功率转换器、电功率系统和用于控制电功率系统的方法技术方案

一种用于电功率系统的功率转换器包括开关电路(102)，用于在功率转换器的第一操作模式中提供用于驱动旋转电动机器的电压。功率转换器包括接触器系统(110)和控制器(109)，用于在功率转换器的第二操作模式中将开关电路以及旋转电动机器的绕组(115)中的至少一个绕转用作功率转换器的直流电压端子之间的降低电压式直流电压转换器。因此，功率转换器的开关电路既可以用于驱动旋转电动机器，又可以例如用于对连接到功率转换器的直流电压端子的电池元件充电。池元件充电。池元件充电。

【技术实现步骤摘要】
功率转换器、电功率系统和用于控制电功率系统的方法
[0001]本申请是申请号为201811357681.1，专利技术名称为“功率转换器、电功率系统和用于控制电功率系统的方法”，申请日为2018年11月14日的专利申请的分案申请。


[0002]本公开总体上涉及对电能的控制。更具体地，本公开涉及用于电功率系统例如车辆的电功率系统的功率转换器。此外，本公开涉及电功率系统、用于控制电功率系统的方法、以及用于控制电功率系统的计算机程序。

技术介绍

[0003]在许多情况下，电功率系统包括一个或更多个直流电压能量源、一个或更多个旋转电动机器、以及用于将直流电压转换成适合于电动机器的形式的一个或更多个功率转换器。此外，电功率系统可以包括一个或更多个直流电压能量存储器，用于存储能量并且用于响应直流电压能量源所不能满足的功率需求。各个直流电压能量源可以是例如燃料电池、光伏板或其他适当的直流电压能量源。每个直流电压能量存储器可以包括例如电池系统和/或电容器组。电功率系统可以是例如船舶的电功率系统，在这种情况下，旋转电动机器可以包括一个或更多个推进电机以及例如一个或更多个船首推进器电机。电机有利地是交变电流AC电机，并且相应的功率转换器是用于将直流电压转换成适用于AC电机的交变电压的逆变器。
[0004]在上述类型的许多电功率系统中，需要借助于一个或更多个直流电压能量源对一个或更多个直流电压能量存储器充电。因此，通常需要一个或更多个直流电压转换器，用于将直流电压能量源的直流电压转换成适于对直流电压能量存储器充电的直流电压。然而，直流电压转换器增加了电功率系统的复杂性和成本。

