具有多个DC链路的双向DC/AC电力转换系统

具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统
技术领域
1.本技术涉及dc-ac电力转换系统，并且更具体地涉及具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统，该双向dc/ac电力转换系统在具有模块化多电平转换器(mmc)结构的双向dc/ac电力转换电路中包括由连接至主dc链路的正电极的单电池组成的第一辅助dc链路(辅助dc链路)和/或由连接至主dc链路的负电极的单电池组成的第二辅助dc链路。


背景技术：

2.基于化石燃料的常规船舶被设置有独立的电力系统，所述电力系统被配置成主要使用特定频率/电压值的交流电力。
3.将具有固定频率/电压值的基于化石燃料的常规船舶的电力系统应用于电力推进船舶具有当输出电力随着电力推进船舶的操作速度变化时降低效率的缺点。
4.为了克服上述缺点，已经针对电力推进船舶开发了基于直流分配的变速发动机发电系统，并且将其应用于电力推进船舶的电力系统。在上述变速发动机发电系统中，需要dc-ac转换来将推进电动机与变速发电机的输出电力连接，并且还需要预定电压的低电压ac电力源来向电力推进船舶的酒店负载和其他电气负载供应电力。
5.近年来，为船舶配备诸如电池的能量存储装置以提高燃料效率并解决诸如减少排放的环境问题的需求很大。这种电池连接在电力推进船舶的电力系统内需要单独的电力转换器。特别地，大规模(数兆瓦到数十兆瓦)电力转换对于大型船舶至关重要，因为与诸如电动车辆的其他移动应用相比，负载的功耗非常高。
6.另外，不仅由于推进负载的电力需求，而且还由于酒店负载和其他电力负载的电力需求，船舶需要多个电压的dc/ac电力共存。因此，需要能够将共存的dc/ac电力一体地链接的电力转换电路。


技术实现要素：

7.技术问题
8.根据本技术的实施方式，提供了具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统，该双向dc/ac电力转换系统能够转换大量电力并且能够链接多个共存电压的dc/ac电力。
9.技术方案
10.根据本技术的一方面的具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统，该双向dc/ac电力转换系统包括：具有正端子和负端子的主dc链路；至少一个辅助dc链路，所述至少一个辅助dc链路包括第一辅助dc链路和第二辅助dc链路中的至少一者，第一辅助dc链路具有连接至主dc链路的正端子的正端子，第二辅助dc链路具有连接至主dc链路的负端子的负端子；串联连接以形成一个或更多个支路的多个单电池，每个单电池包括基于半导体的开关元件，并且一个或更多个支路中的每个支路并联连接至主dc链路；以及一个或更多个相端子，所述一个或更多个相端子形成在每个支路中的包括单电池的部分的臂与包括单电池的其他部分的臂之间，并且能够输出相电流。
11.在实施方式中，多个单电池可以包括至少一个第一单电池、至少一个第二单电池和多个第三单电池。第一辅助dc链路由至少一个第一单电池组成，并且第二辅助dc链路由至少一个第二单电池组成。多个第三单电池设置在每个支路中的第一单电池与第二单电池之间。
12.在实施方式中，双向dc/ac电力转换系统可以被配置成使得第一辅助dc链路和主dc链路共享正端子，或者第二辅助dc链路和主dc链路共享负端子。
13.在实施方式中，第一单电池可以包括三个输出端子。三个输出端子中的一个输出端子可以串联连接至相邻第三单电池，并且三个输出端子中的其他两个输出端子可以分别连接至第一辅助dc链路的正输出端子和负输出端子。第二单电池可以包括三个输出端子。三个输出端子中的一个输出端子可以串联连接至相邻第三单电池，并且三个输出端子中的其他两个输出端子可以分别连接至第二辅助dc链路的正输出端子和负输出端子。在第一单电池和第二单电池中，与相邻第三单电池串联的一个输出端子位于每个单电池中的开关元件的串联连接上。
14.在实施方式中，第三单电池可以包括两个输出端子。两个输出端子各自连接至两个不同的相邻第三单电池的各自一个输出端子，或者两个输出端子各自连接至不同的相邻第三单电池的一个输出端子以及第一单电池或第二单电池的一个输出端子。
15.在实施方式中，第三单电池可以具有不同于第一单电池和第二单电池的任何电路结构。
16.在实施方式中，相端子可以连接至包括电力源或负载的n相链路。双向dc/ac电力转换系统被配置成从主dc链路、第一dc链路和第二dc链路中的一个或更多个中的每个dc链路向n相链路供应电力，或者从n相链路向主dc链路、第一dc链路和第二dc链路中的一个或更多个中的每个dc链路供应电力。
