KR20230004853A - 전력 변환기 - Google Patents

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KR20230004853A
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KR1020227042195A
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조르디 에버츠
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프로드라이브 테크놀로지즈 이노베이션 서비시즈 비.브이.
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Abstract

3개의 위상 전압들을 포함하는 AC 신호와 갈바닉 절연된 DC 신호 사이를 변환하기 위한 전기 변환기(100)에 있어서, 3개의 위상 단자들(A, B, C), 2개의 DC 단자들(P, N), 제1 변환기단(11), 제2 변환기단(12), 링크, 및 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단(141, 142, 140)을 포함하고, 제1 변환기단은, 3개의 위상 단자들에 제공된 3개의 위상 전압들과 제1 중간 노드(T) 및 제2 중간 노드(B)에서의 제1 신호 사이를 변환하기 위한 것이고, 3개의 위상 단자들(A, B, C)을 제3 중간 노드(I)에 선택적으로 연결하도록 구성된 제1 능동 스위치(
Figure pct00136
,
Figure pct00137
,
Figure pct00138
)를 포함하는 위상 선택기(25)를 포함하고, 제2 변환기단(12)은, 제4 중간 노드(r) 및 제5 중간 노드(t)에서의 제2 신호와 제6 중간 노드(P') 및 제7 중간 노드(N')에서의 제3 신호 사이를 변환하도록 구성되고, 링크는 제1 중간 노드(T)를 제4 중간 노드에 연결하고, 제2 중간 노드(B)를 제5 중간 노드에 연결하고, 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단(141, 142, 140)은, 제6 중간 노드(P'), 제1 공통 노드(t) 및 제7 중간 노드(N')에 연결된 제1 측을 포함하고, DC 단자들(P, N)은, 제1 측으로부터 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단의 제2 측에 연결된다. 제1 공통 노드(t)는 제3 중간 노드(I)에 동작 가능하게 연결된다. DC/DC 변환기단은 제6 중간 노드(P')에서 DC/DC 변환기(141)에 인가되는 제1 전류
Figure pct00139
)와 제7 중간 노드(N')에서 DC/DC 변환기에 인가되는 제2 전류
Figure pct00140
)의 차가 제3 중간 노드(I)에 제공되도록 구성된다.

Description

전력 변환기
본 발명은 전력 변환(electrical power conversion) 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 갈바닉 절연(galvanic isolation)으로 3상 AC와 DC 사이를 변환하기 위한 전기 변환기(Electrical converter)에 관한 것이다.
배터리로 구동되는 전기차를 충전하는 데 사용되는 것과 같은 일반적인 3-상 갈바닉 절연된 전원 공급기(power supply)는 절연된 DC/DC 변환기 유닛에 접속(couple)된 역률 보정(power factor correction)(PFC) 유닛이 있는 3-상 정류기로 구성된다. 절연된 DC/DC 변환기 유닛은 700-800V 범위의 일반적인 전압 레벨을 가지는 3-상 정류기 유닛의 DC 출력과 250-450V 범위의 일반적인 전압 레벨을 가지는 차량 배터리 간의 전원을 변환한다. DC/DC 변환기 유닛의 입력 전압(예를 들어, 700-800V)이 DC/DC 변환기 유닛의 출력 전압(예를 들어, 250-450V)보다 현저히 높은 경우에, 절연된 DC/DC 변환기 유닛은 종종 2개의 직렬 입력(series-in), 병렬 출력(parallel-out) 접속된 절연된 DC/DC 변환기들을 포함한다.
Barbosa P. 등의 "Analysis and evaluation of the two-switch three-level boost rectifier", 32nd annual IEEE Power Electronics Specialists Conference 2001 Conference proceedings, vol. 3, 17 June 2001, pp. 1659-1664는 도 3(a)와 관련하여 부스트형 정류기 유닛 및 부스트 정류기의 출력 커패시터에 걸쳐 연결된 2개의 절연된 DC/DC 변환기들을 포함하는 3-상 전원 공급기를 설명한다. 정류기 장치는 각각의 위상 입력들에 접속된 인덕터(inductor)들이 있는 입력 필터(input filter), 수동 3-상 브리지 정류기(passive three-phase bridge rectifier), 부스트 회로 및 DC 버스 전압을 공유하는 2개의 출력 커패시터들로 구성된다.
위의 전원 공급기들과 연관된 한 가지 단점은 부피가 커지고 비용이 많이 드는 경향이 있다는 것이다.
Silva M. 등의, "Isolated Swiss-Forward Three-Phase Rectifier with Resonant Reset", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No 7, 2016, pp. 4795-4808은 수정된 스위스형 정류기(Swiss-type rectifier)를 설명한다. 스위스 정류기의 PFC 동작은, 능동 제3-고조파 전류 주입을 허용하기 위해, 기본적으로 2개의 적층된 DC/DC 벅 변환기(stacked DC/DC buck converter)들과 DC/DC 벅 변환기들의 공통 노드(common node)에 연결된 3개의 양방향 스위치(bidirectional switch)들로 구성된 능동 선택기 회로의 조합으로 이루어진다. 수정된 정류기에서 2개의 DC/DC 벅 변환기들은 2개의 절연된 DC/DC 변환기들로 대체된다. 이는 2차 절연된 단(secondary isolated stage)을 제공할 필요가 없다. 위 변환기의 한 가지 단점은 절연된 DC/DC 변환기들에 인가된 입력 전압이 AC 입력 위상 전압들의 교차점들에서 0이 되어 이러한 교차점들에서 절연된 DC/DC 변환기들의 제어 가능성(controllability)이 낮아져 AC 입력 전류의 전체 고조파 왜곡이 더 높아진다는 것이다. 또한 절연된 DC/DC 변환기들은 넓은 입력 전압 범위를 경험하여 절연된 DC/DC 변환기의 비효율적인 동작으로 인해 절연된 DC/DC 변환기들을 오버디멘셔닝(overdimension)해야 한다.
개선된 갈바닉 절연된 3-상 AC/DC 전원 공급기를 제공할 필요성이 당업계에 존재한다. 특히, 본 발명의 목적은 보다 작고 보다 경제적인 전원 공급기들을 제공하는 것이다. 위 종류의 종래 기술의 전원 공급기들과 유사하거나 심지어 개선된 성능 특성들을 가지는 전원 공급기들을 제공하는 것이 목적이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 첨부된 청구범위에 기재된 바와 같이 3개의 위상 전압(three phase voltage)들을 가지는 AC 신호(AC signal)를 갈바닉 절연된(galvanically isolated) DC 신호(DC signal)로 또는 그 반대로 변환(convert)하기 위한 전기 변환기가 제공된다.
