已经存在与变压器串联或并联的转换器。
因此，US 4 339 704以及US 3 419 786文献描述了一种包括初级线圈和几个次 级线圈的转换器。对该转换器提供交流电压。次级线圈与两条导线并联，每条导线 上分别具有串联的二极管。因此，在其各自二极管之间，利用次级线圈使两条导线 互联。US 3 419 786文献描述的转换器，对于N个次级线圈，在每条导线上包括N +1个二极管。此外，它还包括与各次级线圈串联的N个开关。
US 4 339 704文献描述的转换器在每条导线上包括N+2个串联的二极管，两 个设置在两个相继次级线圈接线之间的二极管。N-1个开关将相继串联连接的两 个二极管之间的两条导线连接在一起。
这两种转换器通过使次级线圈串联或并联，可以将输出电压改变N倍。
然而，它们的缺陷是需要使用大量开关并且不能容许击穿初级电路容限。
此外，这两种转换器对直流输入电压无效，并且输出电压的变化范围有限。
发明的内容
本发明试图通过利用需要减少数量开关然而可以获得相同或更大输出电压变化 范围的简单设计转换器并且通过容许简单击穿来解决这些问题。
此外，根据本发明的转换器对交流或直流输出电压或交流或直流输入电压有 效。
为此，本发明的第一方面涉及提供一种电能转换器，该电能转换器包括：
●N个变压器，每个变压器分别包括一个初级线圈和一个次级线圈。
●初级电路，与变压器的初级线圈连接在其上的两个输入端相连。
●次级电路，与变压器的次级线圈连接在其上的两个输出端相连。
此转换器的特征在于，转换器的初级电路和次级电路分别包括与N个初级线 圈和N个次级线圈相连的一组开关装置，其特征还在于，它包括用于控制初级电 路或次级电路至少之一的开关装置的控制装置，这样连接开关装置，以致利用控制 装置使N个初级线圈和/或次级线圈串联和/或并联。
在第一变换例中，初级电路包括为输入端供电的电流发生器，次级电路包括与 输出端并联的电压发生器。
在第二变换例中，初级电路包括与输入端并联的电压发生器，次级电路包括与 输出端相连的电流发生器。
在一个实施例中，初级电路或次级电路可以分别采用如下两种对偶配置之一。
●第一种配置包括两条并联在输入端或输出端之间的电导线，每条导线均至
  少包括N+1个串联开关装置，在各自开关装置之间，利用初级线圈或次
  级线圈使两条导线互联。
●第二种配置包括N+1条并联在输入端或输出端之间的电导线，每条导线
  至少包括两个串联的开关装置，在各自开关装置之间，利用初级线圈或次
  级线圈使各导线互联。
本发明的另一个目的涉及一种用于控制根据本发明其初级电路采用第一种配置 的转换器的方法。
该方法包括步骤：沿着初级电路的开关装置对，相继改变开关模式；以及对于 各对开关装置，顺序倒置该对开关装置中的开关装置之一的状态，或者顺序倒置该 对开关装置中的两个开关装置的状态。
一对开关装置即连接在给定线圈之前或之后的两个开关装置。
附图说明
在参考利用非限制性实例提供的附图、阅读以下说明后，本发明的其它目的和 优势将变得更加明显。附图包括：
图1示出根据本发明转换器的实施例；
图2示出根据本发明的第二实施例；
图3示出图1所示的变换例；
图4示出根据本发明的第三实施例；
图5示出时间与输入电压的关系曲线图，图5a、图5b以及图5c图解示出根 据图5中的曲线图上所示的电压，变压器线圈采用的串联和/或并联示意图。
图6和图7示出根据本发明的转换器的两种开关模式。
具体实施例
根据本发明的电能转换器包括：
●N个变压器(PN，SN)，分别包括一个初级线圈PN和一个次级线圈SN，N是
  整数。
●初级电路1，与变压器的初级线圈PN连接在其上的两个输入端2、3相连。
●次级电路4，与变压器的次级线圈SN连接在其上的两个输出端5、6相连。
初级电路1和次级电路4分别至少包括2N+2个开关装置IN和I’N。
该转换器还包括用于控制开关装置IN和I’N以及至少初级电路和次级电路之一 的控制装置7，这样连接开关装置，以致利用该控制装置使N个初级线圈或次级线 圈串联和/或并联。
控制装置7可以单独控制初级电路1或次级电路4的开关装置，或者同时控制 初级电路1和次级电路4的开关装置。
开关装置IN和I’N可以断开并闭合与它们相连的电路。