17.在实施方式中，双向dc/ac电力转换系统可以被配置成：当多个支路的全部经由相应的相端子连接至n相链路时，允许主dc链路与n相链路之间的电力交换。主dc链路与n相链路之间的电力供应是利用值等于所连接的支路的数目的n相电流来执行的。
18.在实施方式中，双向dc/ac电力转换系统可以被配置成使得：当多个支路的部分经由相应的相端子连接至n相链路并且多个支路的其他部分连接至第一辅助dc链路和第二辅助dc链路中的至少一个辅助dc链路时，主dc链路与n相链路之间的电力交换以及至少一个辅助dc链路与主dc链路之间的电力交换是可能的。
19.能够从主dc链路输出的交流电常数是响应于其他部分的支路的数目而减小的值。
20.在实施方式中，双向dc/ac电力转换系统可以被配置成使得主dc链路和至少一个辅助dc链路中的一些或全部各自能够彼此直接进行电力交换。
21.在实施方式中，在双向dc/ac电力转换系统中，主dc链路可以被施加有比施加至至少一个辅助dc链路中的每个辅助dc链路的电压大的电压。
22.在实施方式中，双向dc/ac电力转换系统可以被配置成被施加有比施加至第一辅助dc链路的电压和施加至第二辅助dc链路的电压的总和大的电压。
23.根据本技术的另一方面的具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统，该双向dc/ac电力转换系统包括：具有正端子和负端子的多个主dc链路，所述多个主dc链路形成中性点；至少一个辅助dc链路，所述至少一个辅助dc链路包括第一辅助dc链路和第二辅助dc链
路中的至少一者，第一辅助dc链路具有连接至主dc链路的正端子的正端子，第二辅助dc链路具有连接至主dc链路的负端子的负端子；串联连接以形成一个或更多个支路的多个单电池，每个单电池包括基于半导体的开关元件，并且一个或更多个支路中的每个支路并联连接至对应的主dc链路；以及一个或更多个相端子，所述一个或更多个相端子形成在每个支路中的包括单电池的部分的臂与包括单电池的其他部分的臂之间，并且能够输出相电流。
24.在实施方式中，双向dc/ac电力转换系统可以被配置成使得第一辅助dc链路和两个主dc链路各自具有不同的正端子，第二辅助dc链路和两个主dc链路各自具有不同的负端子，并且第一辅助dc链路的负端子和第二辅助dc链路的正端子连接至中性点的端子。
25.在实施方式中，第一辅助dc链路的负端子和第二辅助dc链路的正端子可以是中性点的端子。
26.在实施方式中，两个主dc链路各自可以包括对应于与主dc链路并联连接的支路的数目的相端子。
27.有益效果
28.利用本技术的dc/ac电力转换系统，可以在不需要单独的变压器和附加的电力转换器的情况下容易地连接各种dc电压源和电力推进电机。特别地，可以在不需要单独的电力转换器或变压器的情况下将具有不同电压的多个dc电力源连接至ac输出，并且dc电力源之间或dc/ac之间的双向电力交换是可能的。
附图说明
29.为了更清楚地描述本发明的技术方案或相关技术的实施方式，下面将对实施方式的描述中所需的附图进行简要介绍。应当理解，以下附图是出于描述本说明书的实施方式的目的，而不是旨在进行限制。另外，为了描述清楚，一些元件可以在下面的附图中以各种变化示出，包括夸大和省略。
30.图1是根据本技术的具体实施方式的具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统的示意图。
31.图2是根据本技术的实施方式的第一类型单电池的示意图。
32.图3a、图3b和图3c是根据本技术的实施方式的第二类型单电池的示意图。
33.图4和图5是根据本技术的其他具体实施方式的具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统的示意图。
34.图6是根据本技术的另一具体实施方式的具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统的示意图。
35.[附图标记说明]
[0036]
1：主dc链路
[0037]
2：支路
[0038]
3和5：辅助dc链路
[0039]
22：臂
[0040]
200、203和205：单电池
[0041]
1000：双向dc/ac电力转换系统
具体实施方式
[0042]
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。
[0043]