본 발명에 따른 전기 변환기는 (적어도) 3개의 위상 단자들(three phase terminal) 및 2개의 DC 단자(DC terminal)들, 제1 변환기단(converter stage), 제2 변환기단 및 제3 변환기단을 포함한다. 제1 변환기단은 3개의 위상 단자들에 제공된 3개의 위상 전압들과 제1 중간 노드(intermediate node) 및 제2 중간 노드에 제공된 제1 신호 사이를 변환하도록 구성된 변환 회로(conversion circuitry)를 포함한다. 변환 회로는 특히 적어도 3개의 위상 단자들 각각에 대한 브리지 레그를 포함하는 브리지 변환기(bridge converter)일 수 있다. 제1 변환기단은 3개의 위상 단자들을 제3 중간 노드에 선택적으로 연결하도록 구성된 제1 능동 스위치(active switch)들을 포함하는 위상 선택기(phase selector)를 더 포함한다.
제2 변환기단은 제4 중간 노드 및 제5 중간 노드에서의 제2 신호와 제6 중간 노드 및 제7 중간 노드에서의 제3 신호 사이를 변환하도록 구성된다. 제2 변환기단은 제6 중간 노드 및 제7 중간 노드 사이에 직렬로 적층된 제1 부스트 회로 및 제2 부스트 회로로 구성되는 부스트 회로를 포함하거나 구성된다.
링크(link), 특히 DC 링크(DC link)는 제1 중간 노드를 제4 중간 노드에 연결하고 제2 중간 노드를 제5 중간 노드에 연결한다. 링크는 차동 모드 필터(differential mode filter)를 포함할 수 있으며, 특히 제2 변환기단에 동작 가능하게 접속된다.
제3 변환기단은 서로 갈바닉 절연된 제1 측(side) 및 제2 측을 포함하는 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단을 포함하거나 구성된다. 제1 측은 제6 중간 노드, 제1 공통 노드 및 제7 중간 노드에 연결된다. DC 단자들은 DC/DC 변환기단의 제2 측에 연결된다. 제1 공통 노드는 제3 중간 노드에 동작 가능하게 연결되고, DC/DC 변환기단은 제6 중간 노드에서 DC/DC 변환기에 인가되는 제1 전류와 제6 중간 노드에 인가되는 제2 전류의 차(difference)가 제3 중간 노드에서 제공되도록 동작된다. DC/DC 변환기단은 제1 측에 3개의 포트들을 가지는 다중 포트(multi-port) DC/DC 변환기로 구축되거나 대안적으로 2개의 DC/DC 변환기들로 구축될 수 있고, 제1 측은 제6 중간 노드 및 제7 중간 노드 사이에 적층되고 공통 노드로서 제1 공통 노드를 갖는다.
제1 부스트 회로 및 제2 부스트 회로는 제2 공통 노드를 갖는다. 본 발명의 유리한 일 양태에 따르면, (제3 변환기단의) 제1 공통 노드와 (제2 변환기단의) 제2 공통 노드는 연결되지 않고, 즉, 두 노드들 사이에 직접(direct) 또는 등전위 링크(equipotential link)가 없다. 마찬가지로, 제2 공통 노드는 유리하게는 제3 중간 노드에 연결되지 않는다(즉, 직접 또는 등전위 링크 또는 연결을 통해 연결되지 않음). 그러나, 제1 공통 노드와 제3 중간 노드는 유리하게 연결된다(즉, 직접 또는 등전위 링크를 통해).
본 발명에 따른 전기 변환기의 한 가지 이점은 절연된 DC/DC 변환기단이 전류 주입 회로(current injection circuit)로서 작용하고, 따라서 전체 고조파 왜곡(total harmonic distortion) 및/또는 단위 역률(unity power factor)이 낮은 사인파 주전원 전류(sinusoidal mains current)들을 획득하기 위해 추가적인 제3 고조파 전류 주입 회로(harmonic current injection circuit)가 필요하지 않다. 그럼에도 불구하고, DC/DC (제3) 변환기단을 제3 고조파 전류 주입 회로로 동작시킴으로써 DC/DC 변환기단의 제1측(제6 중간 노드와 제1 공통 노드 사이 및 제1 공통 노드와 제7 중간 노드 사이)의 전압들이 유리하게 획득되고, 전압들은 특히 AC 위상 전압들의 교차점(crossing)들에서 양(positive)의 값으로 유지되고, 0이 아니다. 이것은 제2 공통 노드로부터 제1 공통 노드를 분리함으로써 가능해지고 제3 변환기단의 더 나은 제어 가능성을 가져온다. 또한, 전류 주입 회로가 동작하는 데 필요한 전기 에너지 저장 소자(electrical energy storage element)들은 절연된 DC/DC 변환기단에 이미 존재하는 구성요소들에 의해 인계(take over)되기 때문에 생략될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 전기 변환기는 더 작고 더 적은 구성요소들을 필요로 하므로 더 경제적이다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 전원 공급기(power supply)를 포함하는 전기차(electric vehicle) 또는 전기 모터 구동 시스템(electric motor drive system)의 배터리 충전과 같은 배터리 충전 시스템(battery charging system)이 제공되고, 전원 공급기는 본 명세서에서 설명된 전기 변환기(electrical converter)를 포함한다.
본 발명의 양태들은 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이며, 동일한 참조 번호들은 동일한 특징들을 예시한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 변환기를 개략적으로 도시한다.
도 2는 AC 3개의 위상 그리드 전압들 및 전류들을 나타낸다.
도 3은 상위 중간 노드의 전압과 전류를 나타낸다.
도 4는 하위 중간 노드의 전압과 전류를 나타낸다.
도 5는 중위 중간 노드의 전압과 전류를 나타낸다.
도 6은 AC 그리드 전압의 전체 주기(360°) 동안 상위 부스트 노드 및 하위 부스트 노드에서의 부스트 전압과 함께 단일 다이어그램으로 도 3-5의 전압들을 나타낸다.
도 7은 AC 그리드 전압의 전체 주기(360°) 동안 절연된 DC/DC 변환기에 대한 입력 전압들을 나타낸다.
도 8은 AC 그리드 전압의 전체 주기(360°) 동안 절연된 DC/DC 변환기에 대한 입력 전류들을 나타낸다.
도 9는 AC 그리드 전압의 전체 주기(360°) 동안 절연된 DC/DC 변환기의 출력 전원을 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 전기 변환기에 사용하기 위한 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기의 토폴로지를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 전기 변환기에서 제3 변환기단으로서 사용하기 위한 다중-포트 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기의 토폴로지를 나타낸다.