这些开关装置可以是单向开关或双向开关，例如：二极管、IGBT、半导体开 关元件、三端双向可控硅开关元件，场效应晶体管、双极型晶体管、接触器、触电、 GTO、ICGT、MOS或类似元件。
在第一变换例中，初级电路1包括为输入端2、3供电的电流发生器，次级电 路4包括与输出端5、6并联的电压发生器。例如，电压发生器为电容器。
在第二变换例中，初级电路1包括与输入端2、3并联的电压发生器(例如： 电容器)，次级电路4包括与输出端5、6相连的电流发生器(例如：线圈)。
初级电路1或次级电路4均可以采用如下两种对偶配置之一。
参考图1说明第一种配置，图1示出其初级电路1和次级电路4均采用此第一 种配置的转换器。
在所示的例子中，转换器包括N＝2个变压器。
初级电路1和次级电路4分别包括两条并联在输入端2、3或输出端5、6之间 的电导线C1、C2。
导线C1、C2内分别包括N+1个串联开关IN和I’N。
在各自开关IN和I’N之间，利用初级线圈PN，使初级电路的两条导线C1、C2 互联。因此，在两条导线C1、C2之间并联初级线圈PN。
同样，在各自开关IN和I’N之间，利用次级线圈SN，使次级电路的两条导线C1、 C2互联。这样，就可以在两条导线C1、C2之间并联次级线圈SN。
在图1所示的实施例中，次级电路的开关IN和I’N为二极管。在同一个方向连 接所有这些二极管。
图1至图4所示的、位于初级线圈PN和次级线圈SN电平上的点代表线圈的方 向。
因此，在图1中，线圈P2、S2为相同方向，而线圈P1、S1方向互相相反。当 初级电路的线圈并联时，此配置可以获得次级电路线圈的并联分路，反之亦然。
对于具有N个变压器的转换器，当初级电路和次级电路具有相同配置时，根 据初级电路的相应线圈倒置两个次级电路上的线圈。
参考图2说明作为第一种配置的对偶的第二种配置，图2示出其初级电路1具 有第一种配置，而其次级电路4采用此第二种配置的转换器。
两个电路之间的对偶性包括如下特性：
●当初级电路的开关闭合时，次级电路内的相应开关断开，反之亦然；
●初级开关上的电压波形变成次级开关内的电流波形，反之亦然；
●当初级线圈串联时，次级线圈就并联，反之亦然。
在图2所示的例子中，转换器包括N＝2个变压器。
初级电路1与图1所示的初级电路相同。
次级电路4包括与次级电路的输出端5、6并联的N+1条电导线CN。
次级电路的每条导线CN分别包括串联的两个开关IN.1和IN.2，在各自开关之间， 利用次级线圈SN使导线CN两条两条互联。
在此图所示的实施例中，次级电路的开关IN.1和IN.2是二极管。
由于初级电路1的配置和次级电路4的配置互相对偶，所以，当初级电路线圈 串联使，无需倒置两个电路上的线圈的方向，就可以获得并联的次级电路线圈分路， 反之亦然。
因此，对于图2所示的转换器，代表线圈方向的点全部在同一侧。
对于具有N个变压器的转换器，当初级电路和次级电路是对偶配置时，所有 线圈均为同一个方向。
为了获得转换器的可能性，要求次级电路的二极管开关并联，利用初级控制器 的对偶性对这些开关进行控制。还可以采用双向开关IN.1和IN.2。
图3示出图2所示实施例的变换例。在这些图中，相同的参考符号表示相同的 部分。
在此变换例中，初级电路1采用第一种配置，而次级电路4采用第二种配置。
次级电路4与图1所示的次级电路相同，因此用相同的参考符号表示相同的单 元。
此外，次级电路的两条导线C1、C2还与线圈8串联，与电容器9并联。
由于存在线圈8，所以次级电路具有电流发生器。
初级电路1与图1所示的初级电路基本相同，所以，相同的参考编号表示相同 的部分。
初级电路的两条导线C1、C2与电容器13并联。
电容器13与线圈15和电压发生器16串联。该电压发生器连接在输入端2、3 之间。
由于存在电容器13，所以初级电路具有电压发生器。
参考图4说明第三实施例。
在此实施例中，初级电路和次级电路采用具有N＝2个变压器的第二种配置。 因此，根据相应P2以及其它线圈P1、S1的方向，倒置次级线圈之一(在此为S2) 的方向。
初级电路1的开关IN.1和IN.2分别与二极管17并联，从而实现双向运行。
次级电路的开关IN.1和IN.2是二极管。
电压发生器(VE)为初级电路供电。次级电路与电流发生器(线圈18)相连。 线圈18串联安装到正输出端5，电容器9并联安装到输出端5、6之间。
