将交流电力转换为直流电力的制作方法

本公开涉及从交流(AC)电力高效地转换为直流(DC)电力。

背景技术：

通常，电力公司分配交流(AC)电源。为了避免将AC电力转换为直流(DC)电力，许多住宅电气负载，例如大多数家用电器和工具都以AC电力操作。然而，以DC电力操作的电器和其它电气负载由于两个原因而逐渐增多。首先，以DC电力操作的电器和其它负载提供更好的效率，这能够导致大量地节省成本。其次，诸如电池、太阳能电池板和其它可再生能量系统的可替选电源提供DC电电力。对于需要DC电力的电器和其他电气负载的操作来讲，AC至DC电力转换领域的改进是高效地利用电网供电的AC电力所必要的。

一些设施已经容纳了需要DC电力的电气负载。容纳服务器/计算机机架和其它计算机系统装置以及用于电子存储和通信的附件的数据中心是具有主要以DC电力操作的负载的设施的一个示例。被容纳在数据中心处的IT系统组件主要以DC电力操作。能量消耗代表数据中心的最主要操作成本，并且电力消耗效率是数据中心设计的重要因素。因而，将AC高效地转换为DC电力以及电力分配系统(诸如DC电力分配)是实现数据中心电力消耗降低的新兴选项。

技术实现要素：

本公开的一方面提供一种在非隔离式电力转换器中将交流(AC)电力转换为直流(DC)电力的方法。该方法包括接收三相电源，并且将该三相电源转换为六个电压相。该方法也包括对AC电流半波整流、应用功率因子校正以实现DC电力，并且输出DC电力信号。三相电源具有作为全波正弦AC电流的AC电流。在包括中间抽头和一个或多个AC导线的三相配电变压器的副边处转换六个电压相。中间抽头位于三相配电变压器的副边。AC导线载送(carry)经变压的电源。在三相配电变压器的副边发生半波整流。AC导线上的整流二极管的布置实现半波整流。输出DC电力信号在DC输出端具有输出电压。

本公开的实施方式可以包括一个或多个下列可选特征。在一些实施方式中，该方法包括以输出电压对一个或多个DC负载供电。在一些示例中，跨一个或多个电容器测量输出电压，并且该方法还包括操作一个或多个Q1涌流和关断场效应晶体管。该一个或多个Q1场效应晶体管限制电流流动，并且对所述一个或多个电容器充电。在一些实施方式中，该方法还包括操作一个或多个Q2ORing场效应晶体管。该一个或多个Q2ORing场效应晶体管一旦感测到来自DC输出端的负电流流动就出于故障隔离而切断。

在一些实施中，该方法包括在一个或多个AC导线上提供AC额定装置以用于AC保护。DC输出端可以包括正DC输出端和DC输出端地线，并且三相配电变压器的副边处的AC电力可以通过中性导线与DC输出端地线非隔离地连通。在一些示例中，三相配电变压器的副边处的AC电力通过从中线导线至安全地线的连接接地，并且DC输出端地线通过从中性导线至安全地线的连接接地，并且安全地线是实心的低或者高阻抗的接地线。

本公开的另一方面提供用于将交流(AC)电力转换为直流(DC)电力的电力转换器。该电力转换器包括用于三相交流电的三相配电变压器、具有正DC输出端和DC输出端地线的非隔离的三相整流器、大容量电解电容，以及在DC输出端地线和变压器中性点之间的直接连接。所述用于三相交流电的三相配电变压器具有原边和副边。所述三相配电变压器的副边处具有形成变压器中性点的中间抽头。所述非隔离的三相整流器与所述三相配电变压器连通。所述大容量电解电容器连接正DC输出端和DC输出端地线。

本公开的这一方面的实施方式可以包括一个或多个下列可选特征。在一些实施方式中，所述非隔离的三相整流器包括每个输入AC相上的整流二极管，以及与输入AC相中的每个输入AC相相对应的至少一个升压转换器。所述副边处的中间抽头可以提供六相AC电压，所述原边处的电流可以是全波正弦AC电流，并且所述副边处的AC电流可以经半波整流。在一些示例中，所述DC输出端地线和所述变压器中性点之间的直接连接以实心、低或者高阻抗接地线安全接地。

