第三磁芯被配置为提供第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感。布线配置的相移绕组以及第一、第二和第三磁芯被配置为提供用于第一磁芯的相移绕组的第一和第二电感、用于第二磁芯的相移绕组的第三和第四电感、以及用于第三磁芯的相移绕组的第五和第六电感。根据一个实施例，相移自耦变压器通过其绕组和芯结构可以被配置为提供与布线电路相关联的相移电抗器/变压器配置。相移自耦变压器的总容量，由于其磁性部件，实际上比整流器电路的容量大。相移自耦变压器可以被配置为三相多相整流器。在某些实施例中，描述了实现仅9.38％的输出功率的总kVA额定值的配置。例如，可以设计一个仅需要9kW输出功率的100千瓦(kW)变压器。
根据另一实施例，相移自耦变压器包括输入部和输出部。所述输入部耦合到布线配置，并且所述输入部被配置为接收AC输入，例如AC电源。所述输出部耦合到布线配置并被配置为提供六相电压输出。
根据另一个实施例，一种多脉冲整流器***。在一个实施例中，多脉冲整流器***包括相移自耦变压器、二极管桥式整流器和滤波电容器。在电动车辆供电设备(EVSE)中提供线频电流隔离的相移电抗器/变压器在确保***稳定性和减少对电网有害的谐波产生方面发挥着重要作用。根据一个实施例，所提出的相移自耦变压器基于具有无源功率因数校正电路的三相多脉冲整流器，用于大功率、农村地区DC充电应用。本文所述的相移自耦变压器配置可实现9.38％的输出功率的总kVA额定值，大大减小了体积和重量，并增加了EVSE中的整流器***中自耦变压器的可制造性。
另一个实施例涉及用于电动车辆的充电站和充电站配置。在一个实施例中，所提供的充电站配置可以包括充电连接以及耦合到充电连接的多脉冲整流器***。多脉冲整流器***包括相移自耦变压器。根据一个实施例，充电站被配置为为电动车辆提供DC快速充电，例如从电网到200+kW的电力转换。
如本文所用，术语“一”或“一个”应当意指一个或多于一个。术语“多个”应当意指两个或多于两个。术语“另一个”被定义为第二个或更多个。术语“包括”和/或“具有”是开放式的(例如，包括)。如本文所用，术语“或”应被解释为包含的或意指任何一个或任何组合。因此，“A、B或C”意指“以下中的任何：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。只有当元件、功能、步骤或行为的组合在某种程度上固有地相互排斥时，才会出现此定义的例外情况。
贯穿本文件对“一个实施例”、“某些实施例”、“一实施例”或类似术语的引用意指结合该实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本申请文件在各种地方出现的这样的短语不一定都是指同一实施例。此外，具体特征、结构或特性可以在一个或更多个实施例中以任何合适的方式组合而不受限制。
现在参考附图，图2描绘了根据一个或多个实施例的相移自耦变压器的图形表示。示出了根据一个或多个实施例的相移自耦变压器200的布线图。根据一个实施例，相移自耦变压器200包括第一磁芯201(T1)、第二磁芯202(T2)和第三磁芯203(T3)以及用于芯的布线配置206。磁芯201、202、203可以是三个叠片芯。在一个实施例中，磁芯201、202、203(例如，第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯)包括五柱芯和E型芯中的至少一个。在一个实施例中，磁芯201、202、203和布线配置206被配置为为整流器提供大约10％的输出功率的额定容量。根据另一个实施例，磁芯201、202、203和布线配置206被配置为提供大约9％的输出功率的总kVA额定值。
相移自耦变压器200的布线配置206包括初级输入绕组(Np)和相移绕组(N1、N2)。根据一个或多个实施例，在图4A-4B中示出了关于三个芯的布线的图形表示。
相移自耦变压器200包括耦合到布线配置的输入部2051-n，该输入部被配置为接收AC输入2041-n(也标记为VA、VB、VC)。在某些实施例中，相移自耦变压器200从电网接收三相AC输入端口。根据一个实施例，相移自耦变压器200包括耦合到布线配置的输出部2191-n和2201-n，该输出部被配置为提供六相电压输出。输出部2191-n和2201-n(也标记为X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2)是相移自耦变压器200的输出端子。在一个实施例中，输出部2191-n和2201-n被配置为输出六相输出到多脉冲整流器。
