技术领域 本发明涉及电力电子技术领域， 具体而言， 涉及一种电能变换装置。 背景技术 风力发电、 太阳能发电、 潮汐发电等可再生能源的发电利用越来越受到 人们的关注。这些新能源发电系统的普遍特点 是发电设备分散、单机容量小、 分布面积广、 输出电压电流不稳定， 如何将这些可再生能源发电设备产生的 电能高效、 可靠、 氏成本地回馈至电网， 使可再生能源发电设备产生的电能 转变为可供工业、 民用直接使用的三相电， 是目前我国及世界范围内急需解 决的问题。 现有技术的一种风力发电电能回馈设备釆用交 流励磁线绕式转子双馈电 机变速恒频风力发电系统， 该系统中釆用位于转子侧功率变流器， 调节双馈 电机的交流励磁电流， 使发电机定子绕组发出电能， 并直接回馈入电网。 由 于双馈发电机系统的特点，一般需要低压并且 能够四象限运行的功率变流器， 如可四象限运行的交-直 -交两电平变频器， 图 1 为现有技术可四象限运行的 交 -直-交两电平变频器的原理图， 如图 1 所示， 该方案变频器仅处理转差功 率， 一般额定功率为发电机容量的三分之一左右， 并且也属于低压变流器， 因此变流器的成本、 体积大大降低， 但该方案所存在的问题是， 由于发电机 釆用线绕式转子， 并通过滑环交流励磁， 使发电机体积及成本增加， 由于滑 环的使用， 致使发电机故障率高， 维护费用高。 现有技术的另一种风力发电电能回馈设备釆用 永磁发电机变速恒频风力 发电系统。 该方案中， 风机叶轮带动永磁发电机旋转， 发出的电能经过功率 变流器的变频调制后， 变为与电网匹配的三相交流电， 并回馈入电网， 实现 变速恒频发电， 图 2为现有技术一种永磁发电机变速恒频风力发� �系统的原 理图， 图 3为现有技术另一种永磁发电机变速恒频风力� �电系统的原理图， 如图 2、 图 3所示， 该方案解决了上述方案中发电机可靠性的问题 ， 整个系 统运行故障率低， 但由于该方案中变流器功率与发电机功率相同 ， 并需要使 用大量的电解电容器， 因此变流器成本很高， 变流设备体积大。 图 4为现有 技术釆用电流型变流器的变速恒频风力发电系 统的原理图， 如图 4所示， 该 系统使用了半可控功率半导体器件晶闸管， 该方式虽然成本较低， 但网侧谐 波污染严重， 功率因数低， 还需要额外增加谐波治理设备， 使总造价提高。 在相关的技术方案中， 包括可再生能源发电设备在内的发电设备向电 网 回馈电能时存在谐波污染严重、 功率因数低的问题， 针对该问题， 目前尚未 提出有效的解决方案。 发明内容 本发明的目的在于提供电能变换装置以解决现 有技术中发电设备向电网 回馈电能时存在谐波污染严重、 功率因数低、 造价高的问题。 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面， 提供了一种电能变换装置。 本发明的第一种电能变换装置包括： 多个单相整流桥电路， 所述多个整 流桥电路的第一输入端用于与交流电源各相输 出端一对一连接， 第二输入端 连接在一起； 多个三相全控桥式电路， 其中每个所述三相全控桥式电路的两 个输入端分别与每个所述整流桥电路的两个输 出端连接， 或者， 每个所述三 相全控桥式电路的两个输入端分别通过电感与 每个所述整流桥电路的两个输 出端连接。 进一步地， 本发明的这种电能变换装置还包括副边为多路 三相绕组的变 压器， 所述三相全控桥式电路的输入端分别与所述多 路三相绕组连接。 进一步地， 本发明的这种电能变换装置还包括至少一个脉 宽调制三相逆 变桥电路， 其三个输出端分别经由串接电感或分别经由串 接电感和电容， 与 所述三相全控桥式电路的三个输出端连接， 或者直接与所述多路三相绕组连 接。 为了实现上述目的， 根据本发明的另一方面， 提供了又一种电能变换装 置。 