本公开的又另一方面提供一种包括三相输入绕组和与三相输入绕组连通的副绕组的三相配电变压器。所述三相输入绕组被布置成接收交流(AC)电力。所述副绕组包括六个输出导线、每个输出导线上的整流二极管、以及中间抽头。每个整流二极管都被布置成用于对所述副绕组处的AC电流半波整流。所述中间抽头被配置成与所述六个输出导线一起输出六相AC电压。所述中间抽头也提供直接连接至DC输出端地线的变压器中性点。

本公开的这一方面的实施可以包括一个或多个下列可选特征。在一些实施中，三相配电变压器还包括连接至六个输出导线的非隔离的三相整流器，所述非隔离的三相整流器平衡三相输入绕组上的AC电流输入。在一些实施例中，六个输出导线将AC电力传输至多个并联整流器系统。

本公开的又另一方面提供一种包括输入端、未经电镀隔离的单级功率因子端、以及输出导线的非隔离的三相整流器。输入端接受具有经半波整流的电流的六相AC电压输入。未经电镀隔离的单级功率因子校正端与所述输入端连通。所述输出导线与所述未经电镀隔离的单级功率因子校正端连通。所述输出导线包括被配置成将DC地线连接至配电变压器中性点的第一输出导线，以及被配置成将正DC电压输送至单DC总线的第二输出导线。

本公开的这一方面的实施方式可以包括一个或多个下列可选特征。在一些实施方式中，所述非隔离的三相整流器还包括连接至第二输出导线的ORing场效应晶体管。所述ORing场效应晶体管被配置成当故障发生时隔离整流器。在一些示例中，所述非隔离的三相整流器还包括AC涌流和关断场效应晶体管以及大容量电解电容器。所述AC涌流和关断场效应晶体管连接至所述第二输出导线。所述大容量电解电容器连接至所述第一输出导线和第二输出导线。所述AC涌流和关断场效应晶体管限制电流，并且对所述大容量电解电容器充电。

本公开的又另一方面提供一种包括多个非隔离的三相整流器和至少一个配电变压器的电力转换系统。所述多个非隔离的三相整流器被配置成并联地操作。所述多个非隔离的三相整流器中的至少一个包括输入端、未经电镀隔离的单级功率因子校正端以及输出导线。所述输入端被布置成接收具有半波整流电流的六相AC电压输入。所述未经电镀隔离的单级功率因子校正端与所述输入端连通。与所述未经电镀隔离的单级功率因子校正端连通的输出导线包括被配置成将DC地线连接至配电变压器中性点的第一输出导线，以及被配置成将正DC电压输送至单DC总线的第二输出导线。所述至少一个配电变压器具有接受三相AC电力的原绕组，以及具有形成变压器中性点的中间抽头的副绕组。所述整流器的第一输出端被不隔离地直接连接至配电变压器中性点。

本公开的这一方面的实施方式可以包括一个或多个下列可选特征。在一些实施方式中，所述电力转换系统还包括被配置成在所述配电变压器的副绕组处对三相AC电力半波整流的整流二极管。所述副绕组处的中间抽头提供六相电压。所述六相电压可以对所述多个整流器中的至少一个整流器进行馈电。所述六相电压可以对多个整流器中的多于一个整流器进行馈电。

在附图和下文描述中提出本公开的一个或多个实施方式的细节。通过描述和附图以及通过权利要求，其它方面、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1A是示例电力系统中的AC-DC电力转换器的示意图。