布线配置206的初级输入绕组2111-n(也标记为Np)以及第一、第二和第三磁芯201、202、203被配置为提供第一初级输入电感2161、第二初级输入电感2162和第三初级输入电感216n。布线配置206的相移绕组2121-n和2131-n(也标记为N1、N2)和第一、第二和第三磁芯201、202、203被配置为提供用于第一磁芯201的相移绕组2121和2131的第一和第二电感2171和2181，用于第二磁芯202的相移绕组2122和2132的第三和第四电感2172和2182，以及用于第三磁芯203的相移绕组212n的第五和第六电感217n和218n。根据一个实施例，自耦变压器每个相的AC输入电压和电流的相位角通过布线配置的初级输入绕组的第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感移位。
如图2所示，第一初级输入绕组2111的输出2141被馈送到终端绕组2152，以提供给用于第二磁芯202的相移绕组2122和2132的第三和第四电感2172和2182。第二初级输入绕组2112的输出2142被馈送到终端绕组215n，以提供给用于第三磁芯203的相移绕组212n和213n的第五和第六电感217n和218n。第三初级输入绕组211n的输出2143被馈送到终端绕组2151，以提供给用于第一磁芯201的相移绕组2121和2131的第一和第二电感2171和2181。因此，布线配置以及第一、第二和第三磁芯的相移绕组被配置为为每个芯提供两个电压分量。
在某些实施例中，与第一初级输入绕组2111相关联的第一初级电感的输出被耦合到用于第二磁芯202的相移绕组2122和2132的第三和第四电感2172和2182，第二初级电感的输出被耦合到用于第三磁芯203的相移绕组212n和213n的第五和第六电感217n和218n，并且第三初级电感的输出耦合到用于第一磁芯203的相移绕组2121和2131的第一和第二电感2171和2181。根据另一实施例，与第一初级输入绕组2111相关联的第一初级电感的输出耦合在用于第二磁芯202的相移绕组2122和2132的第三和第四电感2172和2182之间，第二初级电感的输出耦合在用于第三磁芯203的相移绕组212n和213n的第五和第六电感217n和218n之间，并且第三初级电感的输出耦合在用于第一磁芯203e的相移绕组2121和2131的第一和第二电感2171和2181之间。
以A相为例，A相电流和电压的相位先由初级绕组Np移位，然后由磁芯(如磁芯201(T1))中的相移绕组N1和N2绕组再次移位。类似的过程可以在B相和C相(例如，磁芯202(T2)和磁芯203(T3))中找到。因此，所提出的自耦变压器的输出包含六相电压和电流，它们将被馈送到两个三相全桥整流器。图4A-4B示出了根据一个或多个实施例的使用E型芯的自耦变压器的结构。
现在参考图3，示出了根据一个或多个实施例的多脉冲整流器***中的相移自耦变压器的图形表示。在一个实施例中，多脉冲整流器***300被配置为提供具有所需电能质量的高效变压器和整流器。在某些实施例中，***300可以结合在充电站中用于电动车辆充电。
多脉冲整流器***300包括相移自耦变压器305、二极管桥式整流器320和滤波电容器325。多脉冲整流器***300可以被配置为包括用于向诸如负载335的负载提供功率的输出部330。不像传统的可控整流桥，二极管桥式整流器可以是非可控二极管桥配置，每个输出相位包括一对二极管。根据一个实施例，相移自耦变压器305可以包括初级输入绕组310(也标记为N1)和相移绕组315(也标记为N2、N3)。类似于图2的相移自耦变压器，初级输入绕组310被配置为提供第一、第二和第三初级输入电感，其中每个初级输入电感对应于三相输入(显示为A、B、C)，并且布线配置的相移绕组315提供第一和第二电感、第三和第四电感、以及第五和第六电感。相移自耦变压器305的初级输入绕组310被配置为接收AC电源电压，例如电网电源电压。初级输入绕组310的输出(示为311)被馈送到包括6相输出312的相移绕组315。
