(57)【要約】  手短に言えば、本発明は、特に、電力グリッドの電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）で利用可能なＡＣ電気信号を整流することを可能にする、特に、複数の整流器アーム（１１０）を含む変換器（１００）に関する。電力グリッドの電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）から来る電気信号のバランスを取り、その出力端子（Ｓ１、Ｓ２）間で変換器（１００）によって生成されるＤＣ信号の変調振幅を制限するために、変換器（１００）は、電力グリッドの中性（Ｎ）に流れる電流の振幅を決定し、等しいかまたはそうでないとしても近い振幅の反対の電流を生成する補正アーム（１２０）も含む。本発明は、そのような変換器（１００）、および、アクティブダブルブリッジ（２００）の出力（Ｓ３、Ｓ４）が変換器（１００）から電気的に絶縁されるように、１つまたは複数のアクティブダブルブリッジ（２００）を含む双方向充電器（１０）にも関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気ネットワークの複数の電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に電気的に接続されるように設計された変換器（１００）であって、前記変換器（１００）は、
−複数の整流分岐（１１０）であって、各整流分岐（１１０）は、第１のスイッチングデバイス（１１１）および第２のスイッチングデバイス（１１２）によって形成された整流ブリッジを含み、前記第１のスイッチングデバイス（１１１）および前記第２のスイッチングデバイス（１１２）は、前記電気ネットワークの前記電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうちの１つに電気的に接続された共通点（１６１１、１６２１、１６３１）の領域において電気的に相互接続されており、各整流分岐（１１０）は、異なる電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に電気的に接続されている、複数の整流分岐（１１０）と、
−すべての整流分岐（１１０）をバイパスするように配置された電圧分岐（１３０）であって、前記電圧分岐（１３０）は、直列に配置された少なくとも２つの出力キャパシタ（１３１、１３２）を含み、前記２つの出力キャパシタ（１３１、１３２）の中点（１３３）は、出力線（１６０）によって各整流分岐（１１０）の各スイッチングデバイス（１１１、１１２）に電気的に接続されている、電圧分岐（１３０）と、を含み、
前記変換器（１００）は、前記電気ネットワークの様々な前記電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）間の位相差を補正するためのデバイス（１２５）を含み、前記補正デバイス（１２５）は、前記電気ネットワークの電気基準線（Ｎ）に流れる電流を最小化するように設計されており、前記電気ネットワークの前記電気基準線（Ｎ）は、前記電気ネットワークの電気的中性である、ことを特徴とする変換器（１００）。
【請求項２】
前記補正デバイス（１２５）は、前記変換器（１００）の補正分岐（１２０）によって形成され、前記補正分岐（１２０）は、中間点（１６４１）の前記領域において前記電気ネットワークの前記電気基準線（Ｎ）に電気的に接続されており、前記補正分岐（１２０）は、互いに直列になるように配列され前記中間点（１６４１）の前記領域において相互接続された第１のスイッチングデバイス（１２１）および第２のスイッチングデバイス（１２２）を含む、請求項１に記載の変換器（１００）。
【請求項３】
前記補正デバイス（１２５）の前記第１のスイッチングデバイス（１２１）および／または前記第２のスイッチングデバイス（１２２）は、少なくとも１つのパワートランジスタ（１２１１、１２１２、１２２１、１２２２）を含む、請求項２に記載の変換器（１００）。
【請求項４】
前記補正デバイス（１２５）の前記第１のスイッチングデバイス（１２１）は、互いに対して直列になるように配置された２つのパワートランジスタ（１２１１、１２２２）を含み、前記補正デバイス（１２５）の前記第２のスイッチングデバイス（１２２）は、互いに対して直列になるように配置された２つのパワートランジスタ（１２２１、１２２２）を含む、請求項３に記載の変換器（１００）。
【請求項５】
前記補正デバイス（１２５）の各パワートランジスタ（１２１１、１２１２、１２２１、１２２２）は、各パワートランジスタ（１２１１、１２１２、１２２１、１２２２）のドレイン端子とソース端子との間に置かれたフリーホイールダイオード（Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８）を含む、請求項３または４に記載の変換器（１００）。
【請求項６】
前記変換器（１００）の各第１のスイッチングデバイス（１１１）および第２のスイッチングデバイス（１１２）は、前記変換器（１００）の前記出力線（１６０）に電気的に接続された接続線（１６５）を含み、前記接続線（１６５）は、前記出力線（１６０）を、前記スイッチングデバイスの前記２つのパワートランジスタ（１１１１、１１１２、１１２１、１１２２）の共通端子に接続する、請求項３から５のいずれか一項に記載の変換器（１００）。