도 12는 본 개시의 양태에 따른 배터리 충전 시스템의 다이어그램을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 전력 변환기(electrical power converter)(100)의 예시적인 실시예는 제1 변환기단(11), 제2 변환기단(12), 입력 필터(13) 및 출력 필터(output filter)(15)를 포함한다. 전기 변환기(100)는 제3 변환기단(14)을 더 포함한다.
전기 변환기(100)는 3개의 위상 입력들(A, B, C) 및 2개의 DC 단자들(P, N)을 가지는 AC-DC 변환기이고, 3개의 위상 입력들(A, B, C)은 3-상 AC 그리드(21)의 3-상 전압에 연결되고, 2개의 DC 단자들(P, N)은 예를 들어, 전기차의 고전압(예를 들어, 250-450V)) 배터리와 같은 DC 부하(22)에 연결될 수 있다.
제1 변환기단(11)은 3개의 위상 입력 단자들(A, B, C) 및 3개의 출력 노드들(T, I, B)에 연결된 3개의 위상 노드들(a, b, c)를 포함한다.이러한 출력 노드들은 상위 중간 노드(T), 하위 중간 노드(B) 및 중위 중간 노드(I)로 볼 수 있다.
제1 변환기단(11)는 3개의 위상 노드들(a, b, c)에 제공된 3개의 위상 전압들을 가지는 3-상 AC 신호 및 상위 중간 노드(T)와 하위 중간 노드 (B) 사이의 중간(DC) 신호 사이의 변환을 위한 변환 회로(24)를 포함한다.AC에서 DC로 변환되는 경우, 변환 회로(24)는 정류기로 기능하고, DC에서 AC로 변환되는 경우, 변환 회로는 인버터(inverter)로 기능한다. 변환 회로(24)는 유리하게는 3개의 브리지 레그들(16, 17, 18)로 구성된 3-상 브리지 회로를 포함하고, 각 브리지 레그는 하프 브리지 구성의 형태로 연결된 2개의 능동(양방향) 세미 컨덕터 스위칭 장치 또는 수동 세미컨덕터 스위칭 장치(passive semiconductor switching device)를 포함할 수 있다. 도 1의 예에서, 브리지 회로(24)는 각 브리지 레그에 한 쌍의 능동 스위칭 장치들을 포함하는 3상 브리지 정류기로서 작용한다: 레그(16)에 대한 (
Figure pct00001
및
Figure pct00002
), 레그(17)에 대한 (
Figure pct00003
및
Figure pct00004
), 레그(18)에 대한 (
Figure pct00005
및
Figure pct00006
). 또는 능동 스위칭 장치들 대신 다이오드들을 사용하여 수동 단방향 3상 브리지 정류기를 획득할 수 있다.
제1 변환기단(11)은 전류(electric current)의 양방향 인터럽션(bidirectional interruption) 및 전압의 양방향 차단(bidirectional blocking)을 허용하는 3개의 전압-양방향 세미컨덕터 스위칭 장치들(
Figure pct00007
,
Figure pct00008
, 및
Figure pct00009
)을 포함하는 위상 선택기(25)를 더 포함한다. 이들 전류-양방향 스위칭 장치들 각각은 2개의 역직렬 연결된 능동 세미컨덕터 스위칭 장치들(anti-series connected active semiconductor switching device)을 포함할 수 있다.
브리지 회로(24) 및/또는 위상 선택기(25)의 각각의 능동 세미컨덕터 스위칭 장치는 역병렬 다이오드를 포함하는 것이 유리하다. 예를 들어, 금속 산화물 전계 효과 트랜지스터(Metal Oxide Field Effect Transistor)(MOSFET)들은 능동 세미컨덕터 스위칭 장치들에 사용되고, 각각은 외부 역병렬 다이오드(external anti-parallel diode)를 대체할 수 있는 내부 역병렬 바디 다이오드(internal anti-parallel body diode)를 포함한다.
제2 변환기단(12)은 2개의 적층된 부스트 회로들(19, 20)을 포함하거나 구성된다. 각각의 부스트 회로(19, 20)는 하프-브리지 구성으로 연결된 제2 부스트 스위치(상위 부스트 회로(19)에 대한 (
Figure pct00010
) 및 하위 부스트 회로(20)에 대한 (
Figure pct00011
)) 및 제1 부스트 스위치(상위 부스트 회로(19)에 대한 (
Figure pct00012
) 및 하위 부스트 회로(20)에 대한 (
Figure pct00013
))를 포함한다. 제1 및 부스트 스위치 제2 부스트 스위치는 양방향 전류 흐름을 허용하는 능동 양방향 스위치들일 수 있지만, 예를 들어 역병렬(본체(body)) 다이오드가 있는 MOSFET 스위칭 장치들과 같이 한 가지 의미에서만 전류 인터럽션이 가능하다. 또는 제2 부스트 스위치들(
Figure pct00014
및
Figure pct00015
)을 다이오드들로 대체할 수 있다. 상위 부스트 회로(19)의 중위 노드(스위치 노드)(r)은 상위 부스트 인덕터(
Figure pct00016
)를 통해 상위 중간 전압 노드(T)에 연결된다. 하위 부스트 회로(20)의 중위 노드(스위치 노드)(s)는 하위 부스트 인덕터(
Figure pct00017
)를 통해 하위 중간 전압 노드(B)에 연결된다. 상위 부스트 회로(19) 및 하위 부스트 회로(20)의 제1 스위치들은 상위 부스트 회로(19) 및 하위 부스트 회로(20)의 공통 노드(m)에서 서로 연결된다. 상위 부스트 회로(19)의 제2 부스트 스위치 (
Figure pct00018
)는 중위 노드(r)와 상위 부스트 노드(P') 사이에 연결된다. 하위 부스트 회로(20)의 제2 부스트 스위치(
Figure pct00019
)는 중위 노드(s)와 하위 부스트 노드(N') 사이에 연결된다.
상위 부스트 인덕터(
Figure pct00020
) 및 하위 부스트 인덕터(
Figure pct00021
)는 입력 필터(13)의 유도성 부분(inductive part)을 형성한다. 입력 필터(13)의 용량성 부분(capacitive part)은 2개의 고주파(high-frequency)(HF) 필터 커패시터들(
Figure pct00022
Figure pct00023
)에 의해 유리하게 형성되고, 각각은 상위 중간 노드(T) 및 하위 중간 노드(B)와, 부스트 회로들(19, 20) 사이의 공통 노드(m)에 더 연결될 수 있는 공통 노드 사이에 연결된다. 일반적으로 2개의 커패시터(capacitor)들(
Figure pct00024
Figure pct00025
)은 AC 그리드에 대칭적으로 부하를 주기 위해 실질적으로 동일한 커패시턴스(capacitance)를 가지는 것이 유리하다.
