本實(shí)用新型屬于變換器技術(shù)領(lǐng)域，涉及DC/DC變換器，尤其涉及具有多個(gè)直流輸入的具有混聯(lián)架構(gòu)的變換器和使用該變換器的充換電設(shè)施。

背景技術(shù)：

變換器包括DC/DC變換器和AC/DC變換器，其是充電站等充換電設(shè)施中常用的部件。在汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，需要構(gòu)建足夠的充電站為電動(dòng)汽車充電，以解決用戶的里程焦慮問題。

傳統(tǒng)的充電站的電源輸入一般是電網(wǎng)或者電池，然而在一些基礎(chǔ)設(shè)施不完善的特殊場(chǎng)合、或者在特殊狀況下（例如發(fā)生供電故障），很難保證能夠?qū)ζ嚰皶r(shí)充電，充電便利性差，影響用戶體驗(yàn)；例如，有些充電站只能兼容交流電網(wǎng)輸入，在一些環(huán)境條件下存在電網(wǎng)斷電的情形，因此，充電站不能夠?yàn)檐囕v充電；還例如，有些充電站只能兼容光伏組件電源輸入，可能存在太陽能電池發(fā)電不夠而不能夠?yàn)檐囕v充電的情形。隨著新能源汽車的快速普及，對(duì)充電站能夠滿足多應(yīng)用場(chǎng)景的要求也越來越高。

并且，傳統(tǒng)的充電站等充換電設(shè)施中使用的逆變器中要求設(shè)置電壓應(yīng)力等級(jí)較高的開關(guān)管，以使用充換電設(shè)施的高壓系統(tǒng)需求，因此，也大大增加了充換電設(shè)施的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的之一在于，提供一種新型的變換器。

本實(shí)用新型的又一目的在于，提供一種能滿足多應(yīng)用場(chǎng)景的充換電設(shè)施、提高充電的便利性。

為實(shí)現(xiàn)以上目的或者其他目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案。

按照本實(shí)用新型的一方面，提供一種混聯(lián)變換器（100，200），其用于將直流輸入（110）轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述變換器（100，200）包括：

N個(gè)直流輸入（110），其中，N為大于或等于2的整數(shù)，N個(gè)所述直流輸入（110）之間依次串聯(lián)連接，N個(gè)所述直流輸入（110）中的任意一個(gè)、或者至少兩個(gè)的組合用來為混聯(lián)變換器（100，200）提供直流源；

逆變電路模塊（120，220），其具有至少兩個(gè)并行設(shè)置的逆變單元，其中，每個(gè)所述逆變單元的輸入端對(duì)應(yīng)連接N個(gè)所述直流輸入（110）的其中一個(gè)，至少兩個(gè)所述逆變單元的線圈輸出端被布置為并聯(lián)的輸出，所述兩個(gè)并行設(shè)置的逆變單元之間共用直流母線、從而實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)并行的逆變單元的開關(guān)管之間形成串聯(lián)連接；以及

AC/DC變換電路模塊（130），其用于對(duì)所述逆變電路模塊（120，220）的N個(gè)線圈輸出端所輸出的交流信號(hào)進(jìn)行整流濾波處理形成直流輸出。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器，其中，所述逆變電路模塊（120，220）具有至少N個(gè)并行設(shè)置的逆變單元，其中，N個(gè)所述逆變單元的輸入端分別逐一對(duì)應(yīng)連接N個(gè)所述直流輸入（110），N個(gè)所述逆變單元的線圈輸出端被布置為并聯(lián)的輸出，N個(gè)并行設(shè)置的所述逆變單元中相鄰的所述逆變單元之間共用直流母線、從而實(shí)現(xiàn)相鄰的所述逆變單元的開關(guān)管之間形成串聯(lián)連接。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器，其中，第n個(gè)直流輸入（110）的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述逆變電路模塊（120，220）中的第n個(gè)逆變單元的第一直流母線和第二直流母線；

第（n+1）個(gè)直流輸入（110）的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述逆變電路模塊（120，220）中的第（n+1）個(gè)逆變單元的第一直流母線和第二直流母線；

其中，所述第n個(gè)直流輸入（110）的第二輸入端串聯(lián)連接第（n+1）個(gè)直流輸入（110）的第一輸入端，所述第n個(gè)直流輸入（110）的第二直流母線與第（n+1）個(gè)直流輸入（110）的第一直流母線共用；

其中，n為整數(shù)，1≤n＜N。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器，其中，N個(gè)直流輸入（110）具有相同大小的直流電壓，所述兩個(gè)逆變單元具有相同的配置。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器，其中，所述逆變單元為單相或多相全橋逆變單元、或者為單相或多相半橋逆變單元。