【請求項７】
前記変換器（１００）の各第１のスイッチングデバイス（１１１）および第２のスイッチングデバイス（１１２）の前記接続線（１６５）は、前記出力線（１６０）から対応する前記スイッチングデバイス（１１１、１１２）に向かう電流の流れを防ぐように設計されたダイオード（Ｄ９、Ｄ１０）を含む、請求項６に記載の変換器（１００）。
【請求項８】
前記変換器（１００）の各整流分岐（１１０）の前記第１のスイッチングデバイス（１１１）および／または前記第２のスイッチングデバイス（１１２）は、少なくとも１つのパワートランジスタ（１１１１、１１１２、１１２１、１１２２）を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の変換器（１００）。
【請求項９】
各整流分岐（１１０）の前記第１のスイッチングデバイス（１１１）は、互いに対して直列になるように配置された２つのパワートランジスタ（１１１１、１１１２）を含み、各整流分岐（１１０）の前記第２のスイッチングデバイス（１１２）は、互いに対して直列になるように配置された２つのパワートランジスタ（１１２１、１１２２）を含む、請求項８に記載の変換器（１００）。
【請求項１０】
各整流分岐（１１０）の各パワートランジスタ（１１１１、１１１２、１１２１、１１２２）は、各パワートランジスタ（１１１１、１１１２、１１２１、１１２２）のドレイン端子とソース端子との間に置かれたフリーホイールダイオード（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）を含む、請求項８または９に記載の変換器（１００）。
【請求項１１】
前記電気ネットワークの様々な前記電気位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）間の位相差を補正するための前記デバイス（１２５）の前記補正分岐（１２０）は、前記変換器（１００）の前記整流分岐（１１０）と平行に位置する、請求項２から１０のいずれか一項に記載の変換器（１００）。
【請求項１２】
前記変換器（１００）は、対応する電気信号を整形するために、各電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）および前記電気基準線（Ｎ）のための入口フィルタ（１５０）を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の変換器（１００）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の変換器（１００）と、スイッチ（２１１〜２１４、２２１〜２２４）の少なくとも１つのアクティブダブルブリッジ２００とを含む双方向充電器（１０）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのアクティブダブルブリッジ（２００）は、前記少なくとも１つの対応するアクティブダブルブリッジ（２００）の入口と出口との間に位置する絶縁変圧器（２３０）を含む、請求項１３に記載の双方向充電器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１８年３月３０日に出願されたフランス出願第１８５２８１４号の優先権を主張し、その内容（本文、図面、および特許請求の範囲）は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、例えばパワーエレクトロニクスの分野で使用されるような整流器／インバータの機能を果たす力率補正変換器に関する。本発明はまた、整流器として、および選択的にインバータとして機能するように設計された、この種の変換器を含む可逆充電器にも関する。
【背景技術】
【０００３】
輸送の分野では、自動車産業は、汚染物質の非常に厳しい排出基準の対象となっており、特にＣＯ２排出量を低減するために実際の技術的変化をもたらす。これらの制約によって、電気車両の設計が行われることになり、そのアーキテクチャは、ハイブリッドまたは完全に電気である可能性がある。
【０００４】
車両フリートで流通している電気車両の数が増え続けるには、安全で人間工学的で効果的な充電システムの開発が必要である。この種の充電システムは、特に電気ネットワークの安定性に関して、電気車両の大量流入の影響を考慮して設計する必要がある。
【０００５】
さらに、増え続ける電気車両を活用するために、新しい充電戦略が設計されている。自動車両はその寿命の約９５％が使用されていないと推定されており、電気車両の平均的な使用は、日常の移動でバッテリーの能力の８０％未満しか消費しない。したがって、考慮される１つの戦略は、電気車両が電気ネットワークに接続されているときに、車両のバッテリーに蓄えられた電気エネルギーの一部を電気ネットワークに注入するために、電気車両のこれらの不使用期間を利用することである。
【０００６】
この目的のために、電気車両を充電する位相の間に、電気ネットワーク上で利用可能な電気を電気車両のバッテリーに転送することを可能にする可逆充電器が知られている。この充電の位相は、よく知られている単方向充電器の場合に実装される位相に相当する。対照的に、あまり伝統的ではない方法では、可逆充電器は、消費ピーク中の電気エネルギーの高需要に対応するため、または電気ネットワークによる電力生産の一時的な不足を克服するために、電気車両の放電の位相中に、電気車両のバッテリーに蓄積された電気エネルギーを電気ネットワークに転送することも可能にする。