图1B是三相AC电源的示意图。

图1C是三相AC电源的电压的矢量图。

图2A是传统的电力转换器的示意图。

图2B是具有三个单相AC输入端的隔离式整流器的示意图。

图3是具有三相AC输入端的隔离式整流器的示意图。

图4A是具有AC电力分配系统的数据中心的示意性表示图。

图4B是具有DC电力分配系统的数据中心的示意性表示图。

图5是用于高效地AC至DC电力转换的系统的方框图。

图6A是高效AC至DC电力转换器的示意图。

图6B是图6A的电力转换器的三相配电变压器的示意图。

图7A是图6B的配电变压器的副边上的AC电压的矢量图。

图7B是与图6A的电力转换器相关联的AC电流的示意性表示图。

图8是图6A的电力转换器的整流器的DC电力部分的示意图。

图9是具有单相配电变压器的高效AC至DC电力转换器的示意图。

图10是在非隔离电力转换器中用于将AC电力转换为DC电力的操作的例证性布置的示意图。

各图中的相同附图标记指示相同元件。

具体实施方式

参考图1A，交流(AC)至直流(DC)电力转换器600通常通过AC电力系统15从三相电源10接收三相AC电力100的供应(如图1B-1C中所示)。电力转换器600可以接收三相AC电力100且作为三个单相输入端(如图2A中所图示)或者作为一个三相输入端(如图3中所图示)，并且可以通过三个单相转换(如图2B中所图示)或者作为单个三相转换(如图3中所图示)将三相AC电力100转换为DC电力。参考图1B，三相AC电源100由正弦电力波形的相A 110、正弦电力波形的相B 120和正弦电力波形的相C 130组成。每个相都具有包括与每个其它相的120°周期性偏移112、113的360°周期111。三相AC电源100可以以不同频率且以不同电压(V)操作。三相AC电源100的三相110、120、130以相同频率但是以不同的相操作。参考图1C，相A 110、相B 120、和相C 130的电压偏离120°。重新参考图1A，电力转换器600可以包括三相配电变压器610和通过一个或多个AC导线630连通的三相整流器650。电力转换器600将来自三相AC电源10的输入电力转换为跨DC输出导线690和中性导线624的具有电压V₀的DC输出信号。下面讨论关于电力转换器600的另外细节。另外，可替选电力转换器(诸如图9的单相电力转换器900)及其组件能够代替图1A上的电力转换器600。

来自电力转换器600的DC电力被分配给处理单元或者结构40。处理单元或者结构40能够为隔室、柜体、机架、机架的托盘、便携式或者固定建筑(诸如具有DC电器的住宅)、大型设施(诸如数据中心)或者任何其它DC负载组。处理单元或者结构40包括整数数目的DC负载42a、42b...42n。例如，处理单元或者结构40可以包括单个DC负载42a或者可以包括更大数目(n)的DC负载。在图1A中，示出DC电力被分配给并联布置的第一DC负载42a、第二DC负载42b、和第n DC负载。然而，电力转换器600可以将DC电力提供给被布置成与图1A的并联负载非常不同的配电系统。

参考图2A，诸如用于数据中心的转换器的用于商业和高电力电器的传统的AC至DC电力转换器200，具有被隔离式整流器250分离的AC部分220和DC部分280。参考AC部分220，传统的AC至DC电力转换器200依赖于具有在AC部分安全地线224处接地的中性导线226的3相、4线星(或者Y形)连接配电变压器222。配电变压器222利用相A波形110、相B波形120、和相C波形130将图1A-1B中所述的三相AC电源100提供到隔离式整流器250中。用于相A波形110的第一导线230a、用于相B波形120的第二导线230b、和用于相C波形130的第三导线230c将三相AC电力从星形连接的配电变压器222输送至隔离式整流器250。每个导线230a、230b、230c包括AC保护端228a、228b、228c。

参考传统电力转换器200的DC部分280，DC输出导线290将来自隔离式整流器250的DC输出电压输送至正DC电压(+VDC)输出端子286a。DC输出导线290包括DC保护端288。除了正输出端子286a之外，DC部分280也具有连接至DC隔离式中性导线292的接地输出端子286b。DC部分280通过DC隔离式中性导线292与DC部分安全地线284的连接而接地。输出电容器282也被设置在传统的电力转换器200的DC部分280上，其中跨输出电容器282的电压为V₀(如图1中所示)。