具體地，所述逆變單元為H橋逆變單元，所述逆變單元的線圈輸出端被布置在H橋的橋上；

其中，所述H橋逆變單元的主線路（W₂₁，W₂₂）上的開關(guān)管與相鄰的H橋逆變單元的主線路上的開關(guān)管串聯(lián)連接。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器，其中，N個(gè)所述直流輸入（110）的第n個(gè)用來為混聯(lián)變換器（100，200）提供直流源時(shí)，通過控制所述逆變單元中的開關(guān)管，使至少一個(gè)所述逆變單元工作，或者使至少兩個(gè)所述逆變單元并行地工作。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器，其中，所述AC/DC變換電路模塊（130）具有至少兩個(gè)線圈輸入端和一個(gè)直流輸出端（131），兩個(gè)線圈輸入端分別與所述兩個(gè)并行的逆變單元的線圈輸出端相耦合。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器，其中，至少兩個(gè)所述線圈輸入端中的每個(gè)的電感線圈的中部通過第一導(dǎo)線（W₃₁）引出，然后共同連接至所述直流輸出端（131）的第一端；

至少兩個(gè)所述線圈輸入端的每個(gè)的電感線圈的兩端分別通過整流二極管連接至第二導(dǎo)線（W₃₂），然后通過第二導(dǎo)線（W₃₂）共同連接至所述直流輸出端（131）的第二端。

按照本實(shí)用新型的又一方面，提供一種充換電設(shè)施（10），其包括：

以上任一所述的混聯(lián)變換器（100，200）；和

N種不同類型的電源輸入，其分別對(duì)應(yīng)連接所述混聯(lián)變換器（100，200）的N個(gè)直流輸入（110）。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的充換電設(shè)施，其中，所述電源輸入通過AC/DC變換器或DC/DC變換器連接至所述混聯(lián)變換器（100，200）的相應(yīng)直流輸入（110），或者直接連接至所述混聯(lián)變換器（100，200）的相應(yīng)直流輸入（110）。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的充換電設(shè)施，其中，所述N種不同類型的電源輸入包括：電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)和直流電源。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的充換電設(shè)施，其中，所述直流電源為光伏組件或車輛的動(dòng)力電池。

根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的充換電設(shè)施，其中，所述充換電設(shè)施（10）為車輛充換電設(shè)施。

本實(shí)用新型的混聯(lián)變換器具有獨(dú)特的拓?fù)浼軜?gòu)，對(duì)開關(guān)管的電壓應(yīng)力等級(jí)要求低，尤其適于高壓變換系統(tǒng)，而且，每個(gè)逆變單元的輸出功率可控，整體直流輸出功率也可控，容易滿足各種功率輸出需求，THD（總諧波失真）特性好。在應(yīng)用于充換電設(shè)施時(shí)，可以接入不同類型的電源輸入，容易解決充換電設(shè)施在特殊場(chǎng)合或特殊環(huán)境條件下對(duì)充電的限制，提高充電的便利性和健壯性，用戶的體驗(yàn)好，并且，能夠滿足各種場(chǎng)景的車輛充電需求。

附圖說明

從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會(huì)使本實(shí)用新型的上述和其他目的及優(yōu)點(diǎn)更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號(hào)表示。

圖1是按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中的逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1的混聯(lián)變換器在一工作情形的等效電路圖。

圖4是圖1的混聯(lián)變換器在又一工作情形的等效電路圖。

圖5是按照本實(shí)用新型又一實(shí)施例的混聯(lián)變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖5中的逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是按照本實(shí)用新型再一實(shí)施例的混聯(lián)變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的充換電設(shè)施的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖更加完全地描述本實(shí)用新型，附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可按照很多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)該被理解為限制于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開變得徹底和完整，并將本實(shí)用新型的構(gòu)思完全傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。附圖中，相同的標(biāo)號(hào)指代相同或類似的元件或部件，因此，將省略對(duì)它們的描述。

下面的描述中，為描述的清楚和簡明，并沒有對(duì)圖中所示的所有多個(gè)部件進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖中示出了本領(lǐng)域普通技術(shù)人員為完全能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的多個(gè)部件，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，許多部件的操作都是熟悉而且明顯的。

圖1所示為按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的混聯(lián)變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2所示為圖1中的逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3所示為圖1的混聯(lián)變換器在一工作情形的等效電路圖，圖4所示為圖1的混聯(lián)變換器在又一工作情形的等效電路圖。以下結(jié)合圖1至圖4詳細(xì)說明本實(shí)用新型實(shí)施例的混聯(lián)變換器100。