【０００７】
特に、接続することができる電気ネットワークに関して絶縁されているかまたは絶縁されていない可逆充電器が知られている。既知の可逆充電器の欠点は、主に柔軟性の欠如に関連している。既知の可逆充電器は、電気ネットワークのサグに応答しない。したがって、可逆充電器を停止する必要がある。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題の少なくとも大部分を克服し、さらに、この種の変換器を含み、電気車両内に搭載される可逆充電器の双方向機能を最適化することを可能にする新しい変換器を提案することによって他の利点をもたらすことである。
【０００９】
本発明の別の目的は、１つまたは複数の電気車両によって電気ネットワークの不均衡を低減することができることである。
【００１０】
本発明の別の目的は、この種類の可逆充電器のサイズ、ならびにその製造コストを削減することである。
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、上記の目的のうちの少なくとも１つは、電気ネットワークの複数の電気的位相に電気的に接続されるように設計された変換器を使用して達成され、変換器は、
・複数の整流分岐であって、各整流分岐は、第１のスイッチングデバイスおよび第２のスイッチングデバイスによって形成された整流ブリッジを含み、第１および第２のスイッチングデバイスは、電気ネットワークの電気的位相のうちの１つに電気的に接続された共通点の領域において電気的に相互接続されており、各整流分岐は、異なる電気的位相に電気的に接続されている、複数の整流分岐と、
・すべての整流分岐をバイパスするように配置された電圧分岐であって、電圧分岐は、直列に配置された少なくとも２つの出力キャパシタを含み、２つの出力キャパシタの中点は、出力線によって各整流分岐の各スイッチングデバイスに電気的に接続されている、電圧分岐と
を含む。
【００１２】
本発明の第１の態様による変換器は、電気ネットワークの様々な電気的位相間の位相差を補正するためのデバイスを含み、補正デバイスは、電気ネットワークの電気基準線に流れる電流を最小化、好ましくは排除するように設計されている。言い換えれば、本発明の第１の態様による変換器は、電気ネットワークの電気的位相の力率を補正するように設計されている。
【００１３】
非限定的な方法で、電気ネットワークの電気基準線は、好ましくは電気的中性である。
【００１４】
したがって、本発明の第１の態様による変換器は、ＮＰＣ（中性点クランプ）タイプのアーキテクチャを有する。
【００１５】
本発明の第１の態様による変換器では、各整流分岐は、変換器が接続されている電気ネットワークの電気的位相のうちの１つに存在する電圧の整流を確実にするように設計されている。本発明の第１の態様による変換器は、好ましくは、３つの整流分岐と、電気ネットワークの様々な電気的位相との間の位相差を補正するためのデバイスとを含む。より具体的には、補正デバイスは、
・電気ネットワークの基準電線上を流れる電流を検出および定量化し、
・変換器での電気的位相の再平衡化を可能にする電気補正電流を生成することによって、電流を最小化またはさらには排除する
ように設計されている。
【００１６】
補正デバイスについては、後で説明し、指定する。
【００１７】
したがって、本発明の第１の態様による変換器は、電気ネットワークの起こり得る電気的相間不均衡および／または電気リップルを自律的に調整することによって、その機能を最適化することを可能にする。
【００１８】
本発明の第１の態様による変換器は、以下の改良のうちの少なくとも１つを有利に含んでもよく、改良を形成する技術的特徴を個別にまたは組み合わせて行うことが可能である。
・補正デバイスは、変換器の補正分岐によって形成され、補正分岐は、中間点の領域において電気ネットワークの電気基準線に電気的に接続されており、補正分岐は、互いに直列になるように配列され、中間点の領域において相互接続された第１および第２のスイッチングデバイスを含む。
・補正デバイスの第１および／または第２のスイッチングデバイスは、少なくとも１つのパワートランジスタを含む。
・補正デバイスの第１のスイッチングデバイスは、互いに対して直列になるように配列された２つのパワートランジスタを含み、補正デバイスの第２のスイッチングデバイスは、互いに対して直列になるように配列された２つのパワートランジスタを含む。
・補正デバイスの各パワートランジスタは、各パワートランジスタのドレイン端子とソース端子との間に置かれたフリーホイールダイオードを含む。
・補正デバイスの各パワートランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）タイプのものである。代替的に、各パワートランジスタは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）タイプ、またはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のものであってもよい。好ましくは、各パワートランジスタは、ｐドープタイプのものである。
