專利名稱：用于混合車輛的ac/ac轉(zhuǎn)換器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
本申請(qǐng)要求2004年5月27日提交的序列號(hào)為60/574,958(代理人案卷編號(hào)2004P08956US)的未決的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)、2004年5月27日提交的序列號(hào)為60/574,959(代理人案卷編號(hào)2004P08957US)的未決的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)、以及2004年7月30日提交的序列號(hào)為60/592,547(代理人案卷編號(hào)2004P13018US)的未決的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并在此將這些申請(qǐng)全部引入作為參考。
背景技術(shù)：
采礦設(shè)備、例如大型越野礦用卡車和挖掘機(jī)(例如挖土機(jī)、拉鏟挖土機(jī)等)能夠使用相對(duì)大的AC和/或DC電機(jī)來移動(dòng)該設(shè)備和/或移動(dòng)材料。這些電機(jī)可以包括推進(jìn)電機(jī)、起重電機(jī)、回轉(zhuǎn)電機(jī)和/或逼進(jìn)(crowd)電機(jī)。這樣的電機(jī)可以由常規(guī)的DC或AC電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來供電。這樣的系統(tǒng)可包括例如變壓器、濾波器、電抗器等等的可具有顯著的尺寸和/或重量的磁性元件。
采礦設(shè)備可以主要從可與交流發(fā)電機(jī)機(jī)械耦合的內(nèi)燃機(jī)得到能量。例如，所述交流發(fā)電機(jī)能夠向輔助裝置提供AC信號(hào)。所述交流發(fā)電機(jī)能夠向可具有不同配置和原理的電氣系統(tǒng)提供該AC信號(hào)。與所述交流發(fā)電機(jī)電耦合的輔助負(fù)載的工作頻率可以為大約60Hz。
電氣系統(tǒng)能影響機(jī)器的內(nèi)燃機(jī)的空轉(zhuǎn)速度。滿足輔助裝置的功率要求有時(shí)可能涉及保持最小發(fā)動(dòng)機(jī)速度高于否則可能是合理的水平。例如，常規(guī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)е赂哂诖蠹s每分鐘1000轉(zhuǎn)(RPM)的空轉(zhuǎn)速度來為大型礦用卡車中的輔助裝置充分供電。提高空轉(zhuǎn)速度的結(jié)果可能是燃料的過度使用和/或較高的柴油機(jī)維護(hù)費(fèi)用，從而導(dǎo)致卡車的更高的運(yùn)行成本。因此，會(huì)需要一種能有效地為輔助系統(tǒng)供電的系統(tǒng)和/或方法。
機(jī)器能夠利用會(huì)產(chǎn)生大量熱量的高功率牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。因此，會(huì)需要有效的冷卻系統(tǒng)?？諝饫鋮s能被用于機(jī)器，其中利用鼓風(fēng)機(jī)使大量空氣移動(dòng)以冷卻諸如逆變器功率模塊和牽引電機(jī)之類的部件。常規(guī)的空氣冷卻系統(tǒng)的限制可以包括有限的功率密度和/或相對(duì)大的空間占用(footprint)。因此，會(huì)需要一種與常規(guī)的空氣冷卻的牽引系統(tǒng)相比能夠提供更大的功率密度和/或具有小得多的空間占用的冷卻系統(tǒng)。


發(fā)明內(nèi)容
某些示范性實(shí)施方案能夠包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與交流發(fā)電機(jī)機(jī)械耦合的內(nèi)燃機(jī)。該交流發(fā)電機(jī)能與整流器電耦合，該整流器適于從該交流發(fā)電機(jī)接收第一AC信號(hào)。該整流器能夠與DC總線電耦合，并能向該DC總線提供DC信號(hào)。所述系統(tǒng)能夠包括與該DC總線電耦合的逆變器。該逆變器能夠適于向牽引電機(jī)和/或輔助裝置提供第二AC信號(hào)。