根据一个实施例，6相输出312的每个输出馈送到二极管桥式整流器320。根据一个实施例，二极管桥式整流器320包括用于相移自耦变压器305的6相输出中的每一个的二极管对。以示例的方式，6相输出312的输出313耦合在二极管桥式整流器320的二极管321和322之间。每个二极管对，例如二极管桥式整流器320的二极管321和322，对相移自耦变压器305的输出进行整流，然后馈送到滤波电容器325。根据一个实施例，二极管桥式整流器320包括两个串联连接的六脉冲桥式电路，它们的AC连接由电源变压器馈电，所述电源变压器在两个电桥之间产生30°的相移。这消除了六脉冲电桥产生的许多特征谐波。二极管桥式整流器320包括两个并联的6脉冲整流器(12个二极管)以馈电公共DC总线。滤波电容器325耦合到输出部300。输出部330可以是到负载(例如负载335)的DC输出。
多脉冲整流器***300在二极管桥式整流器320之前提供相移自耦变压器305以提供所需质量的电流和电压波形。本文讨论的配置允许减小相移变压器的重量和尺寸。本文所述的配置还可以消除变压器对的使用，例如通常成对使用的星形或三角形变压器。本文描述的实施例改进了电源解决方案。举例来说，本文所述的自耦变压器可包括彼此耦合的绕组以提供一类新的变压器结构。
图4A-4B描绘了根据一个或多个实施例的用于相移自耦变压器的布线配置的图形表示。
在图4A中，根据一个或多个实施例示出了相移自耦变压器400的示例性绕组表示。根据一个实施例，图4A中的绕组图示可以涉及图2和图3的相移自耦变压器。根据一个实施例，相移自耦变压器400包括第一磁芯401(T1)、第二磁芯402(T2)和第三磁芯403(T3)以及用于芯的布线配置404。磁芯401、402、403可以是叠片芯。根据另一个实施例，相移自耦变压器400的布线配置404包括初级输入绕组4101-n和相移绕组4151-n。
相移自耦变压器400包括耦合到布线配置404的输入部4051-n，该输入部被配置为接收AC输入。根据一个实施例，相移自耦变压器400包括输出部4201-n。输出部4201-n(也标记为V1、V2、U1、U2、W1、W2)可以是相移自耦变压器400的输出端子。输出部4201-n提供六相输出功率。
在图4A中，示出了根据一个或多个实施例的相移自耦变压器450的示例性绕组表示。根据一个实施例，图4B中的绕组图示可以涉及图2和图3的相移自耦变压器。根据一个实施例，相移自耦变压器450包括第一磁芯451(T1)、第二磁芯452(T2)和第三磁芯453(T3)以及用于芯的布线配置454。磁芯451、452、453可以是叠片芯。根据另一个实施例，相移自耦变压器450的布线配置454包括初级输入绕组4601-n和相移绕组4651-n。在图4B中，初级绕组Np由实线表示，虚线表示次级绕组N1和N2。
相移自耦变压器450包括耦合到布线配置454的输入部4551-n，该输入部被配置为接收AC输入。根据一个实施例，相移自耦变压器450包括输出部4701-n。输出部4201-n(也标记为r1、r2、u1、u2、v1、v2)可以是相移自耦变压器450的输出端子。输出部4701-n提供六相输出功率。
返回参考图4A，并且类似地应用于图4B，电流
Figure BDA0003871099920000101
和
Figure BDA0003871099920000102
是与输入部4051-n相关联的初级侧电流
Figure BDA0003871099920000103
而电流
Figure BDA0003871099920000104
是与输出部4201-n相关联的次级侧电流。由于所提出的自耦变压器的三相结构是对称的，因此每一相的相移是相同的，使得：
IA1＝IA2＝IB1＝IB2＝IC1＝IC2
根据基尔霍夫(Kirchoff)定律和磁通平衡，电流矢量如图5所示。
Figure BDA0003871099920000105
之间的夹角为α，其也是相移角。匝数比可以计算为
Figure BDA0003871099920000106
图5描绘了根据一个或多个实施例的电流相量图500。电流相量图500包括针对初级绕组501的相电流、针对第一相移绕组502的相电流和针对第一相移绕组503的相电流。在图5中，相移角α可以根据所选择的要消除的谐波来确定。例如，I0作为输出电流可以表示为：
