功率转换器控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及功率转换器控制系统和方法，所述功率转换器控制系统包括一次桥控制器，所述一次桥控制器被配置成致动第一多个门极驱动单元，所述第一多个门极驱动单元切换功率转换器的一次桥中的第一多个功率元件。所述控制系统进一步包括二次桥控制器，所述二次桥控制器与所述一次桥控制器分离，并被配置成致动第二多个门极驱动单元，以切换所述功率转换器的二次桥中的第二多个功率元件。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，所述功率转换器控制系统包括一次桥控制器，所述一次桥控制器被配置成致动第一多个门极驱动单元，所述第一多个门极驱动单元切换功率转换器的一次桥中的第一多个功率元件。所述控制系统进一步包括二次桥控制器，所述二次桥控制器与所述一次桥控制器分离，并被配置成致动第二多个门极驱动单元，以切换所述功率转换器的二次桥中的第二多个功率元件。【专利说明】
本专利技术的实施例涉及电子装置，诸如功率转换器。本专利技术其它实施例还涉及功率转换器控制系统。
技术介绍
在采矿行业，大型非公路车(off-highway vehicles，0HVs)用来拖曳从露天矿挖掘出的重的有效 载荷(payloads)。0HVs通常使用电动车轮来以节能方式推动或阻止车辆。具体地，0讯^通常使用大马力的柴油发动机与交流发电机、主牵引逆变器和放置在车辆的后轮胎中的一对车轮驱动组件配合。柴油发动机与交流发电机直接联结，使得柴油发动机驱动交流发电机。交流发电机给主牵引功率转换器提供动力，其中，功率半导体器件变换交流输出电流，以提供具有受控电压和受控频率的以用于两轮驱动组件的电驱动电机的电功率。适于用于0HVs的功率转换器包括例如绝缘双向Η桥转换器，其特征为通过电力变压器连接的两个全桥半导体。这种转换器能够使用在某范围内变化的一次侧、二次侧电压来双向传递功率。绝缘Η桥转换器或其它功率电子器件可包括可通过驱动电路以交替方式接通或关断以产生输出AC波形的功率元件，例如可开关半导体器件(诸如绝缘栅双极性晶闸管IGBT)。其它类型的功率元件还可用在Η桥电路中，诸如功率BJT晶闸管，功率M0SFET，集成门极换向晶闸管(IGCT)，门极可关断晶闸管(GT0)或由低功率信号(门极信号)切换的其它任何器件可控半导体。通常，功率转换器内的每个功率元件通过从门极驱动单元提供的门极电压接通或关断。门极驱动单元通常通过与控制单元的有线连接来控制。然而，控制单元可以与门极驱动单元在物理上距离很远。而且，0HVs通常在对可用于将信号从控制单元路由到门极驱动单元的有线连接(诸如光纤或电缆)造成物理损坏的有挑战的环境条件下使用。包括功率转换器的其它类型的设备，例如工业机器人，也可能暴露于有挑战的环境条件中。因此，可能需要提供与当前可用的系统不同的功率转换器控制系统。
技术实现思路
在实施例中，单独的控制器出现在功率转换器的每一侧，在这些控制器之间有最小量的互连。例如，功率转换器控制系统可包括一次桥控制器和与一次桥控制器分离的二次桥控制器。一次桥控制器被配置成致动第一多个门极驱动单元，第一多个门极驱动单元切换功率转换器的一次桥中的第一多个功率元件。二次桥控制器被配置成致动第二多个门极驱动单元，第二多个门极驱动单元切换功率转换器的二次桥中的第二多个功率元件。进一步地，所述二次桥控制器被配置成基于所述一次桥AC电压波形的直接测量致动所述第二多个门极驱动单元。进一步地，所述二次桥控制器被配置成响应于由所述一次桥控制器发射的信号致动所述第二多个门极驱动单元。进一步地，所述发射的信号是锯齿波形。进一步地，所述二次桥控制器被配置成基于所述一次桥AC电压的本地估计致动所述第二多个门极驱动单元。进一步地，所述本地估计是估计波形。进一步地，所述本地估计基于根据本地门控信号在所述一次桥的本地DC电压和所述AC电压的预确定关系。进一步地，所述本地估计是本地生成的定时信号。进一步地，所述定时信号基于与本地门极信号同时感测的本地DC电压。另一实施例涉及功率转换器，包括变压器，一次桥和二次桥。变压器具有一次线圈和二次线圈。一次桥包括连接于一次端子和变压器的一次线圈之间的第一多个功率元件。二次桥包括连接于二次端子和变压器的二次线圈之间的第二多个功率元件。