・変換器の各第１および第２のスイッチングデバイスは、変換器の出力線に電気的に接続された接続線を含み、接続線は、出力線をスイッチングデバイスの２つのパワートランジスタの共通端子に接続する。
・変換器の各第１および第２のスイッチングデバイスの接続線は、出力線から対応するスイッチングデバイスに向かう電流の流れを防ぐように設計されたダイオードを含む。
・変換器の各整流分岐の第１および／または第２のスイッチングデバイスは、少なくとも１つのパワートランジスタを含む。
・各補正分岐の第１のスイッチングデバイスは、互いに対して直列になるように配列された２つのパワートランジスタを含み、各補正分岐の第２のスイッチングデバイスは、互いに対して直列になるように配列された２つのパワートランジスタを含む。
・各整流分岐の各パワートランジスタは、各パワートランジスタのドレイン端子とソース端子との間に置かれたフリーホイールダイオードを含む。
・各整流分岐の各パワートランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）タイプのものである。代替的に、各パワートランジスタは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）タイプ、またはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のものであってもよい。好ましくは、各パワートランジスタは、ｐドープタイプのものである。
・電気ネットワークの様々な電気位相間の位相差を補正するためのデバイスの補正分岐は、変換器の整流分岐と平行に位置する。好ましくは、変換器の整流分岐と電圧分岐との間の中間の状況において、
・変換器は、（ｉ）電気ネットワークの対応する電気的位相を整流するために整流分岐のスイッチングデバイスの少なくとも１つを制御し、（ｉｉ）電気的位相間の不均衡を補正するために、補正デバイスを制御するように設計された少なくとも１つのコントローラを含む。より具体的には、少なくとも１つのコントローラは、補正分岐に流れる電流を最小化またはさらには排除することによって、電気ネットワークの電気的位相間の不均衡を補正する。これを達成するために、コントローラは、電気ネットワークの電気的位相間の不均衡により、補正分岐に流れる電流と逆で同じ振幅のものである電流を生成するように、補正分岐のスイッチングデバイスを制御する。
・変換器は、対応する電気信号を整形するために、各電気的位相および電気基準線のための入口フィルタを含む。
・各電気的位相の入口フィルタは、誘導フィルタタイプのものである。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による、またはその改良のいずれかによる変換器と、少なくとも１つのアクティブスイッチダブルブリッジとを含む双方向充電器が提案される。
【００２０】
本発明の第２の態様の第１の好ましい実施形態によれば、双方向充電器は、単相動作を可能にする単一のアクティブダブルブリッジを含み、多相、および好ましくは３相の電気ネットワークは、各電気的位相間の起こり得る電気的位相差を補償するために、本発明の第１の態様による、またはその改良のいずれかによる変換器によってインターフェースされる。したがって、変換器の出力は、双方向充電器が取り付けられることを意図されている電気車両のバッテリーなど、電気システムに送信される単一の電気信号を生成するために、単一のアクティブダブルブリッジを供給する。
【００２１】
本発明の第２の態様の第２の好ましい実施形態によれば、双方向充電器は、多相動作を可能にする複数のアクティブダブルブリッジを含み、多相電気ネットワークは、各電気的位相間の起こり得る電気的位相差を補償するために、本発明の第１の態様による、またはその改良のいずれかによる変換器によってインターフェースされる。したがって、変換器の出力は、双方向充電器が取り付けられることを意図されている電気車両のバッテリーなど、電気システムに送信される複数の電気信号を生成するために、複数のアクティブダブルブリッジを供給する。
【００２２】
有利には、本発明の第２の態様の第２の好ましい実施形態では、双方向充電器は、３相動作の目的でインターリーブされる３つのアクティブダブルブリッジを含む。
【００２３】
有利には、本発明の第２の態様による双方向充電器は、以下の改良のうちの少なくとも１つを有利に含んでもよく、改良を形成する技術的特徴を個別にまたは組み合わせて行うことが可能である。
・各アクティブダブルブリッジのスイッチはトランジスタタイプのものであり、より好ましくは、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）タイプのものである。代替的に、各スイッチは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）タイプ、またはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のものであってもよい。
・少なくとも１つのアクティブダブルブリッジは、前記少なくとも１つの対応するアクティブダブルブリッジの入口と出口との間に位置する絶縁変圧器を含む。
【００２４】
本発明の様々な実施形態が可能であり、それらのすべての可能な組合せに従って、本明細書に開示される異なる任意の特徴を統合する。