图2B图示出图2A的传统电力转换器200的隔离式整流器250。隔离式整流器250具有来自三个导线230a、230b、230c的三个单相AC输入端。隔离式整流器250起三个并联的单相整流器的作用。隔离式整流器250为两级转换器，贯穿两级单独地处理AC电压的每一相110、120、130。第一级250a利用转换来自第一导线230a的相A 110AC电力的第一PFC整流器252a、转换来自第二导线230b的相B 120AC电力的第二PFC整流器252b、和转换来自第三导线230c的相C 130AC电力的第三PFC整流器252c而实现功率因子校正(PFC)。这在三个独立的DC导线256a、256b、256c中产生三个独立的DC BUS电压。DC电压(例如，400VDC)跨三个电容器形成——与第一PFC整流器252a串联的第一电容器254a、与第二PFC整流器252b串联的第二电容器254b、以及与第三PFC整流器252c串联的第三电容器254c，以在DC导线256a、256b、256c中的每个导线中形成正DC电压。隔离式整流器250的第二级250b利用第一隔离器258a、第二隔离器258b、和第三隔离器258c实现DC-DC电镀隔离/转换。隔离器258a、258b、258c可以将高DC链路电压转换为低电压并且可以提供隔离。三个隔离器输出导线260a、260b、260c——每个隔离器258a、258b、258c有一个——连接在一起，以提供载送DC电压(例如，400VDC)的转换器输出导线260。在将DC电压结合到转换器的输出导线260中之前，传统的电力转换器200单独地处理，使三个单相AC输入端每个都并联。在此通过引用以其整体并入的美国专利8,270,188提供了与传统电力转换器200实现的转换类似的传统电力转换的另外信息。

图2A-2B的传统电力转换器200是广泛使用的转换器。然而，电力转换器200存在一些缺点。由于存在三个单相输入端，所以流经三个输入端中的每个输入端的电流不能很好地平衡。由于第二谐波电流(例如，120Hz)流动，所以三个电容器254a、254b、254c高度受压。另外，两级转换引起效率损失和操作成本增大。在Kim,Sangsun等人的“Three-Phase Active Harmonic Rectifier(AHR)to Improve Utility Input Current THD in Telecommunication Power Distribution System”(“改善电信电力分配系统中的应用输入电流THD的三相有源谐波整流器(AHR)”)，IEEE Transactions on Industry Applications vol.39,no.5(2003，9月/10月)pp.1414–1421中描述了关于用于电信电力系统的电力转换的另外细节，在此通过引用以其整体并入。

参考图3，具有单个三相输入端的隔离式整流器350是市售的，并且能够代替具有三个单相输入端的隔离式整流器250。隔离式整流器350的单个三相输入端从导线330接收三相AC输入。与隔离式整流器250的单相隔离整流类似，三相隔离式整流器350也采用两级转换处理。第一级350a利用转换输入三相AC电力的PFC整流器352实现功率因子校正(PFC)。在PFC整流器352之后设置电容器354，跨电容器354形成DC电压(例如，700VDC)，以在DC导线356中形成正DC电压。隔离式整流器350的第二级350b利用隔离器358实现DC-DC电镀隔离/转换。输出导线360载送DC电压(例如，400VDC)超过隔离式整流器。

虽然隔离式整流器350可以由于三相配置导致的AC电流平衡而释放电容器354上的一些压力，依赖于用于数据中心电力的单个三相隔离式整流器350能够引起低效、复杂化、和高费用。输入到PFC整流器352的480V的AC电压可能引起跨电容器354的700-800VDC。这对于诸如数据中心的设施而言存在非常大的问题，并且隔离器358无法用该电平的电压输入可靠运行。提高电流以便降低输入到PFC整流器352的AC电压也存在问题，因为高电流电平在数据中心中不能良好地工作。另外，隔离式整流器350不校正有助于两级转换的隔离式整流器250的低效缺点。

由于与已知的三相整流相关联的问题，传统的单相隔离式整流器250是原源(primary source)AC至DC电力转换。由于这也与显著低效和其它缺点相关联，本公开提出提供提高转换效率的机会的用于数据中心的AC至DC电力转换器。解决传统的AC至DC电力转换器200问题的高效AC至DC电力转换器也可以支持对数据中心中的DC电力分配的更简单的过渡。参考图4A，数据中心400a可以具有AC侧电力分配网络440a。数据中心400a从输入电源线420a接收AC电力以将电力传输至整数个负载(示出为数据中心400a中的六个负载L1-L6)，所述输入电力线420a被分离成到数据中心400a中的电力分配网络440a。虽然输入电力线420a和电力分配网络440a的输电线441a-446a载送AC电力，但是负载中的每个负载——其可以是诸如计算机机架或者网络设备的数据中心设备——可以以DC电力操作。因而，在每个输电线441a-446a上采用传统的AC至DC电力转换器200a-200f以将来自AC电力分配网络440a的DC电力传输给负载。