本发明的这种电能变换装置包括： 多组整流电路串， 其中， 每组整流电 路串包括多个整流桥电路， 所述多个整流桥电路通过第一输入端和第二输 入 端依次串联， 位于一端的一个整流桥电路的第一输入端作为 所述整流电路串 的第一输入端， 位于另一端的一个整流桥电路的第二输入端作 为所述整流电 路串的第二输入端； 多个整流电路串的多个第一输入端用于与交流 电源各相 输出端一对一连接， 多个第二输入端连接在一起； 多组三相全控桥式电路， 其中， 每组所述三相全控桥式电路的两个输入端分别 与每个所述整流桥电路 的两个输出端连接， 或者， 每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别 通 过电感与每个所述整流桥电路的两个输出端连 接。 进一步地， 本发明的这种电能变换装置还包括副边为多路 三相绕组的变 压器， 所述三相全控桥式电路的输入端分别与所述多 路三相绕组连接。 进一步地， 本发明的这种电能变换装置还包括至少一个脉 宽调制三相逆 变桥电路， 其三个输出端分别经由串接电感或分别经由串 接电感和电容， 与 所述三相全控桥式电路的三个输出端连接， 或者直接与所述多路三相绕组连 接。 应用本发明的技术方案， 通过对发电设备产生的三相交流电的各相输出 分别进行处理， 从而有助于改善发电设备电流的波形系数， 降低谐波， 提高 功率因数和设备的利用率， 釆用晶闸管作为功率变换单元的主开关器件， 成 本低、 可靠性高， 通过不同级的晶闸管三相全控桥式电路串接， 可适用于不 同等级的发电设备， 提高回馈功率因数， 隔离变压器副边的多路绕组可使该 装置能够与不同电压等级的电网匹配， 可提高回馈电网电流的波形系数及功 率因数， 向电网输送无功功率，发电设备输出端电流及 电网侧电流正弦度高， 具有转换效率高、 工作可靠、 寿命长以及易于推广、 易于维护的优点。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步 理解， 构成本申请的一部 分， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发 明， 并不构成对本发明的 不当限定。 在附图中： 图 1为现有技术可四象限运行的交 -直-交两电平变频器的原理图； 图 2为现有技术一种永磁发电机变速恒频风力发� �系统的原理图； 图 3为现有技术另一种永磁发电机变速恒频风力� �电系统的原理图； 图 4为现有技术釆用电流型变流器的变速恒频风� �发电系统的原理图； 图 5是根据本发明第一实施例的电能变换装置中� �个单相整流桥电路的 电路原理图； 图 6是根据本发明第一实施例的电能变换装置的� �路原理图； 图 7是根据本发明第一实施例中的整流桥电路与� �相全控桥式电路之间 串联电感的原理图； 图 8是根据本发明第一实施例中 PWM三相逆变桥电路与电感连接的原 理图； 图 9是根据本发明第二实施例中的电能回馈系统� �多相输出交流电源产 生的电能回馈至电网的连接方式的原理图； 图 10是 居本发明第三实施例的电能变换装置结构的原 理图； 图 11 是根据本发明第三实施例的电能变换装置中的 整流电路串结构的 原理图； 图 12为根据本发明各实施例中 PWM三相逆变桥电路釆用 IGBT的原理 图； 以及 图 13为根据本发明实施例中的釆用分裂式移相绕� ��的变压器的原理图。 具体实施方式 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发 明。 图 5是根据本发明第一实施例的电能变换装置中� �相整流桥电路的电路 原理图。 如图 5所示，本发明第一实施例中的电能变换装置� �图 5中的虚线框 50 中的部分， 这种电能变换装置包括三个整流桥电路， 每个整流桥电路包括第 一输入端和第二输入端， 例如虚线^! 51 中的整流桥电路中， 第一输入端和 第二输入端分别为 A点和 B点。 在图 5中示出的这种电能变换装置中， 三个 整流桥电路的第二输入端连接在一起， 连接点如图中所示的 O点。 图 5中的 三个整流桥电路的三个第一输入端用于与交流 电源三相输出端一对一连接， 图 5中示出了交流电源 52。该交流电源可以是可再生能源发电系统的� ��电机。 图 5中的整流桥电路中的整流元件可以釆用晶闸� �，也可以釆用二极管。 图中示出了釆用晶闸管的情形。 