Figure BDA0003871099920000107
以A相为例，相电流可表示为：
Figure BDA0003871099920000111
因此，可以选择相移角α，使得根据一个或多个实施例可以消除选定的谐波。例如，当α＝π/10时，sin(5ωt)*cos(5ωt)＝0。从分析来看，当α＝π/12时，总谐波最小。
Figure BDA0003871099920000112
相电流可以计算为
Figure BDA0003871099920000113
从图5可以得到次级相电流相对于I0的关系为：
Figure BDA0003871099920000114
IA＝IB＝IC＝0.622I0
IA1＝IA2＝IB1＝IB2＝IC1＝IC2＝0.301I0
根据变压器的容量的定义和自耦变压器的配置，总容量表示为
Figure BDA0003871099920000115
图6描绘了根据一个或多个实施例的电压矢量图。电压矢量图600包括变压器的芯的矢量电压，包括输出电压601(例如输出电压4203、输出电压U1)和输出电压603(例如输出电压4203、输出电压U1)。
将A相电流分量替换为I0，图6中电压矢量之间的关系可以表示为：
PKVA,T＝3.851I0VNp
自耦变压器的芯T1的电压矢量可以从图6中得到如下：
Figure BDA0003871099920000121
因此，总容量为
PKVA，T＝0.152I0VA
根据图6中的电压矢量图，输出电压可表示为
Figure BDA0003871099920000122
最后，提出的自耦变压器的总容量可以计算为
Figure BDA0003871099920000123
图7A-7B描绘了根据一个或多个实施例的实验结果的图形表示。在一个示例性实施例中，图7A-7C示出了具有三相380V 50Hz输入的40kW相移自耦变压器的实验结果。当α＝π/12时，第11和第13分量的幅度在所有谐波中具有最大值。
图7A-7B中的表示基于如本文所讨论的具有自耦变压器的12脉冲整流器的建模。建模的参数如表1所示。
表1：模拟参数
Figure BDA0003871099920000124
在图7A中，由如本文所述的多脉冲整流器***(例如，多脉冲整流器***300)产生的波形可以包括用于40kW的相A电流705的DC输出电压700。在图7A中，DC输出电压V0 700描绘在关于相移绕组的电流IA1、相移绕组的电流IA2和初级绕组的电流IA的曲线图上。在图7A的示例中，DC输出电压纹波约为10％，并且AC输入电流的功率因数在40kW时为0.98。在40kW时，总谐波失真(THD)约为18.4％。图7A-7B的自耦变压器使用三组EI-110硅钢芯，每个相的容量目标为1.3kW。本文讨论的自耦变压器的容量可以处于整流器输出功率的10％和/或低于整流器输出功率的10％。
图7B示出了具有α＝π/12的多脉冲整流器***的谐波频谱750。图7B示出了对如本文所述的13、20、30和40kW的多脉冲整流器***的谐波响应。
图8A-8C描绘了根据一个或多个实施例的实验结果的图形表示。图8A示出了DC输出电压整流的输出电压DC输出电压800的图形表示。图8B示出了自耦变压器的A相中的AC输入电流805。图8C示出了总谐波失真(THD)分析815。
图9描绘了根据一个或多个实施例的充电站的图形表示。根据另一实施例，车辆充电站可采用本文所述的一个或多个组件，例如相移自耦变压器和多脉冲整流器***(例如，多脉冲整流器***300)。根据一个实施例，充电站900可以包括接收AC电源电压的输入部901、相移自耦变压器905、多脉冲整流器910、输出级915和包括充电连接的输出部920。输入部901可以被配置为从源接收AC供电电压，例如电网供电电压。相移自耦变压器905可以与本文讨论的一种或多种配置有关以变换接收到的供电功率。输出级915可以包括整流器(例如，二极管桥式整流器320)和滤波电容器(例如，滤波电容器325)中的一个或多个。输出部920可以涉及充电连接，包括至车辆的插头或端子连接。