然而，这并不旨在将本公开内容限于任何特定的实施方式，而是应当理解为包括本公开内容的实施方式的各种修改、等同物和/或替代方案。结合对附图的描述，类似的附图标记可以用于类似的构成元件。
[0044]
在本说明书中，诸如“具有”、“可能具有”、“包括/包含”或“可能包括/可能包含”的表述是指对应特征(例如，数值、功能、操作、步骤、以及诸如部分、元件和/或部件的构成元件)的存在，并且不旨在排除另外特征的存在或添加。
[0045]
当一个构成元件被描述为“耦接”或“连接”至另一构成元件时，应当理解，一个构成元件可以直接耦接或连接至另一构成元件，并且在构成元件之间也可以存在中间构成元件。当一个构成元件被描述为“直接耦接至”或“直接连接至”另一构成元件时，应当理解，在构成元件之间不存在中间构成元件。
[0046]
在各种实施方式中使用的术语“第一”和“第二”可以不考虑各种构成元件的顺序和/或重要性而使用，并且不限制对应的构成元件。上面描述的表述用于区分一个构成元件和另一构成元件。例如，第一构成元件和第二构成元件可以表示不同的构成元件，与顺序或重要性无关。
[0047]
根据本技术的实施方式的双向dc/ac电力转换系统(在下文中称为dc/ac电力转换系统)包括具有模块化多电平转换器(mmc)结构的双向dc/ac电力转换电路。具有mmc结构的双向dc/ac电力转换电路包括多个dc链路。
[0048]
图1是根据本技术的具体实施方式的具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统的示意图。
[0049]
参照图1，具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统(在下文称为dc/ac电力转换系统1000)包括具有模块化多电平转换器(mmc)结构的双向dc/ac电力转换电路。具有mmc结构的双向dc/ac电力转换电路包括：主dc链路1；至少一个辅助dc链路；以及多个单电池200、203和205。在具体实施方式中，dc/ac电力转换系统1000包括第一辅助dc链路3和第二辅助dc链路5。
[0050]
主dc链路1具有正端子x1和负端子x2。主dc链路1与提供主dc电力的主电力源并联连接。例如，主dc链路1可以是燃料电池输出dc链路。在船舶中，由发动机产生的电力也可以用作主dc链路1的电力。
[0051]
辅助dc链路3和5可以是与主dc链路1不同的电力系统的链路，例如，已经对交流发电机输出进行整流的dc链路、或电池dc链路。
[0052]
辅助dc链路3和5的电压各自都小于主dc链路1的电压。主dc链路1的电压可以大于辅助dc链路3和5的电压之和。施加至主dc链路1的电压可以是例如几千伏特。相比之下，施加至辅助dc链路3和5的电压可以是例如1000v或更少。
[0053]
单电池200、203和205包括：多个功率半导体210；以及至少一个能量存储单元220。功率半导体210彼此串联连接。能量存储单元220可以存储dc电力。多个功率半导体210以桥的形式与能量存储单元220并联连接。
[0054]
功率半导体210包括导通/关断可控功率半导体开关211和与之并联连接的回流二极管212。功率半导体210由来自控制单元(未示出)的控制信号来控制导通/关断。
[0055]
单电池200、203和205也可以具有半桥电路、全桥电路结构。参照下面的图2和图3，将更详细地描述单电池结构。
[0056]
功率半导体210可以是绝缘栅双极型晶体管(igbt)、场效应晶体管(fet)、晶体管、栅极关断晶闸管(gto，igct)、二极管或切换电流流动的基于半导体的开关元件。能量存储单元220可以是电容器、电池、燃料电池等。
[0057]
多个单电池200、203和205是与mmc转换器的子模块对应的构成元件。多个单电池200、203和205形成至少一个支路2。多个单电池200、203和205串联连接至每个支路2。每个支路2包括直接连接至辅助dc链路3的正电极的单电池203、直接连接至辅助dc链路5的负电极的单电池205、以及设置在单电池203与单电池205之间的单电池200。在实施方式中，在辅助dc链路3与主dc链路1共享正电极的情况下，单电池203可以直接连接至主dc链路1的正电极，如图1所示。在辅助dc链路5与主dc链路1共享负电极的情况下，单电池205可以直接连接至主dc链路1的负电极，如图1所示。
[0058]
整个电力转换电路可以包括n个支路2。每个支路2都共同连接至主dc链路1。每个支路2的一个端子连接至主dc链路1的正电极，并且另一端子连接至主dc链路1的负电极。