釆用图 5所示的电能变换装置， 能够对交流 电源的各相输出分别进行处理， 因此在将处理过的各相输出进行逆变处理之 后回馈至电网时， 有助于降氐该交流电源向电网回馈电能时产生 谐波污染， 并有助于提高该交流电源回馈至电网的电能的 功率因数。 在图 5 所示的电能变换装置的基础上可以进一步连接 三相全控桥式电 路， 具体如图 6所示， 图 6是根据本发明第一实施例中的一种电能变换� �置 的电路原理图。 在图 6中， 在每个整流桥电路的输出端连接三相全控桥式 电 路， 该三相全控桥式电路可以是晶闸管三相全控桥 式电路。 在连接了三相全 控桥式电路后， 图 6中的电能变换装置可以利用其中的三相全控� �式电路对 交流电源 52回馈至电网的电能作进一步处理， 有助于提高电能质量。 图 7是根据本发明第一实施例中的整流桥电路与� �相全控桥式电路之间 串联电感的原理图。 对于图 6中的互相连接的整流桥电路和三相全控桥式� � 路， 它们之间可以串联电感， 如图 7中的电感 70, 这样能够对整流桥电路的 输出进行滤波和限流。 图 6中的电能变换装置可以增加至少一个脉宽调� � PWM ( Pulse Width Modulation ) 三相逆变桥电路。 如图 8所示， 图 8是根据本发明第一实施例 中 PWM三相逆变桥电路与电感连接的原理图， PWM三相逆变桥电路可以 釆用滤波电容及可关断关导体器件组成， 其直流侧包含滤波电容， 交流侧的 三相引出端分别连接三个用于滤波及限流的电 感， 另外也可以与该电感再串 接电容。 连接有电感或电感与电容的 PWM三相逆变桥电路与图 6中的电能 变换装置中的三相全控桥式电路连接， 有助于进一步补偿输入到电网的电能 的功率因数， 并进一步减小该电能带来的谐波污染。 在利用图 6中的电能变换装置进行电能回馈时， 可以先将该电能变换装 置与隔离变压器连接， 该变压器的副边为多路三相绕组， 在连接时， 将多路 三相绕组中的各路三相绕组与图 6中的电能变换装置中的三相全控桥式电路 连接。隔离变压器的一路三相绕组可以与一个 或多个三相全控桥式电路连接。 在釆用隔离变压器的情况下， 本实施例中的连接有电感或电感与电容的 PWM 三相逆变桥电路可以与该隔离变压器副边的多 路三相绕组一对一连 接。 釆用隔离变压器能够使本实施例中的电能变换 装置能够与各种电压等级 的电网进行匹配， 并有助于进一步提高回馈至电网的电流波形系 数及电能的 功率因数。 通过调节 PWM三相逆变桥电路的交流侧电流， 有助于进一步提 高隔离变压器原边的功率因数， 并减小谐波。 以下再对本发明第二实施例中的电能回馈系统 的结构作出说明。 本发明 第二实施例中的电能回馈系统可以用于将多相 输出交流电源产生的电能回馈 至电网。 图 9是根据本发明第二实施例中的电能回馈系统� �多相输出交流电 源产生的电能回馈至电网的连接方式的原理图 。 在图 9中示出了六相交流发 电机 90, 图 9中的各个虚线框例如虚线框 91表示一个电能回馈单元， 其结 构可以釆用本发明第一实施例中的电能变换装 置的结构。 各个实线框例如实 线框 92 表示一个本实施例中的整流桥电路， 或连接在一起的整流桥电路与 三相全控桥式电路。 图中示出了六相交流发电机 90的一组三相输出端 901、 902和 903 , 它们与电能变换装置 90中的整流桥电路（图中未示出该整流桥 具体结构） 的三个第一输入端 901、 902和 903—对一连接。 根据图 9的接 线方式， 本实施例中的电能回馈系统也可以用于将更多 相的交流发电机产生 的电能回馈至电网。 以下再对本发明第三实施例的电能变换装置的 结构作出说明。 图 10 是 才艮据本发明第三实施例的电能变换装置结构 的原理图。 如图 10 所示， 电能 变换装置包括三个整流串及三相全控桥电路， 图 10中的虚线框 101、 102和 103 分别表示整流电路串和三相全控桥式电路， 每个整流电路串的结构如图 11 中的虚线框 111所示， 图 11是 居本发明第三实施例的电能变换装置中 的整流电路串结构的原理图。 图 11 中的整流电路串包含多个整流桥电路， 这 些整流桥电路通过输入端依次串联， 一端的整流电路的第一输入端， 即图中 的 A点， 作为整流电路的第一输入端； 另一端的整流电路的第二输入端， 即 图中的 B点， 作为整流电路串的第二输入端。 