根据一个实施例，充电站900可以被配置用于快速充电的实用接口应用。电动车辆的DC快速充电可能需要从电源(例如电网电源)到电动车辆供电设备(EVSE)的200+kW功率转换。在EVSE中提供线频电流隔离的相移电抗器/变压器在确保***稳定性和减少对电网有害的谐波产生方面发挥着重要作用。根据一个实施例，充电站900包括相移自耦变压器，该相移自耦变压器基于具有无源功率因数校正电路的三相多脉冲整流器，用于高功率、农村地区DC充电应用。充电站900可以被配置为实现9.38％的输出功率的总kVA额定值，这大大减小了体积和重量，并增加了EVSE中的整流器***中自耦变压器的可制造性。所公开的实施例减小了整流器配置的体积和重量。
尽管已经参考其示例性实施例具体地示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离要求保护的实施例的范围的情况下，可以对其中的形式和细节进行各种改变。

Claims (20)

1.一种相移自耦变压器，包括：
第一磁芯、第二磁芯以及第三磁芯；
用于所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯的布线配置，其中所述布线配置包括初级输入绕组和相移绕组；
输入部，其耦合到所述布线配置，所述输入部被配置为接收AC输入；以及
输出部，其耦合到所述布线配置，所述输出部被配置为提供六相电压输出，
其中，所述布线配置的初级输入绕组以及所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感，以及
其中，所述布线配置的相移绕组和所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供
用于所述第一磁芯的相移绕组的第一电感和第二电感、用于所述第二磁芯的相移绕组的第三电感和第四电感、以及用于所述第三磁芯的相移绕组的第五电感和第六电感。
2.根据权利要求1所述的相移自耦变压器，其中，所述第一磁芯、所述第二磁芯和所述第三磁芯包括五柱芯和E型芯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的相移自耦变压器，其中，所述第一初级电感的输出耦合到用于所述第二磁芯的相移绕组的第三电感和第四电感，所述第二初级电感的输出耦合到用于所述第三磁芯的相移绕组的第五电感和第六电感，并且所述第三初级电感的输出耦合到用于所述第一磁芯的相移绕组的第一电感和第二电感。
4.根据权利要求1所述的相移自耦变压器，其中，所述第一初级电感的输出耦合在用于所述第二磁芯的相移绕组的第三电感和第四电感之间，所述第二初级电感的输出耦合在用于所述第三磁芯的相移绕组的第五电感和第六电感之间，并且所述第三初级电感的输出耦合在用于所述第一磁芯的相移绕组的第一电感和第二电感之间。
5.根据权利要求1所述的相移自耦变压器，其中，每个相位处的AC输入电压和电流的相位角由所述布线配置的初级输入绕组的第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感移位。
6.根据权利要求1所述的相移自耦变压器，其中，所述布线配置的相移绕组以及所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为为每个芯提供两个电压分量。
7.根据权利要求1所述的相移自耦变压器，其中，所述第一磁芯、所述第二磁芯、所述第三磁芯以及所述布线配置被配置为为整流器提供大约10％的输出功率的额定容量。
8.根据权利要求1所述的相移自耦变压器，其中，所述自耦变压器的输出部被配置为向多脉冲整流器输出六相输出。
9.根据权利要求1所述的相移自耦变压器，其中，所述第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯和布线配置被配置为提供大约9％的输出功率的总kVA额定值。
10.一种多脉冲整流器***，包括：
相移自耦变压器，其包括：
第一磁芯、第二磁芯以及第三磁芯；
用于所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯的布线配置，其中，所述布线配置包括初级输入绕组和相移绕组；
输入部，其耦合到所述布线配置，所述输入部被配置为接收AC输入；以及
输出部，其耦合到所述布线配置，所述输出部被配置为提供六相电压输出，
