，所述概念涉及通过将一个或多个转换器从AC/DC转换器重新配置为DC/AC转换器(反之亦然)来切换功率流拓扑结构。如下将进一步详细讨论的，可以重新配置一个或多个转换器，并且使用至少一个控制器来修改功率流拓扑结构，所述至少一个控制器耦合到一个或多个转换器以修改相应的转换器的一个或多个参数，并且所述至少一个控制器耦合到适当的开关并能够控制适当的开关以为期望的功率流拓扑结构创建电流路径。至少一个控制器可以被实施成硬件、软件、固件或者它们的任何组合，因为就这一点而言这些方面不限于任何特定的实施方式。
[0036]图2示出了根据一些实施例的功率转换系统100的简图。功率转换系统100从发电机G接收AC功率，发电机G被示意性地示出为风力涡轮发电机I的部分，尽管发电机G不需要为风力涡轮机的部分。在一些实施例中，发电机G可以是同步发电机。如果发电机G是风力涡轮发电机I的部分，那么风力涡轮发电机I可以包括多个风力涡轮叶片2，多个风力涡轮叶片2机械地耦合到驱动发电机G的转子的轴(未示出)。风力涡轮发电机I可以包括用于将风力涡轮叶片、轴和/或发电机G放置在适当的高度的支撑结构3。然而，本文所描述的技术不限于转换由风力涡轮发电机产生的功率，因为它们还适用于由除风能外的能源驱动的发电机。
[0037]功率转换系统100包括AC/DC转换模块4、DC/AC转换模块5、DC/AC转换模块6、控制器8、以及开关S1-S4。如上所讨论的，AC/DC转换模块4可以被认为是发电机侧的转换模块，并且DC/AC转换模块5和6可以被认为是电网侧的转换模块。功率转换模块4-6中的每个模块可以包括单个功率转换器或并联连接的多个功率转换器。开关S1-S4可以是能够在被闭合时传导电流并且在断开时防止电流流动的任何适当的开关硬件(例如，诸如开关装置之类的开关硬件)。在图1的示例中，功率转换系统100具有连接到电网10的输出以向电网10供电。
[0038]如本领域普通技术人员将理解的是，尽管在图1中未示出(或者以其它方式描绘)，但是应当意识到被示出为提供AC功率的连接可以具有多相连接(例如，3相连接)，并且功率转换模块可以被设计为对以多相形式提供的AC功率进行转换。提供控制连接(未示出)，以允许控制器8控制AC/DC转换模块4、DC/AC转换模块5、DC/AC转换模块6、以及开关S1-S4的操作。尽管示出了单个控制器8，但是可以使用任何适当数量的控制器。
[0039]在一些实施例中，AC/DC转换模块4可以包括整流器，所述整流器将由发电机G产生的AC电压转换为DC电压，从而将DC链路提供到功率转换系统100的电网侧。如上所讨论的，这种整流器可以包括线性变流设备以代替功率转换系统的发电机侧上的主动变流设备。将AC/DC转换模块4实施为整流器(与使用主动变流转换器设备相反)可以降低功率转换系统的成本，并且可以在高功率电平(例如，在发电机的50%或更高的额定功率下)下提高功率转换效率。然而，本文所描述的技术不限于使用线性变流设备将功率转换模块4实施为整流器，因为在一些实施例中可以通过具有主动变流设备的一个或多个AC/DC转换模块来实施功率转换模块4。
[0040]功率转换系统100可以被配置为采用多个模式进行操作。在第一模式中，控制器8可以将发电机侧上的(多个)功率转换器(例如，AC/DC转换模块4)配置为执行AC/DC转换，并且将电网侧上的(多个)功率转换器(例如，DC/AC转换模块5和6)配置为执行DC/AC转换。第一操作模式的特征可以是由控制器8监测或者由系统的另一个部件评估的给定操作条件。在第二模式中，控制器8可以响应于操作条件上的变化而将电网侧的功率转换器中的一个或多个功率转换器配置为执行AC/DC转换和/或将发电机侧的功率转换器中的一个或多个功率转换器配置为执行DC/AC转换。