参考图4B，具有DC电力分配网络440b的数据中心400b需要处于数据中心400b内的电力分配上游的高效AC至DC电力转换器600。电力转换器600位于在变压器和开关装置(未示出)下游，但是在电力分配单元上游的输入电源线420b上。在数据中心400b中，电力分配网络400b的每个输电线441b-446b都载送DC电力，以满足负载的DC电力需求。与AC电力分配数据中心400a不同，数据中心400b的负载可以连接至相同的DC总线。在美国专利8,624,433中描述了关于至多个DC负载的DC电力分配的AC至DC转换的附加信息，在此通过引用以其整体并入。

与简化的图4A-4B相比，实际的数据中心400可以具有超过兆瓦特的负载需求。因而，为了对该水平的负载需求供电，超过四十个电力转换器可以并联操作。在Kim,Sangsun等人的“利用单个低成本DSP对多个单相PFC模块的控制”(“Control of Multiple Single-Phase PFC Modules with a Single Low-Cost DSP”)，IEEE Transactions on Industry Applications vol.39,no.5(2003，9月/10月)pp.1379–1385中描述了关于多个转换器的并联操作和控制的更多细节，在此通过引用以其整体并入。本文公开的高效AC至DC电力转换器600可以提出与传统的单相电力转换器200不同的并联操作的问题。

图5提供了依次图示出可以由高效AC至DC电力转换器600(如图6中所图示)实现的高效AC至DC电力转换系统500的组件的方框图。系统500采用三相AC输入端。三相AC电力首先到达配电变压器510。然后，系统500包括AC保护520，然后是功率因子校正(PFC)整流器530。系统500包括AC涌流和关断形式的保护部件，以及ORing540。DC BUS 550和DC保护560在系统500之前将电力输送给负载570。

参考图6A-6B，电力转换器600接收相A 110、相B 120和相C 130形式的三相AC电力100。电力转换器600包括具有接收三相AC电力100的原边614和载送经变压的AC电力的副边616(可以为图7A-7B中所图示并且在下文中描述的形式)的三相配电变压器610。三相配电变压器610在相A变压器部分612a、相B变压器部分612b、和相C变压器部分612c接收三相AC电力100。相A变压器部分612a具有接收三相AC电力100的相A 110的原边614a以及包括第一副绕组618a、第二副绕组620a和中间抽头622a的副边616a。相B变压器部分612b具有接收三相AC电力100的相B 120的原边614b以及包括第一副绕组618b、第二副绕组620b和中间抽头622b的副边616b。相C变压器部分612c具有接收三相AC电力100的相C 130的原边614c以及包括第一副绕组618c、第二副绕组620c和中间抽头622c的副边616c。

如上所述以及如图1A中所图示，三相AC电源100的每一相都由具有与其它相的电压以120°电压分布的全正弦波形组成。配电变压器610的原边处的这种三相AC电源100具有作为全波整流正弦AC电流的原边电流。参考图7A，电力转换器600的3相配电变压器610通过分离相A 110的正电压(+V_A)701a和负电压(-V_A)701b分量，分离相B 120的正电压(+V_B)702a和负电压(-V_B)702b分量，以及分离相C 130的正电压(+V_C)703a和负电压(-V_C)703b分量而产生6相AC电压700。配电变压器610的输出端处的结果AC电力700具有电压间60°相移的六个不同电压。6相AC电力700包括中性导线624和安全地线628。