其中，所述布线配置的初级输入绕组以及所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感，以及
其中，所述布线配置的相移绕组和所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供
用于所述第一磁芯的相移绕组的第一电感和第二电感，用于所述第二磁芯的相移绕组的第三电感和第四电感，以及用于所述第三磁芯的相移绕组的第五电感和第六电感，
二极管桥式整流器配置，其耦合到所述输出部；以及
滤波电容器，其耦合到所述二极管桥式整流器。
11.根据权利要求10所述的多脉冲整流器***，其中，所述第一磁芯、所述第二磁芯和所述第三磁芯包括五柱芯和E型芯中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的多脉冲整流器***，其中，所述第一初级电感的输出耦合到用于所述第二磁芯的相移绕组的第三电感和第四电感，所述第二初级电感的输出耦合到用于所述第三磁芯的相移绕组的第五电感和第六电感，并且所述第三初级电感的输出耦合到用于所述第一磁芯的相移绕组的第一电感和第二电感。
13.根据权利要求10所述的多脉冲整流器***，其中，所述第一初级电感的输出耦合在用于所述第二磁芯的相移绕组的第三电感和第四电感之间，所述第二初级电感的输出耦合在用于所述第三磁芯的相移绕组的第五电感和第六电感之间，并且所述第三初级电感的输出耦合在用于所述第一磁芯的相移绕组的第一电感和第二电感之间。
14.根据权利要求10所述的多脉冲整流器***，其中，每个相位处的AC输入电压和电流的相位角由所述布线配置的初级输入绕组的第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感移位。
15.根据权利要求10所述的多脉冲整流器***，其中，所述布线配置的相移绕组以及所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为为每个芯提供两个电压分量。
16.根据权利要求10所述的多脉冲整流器***，其中，所述第一磁芯、所述第二磁芯、所述第三磁芯以及所述布线配置被配置为为整流器提供大约10％的输出功率的额定容量。
17.根据权利要求10所述的多脉冲整流器***，其中，所述自耦变压器的输出被配置为向多脉冲整流器输出六相输出。
18.根据权利要求10所述的多脉冲整流器***，其中，所述第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯和布线配置被配置为提供大约9％的输出功率的总kVA额定值。
19.一种充电站，包括：
充电连接；以及
耦合到所述充电连接的多脉冲整流器***，所述多脉冲整流器***包括相移自耦变压器，
所述相移自耦变压器包括：
第一磁芯、第二磁芯以及第三磁芯；
用于所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯的布线配置，其中，所述布线配置包括初级输入绕组和相移绕组；
输入部，其耦合到所述布线配置，所述输入部被配置为接收AC输入；以及
输出部，其耦合到所述布线配置，所述输出部被配置为提供六相电压输出，
其中，所述布线配置的初级输入绕组以及所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供第一初级输入电感、第二初级输入电感和第三初级输入电感，以及
其中，所述布线配置的相移绕组和所述第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯被配置为提供
用于所述第一磁芯的相移绕组的第一电感和第二电感，用于所述第二磁芯的相移绕组的第三电感和第四电感，以及
用于所述第三磁芯的相移绕组的第五电感和第六电感，二极管桥式整流器配置，其耦合到所述输出部；以及
滤波电容器，其耦合到所述二极管桥式整流器。
20.根据权利要求18所述的充电站，其中，所述第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯和布线配置被配置为提供大约9％的输出功率的总kVA额定值。
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