功率转换器进一步包括分别可操作地耦连到第一多个功率控制元件和一次桥控制器的第一多个门极驱动单元。第一多个门极驱动单元被配置成由一次桥控制器致动，以切换第一多个功率元件。功率转换器进一步包括分别操作地耦连到第二多个功率元件并耦连到与一次桥控制器分离的二次桥控制器的第二多个门极驱动单元。第二多个门极驱动单元被配置成由二次桥控制器驱动，以切换第二多个功率元件。进一步地，所述二次桥控制器被配置成基于直接测量所述一次桥的AC电压波形，致动所述第二多个门极驱动单元。进一步地，所述二次桥控制器被配置成响应于由所述一次桥控制器发射的信号致动所述第二多个门极驱动单元。进一步地，所述发射的信号是锯齿波形。进一步地，所述二次桥控制器被配置成基于所述一次桥AC电压的本地估计致动所述第二多个门极驱动单元。进一步地，所述本地估计是估计波形。进一步地，所述本地估计基于所述一次桥本地DC电压和所述AC电压的预确定关系。进一步地，所述本地估计是本地产生的定时信号。进一步地，所述定时信号基于与本地门极信号同时感测的本地DC电压。另一实施例涉及一种方法，例如用于控制功率转换器的方法。所述方法包括在一次桥控制器的控制下，切换功率转换器中一次桥的功率元件，以将电流从所述功率转换器的一次端子变换到一次线圈，所述一次线圈激励二次线圈(第一电压出现在所述一次端子)。所述方法进一步包括观测所述一次线圈的第二电压(例如感测或计算第二电压)；以及根据所述一次线圈的所述第二电压并在二次控制器的控制下，切换所述功率转换器中二次桥的功率元件，用于将电流从所述二次线圈变换到所述功率转换器的二次端子。进一步地，所述一次线圈的第二电压是通过在所述二次控制器的本地估计观测的。如本文中使用的，“一次”指将功率发送到“二次”侧的转换器侧上的组件。“二次”指从“一次”侧接收功率并将其发射到负载的转换器侧上的组件。因此，当功率流向反转时，一次和二次的名称可相应变化。【专利附图】【附图说明】在参考附图阅读下文的详细描述时，本专利技术的这些和其它特征将变得容易理解，附图中相似的字符在所有图中代表相似部件，其中:图1是根据本专利技术的实施例的绝缘Η桥功率转换器的示意图。图2是根据本专利技术的实施例可用于图1功率转换器的一次、二次控制器组合的示意图。图3示出了根据本专利技术的一个方面图1功率转换器的一次、二次变压器绕组的电压和电流波形图。图4是根据本专利技术的另一实施例可用于图1所示的功率转换器的一次、二次控制器的组合的示意图。图5示出了根据本专利技术的一些方面由一次绕组电压观测器生成的锯齿定时信号图。图6示出了用于根据二次DC电压估计变压器一次AC电压的算法的框图。图7是根据本专利技术的又一实施例可用于图1所示功率转换器的一次、二次控制器的组合的示意图。【具体实施方式】本专利技术的示例性实施例涉及双(双向)H桥功率转换器的分布式控制。功率转换器具有一次侧和二次侧，每一侧具有一组受控半导体器件，这些器件被命令将电功率从一种波形转换成另一种波形。功率转换器能够在两个方向上在所述两侧之间转换功率，然而，在一些情况下，可能要求功率转换器只有一个方向上工作。通常，这种类型的功率转换器的控制是以集中方式进行的，其中，单个控制器控制一次侧和二次侧的半导体。这要求送到控制器或控制器发出的感测和致动信号被路由到转换器的每一侧及路由转换器的每一侧发出的信号。在一些情况下，此路由难以获得所要求的质量水平，并且由于距离和/或环境条件可能是不期望的。因此，在一些方面，提出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换器控制系统，包括:一次桥控制器，所述一次桥控制器被配置成致动第一多个门极驱动单元，所述第一多个门极驱动单元切换功率转换器的一次桥中的第一多个功率元件;二次桥控制器，所述二次桥控制器与所述一次桥控制器分离，并被配置成致动第二多个门极驱动单元，所述第二多个门极驱动单元切换所述功率转换器的二次桥中的第二多个功率元件。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：SP罗萨多，HT杨，SH施拉姆，AJ玛丽库尔贝洛，JD库滕库勒，P索尔迪，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US