參考附圖，通過下列詳細(xì)描述將更容易理解多種可能的實(shí)施方案，其中 圖1為能量管理系統(tǒng)1000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖2為能量管理系統(tǒng)2000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖3為能量管理系統(tǒng)3000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖4為能量管理系統(tǒng)4000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖5為散熱系統(tǒng)5000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖6為逆變器電路6000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖7為與逆變器電路相關(guān)的示范性向量集7000的圖示； 圖8為經(jīng)由空間向量調(diào)制所產(chǎn)生的示范性相電壓波形； 圖9為水冷IGBT控制箱9000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖10為水冷IGBT控制箱10000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖11為牽引電機(jī)11000的示范性實(shí)施方案的框圖； 圖12為能量管理方法12000的示范性實(shí)施方案的框圖；以及 圖13為信息裝置13000的示范性實(shí)施方案的框圖。

具體實(shí)施例方式 定義 當(dāng)在本文中使用下列術(shù)語時(shí)，所附隨的定義適用 一個(gè)—至少一個(gè)。
有源—使用晶體管、集成電路和/或真空管來對(duì)電源執(zhí)行操作的電路和/或裝置。
有源前端—自換流的有源控制的線路轉(zhuǎn)換器；自換流的饋電/再生反饋單元。
功效—功能的性能。
適于—適合和/或適應(yīng)于特定用途和/或情況。
交流電(AC)—在電路中以有規(guī)律的間隔反轉(zhuǎn)方向的電流。
交流發(fā)電機(jī)—適于將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。為了本申請(qǐng)，術(shù)語“交流發(fā)電機(jī)”還包括發(fā)電機(jī)。
設(shè)備—用于特殊目的的儀器和/或裝置。
近似地—幾乎相同。
自動(dòng)—通過信息裝置以基本上獨(dú)立于用戶的影響和/或控制的方式被執(zhí)行。
輔助裝置—與車輛相關(guān)的非傳動(dòng)系統(tǒng)(power train)裝置、例如風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)擋刮水器、空調(diào)、加熱器和/或泵等等。
輔助電源系統(tǒng)—多個(gè)電耦合的適于向輔助裝置傳遞電功率的部件。
總線—在至少兩個(gè)電路之間建立共同連接的電導(dǎo)體。
能夠—在至少一些實(shí)施方案中能。
包括—包含但不限于。
恒定的—頻繁發(fā)生；持續(xù)的；和/或不變的。
連續(xù)地—在時(shí)間、順序、物質(zhì)和/或程度上不間斷。
控制—對(duì)…施加權(quán)威的和/或占優(yōu)勢(shì)的影響；引導(dǎo)；適應(yīng)要求；和/或調(diào)節(jié)。
轉(zhuǎn)換—變換。
冷卻—將熱能傳遞走。
冷卻液—適于傳遞熱能的液體。
校正—改變?yōu)楦Ｍ闹怠?br> 耦合—將兩個(gè)東西接合、連接和/或連結(jié)在一起。
可耦合的—適于被連接。
逼近—緊緊地按壓、填塞和/或強(qiáng)迫在一起。
DC(直流)斬波器—適于對(duì)未被調(diào)制的DC電壓進(jìn)行調(diào)制的裝置。
定義—確定概要、形式和/或結(jié)構(gòu)。
降低額定值—降低電氣設(shè)備的額定電氣性能。
直流電(DC)—非交流電。
雙定子繞組—在每個(gè)極上都具有兩個(gè)獨(dú)立繞組的電機(jī)、發(fā)電機(jī)、渦輪機(jī)或其他工作發(fā)電機(jī)的靜止部分。轉(zhuǎn)子繞著所述定子轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)繞組中的每一個(gè)均適于從獨(dú)立的逆變器接收功率。
拖—引起沿表面拖拉。
拉鏟挖土機(jī)—在表面采礦中被用于移去覆蓋層(巖石和土壤層)的大型挖掘機(jī)器。典型的拉鏟挖土機(jī)將用金屬繩索懸掛的鏟斗拋出相當(dāng)大的距離，通過在地上用第二條金屬繩索(或鏈)將鏟斗拉向它自己來收集所挖掘的材料，升高鏟斗，并將材料傾倒在廢土堆上、裝料斗中和/或樁堆上等等。
驅(qū)動(dòng)—傳送功率的方法。
占空比—系統(tǒng)實(shí)際被用于執(zhí)行其功能的時(shí)間百分率；DC電壓基本上不為零的時(shí)間百分比。
電氣—通過電力供電。
電耦合—連接或連結(jié)物體以便允許電子在它們之間流動(dòng)。
激勵(lì)—交流發(fā)電機(jī)中通過將電流施加到交流發(fā)電機(jī)定子上所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的強(qiáng)度等級(jí)。
無濾波器—缺少適于拒絕某些頻率的信號(hào)而允許其他信號(hào)通過的裝置的電氣系統(tǒng)。
流體—液體、漿液、蒸氣、霧、浮云狀物、羽狀物和/或泡沫狀物。
流體-空氣熱交換器—適于將熱量從流體傳遞到空氣的裝置。
頻率—電壓和/或電流在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)振蕩的次數(shù)。