[0059]
每个支路2包括能够承载交流相电流的相端子。相端子形成在每个支路2内的臂22与臂22之间。
[0060]
在每个支路2中，从每个相端子至主dc链路的正电极设置的单电池、以及从每个相端子至主dc链路的负电极设置的单电池各自都被称为臂22。也就是说，每个支路2形成一对臂22。这对臂22串联连接在同一支路2上。
[0061]
如图1所示，分别连接相电流从每个支路2通过其行进的相端子。在包括n个支路2的情况下，dc/ac电力转换系统1000可以提供多达n相电流。
[0062]
辅助dc链路3包括至少一个单电池203。
[0063]
在实施方式中，辅助dc链路3的正电极可以连接至主dc链路1的正电极。然后，在每个支路中，在支路中的单电池中最接近主dc链路的正电极的单电池203直接连接至主dc链路1的正电极。
[0064]
如图1所示，辅助dc链路3可以形成以与主dc链路1一样共享正端子x1。辅助dc链路3具有连接至单电池203的另一端的负端子x3，单电池203具有连接至主dc链路1的负电极的一端。
[0065]
辅助dc链路5包括至少一个单电池205。
[0066]
在实施方式中，每条支路中最接近主dc链路的负电极的辅助dc链路5的负电极可以连接至主dc链路1的负电极。然后，在支路中的单电池中，单电池205直接连接至主dc链路1的负电极。
[0067]
如图1所示，辅助dc链路5可以形成以与主dc链路1一样共享负端子x2。辅助dc链路5具有连接至单电池203的另一端的正端子x5，单电池203具有连接至主dc链路1的负电极的一端。
[0068]
在多个单电池200、203和205中，直接连接至辅助dc链路3和5的单电池203和205以及在单电池203与单电池205之间的单电池200可以具有不同的结构。直接连接至辅助dc链路3和5的单电池203和205是第一类型结构的单电池(在下文称为“第一类型单电池”)，并且在单电池203与单电池205之间的单电池200可以是第二类型结构的单电池(在下文称为“第
二类型单电池”)。直接连接至辅助dc链路3和5的单电池203和205包括与在单电池203与单电池205之间的单电池200不同的电路。
[0069]
图2是根据本技术的实施方式的第一类型单电池的示意图。
[0070]
参照图2，直接连接至主dc链路1的正电极的单电池203以及直接连接至主dc链路1的负电极的单电池205包括三个输出端子y
l
、y
p
和yn。三个输出端子中的一个端子y
l
与另一单电池200串联连接。如图1和图2所示，端子y
l
可以定位为与功率半导体210串联连接。单电池203和205经由端子y
l
与单电池200连接以形成支路2。
[0071]
三个端子中的其他两个端子y
p
和yn是连接至对应辅助dc链路3和5的正/负电极的端子。例如，单电池203的端子y
p
连接至辅助dc链路3的正端子x1。单电池203的端子yn连接至辅助dc链路3的负端子x3。单电池205的端子y
p
连接至辅助dc链路5的正端子x5。单电池205的端子yn连接至辅助dc链路5的负端子x2。
[0072]
图3a、图3b和图3c是根据本技术的实施方式的第二类型单电池的示意图。
[0073]
参照图3a、图3b和图3c，在单电池203与单电池205之间的单电池200包括两个输出端子y
l1
和y
l2
。两个端子y
l1
和y
l2
中的每一个分别连接至另一单电池200的端子y
l1
和y
l2
，或者连接至单电池203和205的端子y
l
；以及连接至另一单电池200的端子y
l1
或y
l2
。
[0074]
在实施方式中，单电池200可以具有与图2中单电池203和205的电路不同的电路结构。特别地，单电池200可以被实现为除了图2中的结构以外的任何结构的电路。例如，除了半桥电路或全桥电路外，图3a至图3c中的单电池200还可以具有连接dc和ac的各种开关电路结构。毕竟，单电池200具有高自由度的电路配置。
[0075]
每个dc链路1、3和5可以经由dc/ac电力转换单元(未示出)连接至ac负载或可变电压/可变频率的ac电力源，或者连接至ac负载或特定电压/特定频率的商用频率的ac电力源。dc/ac电力转换单元是常规dc/ac电力转换电路，并且可以包括例如逆变器、静态频率转换器(sfc)或ac变压器。dc/ac电力转换单元将高压电力转换成与所连接部件(负载或电力源)对应的低压电力。
[0076]
主dc链路1也可以向具有相对高功耗的负载、例如诸如推进器电机或推进电机的船舶推进负载供应电力。
[0077]