출력 필터(15)는 각각 상위 부스트 회로(19) 및 하위 부스트 회로(20)의 출력들(P' 및 N')에 걸쳐 연결된 유리하게는 동일한 커패시턴스를 가지는 2개의 직렬 연결된 출력 필터 커패시터들(C)을 포함한다. 이하에서는 P' 및 N'을 각각 상위 부스트 노드 및 하위 부스트 노드라고 한다. 출력 필터 커패시터(C)사이의 중간 노드(q)는 바람직하게는 상위 부스트 회로(19) 및 하위 부스트 회로(20) 사이의 공통 노드(m)에 연결된다. 대안적으로 상위 부스트 노드(P')및 하위 부스트 노드(N')에 걸쳐 연결된 단일 출력 필터 커패시터를 제공하는 것이 가능하다.
상위 부스트 회로(19)는 상위 부스트 노드(P')와 공통 노드(m) 사이에 (유리하게는 상위 출력 필터 커패시터와 병렬로) 연결되고, 스위치(
Figure pct00026
)가 개방된 경우(전도되지 않음, 오프 상태) 전류가 스위치(
Figure pct00027
)을 통해 상위 중간 노드(T)에서 상위 부스트 노드(P')로(또는 그 반대로) 흐를 수 있도록, 및 스위치(
Figure pct00028
)가 폐쇄된 경우(전도됨, 온 상태) 전류가 스위치(
Figure pct00029
)를 통해 상위 중간 노드(T)에서 공통 노드(m)으로(또는 그 반대로) 흐를 수 있도록 배치된다. 부스트 회로(19) 중 적어도 부스트 스위치(
Figure pct00030
)는 능동적으로 제어되는 세미컨덕터 스위칭 장치, 예를 들어 펄스 폭 변조에 의해 동작될 수 있는 MOSFET이다. 스위치(
Figure pct00031
)가 다이오드(
Figure pct00032
)로 대체된 경우, 전류는 스위치(
Figure pct00033
)가 개방된 경우(전도되지 않음, 오프 상태), 다이오드(
Figure pct00034
)를 통해 상위 중간 노드(T)에서 상위 부스트 노드(P')로 흐를 수 있지만, 전류는 상위 부스트 노드(P')에서 상위 중간 노드(T)로 흐를 수 없다.
하위 부스트 회로(20)는 공통 노드(m)과 하위 부스트 노드(N') 사이에 (유리하게는, 하위 출력 필터 커패시터와 병렬로) 연결되고, 스위치(
Figure pct00035
)가 개방된 경우(전도되지 않음, 오프 상태) 전류가 스위치(
Figure pct00036
)를 통해 하위 부스트 노드(N')에서 하위 중간 노드(B)로(또는 그 반대로) 흐를 수 있도록, 및 스위치(
Figure pct00037
)가 폐쇄된 경우(전도됨, 온 상태) 전류가 스위치(
Figure pct00038
)를 통해 공통 노드(m)에서 하위 중간 노드(B)로(또는 그 반대로) 흐를 수 있도록 배치된다. 부스트 회로(20) 중 적어도 부스트 스위치(
Figure pct00039
)는 능동적으로 제어되는 세미컨덕터 스위칭 장치, 예를 들어 펄스 폭 변조에 의해 동작될 수 있는 MOSFET이다. 스위치(
Figure pct00040
)가 다이오드(
Figure pct00041
)로 대체된 경우, 전류는 스위치(
Figure pct00042
)가 개방된 경우(전도되지 않음, 오프 상태), 다이오드(
Figure pct00043
)를 통해 하위 중간 노드(B)에서 하위 부스트 노드(N')로 흐를 수 있지만, 전류는 하위 중간 노드(B)에서 하위 부스트 노드(N')로 흐를 수 없다.
전기 변환기는 그리드의 중성 컨덕터(neutral conductor)에 연결하기 위한 중성 단자(neutral terminal)(미도시)를 선택적으로 포함한다. 중성 단자는 고주파(HF) 필터 커패시터들(
Figure pct00044
)의 공통 노드(k) 및/또는 제1 및 제2 부스트 회로(19, 20)의 공통 노드(m)에 연결될 수 있다. 도 1을 참조하면, 공통 노드(m)은 고주파(HF) 필터 커패시터들(
Figure pct00045
)의 공통 노드 (k)에 연결된다.
제3 변환기단(14)은 2개의 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기들(141, 142)에 의해 형성되며, 그 입력은 상위 부스트 노드(P') 및 하위 부스트 노드(N')에 걸쳐 직렬로 연결되고, 그 출력들은 도 1에 도시된 바와 같은 병렬 연결 또는 직렬 연결을 통해 변환기(100)의 출력 단자들(P, N)에 연결된다. 출력 단자들(P, N)에 걸친 병렬 연결과 직렬 연결 사이에서 절연된 DC/DC 변환기들(141, 142)의 출력들을 정류(commutate)할 수 있는 스위칭 장치를 제공하는 것이 가능하다.절연된 DC/DC 변환기들(141, 142)의 입력들 사이의 공통 노드(t)는 유리하게는 중위 중간 노드(I)와 t 사이의 경로에 인덕터들 없이 중위 중간 노드(I)에 직접 연결된다.
당업계에 공지된 임의의 적절한 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기가 변환기들(141 및 142)에 사용될 수 있다. 변환기들(141 및 142)에 대한 하나의 가능한(possible) DC/DC 변환기 토폴로지(topology)는 양방향 풀 브리지 DC/DC 변환기(bidirectional full bridge DC/DC converter)로서 도 10에 나타난다. 그러한 변환기는 노드들(F1, G1) 및 제1 풀 브리지 변환기 회로(411)를 가지는 제1 측과 노드들(F2, G2) 및 제2 풀 브리지 변환기 회로(412)를 가지는 제2 측을 포함한다. 제1 풀 브리지 변환기 회로(411) 및 제2 풀 브리지 변환기 회로(412)는 임의의 다른 적합한 권선비(winding ratio)가 사용될 수 있음에도 불구하고 예를 들어 1:1 권선비를 가지고 갈바닉 절연을 수행하는 변압기(transformer)(410)를 통해 접속된다. 제1 풀 브리지 변환기 회로(411)의 브리지 레그들의 스위치들은 능동 세미컨덕터 스위칭 장치들이다. 제2 풀 브리지 변환기 회로(412)의 브리지 레그들의 스위치들은 능동 세미컨덕터 스위칭 장치 또는 수동 세미컨덕터 스위칭 장치일 수 있다. 제2 풀 브리지 변환기 회로(412)에 능동 스위치들이 사용되는 경우, 양방향 전원 흐름을 위해 절연된 DC/DC 변환기가 사용될 수 있다.