如圖1所示，混聯(lián)變換器100為DC/DC（直流-直流）變換器，其具有作為輸入端的多個(gè)直流輸入110、一個(gè)逆變電路模塊120和AC/DC變換電路模塊130，逆變電路模塊120和AC/DC變換電路模塊130共同用來完成該變換器的直流-直流轉(zhuǎn)換的功能。 其中，直流輸入110本身并不提供直流源，其是示意用來輸入或接入直流源的端口。

在圖1中，具體以3個(gè)直流輸入110為示例進(jìn)行說明，相應(yīng)的，逆變電路模塊120也是以3個(gè)逆變單元（即逆變單元121、122和123）為示例進(jìn)行說明。需要理解的是，混聯(lián)變換器100中直流輸入110和逆變單元的具體數(shù)量并不限于本實(shí)用新型實(shí)施例，根據(jù)具體應(yīng)用的需要，可以增減其數(shù)量設(shè)置。

如圖1所示，3個(gè)直流輸入110₁、110₂和110₃是分別對(duì)應(yīng)并行設(shè)置的逆變單元121、122和123而設(shè)置，它們構(gòu)成可混聯(lián)變換器100的多輸入混聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從3個(gè)直流輸入110₁、110₂和110₃自身分離地來看，3個(gè)直流輸入110₁、110₂和110₃是依次串聯(lián)連接的，具體地，直流輸入110₁的輸入端110_1b串聯(lián)連接至直流輸入110₂的輸入端110_2a，直流輸入110₂的輸入端110_2b串聯(lián)連接至直流輸入110₃的輸入端110_3a，從而實(shí)現(xiàn)了它們之間的依次串聯(lián)。但是，從3個(gè)直流輸入110₁、110₂和110₃與逆變單元121、122和123來看，每個(gè)直流輸入是相應(yīng)的逆變單元一起并且并行設(shè)置的。

需要說明的是，3個(gè)直流輸入110₁、110₂和110₃中的任意一個(gè)或其中至少兩個(gè)的組合可以作為混聯(lián)變換器100的直流源，也即形成混聯(lián)變換器100的直流輸入源。

繼續(xù)如圖1所示，逆變電路模塊120用來將輸入的直流源變換為交流輸出，在該實(shí)施例中，逆變電路模塊120為復(fù)合混聯(lián)結(jié)構(gòu)，即串聯(lián)與并聯(lián)形式混合存在從而形成混聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。首先，從逆變電路模塊120中的多個(gè)逆變單元的布置來看，3個(gè)逆變單元121、122和123是并行地設(shè)置，3個(gè)逆變單元121、122和123的輸入端也是分別對(duì)應(yīng)連接直流輸入110₁、110₂和110₃，3個(gè)逆變單元121、122和123的線圈輸出端L₁₁、L₂₁和L₃₁也是并聯(lián)地設(shè)置，也即被布置為具有并聯(lián)的輸出；其次，從逆變電路模塊120中的多個(gè)逆變單元之間的連接關(guān)系來看，并行設(shè)置的逆變單元121、122和123中相鄰的逆變單元之間共用直流母線、從而實(shí)現(xiàn)相鄰的逆變單元的開關(guān)管之間形成串聯(lián)連接。

逆變電路模塊120中的每個(gè)逆變單元的結(jié)構(gòu)為圖2所示實(shí)施例的單相H橋逆變器，具體地，其具有四個(gè)開關(guān)管S，其中兩個(gè)開關(guān)管S設(shè)置在一主線路上，另外兩個(gè)開關(guān)管S設(shè)置在另一主線路上，兩個(gè)主線路之間通過橋連接，電感線圈L設(shè)置在橋上形成線圈輸出端；兩條直流母線之間還跨接有電容C，直流母線上也可以設(shè)置電容C。其中，每條主線路連接逆變單元的上下兩條直流母線，開關(guān)管具體可以但不限于為快速晶閘管、可關(guān)斷晶閘管（GTO）、功率晶體管（GTR）、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）或絕緣柵晶體管（IGBT）等，開關(guān)管可以通過PWM等各種控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)控制其導(dǎo)通、關(guān)斷或者導(dǎo)通程度等。