【００２５】
本発明の他の特徴および利点は、情報提供の目的で、非限定的な例として、添付の図面を参照して与えられた以下の説明および様々な実施形態から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の態様による変換器の一実施形態を示す図である。
【図２】単相動作用に設計された、本発明の第２の態様による双方向充電器の第１の実施形態を示す図である。
【図３】３相動作用に設計された、本発明の第２の態様による双方向充電器の第２の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
当然、本発明の特徴、変形、および異なる実施形態は、それらが相互に互換性がないかまたは排他的でない限り、様々な組合せに従って、互いに関連付けることができる。特徴のこの選択が技術的利点を提供するため、または本発明を従来技術と区別するために十分である場合、記載される他の特徴から分離された方法で、以下に記載される特徴の選択のみを含む本発明の変形を特に想定することが可能である。
【００２８】
特に、記載されているすべての変形およびすべての実施形態は、この組合せに反対する技術的理由がない場合、互いに組み合わせることができる。
【００２９】
図では、いくつかの図で同じである要素に同じ参照符号が提供されており、他は各構成に合わせて調整されている。
【００３０】
図１を参照すると、本発明の第１の態様による変換器１００の一実施形態が示されている。示される変換器１００は、電気ネットワーク（図示せず）の複数の電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）、ならびに以下で中性と呼ばれる電気基準線（Ｎ）に電気的に接続されるように設計されている。
【００３１】
変換器１００は、複数の整流分岐１１０、より具体的には、図１に示す例では３つの整流分岐１１０を含む。各整流分岐１１０は、第１のスイッチングデバイス１１１および第２のスイッチングデバイス１１２によって形成される整流器ブリッジを含む。第１のスイッチングデバイス１１１および第２のスイッチングデバイス１１２は、電気ネットワークの電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうちの１つに電気的に接続されている共通点（１６１１、１６２１、１６３１）の領域において電気的に相互接続されている。より具体的には、変換器１００は、
・第１の整流分岐１１０ａであって、前記第１の整流分岐１１０ａの第１のスイッチングデバイス１１１と第２のスイッチングデバイス１１２との間に位置する第１の共通点（１６１１）の領域において第１の電気的位相Ｕに電気的に結合される第１の整流分岐１１０ａと、
・第２の整流分岐１１０ｂであって、前記第２の整流分岐１１０ｂの第１のスイッチングデバイス１１１と第２のスイッチングデバイス１１２との間に位置する第２の共通点（１６２１）の領域において第２の電気的位相Ｖに電気的に結合される第２の整流分岐１１０ｂと、
・第３の整流分岐１１０ｃであって、前記第３の整流分岐１１０ｃの第１のスイッチングデバイス１１１と第２のスイッチングデバイス１１２との間に位置する第３の共通点（１６３１）の領域において第３の電気的位相Ｗに電気的に結合される第３の整流分岐１１０ｃと
を含む。
【００３２】
したがって、各整流分岐１１０は、電気ネットワークの異なる電気的位相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に電気的に接続されている。
【００３３】
すべての整流分岐１１０は、各第１のスイッチングデバイス１１１の出力端子が第１の電気出力線１０１に電気的に接続され、各第２のスイッチングデバイス１１２の出力端子が第２の電気出力線１０２に電気的に接続されるように、互いにバイパスするように位置する。
【００３４】
加えて、変換器１００は、すべての整流分岐１１０をバイパスするように配置された電圧分岐１２０も含む。図１に示される例では、電圧分岐１２０は、変換器１００の第１の電気出力線１０１と第２の電気出力線１０２との間に、互いに直列になるように配置された２つの出力キャパシタ１３１、１３２を含む。２つの出力キャパシタ１３１、１３２の中点１３３は、出力線１６０によって、各整流分岐１１０の各スイッチングデバイス１１１、１１２に電気的に接続されている。より具体的には、出力線１６０は、電気ノード１６０１の領域において対応する整流分岐１１０の第１のスイッチングデバイス１１１および第２のスイッチングデバイス１１２を出力線１６０に電気的に接続する接続線１６５によって、各整流分岐１１０に接続される。
【００３５】
有利には、各整流分岐１１０の接続線１６５と出力線１６０との交点の電気ノード１６０１は、同じ電位、または非常に近い電位にある。
【００３６】
図１に示す例では、各整流分岐１１０の接続線１６５は、出力線１６０からの対応する整流分岐１１０のスイッチングデバイス１２１、１２２の方向への電流の流れを防ぐために、両端に制御ダイオードＤ９、Ｄ１０を含む。
【００３７】
本発明の第１の態様によれば、変換器１００は、電気ネットワークの様々な電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗ間の位相差を補正するためのデバイス１２５も含む。補正デバイス１２５は、電気ネットワークの中性Ｎに流れる電流を最小化、好ましくは排除するように設計されている。