제1 측 노드들(F1, G1)은 상위 절연된 DC/DC 변환기(141)의 노드들(P' 및 t)에 각각 연결되고, 하위 절연된 DC/DC 변환기(142)의 노드들(t 및 N')에 각각 연결된다. 제2 측 노드들(F2, G2)은 변환기들(141, 142) 사이의 직렬 또는 병렬 연결을 통해 변환기(100)의 DC 단자들(P, N)에 연결된다.
도 10의 토폴로지는 DC/DC 변환기들(141 및 142)에 사용될 수 있는 가능한 변환기 토폴로지들의 예시적인 실시예일 뿐이다. 예를 들어, 제1 측의 인덕터(LAC,1) 및 제2 측의 인덕터(LDC,2) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
도 11을 참조하면, 다중 포트 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(multi-port galvanically isolated DC/DC converter)(140)의 예시적인 실시예는 DC/DC 변환기들(141 및 142)을 대체하여 제3 변환기단(14)으로서 작용할 수 있다. 이 변환기는 도 11에 지시된 바와 같이 노드들(P', t 및 N')에 연결된 노드들을 가지는 제1 측(421)을 포함하고, 이는 능동 풀 브리지들과 유사하게 작용한다. 제2 측(422)은 능동 세미컨덕터 스위치 또는 수동 세미컨덕터 스위치를 가지는 풀 브리지 변환기 회로를 포함할 수 있다.
제3 변환기단(14)의 DC/DC 변환기들에 대한 추가의 적합한 토폴로지들은 온라인에서 이용 가능한 Krismer Florian, Modeling and Optimization of Bidirectional Dual Active Bridge DC-DC Converter Topologies, Dissertation ETH Z
Figure pct00046
rich No 19177, 2010에 설명되어 있다.
https://www.pes-publications.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/Krismer_2011_03_17_Modeling_and_Optimization_of_Bidirectional_Dual_Active_Bridge_DC-DC_Converter_Topologies.pdf
다시 도 1을 참조하면, 전력 변환기(100)는 전기 변환기(100)의 모든 능동 세미컨덕터 스위칭 장치들을 유리하게 제어하여 통신 인터페이스(31)를 통해 각 스위치에 제어 신호(control signal)들을 전송하는 제어 유닛(control unit)(30)을 포함할 수 있다. 특히, 브리지 회로(24)의 세미컨덕터 스위칭 장치들(
Figure pct00047
,
Figure pct00048
,
Figure pct00049
,
Figure pct00050
,
Figure pct00051
,
Figure pct00052
), 위상 선택기(25)의 스위칭 장치들(
Figure pct00053
,
Figure pct00054
, 및
Figure pct00055
), 및 부스트 스위치들(
Figure pct00056
,
Figure pct00057
,
Figure pct00058
및
Figure pct00059
)은 인터페이스(31)를 통해 제어기(30)에 의해 능동적으로 제어된다. 부스트 스위치들(
Figure pct00060
,
Figure pct00061
,
Figure pct00062
및
Figure pct00063
) 및 가능한 다른 능동 스위칭 장치들도 특히 펄스 폭 변조에 기초하여 제어된다. 또한, 제어 유닛은 다음의 측정값들 중 하나 이상을 수신하기 위한 하나 이상의 측정 입력 포트(measurement input port)들(32, 33, 34, 35, 37, 38, 39)을 포함한다:
· 32: AC-그리드 위상 전압들
Figure pct00064
;
· 33: 중간 전류들
Figure pct00065
;
· 34: DC 버스 전압
Figure pct00066
;
· 35: 노드(q)에서 출력 필터 커패시터들의 중간점 전압
Figure pct00067
;
· 37: 출력 필터(15)의 DC 버스 전압
Figure pct00068
;
· 38: 절연된 DC/DC 변환기의 입력 전압들
Figure pct00069
;
· 39: 절연된 DC/DC 변환기의 입력 전류들
Figure pct00070
;
및 요구된 DC 출력 전압(
Figure pct00071
)일 수 있는 세트-값을 수신하기 위한 입력 포트(36).
또한, 제어 유닛(30)은 유리하게는, 절연된 DC/DC 변환기들(141, 142 또는 140)의 적어도 제1 측(411, 421)의 능동 스위치들을 제어한다.
전기 변환기(100)는 기본적으로 제1 변환기단(11), 입력 필터(13), 제2 전원(부스트)단(12) 및 출력 필터(15)로 형성된 부스트형 3-상 정류기를 2개의 직렬 연결된 절연된 DC/DC 변환기들과 결합한다. 본 발명에 따르면, 위상 선택기(25)와 함께 절연된 DC/DC 변환기단은 제3 고조파 전류 주입 회로로 작용하여, 추가적인 종래의 벅-부스트 회로 및 부스트 인덕터에 대한 필요성을 제거하여 보다 컴팩트한 설계를 가져온다.
3-상 AC 그리드(21)가 AC 그리드 위상 전압들(
Figure pct00072
)로 입력 단자들(A, B, C)에 연결된 경우, 3상 브리지 회로(24)는 정류기로서 작용하고, AC 그리드 위상 전압들(
Figure pct00073
)의 순간 최고 전압이 상위 중간 노드(T)에 인가되어, 도 3에 도시된 바와 같이 T에서 전압(
Figure pct00074
)을 획득하고, AC 그리드 위상 전압(
Figure pct00075
)의 순간 최저 전압이 하위 중간 노드(B)에 인가되어 도 3에 도시된 바와 같이 B에서 전압(
Figure pct00076
)을 획득하는 것을 보장한다. 이를 달성하기 위해, 대응하는 위상 연결 노드(a, b 또는 c)는 대응하는 브리지 레그(16, 17, 18)의 상위 각각의 하위 스위치를 통해 중간 노드(T 또는 B)와 연결되는 반면, 대응하는 선택기 스위치(
Figure pct00077
,
Figure pct00078
, 또는
Figure pct00079
)는 개방(비전도, 오프 상태)된다. 위상 선택기 스위치들(
Figure pct00080
,
Figure pct00081
, 및
Figure pct00082
)은 예를 들어 제어기(30)에 의해 제어되어, AC 그리드 위상 전압들(
Figure pct00083
)의 최고 전압과 최저 전압 사이의 순간 중간 전압이 중위 중간 노드(I)에 인가되도록 하고, 도 5에 도시된 바와 같이 I에서 전압(
Figure pct00084
)이 획득한다. 선택기 스위치들(
Figure pct00085
,
Figure pct00086
, 및
Figure pct00087
)의 스위칭 상태들은 AC 주전원 전압의 주기(
Figure pct00088
) 내에서 전체 특정한
Figure pct00089
섹터들 동안 계속해서 '온' 또는 '오프'이다. 또한 브리지 회로(24)의 스위치들은 AC 주전원 전압의 주기(
Figure pct00090
) 내에서 예를 들어
Figure pct00091
의 전체 특정한 섹터들 동안 '전도되지 않음'이다. 브리지 정류기 및 위상 선택기의 스위치들의 상태들의 조합은 3-상 AC 입력 전압의 모든
Figure pct00092
섹터에 대해 고유하며 AC 그리드 위상 입력들(A, B, C)의 전압 값에 따라 달라진다. 스위치들의 6가지 고유한 상태들의 시퀀스(sequence)는 AC 주전원 전압의 매 주기(
Figure pct00093
)마다 반복된다.