技术实现思路

[0005]在下面呈现简化的
技术实现思路
，以便提供对各种实施例的一些方面的基本理解。该
技术实现思路
不是对本专利技术的广泛综述。它既不旨在标识本专利技术的关键或重要元素，也不旨在描绘本专利技术的范围。下面的
技术实现思路
仅以简化形式呈现一些概念，作为示例性实施例的更详细描述的序言。
[0006]根据本专利技术，提供了一种用于具有一个或更多个电感绕组的电感负载的新型功率转换器。所述电感负载可以是例如旋转电动机器。根据本专利技术的功率转换器包括：
[0007]‑
开关电路，所述开关电路包括：直流电压轨；第一直流电压端子，用于将所述直流电压轨连接到第一直流电压；第二直流电压端子，用于将所述直流电压轨连接到第二直流电压；供应电压端子，用于连接到一个或更多个电感绕组；第一可控开关，所述第一可控开关在所述直流电压轨中的第一个轨与所述供应电压端子之间；以及第二可控开关，所述第二可控开关在所述直流电压轨中的第二个轨与所述供应电压端子之间，
[0008]‑
控制器，用于在所述功率转换器的第一操作模式中控制开关电路，以在所述供应
电压端子上产生一个或更多个可控电压，以及
[0009]‑
接触器系统，用于在所述功率转换器的第二操作模式中将所述第二直流电压端子的电极从所述直流电压轨中的第一个轨断开，并且用于将所述第二直流电压端子的电极连接到所述电感绕组中的至少一个绕组。
[0010]上述控制器构造成在所述第二操作模式中控制所述第一可控开关中的一个或更多个开关在导通状态和非导通状态之间交替。因此，上述开关电路以及所述电感绕组中的至少一个绕组可以作为所述功率转换器的第一直流电压端子和第二直流电压端子之间的降低电压式直流电压转换器(即，降压转换器)来操作。因此，当直流电压能量源连接到第一直流电压端子并且直流电压能量存储器连接到第二直流电压端子时，上述开关电路可以用于向电感负载例如旋转电动机器提供电能，而且直流电压转换器用于例如借助于直流电压能量源对直流电压能量存储器充电。因此，可以消除对单独的直流电压转换器的需求。
[0011]在根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的功率转换器中，上述控制器构造成在第三操作模式中控制所述第二可控开关中的一个或更多个开关在导通状态和非导通之间交替。因此，上述开关电路以及电感绕组中的至少一个绕组可以作为升高电压式直流电压转换器(即，升压转换器)来操作，以便将电能从所述第二直流电压端子传输到所述第一直流电压端子。
[0012]根据本专利技术，还提供了一种新型电功率系统，该新型电功率系统可以是例如但不一定是船或其他车辆的电功率系统。根据本专利技术的电功率系统包括：
[0013]‑
根据本专利技术的功率转换器，以及
[0014]‑
直流电压能量源(例如燃料电池)，其连接到所述功率转换器的第一直流电压端子，
[0015]‑
直流电压能量存储器(例如电池和/或电容器系统)，其连接到所述功率转换器的第二直流电压端子，以及
[0016]‑
旋转电动机器，其具有连接到所述功率转换器的供应电压端子的一个或更多个绕组。
[0017]根据本专利技术，还提供了一种用于控制上述类型的电功率系统的新方法。根据本专利技术的方法包括：
[0018]‑
在所述电功率系统的第一工作模式中，控制所述功率转换器以驱动所述旋转电动机器，
[0019]‑
在所述电功率系统的第二操作模式中，控制所述功率转换器的接触器系统，以将所述功率转换器的第二直流电压端子的电极从所述功率转换的直流电压轨中的第一个轨断开，并且将所述第二直流电压端子的电极连接到所述旋转电动机器的绕组中的至少一个绕组，以及
[0020]‑
在所述第二操作模式中，控制所述功率转换器的第一可控开关中的一个或更多个开关在导通状态和非导通状态之间交替，以便将所述开关电路以及所述功率转换器的旋转电动机器的绕组中的至少一个绕组作为所述功率转换器的第一直流电压端子和第二直流电压端子之间的降低电压式直流电压转换器来操作。
[0021]根据本专利技术，还提供了一种用于控制上述类型的电功率系统的新型计算机程序。根据本专利技术的计算机程序包括用于控制可编程处理系统的计算机可执行指令，以便：
[0022]‑
在所述电功率系统的第一工作模式中控制所述功率转换器，以驱动所述旋转电动机器，
[0023]‑
在所述电功率系统的第二操作模式中，控制所述功率转换器的接触器系统，以将所述功率转换器的第二直流电压端子的电极从所述功率转换的直流电压轨中的第一个轨断开，并且将所述第二直流电压端子的电极连接到所述旋转电动机器的绕组中的至少一个绕组，以及
[0024]‑