另外，辅助dc链路3和5可以向不同于推进负载的ac负载例如酒店负载供应电力。辅助dc链路3和5可以与逆变器、静态频率转换器(sfc)或ac变压器并联连接，以向ac负载提供额定电力。当dc电力源(电池、燃料电池、交流发电机的整流输出、经由逆变器的ac电力源的dc链路)连接至这些单独的辅助dc链路3、5时，图1中的电路被实现为能够进行附加电力转换的电路。
[0078]
dc/ac电力转换系统1000还可以从每个支路2的上/下臂22所连接的部分(例如，相端子)输出交流电。
[0079]
n个支路的一些或所有支路也可以经由相端子连接至n相ac链路。n相中的n的值可以等于或小于支路2的数目(即，n的值)。
[0080]
如上所述，在包括n个支路2的情况下，dc/ac电力转换系统1000可以输出多达n相交流电。n相交流电被供应给连接的ac链路(未示出)。n相ac链路也可以是推进负载，其可以包括n相交流电推进电机。n相交流电输出连接至n相交流电推进电机，其用于推进船舶。
[0081]
另外，在图1中，dc/ac电力转换系统1000的n相交流电输出可分别与主dc链路1和
辅助dc链路3和5的一个或更多个dc链路交换电力。电力可以从多个dc链路中的一个或更多个dc链路(例如，1、3或5)中的每个dc链路供应给n相链路，或者电力可以从n相链路供应给多个dc链路中的一个或更多个dc链路(例如，1、3或5)中的每个dc链路。
[0082]
在实施方式中，主dc链路1可以连接至包括供应有n相交流电输出的n相负载的n相链路(未示出)。当多个支路的所有支路都通过相端子中的每个相端子连接至n相链路时，主dc链路与n相链路之间可以进行电力交换。这种电力交换包括从主dc链路1至n相链路的电力供应或者从n相链路至主dc链路1的电力供应。
[0083]
在实施方式中，dc/ac电力转换系统1000可以被配置成使得n个支路2中的一些支路用于与辅助dc链路3和5交换电力的目的，以便没有交流电输出供应给n相链路。可以在主dc链路与n相链路之间交换电力，并且可以在至少一个辅助dc链路与主dc链路之间交换电力。
[0084]
在这种情况下，与连接所有支路2的情况相比较，可从主dc链路1输出的交流电常数会响应于一些其他支路的数目而减小。例如，交流电常数根据未连接的一些其他支路2的输出的比例而减小。
[0085]
另外，每个dc链路1、3或5可以直接彼此交换电力，而不需要n相链路的干预。即使没有连接主dc链路1，辅助dc链路3和5也可以彼此交换电力。辅助dc链路3和5中的仅一个辅助dc链路可以向n相链路供应电力，或者辅助dc链路3和5中的所有辅助dc链路也可以向n相链路供应电力。
[0086]
电流链路1、3和5中的每个电流链路上的电压可以彼此独立地控制。
[0087]
如上所述，dc/ac电力转换系统1000不限于具有多个辅助dc链路。在其他具体实施方式中，dc/ac电力转换系统1000可以被修改成包括主dc链路1和单个辅助dc链路3或5。
[0088]
图4和图5是根据本技术的其他具体实施方式的具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统的示意图。
[0089]
dc/ac电力转换系统1000可以包括：主dc链路1；以及包括连接至主dc链路1的正端子x1的单电池203的辅助dc链路3，如图4所示。
[0090]
替选地，dc/ac电力转换系统1000可以包括：主dc链路1；以及包括连接至主dc链路1的负端子x2的单电池205的辅助dc链路5，如图5所示。
[0091]
图6是根据本技术的另一具体实施方式的具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统的示意图。
[0092]
参照图6，dc/ac电力转换系统1000可以包括两个主dc链路1和两个辅助dc链路3和5。图6中的系统1000也可以实现为图4和图5中的系统1000的组合。在图6中，主dc链路1被配置为具有正电极、中性点xn和负电极的双极型dc链路。两个dc链路1用各自的正端子和负端子形成中性点xn。
[0093]
在图6的系统1000中，第一辅助dc链路3和主dc链路1不共享正端子，并且各自具有不同的正端子x1和x3。第二辅助dc链路5和主dc链路1不共享负端子，并且各自具有不同的负端子x2和x5。
[0094]
第一辅助dc链路3的负端子和第二辅助dc链路的正端子连接至中性点xn的端子，并且具有相同的电位。
[0095]
在实施方式中，第一辅助dc链路3的负端子和第二辅助dc链路5的正端子可以是中