도 6을 참조하면, 상위 부스트단(19) 및 하위 부스트단(20)은 상위 부스트 노드(P')의 전압(
Figure pct00094
)이 상위 중간 노드(T)의 전압(
Figure pct00095
)에 비해 승압되(stepped up)고, 하위 부스트 노드(N')의 전압(
Figure pct00096
)이 하위 중간 노드(B)의 전압(
Figure pct00097
)에 비해 승압되는 것을 보장한다.출력 필터(15)에 커패시턴스가 동일한 2개의 출력 필터들(C)를 사용하고, 출력 필터 커패시터들(C) 사이의 중간점 노드(midpoint node)(q)는 상위 부스트 회로(19) 및 하위 부스트 회로(20) 사이의 공통 노드(m)과 입력 필터(13)의 필터 커패시터들(
Figure pct00098
및
Figure pct00099
)의 공통 노드에 연결되는 경우, 노드(q)에서 중간점 전위는 3-상 AC 그리드(21)의 성형-점 전위, 즉 이 도 6에 도시된 바와 같이 제3 고조파 전압 콘텐트(content)를 갖도록 제어될 수 있다. 이것은 부스트 회로들(19, 20)의 적절한 제어에 의해 달성될 수 있다. 특히, 부스트 회로들(19 및 20)은 스위치들(
Figure pct00100
,
Figure pct00101
)의 PWM 듀티 사이클(PWM duty-cycle)들에 공통 오프셋(common offset)을 추가함으로써 노드들(r 및 s)에 공통 오프셋 전압을 주입할 수 있다. 이 공통 전압은 제어된 vCM에 반영된다.
도 7을 참조하면, 제2 변환기단(12)(부스트단)은 (노드들(P' 및 t) 사이의) 상위 DC/DC 변환기(141)의 입력에서의 DC 전압(
Figure pct00102
) 및 (노드들(t와 N') 사이의) 하위 DC/DC 변환기(142)의 입력에서의 DC 전압(
Figure pct00103
)이 AC 그리드 위상 전압들의 교차점들에서 항상 0보다 높게 유지되는 것을 보장한다. 이는 모든 동작 점들에서 절연된 DC/DC 변환기들의 양호한 제어 가능성을 보장하여 AC 그리드 전류들의 전체 고조파 왜곡을 개선하고 절연된 DC/DC 변환기의 효율성을 향상시킨다.
도 8을 참조하면, 입력 전류들(
Figure pct00104
및
Figure pct00105
)은 노드들(P' 및 N')을 통해(따라서 절연된 DC/DC 변환기단(14)를 통해)는 항상 0이 아닌 것으로 제어될 수 있다. 입력 전류들(
Figure pct00106
및
Figure pct00107
)은 제어 유닛(30)에 의해, 예를 들어 (제1 측(411, 421)의) 절연된 DC/DC 변환기(들)(141, 142 또는 140)의 능동 스위치들의 적절한(PWM) 제어를 통해 제어될 수 있어,
Figure pct00108
및
Figure pct00109
의 차가 중간 노드(I)를 통해 원하는 제3 고조파 주입 전류(
Figure pct00110
)(또 5)를 초래하도록 할 수 있다. 결과적으로, 원하는 제3 고조파 전류(
Figure pct00111
)를 획득하기 위해서는 추가적인 제3 고조파 전류 주입 회로가 필요하지 않으므로, 보다 컴팩트한 설계가 가능하다.
한편으로는 노드들(T와 B), 다른 한편으로는 노드들(r과 s) 사이의 DC 링크의 입력 필터(13)는 중위 중간 노드(I)에 동작 가능하게 접속된 인덕터가 없이, 상위 중간 노드(T)와 하위 중간 노드(B)에 각각 동작 가능하게 접속된 2개의 인덕터들(
Figure pct00112
및
Figure pct00113
)만 포함할 수 있다.즉, 중위 중간 노드(I) 및 절연된 DC/DC 변환기들의 입력들 사이의 공통 노드(t) 사이의 전류 주입 라인(current injection line)에는 유도성 에너지 저장 소자들이 없을 수 있다. 또는 노드들(I 및 t) 사이에 제3 인덕터를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 변환기들은 3-상 AC에서 DC로 및/또는 그 반대로 변환하는 데 유리하게 사용된다. 특히 유용한 응용 분야(application)들은 특히 전기(모터 구동) 차량들의 전기 배터리를 충전하기 위한 배터리 충전기들의 전원 공급 유닛들에 있다.
도 12를 참조하면, 배터리 충전 시스템(400)은 전원 공급 유닛(404)을 포함한다. 전원 공급 유닛(404)은 한 측에서 단자들(A, B, C)을 통해 AC 그리드에 연결되고 가능하면 추가로 중성 컨덕터(n)에 연결되고 다른 측에서(DC 단자들(P, N)에서) 예를 들어 전원 공급 유닛(404)를 배터리(403)에 연결할 수 있게 하는 스위치 장치를 포함하는 인터페이스(402)에 연결된다. 전원 공급 유닛(404)은 전술한 바와 같이 전기 변환기(100)를 포함한다. 전원 공급 유닛(404)은 무선 전원 전달(wireless power transfer)(미도시)의 경우와 같이 공기를 통해 유도 접속되는 한 쌍의 코일(coil)들을 더 포함할 수 있다. 일부 경우에, 인터페이스(402)는 예를 들어 유선 전원 전달에서 플러그(plug) 및 소켓(socket)을 포함할 수 있다. 대안으로, 플러그와 소켓은 입력에서 (예를 들어, 노드들(A, B, C, n)에서) 제공될 수 있다.