以下将说明本发明各实施例的运行过程。
Ve定义输入端2、3之间的电压，Vs定义输出端5、6之间的电压。
现在，将参考图1对其初级电路和次级电路均采用第一种配置的转换器的运行 过程进行说明。
当两个线圈P1和P2并联时，例如当初级电路1的开关Is1和I’1断开，而其它 开关闭合时，如果输入端2为正，则与输入端2相连的线圈一端也为正。这些端与 图1所示的点一致。
利用变压器结构，用点表示的次级线圈S1和S2的相应各端也为正，这样就在 次级电路4内感应环流，然后，次级线圈串联。
由于初级线圈P1和P2并联，所以各线圈电平电压等于Ve。因此，如果变压比 为1，则各次级线圈S1和S2的电平电压也等于Ve，输出电压Vs＝2Ve。
当线圈P1和P2串联时，例如，当开关I1、I’2以及I3闭合而其它开关断开时， 与输入端2(正)相连的线圈P1端(图中利用点标记的端)为正，并且P2上被点 标记的端为负。各线圈P1、P2的电平电压等于Ve/2。
因此，线圈S1上用点标记的端为正，而线圈S2上用点标记的端为负，以致只有 二极管I’1、I’2、I2、I3导通，并且S1和S2并联，各线圈S1、S2的电平电压均等于 Ve/2。
因此，输出电压为Vs＝Ve/2。
所以，对于包括N个变压比为1的变压器的转换器，可以使输出电压在Ve/N 与N.Ve之间变化。因此，电子电路的动态特性为N2。
当然，通过断开开关I1和I3并通过闭合其它开关，初级线圈P1、P2还可以并 联。对各端施加的电压被倒置，因此可以施加变压器所需的交流运行电压。
对于交流输入电压Ve，根据交流输入电压的变化频率，通过以适当频率闭合 或断开初级电路的开关，可以获得直流输出电压Vs。因此，必须保证初级电路的 所有开关均是双向的。
这种组装方式的优势在于，可以使用高可变输入电压(例如：100伏与1600 伏之间)并且可以将输出电压调节到固定值。
发生器的数量N越大，电压的变化范围就越大。
如果初级线圈并联，次级线圈串联，则可以保证变压器的电压平衡，反之亦然。
以下将参考图2对其初级电路和次级电路分别采用第一种配置和第二种配置的 转换器的运行过程进行说明。
两种配置互相对偶的事实意味着，当初级电路的线圈P1、P2并联时，线圈S1、 S2串联，反之亦然。
因此，当P1和P2并联并且其上用点标记的端为正时，S1和S2的相应端也为正， 以致只有二极管I1.1、I3导通，而S1、S2串联。
如果P1和P2并联，并且具有倒置极性，则S1和S2以倒置极性串联，并且只有 二极管I1.2、I3.1导通。
同样，对于上述转换器，可以在输入端使用直流电压发生器或交流电压发生器， 并在输出端获得直流电压。
现在，在如图5所示的正弦交流输入电压情况下，对图3所示的电路进行说明。
用Vmax定义最高电压Ve，并且分别用V1和V2定义的输入电压分别接近等 于约1/3Vmax和2/3Vmax。
然后，将正弦输入电压曲线分割为几个区：
●A区，对应于电压范围：0≤Ve≤V1
●B区，对应于电压范围：V1≤Ve≤V2
●C区，对应于电压范围：V2≤Ve≤Vmax
当Ve位于A区内时，输入电压非常低，并且每个变压器均可以支持此输入电 压。例如，闭合或断开初级电路的开关IN和I’N，以使所有初级线圈PN并联，从而 使次级线圈SN串联，如图5a所示。
对每个线圈PN、SN施加低电压Ve，并且给定弱电流通过线圈SN。
当Ve位于B区内时，输入电压高，并且各变压器不再支持该电压。例如，闭 合或断开初级电路的开关IN和I’N以使初级线圈PN两个两个并联，从而导致次级线 圈SN两个两个串联，如图5B所示。
因此，对每个线圈PN、SN分别施加电压V3/2，被一分为二的电流通过所有线 圈SN。
当Ve位于C区内时，输入电压更高，并且各变压器不再完全支持此输入电压。 例如，闭合或断开初级电路的开关IN和I’N以使所有初级线圈PN串联，从而导致次 级线圈SN并联，如图5C所示。
因此，对每个线圈PN、SN施加电压Ve/N，并且被一分为N的电流通过所有线 圈SN。
对于具有N个变压器的电路，使初级线圈并联和/或串联的可能性非常高，以 致可以根据用途，例如根据固定值来调节输出电压。
以下将说明图4所示的实施例。