图 10中相应示出了上述 A点 和 B点的位置。 在图 10中， 三个整流电路串的三个第一输入端用于与三相 交流电源三相输出端一对一连接， 三个第二输入端连接在一起， 即图 10 中 的 O点。 本发明第三实施例中的电能变换装置中， 整流桥电路可以是二极管整流 电路或晶闸管整流电路。 类似于本发明第一实施例中的电能变换装置， 本发 明第三实施例中的电能变换装置中， 每个整流桥电路的输出端还可以连接三 相全控桥式电路， 而且在整流桥电路与三相全控桥式电路连接时 ， 二者之间 可以串联电感。 本发明第三实施例中的电能变换装置可以包括 至少一个永宽调制 PWM 三相逆变桥电路， 连接方式与第一实施例中类似， PWM 三相逆变桥电路的 输出端串接电感或串接电感和电容后与三相全 控桥式电路的输出端连接。 如 果釆用副边为多路三相绕组的变压器将本实施 例中的电能变换装置与电网连 接， 则这些三相绕组与三相全控桥式电路连接， 并且 PWM三相逆变桥电路 的连接方式可以是在其输出端串接电感或串接 电感和电容后与变压器的多路 三相绕组一对一连接。 隔离变压器的一路三相绕组可以与一个或多个 三相全 控桥式电路连接。 在本发明第四实施例中， 釆用第三实施例中的电能变换装置作为电能回 馈单元来组成电能回馈系统， 将这样的多个电能回馈单元按照类似于第二实 施例中的连接方式， 即每个电能回馈单元中， 三个整流电路的三个第一输入 端与多相输出交流电源的一组三相输出端一对 一连接， 对此可以参考图 9。 在本发明的各个实施例中， PWM 三相逆变桥电路中的可关断半导体器 件可以釆用绝缘栅双极型功率管 IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor ) 或 集成门极换; ^晶闸管 IGCT ( Intergrated Gate Commutated Thyristors ),还可以 是其他可关断半导体器件。图 12为 居本发明各实施例中 PWM三相逆变桥 电路釆用 IGBT的原理图， 如图 12所示， 该电路釆用六个 IGBT两两串联， 形成三个桥臂， 然后将三个桥臂并联， 其直流侧的正、 负端并联接入滤波电 容， 通过控制六个 IGBT的通、 断来控制交流侧电流。 在本发明的各个实施例中， 用于将电能变换装置与电网进行连接的变压 器可以是原边绕组为多个三相绕组并联连接的 分裂式变压器， 以使其副边绕 组短路阻抗分布对称； 该变压器还可以是副边绕组釆用移相绕法的移 相变压 器。 如图 13所示， 图 13为才艮据本发明实施例中的釆用分列式移相� ��法的变 压器的原理图， 图 13 中的变压器包含有多组并联的原边绕组， 多路副边绕 组可以釆用延边三角形绕法或曲折移相绕法， 不同的副边绕组可以设计成不 同的移相角。 釆用分列式移相变压器可以提高回馈入电网的 电流波形系数， 减小谐波。 从以上的描述中可以看出， 应用本发明实施例的技术方案， 通过对发电 设备产生的三相或多相交流电的各相输出分别 进行处理， 从而有助于改善发 电设备电流的波形系数， 降低谐波， 提高功率因数和设备的利用率， 釆用二 极管或晶闸管作为整流元件， 以及釆用晶闸管作为功率变换单元的主开关器 件， 成本低、 可靠性高， 通过不同级的晶闸管三相全控桥式电路串接， 可适 用于不同等级的发电设备， 提高回馈功率因数， 隔离变压器副边的多路绕组 可使该装置能够与不同电压等级的电网匹配， 可提高回馈电网电流的波形系 数及功率因数， 向电网输送无功功率， 发电设备输出端电流及电网侧电流正 弦度高， 具有转换效率高、 工作可靠、 寿命长以及易于推广、 易于维护的优

以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本 领 i或的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的 ^"神和 原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护 范围之内。