具體對(duì)應(yīng)于圖1中的逆變單元121，逆變單元121具有四個(gè)開關(guān)管S₁₁、S₁₂、S₁₃和S₁₄，電容C₁和電容C₁₂，和電感線圈L₁₁；逆變單元121的直流母線W₁₁和W₁₂通過主線路W₂₁和W₂₂連接，電容C1跨接在直流母線W₁₁和W₁₂之間；其中，兩個(gè)開關(guān)管S₁₁和S₁₃串聯(lián)設(shè)置在主線路W₂₁上，兩個(gè)開關(guān)管S₁₂和S₁₄串聯(lián)設(shè)置在主線路W₂₂上，橋的兩端分別連接在開關(guān)管S₁₂和S₁₄之間、開關(guān)管S₁₁和S₁₃之間，電感線圈L₁₁設(shè)置在該橋上，其作為逆變單元121的線圈輸出端，也為AC/DC變換電路模塊130提供輸入；其中，電容C₁₂設(shè)置在直流母線W₁₂上。通過控制H橋逆變單元121的四個(gè)開關(guān)管S₁₁、S₁₂、S₁₃和S₁₄導(dǎo)通和關(guān)斷組合，可以使電感線圈L₁₁輸出不同的電平。

具體對(duì)應(yīng)于圖1中的逆變單元122，逆變單元122設(shè)置在逆變單元121和123之間，逆變單元122與逆變單元121相鄰地并行布置，它們之間共用直流總線W₁₂， 逆變單元122也與逆變單元123相鄰地并行布置，它們之間共用直流總線W₁₃。逆變單元122具有四個(gè)開關(guān)管S₂₁、S₂₂、S₂₃和S₂₄，電容C₂和電容C₂₃，和電感線圈L₂₁；逆變單元122的直流母線W₁₂和W₁₃也通過主線路W₂₁和W₂₂連接，電容C2跨接在直流母線W₁₂和W₁₃之間；其中，兩個(gè)開關(guān)管S₂₁和S₂₃串聯(lián)設(shè)置在主線路W₂₁上，兩個(gè)開關(guān)管S₂₂和S₂₄串聯(lián)設(shè)置在主線路W₂₂上，橋的兩端分別連接在開關(guān)管S₂₂和S₂₄之間、開關(guān)管S₂₁和S₂₃之間，電感線圈L₂₁設(shè)置在該橋上，其作為逆變單元122的線圈輸出端，也為AC/DC變換電路模塊130提供輸入；其中，電容C₂₃設(shè)置在直流母線W₁₃上。通過控制H橋逆變單元121的四個(gè)開關(guān)管S₂₁、S₂₂、S₂₃和S₂₄導(dǎo)通和關(guān)斷組合，可以使電感線圈L₂₁輸出不同的電平。

具體對(duì)應(yīng)于圖1中的逆變單元123，逆變單元123具有四個(gè)開關(guān)管S₃₁、S₃₂、S₃₃和S₃₄，電容C₃和電容C₂₃，和電感線圈L₃₁；逆變單元121的直流母線W₁₃和W₁₄通過主線路W₂₁和W₂₂連接，電容C₃跨接在直流母線W₁₃和W₁₄之間；其中，兩個(gè)開關(guān)管S₃₁和S₃₃串聯(lián)設(shè)置在主線路W₂₁上，兩個(gè)開關(guān)管S₃₂和S₃₄串聯(lián)設(shè)置在主線路W₂₂上，橋的兩端分別連接在開關(guān)管S₃₂和S₃₄之間、開關(guān)管S₃₁和S₃₃之間，電感線圈L₃₁設(shè)置在該橋上，其作為逆變單元123的線圈輸出端，也為AC/DC變換電路模塊130提供輸入；其中，電容C₂₃設(shè)置在直流母線W₁₃上。通過控制H橋逆變單元123的四個(gè)開關(guān)管S₃₁、S₃₂、S₃₃和S₃₄導(dǎo)通和關(guān)斷組合，可以使電感線圈L₃₁輸出不同的電平。

因此，以上實(shí)施例的逆變單元121、122和123的開關(guān)管形成了串聯(lián)連接，例如，主線路W₂₁上的S₁₁、S₁₃、S₂₁、S₂₃、S₃₁和S₃₃是串聯(lián)連接的，主線路W₂₂上的S₁₂、S₁₄、S₂₂、S₂₄、S₃₂和S₃₄是串聯(lián)連接的，當(dāng)然，串聯(lián)連接的組合形式并不限于以上實(shí)施例，例如不同逆變單元的不同主線路W₂₁和W₂₂上的開關(guān)管也是串聯(lián)連接的。