当初级线圈P1、P2并联时，例如当开关I1.1、I3.1、I2.2闭合而其它开关断开时， 线圈P1上被点标记的一端为正，而线圈P2上被点标记的一端为负。因此，次级线 圈S1、S2上被点标记的各端分别为正和负。极性意味着，只有二极管I1.1导通，并 且线圈S1、S2串联。
图6和图7示出初级电路1的导线C1和C2。仅表示出首先的7个线圈PN。
被示为粗线的部分导线C1和C2表示开关IN、I’N闭合，而被示为细线的部分导 线C1和C2表示开关IN、I’N断开。
一对开关装置被定义为是由连接在给定线圈之前或之后的两个开关装置构成 的。
通过改变利用沿开关装置对的框架C表示的开关模式，并通过顺序倒置位于 该框架内的一个或两个开关装置的，逐渐实现闭合或断开。在两种倒置情况下，这 些可以连续实现。
因此，控制装置连续控制各对开关装置I1、I’1，I2、I’2，...，IN、I’N。在各步 骤，根据要求的结果，倒置或不倒置开关元件IN，倒置或不倒置开关元件I’N。
例如，此方法可以倒置初级电路的极性，或者说可以倒置各变压器端的电压的 极性。
图6所示的例子是对位于所有初级线圈PN为串联的配置中的初级线圈的极性 极性倒置。通过倒置所有开关实现极性倒置。
在图7所示的例子中，这样闭合和断开开关装置，以致可以从其所有开关装置 IN、I’N均为串联的配置转换为其开关装置两个两个并联的配置。
此控制方法具有如下优势：
●开关的闭合或断开过程几乎是“柔性的”即：事实上动态损失被降低为4
  分之一；
●在同一个时间可以闭合或断开一个开关，这样可以简化实现过程，并且不
  存在与同时闭合或断开串联半导体有关的问题；
●从次级电路检测到的视在频率非常高；
●输入自感线圈之后的初级端的波动振幅极低，这样就可以减小输入自感线
  圈的大小；
●由于调节过程的响应时间极短，所以有助于对输入电流进行调节。
此外，由于在根据本发明的电路中持续有电流流过，所以与具有显著脉 动电流的传统电路比较，该电路的输入滤波器和输出滤波器承受的压力小。
根据本发明的转换器还具有容许简单击穿的优势：而与变压器开关的击穿方式 无关，可以在恶化状态下运行。
通过对开关施加适当命令，可以将故障级隔离。结果是限制了整个电路的容量 (降低了电压变化范围)，而无需停止整个电路运行。
此外，采用第一种配置的初级电路非常适于高电压，因为各开关共享它们之间 的电压。采用第二种配置的次级电路非常适于高输出电流，因为各开关共享输出电 流。
根据本发明的电子电路在电子学中的应用范围广阔。
本发明并不局限于所描述的实施例，具体地说，所使用的数值N的变化范围 大。
具体地说，在本发明范围内，可以设计变压器初级线圈和/或次级线圈的各种 并联和/或串联组合。
此外，可以利用计算机对所有电子电路元件部分进行控制，从而获得要求的变 压器连接。
以下将说明本发明的两个特定应用。
在根据本发明电子电路的第一种应用中，此电路替换设置在电力机车内、利用 1500v或3000v直流电压或1000v或1500v的交流电压供电的电能转换器，所述转 换器可以将此电压转换为可以对安装在此机车内的电气元件供电的电压。
通过利用根据本发明的电子电路替换已知的电能转换器，就可以取消输入滤波 器。
事实上，在已知的实施例中，UIC 550标准(国际铁路联合会)要求使用由电 容器和有感电阻器构成的笨重输入滤波器。
利用根据本发明的电子电路，可以取消所述笨重滤波器，又符合标准并因此减 少可观的重量。
输入发生器变成电流发生器。
用于控制开关的方法对符合标准UIC 550的恒流进行调节，从而产生高输入阻 抗。
在50Hz以下，设置电流控制点以调节输出电压。
该转换器的另一种应用是将它用作一种提供牵引利用15000V或25000V交流 供电的电力机车能力的转换器，所述转换器可以将此电压转换为能够对安装在所述 机车内的电气元件供电的电压。所述电气转换器内没有低频(50Hz或16.7Hz)高 压变压器。
根据本发明的转换器可以用于大量应用领域：
●铁路运输：当前使用的输入变压器及其整流器重达13吨，而根据本发明
  的转换器只有3吨；
●各种供电电压的平均功率应用：利用根据本发明的转换器，不再需要调整
  设备，只要能够调节控制方法就可以。
●恒功率供电以及可变输出电压供电。