【００３８】
より具体的には、補正デバイス１２５は、変換器１００の補正分岐１２０によって形成され、中間点１６４１の領域において、電気ネットワークの中性Ｎに電気的に接続されている。補正分岐１２０は、互いに直列になるように配列され、中間点１６４１の領域において相互接続される第１のスイッチングデバイス１２１および第２のスイッチングデバイス１２２を含む。
【００３９】
図１に示される例では、補正デバイス１２５の第１のスイッチングデバイス１２１および第２のスイッチングデバイス１２２は、２つのパワートランジスタ１２１１、１２１２、１２２１、１２２２を含み、補正デバイス１２５の第１のスイッチングデバイス１２１は、互いに対して直列になるように配置された２つのパワートランジスタ１２１１、１２１２を含み、補正デバイス１２５の第２のスイッチングデバイス１２２は、互いに対して直列になるように配置された２つのパワートランジスタ１２２１、１２２２を含む。
【００４０】
有利には、補正デバイス１２５の各パワートランジスタ１２１１、１２１２、１２２１、１２２２は、ＭＯＳＦＥＴタイプのものである。さらに、補正デバイス１２５の各パワートランジスタ１２１１、１２１２、１２２１、１２２２は、補正デバイス１２５の各パワートランジスタ１２１１、１２１２、１２２１、１２２２のドレイン端子とソース端子との間に置かれたフリーホイールダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８を含む。
【００４１】
本発明の第１の態様による変換器１００の出力線１６０は、第２の電気ノード１６０２の領域において整流分岐１２０の第１のスイッチングデバイス１２１および第２のスイッチングデバイス１２２を出力線１６０に電気的に接続する線１６６によって、整流分岐１２０に電気的に接続される。
【００４２】
有利には、各整流分岐１１０の接続線１６５と出力線１６０との交点の電気ノード１６０１、および線１６６と出力線１６０との交点の第２の電気ノード１６０２は、すべて同じ電位または非常に近い電位にある。
【００４３】
図１に示される例では、線１６６は、出力線１６０からの補正分岐１２０のスイッチングデバイス１２１、１２２の方向への電流の流れを防ぐために、両端に制御ダイオードＤ１１、Ｄ１２を含む。
【００４４】
図１に示される例では、本発明の第１の態様による変換器１００の各整流分岐１１０の第１のスイッチングデバイス１１１および第２のスイッチングデバイス１１２は、互いに対して直列になるように配置された２つのパワートランジスタ１１１１、１１１２、１１２１、１１２２を含む。特に、第１のスイッチングデバイス１１１は、前記２つのパワートランジスタ１１１１、１１１２の各々の同じ電位にある端子によって互いに直列に配列された第１のパワートランジスタ１１１１および第２のパワートランジスタ１１１２を含む。同様の方法で、第２のスイッチングデバイス１１２は、前記２つのパワートランジスタ１１２１、１１２２の各々の同じ電位にある端子によって互いに直列に配列された第１のパワートランジスタ１１２１および第２のパワートランジスタ１１２２を含む。
【００４５】
本発明の第１の態様による変換器１００の各整流分岐１１０の各パワートランジスタ１１１１、１１１２、１１２１、１１２２は、前記対応するパワートランジスタ１１１１、１１１２、１１２１、１１２２のドレイン端子とソース端子との間に置かれたフリーホイールダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を含む。
【００４６】
本発明の第１の態様による変換器１００は、電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗ、および中性Ｎの各々を調整することを可能にする入口フィルタ１５０も含む。この目的のために、入口フィルタ１５０は、有利には、電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗおよび中性Ｎの各々に誘導フィルタ１５１、１５２、１５３、１５４を含み、各誘導フィルタ１５１、１５２、１５３、１５４のインダクタンス値が誘導フィルタ１５１、１５２、１５３、１５４の少なくとも１つの他の値に関して同一または異なることが可能である。
【００４７】
上記のように、本発明の第１の態様による変換器１００は、電気ネットワークの様々な電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗ間の不均衡を検出し、調整することを可能にする。この目的のために、変換器１００は、電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗの各々に存在する電気ネットワークの交流電気信号を、２つの出力端子Ｓ１、Ｓ２の間で利用可能な連続電気信号に変換することを可能にする。
【００４８】
したがって、本発明の第１の態様による変換器１００は、整流分岐１１０によって、電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗの各々に存在する電気信号をインターリーブし、したがって、リップルの少ない電気出力信号を提供するように設計されている。