重新参考图6A-6B，从配电变压器610的相A变压器部分612a的第一副绕组618a开始，布置有AC断路器632a和AC保险丝634a的AC导线630a将相A 110的正电压701a载送至3相整流器650。从配电变压器610的相A变压器部分612a的第二副绕组620a开始，布置有AC断路器632b和AC保险丝634b的AC导线630b将相A 110的负电压701b载送至3相整流器650。从配电变压器610的相B变压器部分612b的第一副绕组618b开始，布置有AC断路器632c和AC保险丝634c的AC导线630c将相B 120的正电压702a载送至3相整流器650。从配电变压器610的相B变压器部分612b的第二副绕组620b开始，布置有AC断路器632d和AC保险丝634d的AC导线630d将相B 120的负电压702b载送至3相整流器650。从配电变压器610的相C变压器部分612c的第一副绕组618c开始，布置有AC断路器632e和AC保险丝634e的AC导线630e将相C 130的正电压703a载送至3相整流器650。从配电变压器610的相C变压器部分612c的第二副绕组620c开始，布置有AC断路器632f和AC保险丝634f的AC导线630f将相C 130的负电压703b载送至3相整流器650。

第一整流器二极管652a、第二整流器二极管652b、第三整流器二极管652c、第四整流器二极管652d、第五整流器二极管652e、和第六整流器二极管652f位于三相整流器650内。这六个整流器二极管652a-f中的每个都在配电变压器610的副边上的六个AC相中的每一相的电流上执行单向功能。这六相的电流仅能够在向前方向中穿过六个整流器二极管652a-f。因而，配电变压器的原边处的全波正弦AC电流的电流波形被转换为半正弦波形。参考图7B，配电变压器610的副边上的六个AC相的电流(I)波形750由于3相整流器650内的六个整流器二极管652a-f的存在而经半波整流。尽管存在流经AC导线630a-f的半波整流电流，上文讨论并且在图6A中所示的AC断路器632a-f和AC保险丝634a-f也是对AC额定的，而非对DC额定的。这种AC额定通常更成本有效。

重新参考图6A，除了六个整流器二极管652a-f之外，三相整流器650还容纳每一AC相至少一个升压转换器654，以根据整流器650的三相配置执行功率因子校正。升压转换器654转换AC电流，使得AC电流接近单一功率因子。在图6的实施方式中，三相整流器650包括被布置成用于相A 110的功率因子校正的第一升压转换器654a、被布置成用于相B 120的功率因子校正的第二升压转换器654b、和被布置成用于相C 130的功率因子校正的第三升压转换器654c。在可替选实施方式中，两个或者三个升压转换器654能够对于三相中的每一相都以并联配置交织。来自升压转换器654a的升压-转换器-输出导线656a、来自升压转换器654b的升压-转换器-输出导线656b和来自升压转换器654c的升压-转换器-输出导线656c结合在一起，以在三相整流器650内形成单DC BUS 656。

特别地，三相整流器650执行单级整流。即，不电镀隔离地发生功率因子校正(通过升压转换器654a、654b、654c)电力转换。这使得能够通过中性组合导线624在AC和DC部分之间连接。三相配电变压器610的副绕组上的中间抽头622a、622b、622c每个都被连接至中性导线624，中性导线624也直接连接至升压转换器654a、654b、654c的DC侧。中性导线624具有由实心、低或者高阻抗接地线组成的单安全地线628。参考图7B，作为六相电流的和并且流经中性导线624的中性电流I₆₂₄类似DC电流。然而，流经中性导线624的这种中性电流可以大，因为六个相为半波整流电流。

重新参考图6A，第一电容器658和大容量电解电容器660被布置在中性导线624和正DC导线656之间。两个场效应晶体管(FET)Q₁662和Q₂ 664被集成到DC导线556中。参考图8，在大容量电容器660的初始充电期间，AC电流可以大。Q₁ 662提供一些AC涌流保护，并且能够关断或者不能输出。Q₁ 662的电路与失能/关断部件一起被集成到DC导线656中，而非提供AC额定涌流部件。Q₁ 662起限制电流并且对大容量电容器660充电的作用。Q₁ 662能够作为单个集成FET(如图6A中所示)或者作为超过一个并联FET(如图8中所图示，编号为662a和662b)存在。三相整流器650可以依赖于(一个或多个)Q₁FET662(如图6A中所图示)——或者可以采用可替选机构——以限制AC涌流电流。关于可替选机构，如图8中所示，电阻器668和一个或多个Q₃FET 666a、666b可以起限制AC涌流电流的作用。当施加AC输入时，Q₃ 666a、666b任一开启以对大容量电容器660充电，或者Q₁662a、662b起限制电流并且对大容量电容器660充电的作用。