繼續(xù)如圖1所示，直流輸入110₁的輸入端110_1a和輸入端110_1b分別連接逆變單元121的直流母線W₁₁和直流母線W₁₂，直流輸入110₂的輸入端110_2a和輸入端110_2b分別連接逆變單元122的直流母線W₁₂和直流母線W₁₃，直流輸入110₃的輸入端110_3a和輸入端110_3b分別連接逆變單元123的直流母線W₁₃和直流母線W₁₄；其中，直流母線W₁₂是逆變單元121和逆變單元122共用的直流母線，直流母線W₁₃是逆變單元122和逆變單元124共用的直流母線。

在一實(shí)施例中，優(yōu)選地，直流輸入110₁具有相同大小的直流電壓V₀，各個(gè)逆變單元的布置基本相同，例如各個(gè)逆變單元所使用的開關(guān)管S相同，電容C₁、C₂和C₃的電容大小基本相同。

需要說明的是，以上實(shí)施例中，以單相全橋逆變單元為示例進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，如果需要進(jìn)行兩相或三相逆變，可以類推地應(yīng)用以上單相逆變單元的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合形成兩相全橋逆變單元或者三相全橋逆變單元。以上實(shí)施例中的全橋架構(gòu)是基于硬開關(guān)管形成，也可以是基于LLC（電感L和電容C的組合）和移相的全橋架構(gòu)，LLC和移相的作用等同于以上實(shí)施例中的“開關(guān)管”。

繼續(xù)如圖1所示，在該實(shí)施例中，AC/DC變換電路模塊130具有3個(gè)電感線圈L₁₂、L₂₂和L₃₂，其中，電感線圈L₁₂與電感線圈L₁₁相耦合形成一變壓器單元，電感線圈L₂₂與電感線圈L₂₁相耦合形成又一變壓器單元，電感線圈L₃₂與電感線圈L₃₁相耦合形成再一變壓器單元；因此，逆變電路模塊120的三個(gè)輸出可以通過變壓處理后從電感線圈L₁₂、L₂₂和L₃₂輸入至AC/DC變換電路模塊130，電感線圈L₁₂、L₂₂和L₃₂構(gòu)成了逆變電路模塊120的線圈輸入端。進(jìn)一步，電感線圈L₁₂、L₂₂和L₃₂中的每個(gè)的中部通過導(dǎo)線W₃₁引出，進(jìn)而通過導(dǎo)線W₃₁共同連接至AC/DC變換電路模塊130的直流輸出端131的第一端；電感線圈L₁₂、L₂₂和L₃₂中的每個(gè)的兩端各自通過一個(gè)二極管（整流二極管）連接導(dǎo)線W₃₂，進(jìn)而通過導(dǎo)線W₃₂共同地連接至AC/DC變換電路模塊130的直流輸出端131的第二端，例如，電感線圈L₁₂的兩端分別連接整流二極管D₁₁和D₁₂，電感線圈L₂₂的兩端分別連接二極管D₂₁和D₂₂，電感線圈L₃₂的兩端分別連接二極管D₃₁和D₃₂；這樣，電感線圈L₁₁、L₂₁或L₃₁的不同電流方向電流的輸出通過電感線圈L₁₂、L₂₂或L₃₂的兩端的不同的二極管輸出并形成相同方向的電流輸出，即完成整流功能，進(jìn)一步通過AC/DC變換電路模塊130中的RC濾波電路濾波處理后，在輸出端131形成直流輸出，從而最終完全直流轉(zhuǎn)換功能。具體地，RC濾波電路包括跨接在直流輸出端131的兩端的電容C₀和串接在直流輸出端131的兩端的任一端上的電阻R₀。

需要理解的是，AC/DC變換電路模塊130的整流濾波電路并不限于本實(shí)用新型圖1所示實(shí)施例，任何能夠?qū)⒍鄠€(gè)交流輸入經(jīng)過整流濾波處理后形成單個(gè)直流輸出的整流濾波電路均可以在此應(yīng)用。例如，整流電路并不限于以上實(shí)施例的全波整流電路，還應(yīng)用全橋整流電路、同步整流電路等。

以下結(jié)合圖3和圖4進(jìn)一步說明本實(shí)用新型實(shí)施例的混聯(lián)變換器100的基本工作原理。

本實(shí)用新型的混聯(lián)變換器100可以選擇任意一個(gè)直流輸入130作為直流源，以選擇直流輸入110₁作為直流源為示例（其直流電壓為V₀），如圖3和圖4所示，通過控制不同的逆變單元的開關(guān)管組合的導(dǎo)通，形成不同的等效電路。