본 개시의 양태는 다음의 번호가 매겨진 항목에 기재되어 있다.
1. 3개의 위상 전압(three phase voltage)들을 포함하는 AC 신호(AC signal)와 갈바닉 절연된(galvanically isolated) DC 신호(DC signal) 사이를 변환(convert)하기 위한 전기 변환기(Electrical converter)(100)에 있어서, 3개의 위상 단자(three phase terminal)들(A, B, C), 2개의 DC 단자(DC terminal)들(P, N), 제1 변환기단(converter stage)(11), 제2 변환기단(12), 링크(link)(13), 및 제3 변환기단(14) 을 포함하고, 제1 변환기단은, 변환 회로(conversion circuitry)(24), 및 위상 선택기(phase selector)(25) 를 포함하고, 변환 회로(24)는, 3개의 위상 단자들에서의 3개의 위상 전압들과 제1 중간 노드(intermediate node)(T) 및 제2 중간 노드(B)에서의 제1 신호 사이를 변환하도록 구성되고, 위상 선택기(25)는, 제1 능동 스위치(active switch)들(
Figure pct00114
,
Figure pct00115
,
Figure pct00116
)을 포함하고, 제1 능동 스위치들(
Figure pct00117
,
Figure pct00118
,
Figure pct00119
)은, 3개의 위상 단자들(A, B, C)을 제3 중간 노드(I)에 선택적으로 연결하도록 구성되고, 제2 변환기단(12)은, 제4 중간 노드(r) 및 제5 중간 노드(t)에서의 제2 신호와 제6 중간 노드(P') 및 제7 중간 노드(N')에서의 제3 신호 사이를 변환하도록 구성되고, 제2 변환기단(12)은, 제6 및 중간 노드(P') 및 제7 중간 노드(N')에 동작 가능하게 접속(couple)된 부스트 회로(19, 20)를 포함하고, 링크(13)는, 제1 중간 노드(T)를 제4 중간 노드에 연결하고, 제2 중간 노드(B)를 제5 중간 노드에 연결하고, 제3 변환기단(14)은, 제6 중간 노드(P'), 제1 공통 노드(t) 및 제7 중간 노드(N')에 연결된 제1 측(side)을 포함하는 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단(141, 142, 140)을 포함하고, DC 단자들(P, N)은, 제1 측으로부터 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단의 제2 측에 연결되고, 제1 공통 노드(t)는, 제3 중간 노드(I)에 동작 가능하게 연결되고, DC/DC 변환기단은, 제6 중간 노드(P')에서 DC/DC 변환기단에 인가되는 제1 전류(
Figure pct00120
)와 제7 중간 노드(N')에서 DC/DC 변환기단에 인가되는 제2 전류(
Figure pct00121
)의 차(difference)가 제3 중간 노드(I)에 제공되도록 동작하도록 구성된다.
2. 1절의 전기 변환기에서, 위상 선택기(25)는, 유도성 저장 소자(inductive storage element)들이 없는 전류 경로를 따라 3개의 위상 단자들(A, B, C)을 제1 공통 노드(t)에 선택적으로 연결하도록 구성된다.
3. 1절 또는 2절의 전기 변환기에서, 부스트 회로는, 제6 중간 노드 및 제7 중간 노드 사이에 적층된 제1 부스트 회로(19) 및 제2 부스트 회로(20)를 포함하고, 제1 부스트 회로 및 제2 부스트 회로는, 제2 공통 노드(m)를 갖는다.
4. 3절의 전기 변환기에서, AC 신호의 중성 위상(neutral phase)을 전달(carry)하는 중성 컨덕터(neutral conductor)에 연결하기 위한 중성 단자(neutral terminal)를 포함하고, 중성 단자는, 제2 공통 모드(m)에 연결된다.
5. 선행하는 어느 하나의 절의 전기 변환기에서, 링크(13)는, 적어도 하나의 커패시터(CT, CB)를 통해 제1 중간 노드(T)와 제2 중간 노드(B)를 연결하는 용량성 부분(capacitive part)을 포함한다.
6. 4절 및 5절의 전기 변환기에서, 용량성 부분은 제3 공통 노드를 포함하고 중성 단자는 제3 공통 노드에 연결된다.
7. 선행하는 어느 하나의 절의 전기 변환기에서, 링크(13)는, 바람직하게는 제2 변환기단에 동작 가능하게 접속된 제1 유도성 저장 소자(LT) 및 제2 유도성 저장 소자(LB)를 포함한다.
8. 선행하는 어느 하나의 절의 전기 변환기에서, 제어 유닛(control unit)(30)을 포함하고, 제어 유닛은, 3개의 위상 전압들 중 순간 절대 전압 값이 가장 낮은 위상 단자(A, B, C)를 제3 중간 노드(I)에 연결하기 위한 제1 능동 스위치들(
Figure pct00122
,
Figure pct00123
,
Figure pct00124
)을 동작시키도록 구성된다.
9. 8절의 전기 변환기에서, 제어 유닛(30)에 동작 가능하게 접속된 제3 중간 노드(I)에서의 신호 및 제3 신호의 및 파라미터(parameter)를 측정하기 위한 측정 수단(measuring means)을 포함한다.
10. 선행하는 어느 하나의 절의 전기 변환기에서, 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단은, 제1 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(141) 및 제2 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(142)을 포함하고, 제1 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(141)는, 제6 중간 노드(P') 및 제1 공통 노드(t)에 연결된 제1 측을 포함하고, 제2 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(142)는, 제1 공통 노드(t) 및 제7 중간 노드(N')에 연결된 제1 측을 포함하고, DC 단자들(P, N)은, 제1 DC/DC 변환기 및 제2 DC/DC 변환기의 제2 측들에 연결된다.
11. 10절의 전기 변환기에서, 제1 절연된 DC/DC 변환기(141) 및 제2 절연된 DC/DC 변환기(142)의 제2 측들은, DC 단자들(P, N)에 걸쳐 병렬로(in parallel) 또는 직렬로(in series) 연결된다.
12. 전기차의 배터리를 충전하기 위한 배터리 충전 시스템에 있어서, 전원 공급 유닛을 포함하고, 전원 공급 유닛은, 선행하는 어느 하나의 절 중 어느 한 항의 전기 변환기(100)를 포함한다.
13. 1절 내지 11절 중 어느 하나의 절의 전기 변환기(100)를 포함하는 전원 공급 유닛을 포함하는 전기 모터 구동 시스템.