如上所述，多个电力转换器600可以并联运行，以向数据中心400的负载提供电力。如果单个整流器650故障(例如，在升压转换器654处)，则负电流能够流经DC输出端从而使系统短路。然而，单Q₂FET664(如图6A中所图示)或者超过一个的并联的Q₂FET 664a、664b(如图8中所图示)通过关断来提供ORing以来将故障隔离至故障单元。可选接触器670可以被集成到DC导线556中，以降低Q₁ 662和Q₂ 664上的导通损耗。FET提供可以引起电力耗散的一些电阻。在接通Q₁ 662和Q₂ 664两者之后，接触器670可以闭合，以避免通过Q₁ 662和Q₂ 664的电力耗散。在切断Q₁ 662或者Q₂ 664之前，必须首先关断接触器670。接触器670和Q₃ 666两者都是不需要在电力转换器600的所有实施方式中采用的可选部件。

参考电力转换器600的DC输出端，DC输出端导线690将来自三相整流器650的DC输出电压载送至正DC电压(+VDC)输出端子686a。除了正输出端子686a之外，电力转换器600的DC输出端也具有接地输出端子686b。

重新参考图5，系统500始于与电力转换器600的三相配电变压器610相对应的配电变压器510。如上所述，配电变压器610的副边616在副绕组上具有中间抽头622，以在副边616处形成六个相，由于六个整流器二极管652a-f的单向功能，副绕组处的AC电流被实施为半波整流电流。三相配电变压器610的原边的形式可以变化，而不影响电力转换器600。可以在配电变压器610的原边上采用星型连接、三角连接、或者一些其它的三相连接。

通过断路器632实现系统500的AC保护520。与传统的AC至DC电力转换相比，需要附加的AC侧保护520。系统的PFC整流器530实现三相、单级、非隔离整流。不设电镀隔离级提高了整流器650的效率和功率密度。采用三相整流平衡了AC线路电力以避免大容量电容器660受压。通过上述Q₁ 662和Q₂ 664实现了系统的AC涌流和关断以及ORing 540。单DC BUS 550将DC电力从用于DC电力分配的三相整流器650输出至多个负载。作为示例，系统500的DC BUS 550可以载送400V的DC输出。为了安全接地，DC BUS地线(或者回路)连接至AC中性导线624。诸如保险丝或者半导体的DC保护560可以被设置在负载570的正前部。DC保护560仅需要被安装在一个导线690上。

现在参考图9，本公开的电力转换器可以被实施为单相(或者分相)电力转换器900。电力转换器900可以在单相配电变压器910的原绕组914处接收单相(或者分相)AC电源902。配电变压器910的副绕组916具有将副绕组916分为第一部分918和第二部分920的中间抽头922。AC导线930a通过断路器932a和保险丝934a载送来自配电变压器910的副绕组916的第一部分918的分压。单相(或者分相)整流器950的整流器二极管952a将AC导线930a内的AC电流转换为半波整流电流。AC导线930b通过断路器932b和保险丝934b载送来自配电变压器910的副绕组916的第二部分920的分压。单相(或者分相)整流器950的整流器二极管952b将AC导线930b内的AC电流转换为半波整流电流。功率因子校正(PFC)954将AC电力转换为通过正DC电压(+VDC)导线990载送至DC负载986的DC电力。中性导线924在配电变压器910的中间抽头处将电力转换器900的DC侧连接至电力转换器900的AC侧。中性导线924使DC电力和AC电力两者在安全地线928接地。虽然单相(或者分相)电力转换器900保留了归因于单相转换的传统电力转换器200的缺点，但是电力转换器900具有单级整流器954，这消除了归因于传统整流的电镀隔离的低效率。