在圖3所示等效電路中，其中箭頭反映了電流方向和功率流路徑；在輸出功率較小的情況下，通過控制信號(hào)使逆變單元122和123中的所有開關(guān)管關(guān)斷，因此，僅逆變單元121發(fā)揮逆變作用，在某一時(shí)刻，通過控制信號(hào)使能逆變單元121中的開關(guān)管S₁₂和S₁₃導(dǎo)通（開關(guān)管S₁₁和S₁₄關(guān)斷），等效電路圖如圖3所示，在又一時(shí)刻，還可以通過控制信號(hào)使能逆變單元121中的開關(guān)管S₁₁和S₁₄導(dǎo)通（開關(guān)管S₁₂和S₁₃關(guān)斷），形成類似圖3的等效電路圖。在小功率輸出的情況下，圖3等效電路圖中的開關(guān)管S₁₂和S₁₃相對(duì)承受較小的電壓應(yīng)力，這種情形下，逆變電路模塊120的工作原理與傳統(tǒng)的多電平全橋逆變電路的工作原理類似。

在圖4所示等效電路圖中，其中箭頭反映了電流方向和功率流路徑；如果輸出功率較大的情況下，僅通過逆變單元121進(jìn)行逆變處理（如圖3所示）將導(dǎo)致逆變單元121中的開關(guān)管S承受較大的電壓應(yīng)力，因此，對(duì)開關(guān)管S的應(yīng)力要求高。但是，本實(shí)用新型實(shí)施例中的逆變電路模塊采用混聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以通過控制信號(hào)使逆變單元121工作，同時(shí)逆變單元122和123也工作，也即逆變單元121、122和123同時(shí)工作并且并聯(lián)輸出相同功率或不同功率，在AC/DC變換電路模塊130中匯流后輸出直流。在某一時(shí)刻的等效電路圖如圖4所示，通過控制信號(hào)使能逆變單元121中的開關(guān)管S₁₂和S₁₃導(dǎo)通（開關(guān)管S₁₁和S₁₄關(guān)斷）、逆變單元122中的開關(guān)管S₂₁和S₂₄導(dǎo)通（開關(guān)管S₂₂和S₂₃關(guān)斷）、逆變單元123中的開關(guān)管S₃₁和S₃₄導(dǎo)通（開關(guān)管S₃₂和S₃₃關(guān)斷），此時(shí)，直流母線W₁₁、W₁₄構(gòu)成逆變電路模塊120的直流母線，直流輸入110₁的電壓V₀偏置在直流母線W₁₁和W₁₄上，直流母線W₁₁和W₁₄之間的串聯(lián)連接的6個(gè)開關(guān)管S的電壓應(yīng)力將變?yōu)閳D3情形的1/3，開關(guān)管電壓降也降低，這樣可以用電壓應(yīng)力等級(jí)較低的開關(guān)管形成高壓變換系統(tǒng)。并且，逆變單元121、122和123的線圈輸出端L₁₁、L₂₁和L₃₁并聯(lián)地輸出功率，在AC/DC變換電路模塊130中功率匯總輸出；通過控制每個(gè)逆變單元的開關(guān)管，可以控制每個(gè)逆變單元的線圈輸出端的輸出功率大小，也即每個(gè)逆變單元的輸出功率可控，從而可以混聯(lián)變換器100的整體直流輸出功率也可控。

需要理解的是，逆變電路模塊120中的逆變單元的數(shù)量的設(shè)置并不限于以上實(shí)施例，選擇工作的逆變單元的數(shù)量也可以根據(jù)具體情況來設(shè)置，例如，在以上圖4中，逆變單元123中的開關(guān)管S₃₁、S₃₂、S₃₃和S₃₄可以全關(guān)斷，僅逆變單元121和122工作，逆直流輸入110₁的電壓V₀偏置在直流母線W₁₁和W₁₃上，直流母線W₁₁和W₁₃之間的串聯(lián)的4個(gè)開關(guān)管S的電壓應(yīng)力將變?yōu)閳D3情形的1/2。

還需要說明的是，單個(gè)直流電源110的直流輸入通過多個(gè)逆變單元并行地進(jìn)行逆變處理后，在逆變電路模塊120的多個(gè)線圈輸出端的可以輸出更多數(shù)量的電平，相比于傳統(tǒng)的多電平逆變電路的可輸出電平數(shù)更多，因此，THD（總諧波失真）特性也相應(yīng)減小。