【００４９】
したがって、出力で送達される連続電気信号のより良い制御は、出力電気信号のより低いバイパスの結果として、出力キャパシタ１３１、１３２の静電容量を最小化することを可能にする。その後、出力キャパシタ１３１、１３２の静電容量値を最小化することによって、本発明の第１の態様による、その寸法および変換器の一般的なバルクを低減することが可能になる。
【００５０】
電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗ間の不均衡を制御するために、変換器１００は、補正分岐１２０に流れる電流を最小化またはさらには排除するように、電気ネットワークの中性Ｎ上の電流を検出および／または測定および／または制御する。したがって、この目的のために、本発明の第１の態様による変換器１００は、電気ネットワークの対応する電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗを整流するために、整流分岐１１０のスイッチングデバイス１１１、１１２の少なくとも１つを制御し、電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗ間の不均衡を補正するために補正デバイス１２５を制御するように設計された少なくとも１つのコントローラ１４０を含む。より具体的には、少なくとも１つのコントローラ１４０は、補正分岐１２０に流れる電流を最小化または排除することによって、電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗ間の不均衡を補正する。これを達成するために、少なくとも１つのコントローラ１４０は、電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗ間の不均衡により、補正分岐１２０に流れる電流と反対であり、同じ振幅のものである電流を生成するように、補正分岐１２０のスイッチングデバイス１２１、１２２を制御する。非限定的な例として、少なくとも１つのコントローラ１４０は、電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗ間の不均衡により、補正分岐１２０に流れる電流を最小化または排除するように、補正分岐１２０で生成される電流を決定するために、ＤＱＮとして知られる変換を実行するように設計される。
【００５１】
図２は、単相動作用に設計された、本発明の第２の態様による双方向充電器１０の第１の実施形態を示す。言い換えれば、図２に示される双方向充電器１０は、交互に、電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗから生じる３相電気信号を、例えば、電気車両のバッテリーを充電するために使用することができる、出力端子Ｓ３、Ｓ４で利用可能な連続電気信号に変換する、または例えば電気車両のバッテリーから生じる連続電気信号を、電気ネットワークに再注入することができる３相電気信号に変換するように設計されている。
【００５２】
図２に示される双方向充電器１０は、本発明の第１の態様による、上記のような変換器１００、ならびに単一のアクティブダブルブリッジ２００を含む。アクティブダブルブリッジ２００は、出力端子Ｓ１、Ｓ２の間で、変換器１００に電気的に接続されている。
【００５３】
アクティブダブルブリッジは、複数のスイッチ２１１〜２１４、２２１〜２２４を含む。より具体的には、各スイッチ２１１〜２１４、２２１〜２２４は、好ましくはＭＯＳＦＥＴタイプのパワートランジスタによって形成される。任意選択で、アクティブダブルブリッジの各パワートランジスタは、上記のように、ＦＥＴまたはＩＧＢＴタイプのものであり得る。
【００５４】
したがって、アクティブダブルブリッジ２００は、２つの第１のスイッチ２１１、２１４によって形成される第１の分岐と、２つの第２のスイッチ２１２、２１３によって形成される第２の分岐とを含む第１の段２１０を含む。アクティブダブルブリッジ２００の第１の分岐を形成する第１のスイッチ２１１、２１４は、変換器１００の出力端子Ｓ１、Ｓ２の間に直列に配列されている。同等の方法で、アクティブダブルブリッジ２００の第２の分岐を形成する第２のスイッチ２１２、２１３は、第２のスイッチ２１２、２１３が、集合的に、第１のスイッチ２１１、２１４と並列に配列されるように、変換器１００の出力端子Ｓ１、Ｓ２の間に直列に配列される。
【００５５】
図２に示される双方向充電器１０のアクティブダブルブリッジ２００は、アクティブダブルブリッジ２００の入口と出口との間に位置する絶縁変圧器２３０も含む。より具体的には、絶縁変圧器２３０は、アクティブダブルブリッジ２００の第１の段２１０の各第１および第２の分岐に電気的に接続されている。その結果、絶縁変圧器２３０の第１の電気端子は、第１の分岐の中点２１６に電気的に接続され、第１の分岐の中点２１６は、第１のスイッチ２１１、２１４の間に位置する。同様の方法で、絶縁変圧器２３０の第２の電気端子は、第２の分岐の中点２１７に電気的に接続され、第２の分岐の中点２１７は、第２のスイッチ２１２、２１３の間に位置する。
【００５６】
絶縁変圧器２３０の第１および第２の端子は、それぞれ、前記絶縁変圧器の１次電気巻線２３２の第１および第２の端部に対応する。
【００５７】