Claims (13)

  1. 3개의 위상 전압들을 포함하는 AC 신호와 갈바닉 절연된 DC 신호 사이를 변환하기 위한 전기 변환기(100)에 있어서,
    3개의 위상 단자들(A, B, C),
    2개의 DC 단자들(P, N),
    제1 변환기단(11),
    제2 변환기단(12),
    링크(13), 및
    제3 변환기단(14)
    을 포함하고,
    상기 제1 변환기단은,
    변환 회로(24), 및
    위상 선택기(25)
    를 포함하고,
    상기 변환 회로(24)는,
    상기 3개의 위상 단자들에서의 상기 3개의 위상 전압들과 제1 중간 노드(T) 및 제2 중간 노드(B)에서의 제1 신호 사이를 변환하도록 구성되고,
    상기 위상 선택기(25)는,
    제1 능동 스위치들(
    Figure pct00125
    ,
    Figure pct00126
    ,
    Figure pct00127
    )을 포함하고,
    상기 제1 능동 스위치들(
    Figure pct00128
    ,
    Figure pct00129
    ,
    Figure pct00130
    )은,
    상기 3개의 위상 단자들(A, B, C)을 제3 중간 노드(I)에 선택적으로 연결하도록 구성되고,
    상기 제2 변환기단(12)은,
    제4 중간 노드(r) 및 제5 중간 노드(t)에서의 제2 신호와 제6 중간 노드(P') 및 제7 중간 노드(N')에서의 제3 신호 사이를 변환하도록 구성되고,
    상기 제2 변환기단(12)은,
    상기 제6 및 중간 노드(P') 상기 및 제7 중간 노드(N')에 동작 가능하게 접속된 부스트 회로(19, 20)를 포함하고,
    상기 링크(13)는,
    상기 제1 중간 노드(T)를 상기 제4 중간 노드에 연결하고, 상기 제2 중간 노드(B)를 상기 제5 중간 노드에 연결하고,
    상기 제3 변환기단(14)은,
    상기 제6 중간 노드(P'), 제1 공통 노드(t) 및 상기 제7 중간 노드(N')에 연결된 제1 측을 포함하는 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단(141, 142, 140)을 포함하고,
    상기 DC 단자들(P, N)은,
    상기 제1 측으로부터 갈바닉 절연된 상기 DC/DC 변환기단의 제2 측에 연결되고,
    상기 제1 공통 노드(t)는,
    상기 제3 중간 노드(I)에 동작 가능하게 연결되고,
    상기 DC/DC 변환기단은,
    상기 제6 중간 노드(P')에서 상기 DC/DC 변환기단에 인가되는 제1 전류(
    Figure pct00131
    )와 상기 제7 중간 노드(N')에서 상기 DC/DC 변환기단에 인가되는 제2 전류(
    Figure pct00132
    )의 차가 상기 제3 중간 노드(I)에 제공되도록 동작하도록 구성되고,
    상기 부스트 회로는,
    상기 제6 중간 노드 및 상기 제7 중간 노드 사이에 적층된 제1 부스트 회로(19) 및 제2 부스트 회로(20)를 포함하고,
    상기 제1 부스트 회로 및 상기 제2 부스트 회로는,
    상기 제1 공통 노드(t) 및 상기 제3 중간 노드(I)에 대한 다이렉트 링크(direct link)가 없는 제2 공통 노드(m)를 가지는,
    전기 변환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상 선택기(25)는,
    유도성 저장 소자들이 없는 전류 경로를 따라 상기 3개의 위상 단자들(A, B, C)을 상기 제1 공통 노드(t)에 선택적으로 연결하도록 구성되는,
    전기 변환기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    출력 필터(15)를 더 포함하고,
    상기 출력 필터는,
    상기 제6 중간 노드(P')와 상기 제7 중간 노드(N')에 걸쳐 연결된 2개의 직렬 연결된 출력 필터 커패시터들(C)을 포함하고,
    상기 출력 필터 커패시터들(C) 사이의 중간점 노드(q)는,
    제2 공통 노드(m)에 연결되는,
    전기 변환기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링크(13)는,
    적어도 하나의 커패시터(CT, CB)를 통해 상기 제1 중간 노드(T)와 상기 제2 중간 노드(B)를 연결하는 용량성 부분을 포함하는,
    전기 변환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용량성 부분은,
    상기 제2 공통 노드(m)에 연결된 제3 공통 노드(k)를 포함하는,
    전기 변환기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 AC 신호의 중성 위상을 전달하는 중성 컨덕터에 연결하기 위한 중성 단자를 포함하고,
    상기 중성 단자는,
    상기 제2 공통 모드(m)에 연결되는,
    전기 변환기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링크(13)는,
    바람직하게는 상기 제2 변환기단에 동작 가능하게 접속된 제1 유도성 저장 소자(LT) 및 제2 유도성 저장 소자(LB)를 포함하는,
    전기 변환기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 유닛(30)을 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 3개의 위상 전압들 중 순간 절대 전압 값이 가장 낮은 위상 단자(A, B, C)를 상기 제3 중간 노드(I)에 연결하기 위한 상기 제1 능동 스위치들(
    Figure pct00133
    ,
    Figure pct00134
    ,
    Figure pct00135
    )을 동작시키도록 구성되는,
    전기 변환기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 유닛(30)에 동작 가능하게 접속된 상기 제3 중간 노드(I)에서의 신호 및 상기 제3 신호의 및 파라미터를 측정하기 위한 측정 수단을 포함하는,
    전기 변환기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기단은,
    제1 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(141) 및
    제2 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(142)
    을 포함하고,
    상기 제1 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(141)는,
    상기 제6 중간 노드(P') 및 상기 제1 공통 노드(t)에 연결된 제1 측을 포함하고,
    상기 제2 갈바닉 절연된 DC/DC 변환기(142)는,
    상기 제1 공통 노드(t) 및 상기 제7 중간 노드(N')에 연결된 제1 측을 포함하고,
    상기 DC 단자들(P, N)은,
    상기 제1 DC/DC 변환기 및 상기 제2 DC/DC 변환기의 제2 측들에 연결되는,
    전기 변환기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 절연된 DC/DC 변환기(141) 및 상기 제2 절연 DC/DC 변환기(142)의 상기 제2 측들은,
    상기 DC 단자들(P, N)에 걸쳐 병렬로 또는 직렬로 연결되는,
    전기 변환기.
  12. 전기차의 배터리를 충전하기 위한 배터리 충전 시스템에 있어서,
    전원 공급 유닛을 포함하고,
    상기 전원 공급 유닛은,
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 전기 변환기(100)를 포함하는,
    배터리 충전 시스템.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 전기 변환기(100)를 포함하는 전원 공급 유닛을 포함하는 전기 모터 구동 시스템.
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