性点xn的端子。如图6所示，两个主dc链路1和两个辅助dc链路3和5可以被配置成使得由两个主配电端1共享的端子xn分别用作第一辅助dc链路3的负端子、第二辅助dc链路5的正端子和系统1000的中性点。
[0096]
在这种情况下，与图1、图4和图5中的系统1000相比较，对于相同的介电强度，图6中的系统1000可以具有两倍的电力转换能力。
[0097]
如上所述，dc/ac电力转换系统1000被配置成通过多个dc链路相互转换几mw到几十mw的dc或ac电力，并且同时连接多个dc电力源。dc/ac电力转换系统1000可以包括包含各种电路的单电池200，从而响应于各种电压和电力实现灵活的系统设计。特别是在独立的电力系统例如船舶中，根据dc/ac电力的各种电压和船舶的大小，电力连接对各种容量是有用的。
[0098]
此外，通过除主dc链路1之外包括至少一个辅助dc链路3和5，即使主dc链路1或辅助dc链路3和5不能供应电力，也可以使诸如减载的供电中断问题最小化。
[0099]
上面已经参照附图中示出的实施方式对本发明进行了描述，附图中示出的实施方式仅用于说明，并且本领域的技术人员将理解，实施方式的各种修改和变化是可能的。然而，这种修改应该被认为是在本发明的技术保护范围内。因此，本公开内容的真正技术保护范围应当由所附权利要求的技术精神来确定。
[0100]
【工业适用性】
[0101]
根据本技术的实施方式，能够将具有不同电压的多个dc电力源连接至ac输出并且在dc电力源之间或在dc/ac之间实现双向电力交换的双向dc/ac电力转换系统，在没有单独的电力转换器或变压器的情况下，可以用于需要连接各种dc和ac电压的系统行业。特别地，期望在电力推进船舶的电力转换系统行业中具有高的工业适用性。

技术特征：
1.一种具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统，所述双向dc/ac电力转换系统包括：具有正端子和负端子的主dc链路；至少一个辅助dc链路，其中，所述至少一个辅助dc链路包括第一辅助dc链路和第二辅助dc链路中的至少一者，所述第一辅助dc链路具有连接至所述主dc链路的正端子的正端子，所述第二辅助dc链路具有连接至所述主dc链路的负端子的负端子；串联连接以形成一个或更多个支路的多个单电池，其中，每个单电池包括基于半导体的开关元件，并且所述一个或更多个支路中的每个支路并联连接至所述主dc链路；以及一个或更多个相端子，所述一个或更多个相端子形成在每个支路中的包括所述单电池的部分的臂与包括所述单电池的其他部分的臂之间，并且能够输出相电流。2.根据权利要求1所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述多个单电池包括至少一个第一单电池、至少一个第二单电池和多个第三单电池，并且其中，所述第一辅助dc链路由所述至少一个第一单电池组成，所述第二辅助dc链路由所述至少一个第二单电池组成，并且所述多个第三单电池设置在每个支路中的所述第一单电池与所述第二单电池之间。3.根据权利要求2所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述第一辅助dc链路和所述主dc链路被配置成共享正端子，或者所述第二辅助dc链路和所述主dc链路被配置成共享负端子。4.根据权利要求2所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述第一单电池包括三个输出端子，所述三个输出端子中的一个输出端子与相邻第三单电池串联连接，并且所述三个输出端子中的其他两个输出端子分别连接至所述第一辅助dc链路的正输出端子和负输出端子，其中，所述第二单电池包括三个输出端子，所述三个输出端子中的一个输出端子与相邻第三单电池串联连接，并且所述三个输出端子中的其他两个输出端子分别连接至所述第二辅助dc链路的正输出端子和负输出端子，并且其中，在所述第一单电池和所述第二单电池中的每一个中的与相邻第三单电池串联连接的一个输出端子位于每个单电池中的开关元件的串联连接上。5.根据权利要求2所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述第三单电池包括两个输出端子，并且所述两个输出端子各自连接至两个不同的相邻第三单电池的各自一个输出端子，或者所述两个输出端子各自连接至不同的相邻第三单电池的一个输出端子以及所述第一单电池或所述第二单电池的一个输出端子。6.根据权利要求5所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述第三单电池具有不同于所述第一单电池和所述第二单电池的任何电路结构。