有利な方法で、絶縁変圧器２３０は、第１の分岐の中点２１６と絶縁変圧器２３０の１次巻線２３２の第１の端子との間に誘導フィルタも含む。
【００５８】
絶縁変圧器２３０の２次巻線２３３の側で、双方向充電器１０のアクティブダブルブリッジ２００は、２つの第１のスイッチ２２１、２２４によって形成される第１の分岐、および２つの第２のスイッチ２２２、２２３によって形成される第２の分岐を含む第２の段２２０を含む。アクティブダブルブリッジ２００の第２の段２２０の第１の分岐を形成する第１のスイッチ２２１、２２４は、アクティブダブルブリッジ２００の出力端子Ｓ３、Ｓ４の間に直列に配列されている。同等の方法で、アクティブダブルブリッジ２００の第２の段２２０の第２の分岐を形成する第２のスイッチ２２２、２２３は、第２のスイッチ２２２、２２３が、集合的に、前記第１のスイッチ２２１、２２４と並列に配列されるように、アクティブダブルブリッジ２００の出力端子Ｓ３、Ｓ４の間に直列に配列される。
【００５９】
絶縁変圧器２３０の２次巻線２３３は、アクティブダブルブリッジ２００の第２の段２２０の各第１および第２の分岐に電気的に接続されている。その結果、絶縁変圧器２３０の２次巻線２３３の第１の電気端子は、第２の段２２０の第１の分岐の中点２２６に電気的に接続され、第１の分岐の中点２２６は、第２の段２２０の第１のスイッチ２２１、２２４の間に位置する。同様の方法で、絶縁変圧器２３０の２次巻線２３３の第２の電気端子は、第２の段２２０の第２の分岐の中点２２７に電気的に接続され、第２の分岐の中点２２７は、第２の段２２０の第２のスイッチ２２２、２２３の間に位置する。
【００６０】
アクティブダブルブリッジ２００は、第１の段２１０の各スイッチ２１１〜２１４を制御するように設計された第１のコントローラ２１５、および第２の段２２０の各スイッチ２２１〜２２４を制御するように設計された第２のコントローラ２２５も含む。任意選択で、第１のコントローラ２１５および第２のコントローラ２２５は、単一のコントローラに一緒にグループ化され、場合によっては、変換器１００のコントローラ１４０と共有され得る。
【００６１】
図３は、３相動作用に設計された、本発明の第２の態様による双方向充電器１０の第２の実施形態を示す。言い換えれば、図３に示される双方向充電器１０は、交互に、電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗから生じる３相電気信号を、例えば、電気車両のバッテリーを充電するために使用することができる、出力端子Ｓ３、Ｓ４で利用可能な連続電気信号に変換する、または例えば電気車両のバッテリーから生じる連続電気信号を、電気ネットワークに再注入することができる３相電気信号に変換するように設計されている。
【００６２】
これを達成するために、図３に示される双方向充電器１０は、本発明の第１の態様による、上記のような変換器１００、ならびに３つのアクティブダブルブリッジ２００ａ、２００ｂ、２００ｃを含む。各アクティブダブルブリッジ２００は、出力端子Ｓ１、Ｓ２の領域において、変換器１００に電気的に接続されている。より具体的には、図３に示される双方向充電器１０の３つのアクティブダブルブリッジ２００はすべて、各アクティブダブルブリッジ２００の第１の段２１０のスイッチが、変換器の出力端子Ｓ１、Ｓ２間で分極されるように、互いにバイパスするように配列されている。
【００６３】
図３に示される双方向充電器１０の各アクティブダブルブリッジ２００の第１の段２１０は、図２を参照して上述したように、絶縁変圧器２３０の１次巻線２３２に電気的に接続されており、図３に示される双方向充電器１０の各アクティブダブルブリッジ２００の第２の段２２０は、図２を参照して上述したように、絶縁変圧器２３０の２次巻線２３３に電気的に接続されている。
【００６４】
要約すると、本発明は、特に、電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗで利用可能な交流電気信号を整流することを可能にする、特に、複数の整流分岐１１０を含む変換器１００に関する。電気ネットワークの電気的位相Ｕ、Ｖ、Ｗから生じる電気信号のバランスを取るために、およびその出力端子Ｓ１、Ｓ２間で変換器１００によって生成される連続信号の変調振幅を制限するために、変換器１００は、電気ネットワークの中性Ｎに流れる電流の振幅を決定し、同じ、または近い振幅の反対の電流を生成する補正分岐１２０も含む。本発明は、この種の変換器１００、ならびにアクティブダブルブリッジ２００の出力Ｓ３、Ｓ４が変換器１００から電気的に絶縁されるように、１つまたは複数のアクティブダブルブリッジ２００を含む双方向充電器１０にも関する。
【００６５】
当然、本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく、実施形態に対していくつかの開発を行うことができる。特に、本発明の様々な特徴、タイプ、変形、および実施形態は、相互に互換性がないかまたは排他的でない限り、様々な組合せに応じて、互いに関連付けることができる。特に、上記のすべての変形および実施形態は、互いに組み合わせることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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