還需要理解是，本實(shí)用新型的混聯(lián)變換器100可以選擇三個(gè)直流輸入130中的至少兩個(gè)或兩個(gè)以上組合作為直流源（圖3和4中未示出），被選擇的直流輸入130所對(duì)應(yīng)的逆變單元被開關(guān)管控制信號(hào)使能工作，甚至未被選擇的直流輸入130所對(duì)應(yīng)的逆變單元也可以被開關(guān)管控制信號(hào)使能工作，因此，混聯(lián)變換器100可以提供多樣化的直流功率輸出，滿足各種功率需求。

圖5所示為按照本實(shí)用新型又一實(shí)施例的混聯(lián)變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖6所示為圖5中的逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，混聯(lián)變換器200相比于圖1所示實(shí)施例的混聯(lián)變換器100的主要區(qū)別在于逆變電路模塊220中使用的逆變單元的結(jié)構(gòu)不相同，在圖1和圖2所示，逆變單元是全橋H橋逆變單元121、122和123，在圖5和圖6所示實(shí)施例中，逆變單元是半橋H橋逆變單元221、222和223。

如圖5和圖6所示，半橋H橋逆變單元的其中一條主線路上的設(shè)置兩個(gè)開關(guān)管S、另一條主線上設(shè)置兩個(gè)電容C。分別地，逆變單元221具有兩個(gè)設(shè)置在主線路W₂₂上的開關(guān)管S₁₂和S₁₄、兩個(gè)設(shè)置在主線路W₂₁上電容C₁₁和電容C₁₃、設(shè)置在橋上的電感線圈L₁₁，電容C₁同樣跨接在直流母線W₁₁和W₁₂之間；逆變單元222具有兩個(gè)設(shè)置在主線路W₂₂上的開關(guān)管S₂₂和S₂₄、兩個(gè)設(shè)置在主線路W₂₁上電容C₂₁和電容C₂₂、設(shè)置在橋上的電感線圈L₂₁，電容C₂同樣跨接在直流母線W₁₂和W₁₃之間；逆變單元223具有兩個(gè)設(shè)置在主線路W₂₂上的開關(guān)管S₃₂和S₃₄、兩個(gè)設(shè)置在主線路W₂₁上電容C₃₁和電容C₃₃、設(shè)置在橋上的電感線圈L₃₁，電容C₃同樣跨接在直流母線W₁₃和W₁₄之間。

混聯(lián)變換器200中與混聯(lián)變換器100的相同部件的設(shè)置在此不再一一贅述，并且，其也具有相似類的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此，也具有混聯(lián)變換器100的相似效果和優(yōu)點(diǎn)。

圖7所示為按照本實(shí)用新型再一實(shí)施例的混聯(lián)變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。相對(duì)比圖1所示實(shí)施例的混聯(lián)變換器100，圖7中所示實(shí)施例的混聯(lián)變換器300在直流輸入110的數(shù)量沒有發(fā)生改變的情況下，逆變電路模塊120中的逆變單元數(shù)量減少，其中，逆變電路模塊120中僅設(shè)置了逆變單元121和122；相應(yīng)地，AC/DC變換電路模塊130中也減少了對(duì)應(yīng)的電感線圈L₃₁和整流二極管D₃₁和D₃₂。混聯(lián)變換器300中與混聯(lián)變換器100的相同部件的設(shè)置在此不再一一贅述，并且，其也具有相似類的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此，也具有混聯(lián)變換器100的相似效果和優(yōu)點(diǎn)。

需要理解的是，逆變電路模塊120中的逆變單元的數(shù)量并不限于以上實(shí)施例中的等于或小于直流輸入110的數(shù)量，在其他實(shí)施例中，直流輸入110的數(shù)量也大于直流輸入110的數(shù)量，例如，也可以設(shè)置為4個(gè)。將理解到，在存在兩個(gè)并行設(shè)置的逆變單元，并且每個(gè)逆變單元的輸入端對(duì)應(yīng)連接一個(gè)直流輸入110，至少兩個(gè)逆變單元的線圈輸出端被布置為并聯(lián)的輸出，兩個(gè)并行設(shè)置的逆變單元中之間共用直流母線、從而實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)并行的逆變單元的開關(guān)管之間形成串聯(lián)連接，那么即形成了混聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此，也將具有以上混聯(lián)變換器100的優(yōu)點(diǎn)。

以上圖1和圖5所示實(shí)施例的混聯(lián)變換器尤其適用于高壓充電應(yīng)用場(chǎng)合，以下基于混聯(lián)變換器對(duì)車輛的動(dòng)力電池的充電進(jìn)行示例說明。