7.根据权利要求1所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述相端子连接至包括电力源或负载的n相链路，并且被配置成从所述主dc链路、所述第一dc链路和所述第二dc链路中的一个或更多个中的每个dc链路向所述n相链路供应电力，或者从所述n相链路向所述主dc链路、所述第一dc链路和所述第二dc链路中的一个或更多个中的每个dc链路供应电力。8.根据权利要求7所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，当所述多个支路的全部经由相应的相端子连接至所述n相链路时，能够进行所述主dc链路与所述n相链路之间的电力交
换，并且其中，所述主dc链路与所述n相链路之间的电力供应是利用值等于所连接的支路的数目的n相电流来执行的。9.根据权利要求7所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，当所述多个支路的部分经由相应的相端子连接至所述n相链路并且所述多个支路的其他部分连接至所述第一辅助dc链路和所述第二辅助dc链路中的至少一个辅助dc链路时，能够进行述主dc链路与所述n相链路之间的电力交换以及所述至少一个辅助dc链路与所述主dc链路之间的电力交换，并且其中，能够从所述主dc链路输出的交流电常数响应于其他部分的支路的数目而减小。10.根据权利要求1所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述主dc链路和所述至少一个辅助dc链路中的一些或全部各自能够彼此直接进行电力交换。11.根据权利要求1所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述主dc链路被施加有比施加至所述至少一个辅助dc链路中的每个辅助dc链路的电压大的电压。12.根据权利要求11所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述双向dc/ac电力转换系统被施加有比施加至所述第一辅助dc链路的电压和施加至所述第二辅助dc链路的电压的总和大的电压。13.一种具有多个dc链路的双向dc/ac电力转换系统，所述双向dc/ac电力转换系统包括：具有正端子和负端子的多个主dc链路，其中，所述多个主dc链路形成中性点；至少一个辅助dc链路，其中，所述至少一个辅助dc链路包括第一辅助dc链路和第二辅助dc链路中的至少一者，所述第一辅助dc链路具有连接至所述主dc链路的正端子的正端子，所述第二辅助dc链路具有连接至所述主dc链路的负端子的负端子；串联连接以形成一个或更多个支路的多个单电池，其中，每个单电池包括基于半导体的开关元件，并且所述一个或更多个支路中的每个支路并联连接至对应的主dc链路；以及一个或更多个相端子，所述一个或更多个相端子形成在每个支路中的包括所述单电池的部分的臂与包括所述单电池的其他部分的臂之间，并且能够输出相电流。14.根据权利要求13所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述第一辅助dc链路和两个主dc链路被配置成各自具有不同的正端子，其中，所述第二辅助dc链路和所述两个主dc链路被配置成各自具有不同的负端子，并且其中，所述第一辅助dc链路的负端子和所述第二辅助dc链路的正端子被配置成连接至所述中性点的端子。15.根据权利要求14所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述第一辅助dc链路的负端子和所述第二辅助dc链路的正端子是所述中性点的端子。16.根据权利要求14所述的双向dc/ac电力转换系统，其中，所述两个主dc链路各自包括对应于与所述主dc链路并联连接的支路的数目的相端子。

技术总结
本申请的实施方式涉及具有多个DC链路的双向DC/AC电力转换系统，该双向DC/AC电力转换包括：主DC链路；至少一个辅助DC链路，所述至少一个辅助DC链路包括第一辅助DC链路和第二辅助DC链路中的至少一者，第一辅助DC链路具有连接至主DC链路的正端子的正端子，第二辅助DC链路具有连接至主DC链路的负端子的负端子；以及串联连接以形成一个或更多个支路的多个单电池。池。池。


技术研发人员：薛承基 高尚起 崔盛辉
受保护的技术使用者：首尔大学校产学协力团
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2023/9/26