在所述第二操作模式中，控制所述功率转换器的第一可控开关中的一个或更多个开关在导通状态和非导通状态之间交替，以便将所述开关电路以及所述功率转换器的旋转电动机器的绕组中的至少一个绕组作为所述功率转换器的第一直流电压端子和第二直流电压端子之间的降低电压式直流电压转换器来操作。
[0025]根据本专利技术，还提供了一种新型计算机程序产品。所述计算机程序产品包括非易失性计算机可读介质，例如利用根据本专利技术的计算机程序编码的光盘CD。
[0026]在随附的从属权利要求中描述了各种示例性和非限制性实施例。
[0027]将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于具有一个或更多个电感绕组的电感负载的功率转换器(101、201)，所述功率转换器包括：
‑
开关电路(102、202)，所述开关电路包括：直流电压轨(103a、103b)；第一直流电压端子(104)，用于将所述直流电压轨连接到第一直流电压；第二直流电压端子(105)，用于将所述直流电压轨连接到第二直流电压；供应电压端子(106)，用于连接到一个或更多个电感绕组；第一可控开关(107a、107b、107c)，其在所述直流电压轨中的第一个轨(103a)与所述供应电压端子之间；和第二可控开关(108a、108b、108c)，其在所述直流电压轨中的第二个轨(103b)与所述供应电压端子之间，以及
‑
控制器(109、209)，用于在所述功率转换器的第一操作模式中控制所述开关电路，以便由所述第一直流电压端子处的第一直流电压经由所述开关电路在所述供应电压端子上产生一个或更多个供应电压，其特征在于，所述功率转换器还包括接触器系统(110、210)，用于在所述功率转换器的第二操作模式中将所述第二直流电压端子的电极(105a)从所述直流电压轨中的第一个轨断开，并且用于将所述第二直流电压端子的电极连接到所述电感绕组中的至少一个绕组，其中，所述控制器构造成在所述第二操作模式中控制所述第一可控开关中的一个或更多个开关在导通状态和非导通状态之间交替，以便将所述开关电路以及所述电感绕组中的至少一个绕组作为从所述第一直流电压端子处的第一直流电压至所述第二直流电压端子处的第二直流电压的降低电压式直流电压转换器来操作，其中，所述控制器构造成在所述功率转换器的第三操作模式中控制所述第二可控开关中的一个或更多个可控开关在导通状态和非导通之间交替，以便将所述开关电路以及所述电感绕组中的至少一个绕组作为升高电压式直流电压转换器来操作，以便将电能从所述第二直流电压端子传输到所述第一直流电压端子。2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中，所述控制器(109)构造成在所述第二操作模式中控制所述第一可控开关中的两个或更多个开关在导通状态和非导通状态之间交替。3.根据权利要求2所述的功率转换器，其中，所述控制器(109)构造成在所述第二操作模式中以相移的方式操作所述第一可控开关中的两个或更多个开关，以使通过所述第二直流电压端子提供的直流电流的波动减小。4.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的功率转换器，其中，所述接触器系统构造成在所述第二操作模式中将所述供应电压端子的一个电极(106a)连接到所述第二直流电压端子的电极。5.根据权利要求1至4中的任何一项权利要求所述的功率转换器，其中，所述开关电路(102)是逆变器桥。6.一种电功率系统，包括：
‑
根据权利要求1至5中的任何一项权利要求所述的功率转换器(101、201)，
‑
直流电压能量源(112、212)，其连接到所述功率转换器的第一直流电压端子，
‑
直流电压能量存储器(113、213)，其连接到所述功率转换器的第二直流电压端子，以
及
‑
旋转电动机器(114、214)，其具有连接到所述功率转换器的供应电压端子的一个或更多个绕组(115、215)。7.根据权利要求6所述的电功率系统，其中，所述功率转换器是根据权利要求5所述的功率转换器，并且所述旋转电动机器的绕组(115、215)被布置成构成多相定子绕组。8.根据权利要求7所述的电功率系统，其中，所述多相定子绕组是星形连接式绕组，并且所述功率转换器的接触器系统构造成在所述功率转换器的第二操作模式中将所述功率转换器的第二直流电压端子的电极连接到所述星形连接式绕组的星点(216)。9.根据权利要求7所述的电功率系统，其中，所述功率转换器的接触器系统构造成在所述功率转换器的第二操作模式中将所述功率转换器的第二直流电压端子的电极连接到所述多相定子绕组的相导体(117)。10.一种用于控制电功率系统的方法，所述电功率系统包括：
‑
具有一个或更多个绕组的旋转电动机器，以及
...

【专利技术属性】
技术研发人员：安蒂，
申请(专利权)人：丹佛斯移动电气化有限公司，
类型：发明
国别省市：