图10图示出用于在非隔离式电力转换器600中将AC电力转换为DC电力的方法1000的操作的例证性布置。在方框1002，方法1000包括接收三相电源100。三相电源可以始于三相电力源10，并且电力转换器600可以通过AC电力系统15接收三相电源100。在方框1004，方法1000包括在诸如三相配电变压器610的配电变压器510的副边616将三相电源100转变为六个电压相。例如，这种六相电压转变的AC电力700可以通过将三相AC电力100的相A 110分为正电压(+V_A)701a和负电压(-V_A)701b分量、将三相AC电力100的相B 110分为正电压(+V_A)702a和负电压(-V_A)702b分量，以及将三相AC电力100的相C 130分为正电压(+V_A)703a和负电压(-V_A)703b分量形成。三相AC电力100的每个相110、120、130都可以在被三相配电变压器610的副边616上的中间抽头622a、622b、622c分开的第一副绕组618a、618b、618c和第二副绕组620a、620b、620c之间分开。三相配电变压器610的原边614上的配置可以在不同实施方式之间不同。例如，三相三角连接、三相星型连接或者一些其它配置可以存在于三相配电变压器610的原边614上。三相配电变压器610的副边616上的中间抽头622a、622b、622c在由实心、低或者高阻抗接地线的安全地线628处接地的中性导线624处连接在一起。导线——诸如第一AC导线630a、第二AC导线630b、第三AC导线630c、第四AC导线630d、第五AC导线630e、和第六AC导线630f——可以载送来自三相配电变压器610的副边616的经变压的AC电力700。

在方框1006，方法1000包括三相配电变压器610的副边616处的半波整流AC电流。整流二极管——诸如第一AC导线630a上的第一整流二极管652a、第二AC导线630b上的第二整流二极管652b、第三AC导线630c上的第三整流二极管652c、第四AC导线630d上的第四整流二极管652d、第五AC导线630e上的第五整流二极管652e以及第六AC导线630f上的第六整流二极管652f执行导致对AC电流半波整流的单向电流功能。可以在方框1008设置AC保护520，诸如第一AC断路器632a、第二AC断路器632b、第三AC断路器632c、第四AC断路器632d、第五AC断路器632e和第六AC断路器632f，方法1000包括应用功率因子校正，以实现DC电力。功率因子校正可以发生在诸如图6A的三相整流器650的PFC整流器530内。在一个示例中，第一升压转换器654a对经变压的相A 110应用功率因子校正，第二升压转换器654b对经变压的相B 120应用功率因子校正，第三升压转换器654c对经变压的相C 130应用功率因子校正。在其他示例中，并联连接的多于一个升压转换器在每个经变压相上实现功率因子校正。在又其它示例中，一些其它功率因子校正机构执行功率因子校正。功率因子校正将经变压的AC电力转换为充分单一功率因子。三相整流器650也可以包括AC涌流和关断以及ORing 540形式的保护部件。诸如关断(Q1)FET 662的进口控制部件可以提供AC涌流和关断保护。也可以通过并联连接的多个关断(Q1)FET(例如，662a、662b)提供这种AC涌流和关断保护。用于隔离故障电力转换器600(例如，当电力系统包括并联连接的多个电力转换器600时)的机构，诸如ORing(Q2)FET 664，可以提供ORing保护。也可以通过并联连接的多个ORing(Q2)FET(例如，664a、664b)或者通过一个或多个Q3FET 666a、666b以及电阻器668的可替选布置提供这种ORing保护。可以与任何FET 540并联地布置接触器670，以降低导通损耗。

在方框1010，方法1000包括输出具有输出电压V₀的DC电力信号。电力转换器600的输出边可以由可以包括正DC输出端686a和DC输出地线686b的DC总线550组成。DC输出导线690与正DC输出端686a连通。中性导线624与DC输出地线686b连通。中性导线624可以在AC电力(在三相配电变压器610的副边616的第一中间抽头622a、第二中间抽头622b和第三中间抽头622c处)和DC电力之间形成非隔离连接。可以跨一个或多个电容器658、660测量来自电力转换器600的输出电压V₀。来自电力转换器600的输出DC电力信号可以对一个或多个DC负载570供电。诸如保险丝或者半导体的DC保护560可以布置在一个或多个DC负载570的上游。

虽然图10和上述方法1000的说明涉及用于三相系统的电力转换器600，但是在不偏离本公开的范围的情况下，可替选电力转换器(诸如图9的单向电力转换器900)及其组件能够代替图10上以及方法1000中的电力转换器600。

已经描述了许多实施方式。然而，应理解，在不偏离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种变型。因而，其它实施方式也在下文权利要求的范围内。