[0041]根据一些实施例，所监测的操作条件包括由发电机产生的功率电平。例如，当由发电机产生的功率电平超过功率阈值时，控制器8可以将功率转换系统配置为采用第一模式进行操作，并且当功率电平下降到低于功率阈值时，控制器8可以动态地切换到第二模式。当AC/DC转换模块4是或者包括具有一个或多个线性变流转换器的整流器时，可以期望这种动态的重新配置，所述一个或多个线性变流转换器在相对高的功率电平下有效率地进行操作，而在低功率电平下低效率地进行操作(例如，使用SCR来执行AC/DC转换)。如此，当功率电平足够高(例如，发电机的50%或更高的额定功率)时，例如可以利用较低成本的SCR设备来执行AC/DC转换，所述SCR设备在相对高的功率电平下有效率地进行操作。如下将进一步详细讨论的，当由发电机产生的功率电平下降到低于阈值时，电网侧的转换器中的一个或多个转换器可以被重新配置为DC/AC转换器，并且修改功率流拓扑结构(例如，通过适当地配置开关)以将发电机侧的AC功率从整流器(例如，AC/DC转换模块4)转移开，以替代地使该AC功率穿过一个或多个经重新配置的电网侧的转换器。
[0042]因此，功率转换系统100可以被配置为采用多种不同的操作模式进行操作。图3示出了根据一些实施例的处于第一操作模式的功率转换系统100的简图。第一操作模式可以是“高功率”操作模式，该操作模式能够将由发电机G产生的相对高电平的功率有效率地转换为适于提供给电网10的AC电压。在图3中的第一操作模式中，开关S1、S3和S4闭合，并且开关S2断开。AC/DC转换模块4操作用于将由发电机G产生的AC功率转换为DC链路处的DC电压。在该示例中，AC/DC转换模块能够大体上转换由发电机G产生的全部功率。DC/AC转换模块5和DC/AC转换模块6并联操作，以将DC链路处的DC电压转换为被提供给电网10的AC电压。DC/AC转换模块5和6中的每个模块能够转换大约50%的由发电机产生的功率。在一些实施例中，DC/AC转换模块5和6可以执行P丽(脉冲宽度调制)交错，这可以实现要提供的功率输出增大。在一些实施例中，可以在功率转换系统100的输出之间提供一个或多个滤波器，以对被提供给电网1的功率进行滤波。
[0043]图4示出了根据一些实施例的处于第二操作模式的功率转换系统100的简图。第二操作模式可以是“低功率”操作模式，该操作模式能够有效率地转换由发电机G产生的相对低电平的功率。在第二操作模式中，开关SI和S3断开，并且开关S2和S4闭合。可以避开AC/DC转换模块4，并且由发电机G产生的AC功率被提供给DC/AC转换模块5。替代操作DC/AC功率转换模块5来执行DC/AC转换，反向地操作功率转换模块5，以使得功率沿相反的方向流过DC/AC转换模块5。例如，可以修改功率流拓扑结构，以使得来自发电机G的功率被提供给功率转换模块5的以前的输出端子，并且功率转换模块5执行AC/DC转换以将来自发电机G的AC功率转换为DC链路处的DC电压。DC/AC转换模块6将DC链路处的DC电压转换为提供给电网10的AC电压。在一些实施例中，图4中所不的操作模式可以能够将由发电机G产生的相对低电平的功率转换为适于被提供给电网10的AC电压。例如，如果在并联操作时功率转换模块5和6均被设计为处理大约一半的来自发电机G的最大功率流，那么第二操作模式可以能够转换大约50%的最大功率。
[0044]如上所讨论的，控制器8可以控制功率转换系统100的操作。控制器8可以控制功率转换系统100在第一操作模式或第二操作模式下进行操作，并且在第一操作模式与第二操作模式之间进行切换。在一些实施例中，当发电机在足够高的功率电平下进行操作时，例如当由发电机产生的功率电平处于功率阈值处或者高于功率阈值时，控制器8可以控制功率转换系统100在“高功率”操作模式下进行操作。可以使用任何适当的阈值。在一些实施例中，阈值可以是50%，并且当发电机在发电机额定输出功率的50%或高于50%的功率下进行操作时，控制器8可以控制功率转换系统100在“高功率”操作模式下进行操作。然而，本文所描述的技术不限于使用50%作为阈值，因为可以选择其它适当的阈值。
[0045]在一些实施例中，当发电机在低于阈值的功率电平下进行操作时，控制器8可以控制功率转换系统100在“低功率”操作模式下进行操作。任何适当的度量标准可以用于确定是在“低功率”模式下还是在“高功率”模式下进行操作，所述度量标准例如发电机输出功率、发电机RPM、或者另一种度量标准。如此，功率转换系统可以被配置为在大体上高功率电平(例如，来自发电机的额定功率的50%或更高)下使用用于发电机侧上的AC/DC转换的相对低成本的整流器(例如，代替诸如IGBT AC/DC转换器之类的更加昂贵的主动变流设备)，并且在发电机产生相对低的功率电平(例