圖8所示為按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的充換電設(shè)施的結(jié)構(gòu)示意圖。該充換電設(shè)施10可以但不限于為對(duì)車輛的動(dòng)力電池進(jìn)行充電的車輛充換電設(shè)施（例如車輛充電站），將理解到，充換電設(shè)施10還可以為各種充電站（不限于車輛充電站）、換電站或儲(chǔ)能電站（例如風(fēng)力發(fā)電或太陽能發(fā)電的儲(chǔ)能電站）等。圖8的充換電設(shè)施10示例地使用了如圖1所示實(shí)施例的混聯(lián)變換器100，混聯(lián)變換器100的直流輸入被對(duì)應(yīng)設(shè)置為不同類型的電源輸入，示例地，充換電設(shè)施10包括電網(wǎng)11、發(fā)電機(jī)12和直流電源13等不同類型的電源輸入；對(duì)應(yīng)電網(wǎng)11輸出的是交流電，因此，充換電設(shè)施10中對(duì)應(yīng)設(shè)置有AC/DC變換器11a，用于將電網(wǎng)11的交流輸出變換為直流輸出并提供給逆變電路模塊120；對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)12輸出的也是交流電，因此，充換電設(shè)施10中對(duì)應(yīng)設(shè)置有AC/DC變換器12a，用于將電網(wǎng)11的交流輸出變換為直流輸出并提供給逆變電路模塊120，AC/DC變換器12a可以與AC/DC變換器11a具有不同的型號(hào)或配置；對(duì)應(yīng)直流電源13輸出的是直流電，因此，充換電設(shè)施10中對(duì)應(yīng)設(shè)置有DC/DC變換器13a，用于將電網(wǎng)11的某一電壓直流輸出變換為又一電壓直流輸出并提供給逆變電路模塊120，在直流電源13的輸出電壓合適的情況下，也可以省略配置DC/DC變換器13a。AC/DC變換器11a、AC/DC變換器12a和DC/DC變換器13a中的任意一個(gè)或多個(gè)輸出的直流電源將提供給混聯(lián)變換器100進(jìn)行DC-AC-DC的變換然后在輸出端131輸出直流電。車輛900可以從充換電設(shè)施10的輸出端131的取電，從而對(duì)動(dòng)力電池充電。

充換電設(shè)施10可以具有多個(gè)不同類型的電源輸入，能夠輸入的電源類型也不限于電網(wǎng)11、發(fā)電機(jī)12和直流電源13，其可以根據(jù)充換電設(shè)施的環(huán)境條件而具體配置，直流電源13可以是光伏組件，或甚至可以是車輛的動(dòng)力電池（此時(shí)充換電設(shè)施10可以實(shí)現(xiàn)一輛電動(dòng)汽車為另一輛電動(dòng)汽車充電）。因此，充換電設(shè)施10可以兼容各種不同類型的電源輸入，容易解決充換電設(shè)施10在特殊場(chǎng)合或特殊環(huán)境條件下對(duì)充電的限制，例如，在電網(wǎng)11沒電時(shí)，用戶可以選擇接入發(fā)電機(jī)12進(jìn)行充電，也能夠?qū)崿F(xiàn)多種類型的電源輸入同時(shí)對(duì)被充電車輛進(jìn)行高壓充電，任意一個(gè)電源輸入因故障等因素?cái)嚯姇r(shí)，其他電源自動(dòng)的就可以承擔(dān)額外的補(bǔ)充功率，不會(huì)因?yàn)楣β什蛔愣袛喑潆姟Ｒ虼?，大大提高充電的便利性和健壯性，車輛用戶的體驗(yàn)好，能夠滿足各種場(chǎng)景的車輛充電需求。

應(yīng)當(dāng)理解，充換電設(shè)施10在使用圖1所示實(shí)施例的混聯(lián)變換器100時(shí)，其同樣具有混聯(lián)變換器100的優(yōu)點(diǎn)，例如，充換電設(shè)施10可以使用電壓應(yīng)力等級(jí)相對(duì)較低的開關(guān)管形成、成本低，并且具有較好的THD特性。

將理解，在本文中，將部件“連接”或“耦合”到另一個(gè)部件時(shí)，它可以直接連接或耦合到另一個(gè)部件或可以存在中間部件。相反，當(dāng)據(jù)稱將部件“直接耦合”或“直接連接”到另一個(gè)部件時(shí)，則不存在中間部件。

以上例子主要說明了本實(shí)用新型的混聯(lián)變換器及其充換電設(shè)施。盡管只對(duì)其中一些本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本實(shí)用新型可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本實(shí)用新型精神及范圍的情況下，本實(shí)用新型可能涵蓋各種的修改與替換。