發(fā)電—產(chǎn)生電功率。
諧波電流畸變—對(duì)于AC(交流)功率信號(hào)來說，高于和/或低于電流基頻的所有諧波頻率的功率之和與該電流基頻的功率之比。
諧波濾波器—包括電容器組和感應(yīng)線圈并被設(shè)計(jì)和/或調(diào)諧成預(yù)定的非線性負(fù)載以消除和/或充分衰減預(yù)定的諧波頻率范圍的裝置。
散熱器—適于將熱能從所連接的物體傳遞走的裝置。
升起—舉起和/或升高。
Hz(赫茲)—Hertz的縮寫，是等于每秒一個(gè)周期的頻率單位。
輸入—涉及進(jìn)入裝置的電力。
絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)—一種半導(dǎo)體裝置，這種半導(dǎo)體裝置具有與雙極性晶體管相同的操作，但具有場(chǎng)效應(yīng)類型的柵極，因此當(dāng)施加?xùn)艠O-發(fā)射極電壓以使其導(dǎo)通時(shí)，無需注入電流。當(dāng)柵極-發(fā)射極電壓非常低時(shí)，該裝置關(guān)斷。
內(nèi)燃機(jī)—一種裝置，在該裝置中燃料被氧化以便將該燃料中的能量轉(zhuǎn)化為例如轉(zhuǎn)動(dòng)軸的機(jī)械能。所述燃料可以是汽油、柴油、乙醇、甲醇和/或任何其他基于碳?xì)浠衔锏牧黧w等等。
逆變器—將DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率或?qū)C功率轉(zhuǎn)換成DC功率的裝置。
極限—一個(gè)點(diǎn)，超過該點(diǎn)某事不能或不可能進(jìn)行。
負(fù)載—許多與鏟斗和/或卡車等有關(guān)的所開采的土制材料。
機(jī)器—適于執(zhí)行至少一種任務(wù)的裝置和/或車輛。
材料—任何能被挖掘和/或鏟起的物質(zhì)。
可以—在至少一些實(shí)施方案中被允許。
機(jī)械耦合—至少連接或連結(jié)第一對(duì)象和第二對(duì)象，以便允許該第一對(duì)象在物理上與該第二對(duì)象一致移動(dòng)。
方法—用于完成某事的相關(guān)動(dòng)作的過程、程序和/或集合。
礦山—一種場(chǎng)所，從該場(chǎng)所能夠提取土制材料。
礦用挖掘機(jī)—用于從地中挖掘材料的機(jī)器。
礦用拖運(yùn)卡車—適于拖運(yùn)所挖掘出的材料的機(jī)動(dòng)車輛。
調(diào)制的—就頻率、幅度、相位或其他特征而言改變的。
越野牽引車輛—適于在泥土表面而不是鋪砌表面上操作的車輛。例如，越野牽引車輛能夠包括礦用卡車、電礦鏟和/或電動(dòng)礦用挖掘機(jī)等等。
操作—運(yùn)行。
輸出—產(chǎn)生和/或生成某物。
多個(gè)—多數(shù)和/或多于一個(gè)的狀態(tài)。
功率—可用于作功的電能。
功率因數(shù)—實(shí)際功率與表觀功率的比率。功率因數(shù)1.0表示電流與電壓同相。
功率因數(shù)補(bǔ)償裝置—適于將AC電壓和AC電流之間的相位關(guān)系改變?yōu)楦鼭M意的值的裝置。
功率耗散器—適于通過通常將電能轉(zhuǎn)換成熱能或機(jī)械能來耗散電能。
預(yù)定的—事先確定的。
推動(dòng)—促使向前和/或向后移動(dòng)。
提供—供給。
脈沖波調(diào)制(PMW)—一種通過改變一串脈沖的寬度而非高度來調(diào)整開關(guān)電源的輸出電壓和頻率的方法；和/或信號(hào)和/或電源的占空比的調(diào)制以便在通信信道上傳送信息和/或控制發(fā)送到負(fù)載的功率量。
泵—適于提升、壓縮和/或傳輸流體的機(jī)器。
接收—取得、得到、獲得和/或得到贈(zèng)予。
整流器—將AC功率轉(zhuǎn)換成DC功率的裝置。
制動(dòng)—嘗試減慢；阻礙運(yùn)動(dòng)。
集—相關(guān)的多個(gè)。
電鏟—被供電的適于挖掘、容納和/或移動(dòng)礦石的裝置。
信號(hào)—在任何給定的時(shí)間與特殊電流值和特殊電壓值相關(guān)的電功率，并且在任何特定時(shí)間范圍上由至少一個(gè)交流電流、直流電流和/或電壓波表征該電功率。
正弦(sine)—定中心于笛卡爾坐標(biāo)系原點(diǎn)的單位圓的圓弧的端點(diǎn)的坐標(biāo)，該圓弧的長(zhǎng)度為x，并且如果x為正，則從點(diǎn)(1，0)逆時(shí)針測(cè)量該圓弧，或如果x為負(fù)，則順時(shí)針測(cè)量該圓弧。
正弦波—具有偏差的波，該偏差能夠在圖形上被表示為可通過等式y(tǒng)＝sin(x)確定的正弦曲線。
正弦波輸出電流—在中心點(diǎn)附近振蕩的電流，其中該振蕩的圖形表示類似于正弦波。
正弦波濾波器—電耦合的電抗器和電容器，適于生成頻率驅(qū)動(dòng)的輸出電流的正弦波。
空間向量調(diào)制(SVM)—用于通過改變一串脈沖的寬度而非高度和/或脈沖之間的時(shí)間間隔來調(diào)整所表征的信號(hào)的輸出電壓和頻率的脈沖寬度調(diào)制形式?？臻g向量調(diào)制信號(hào)與其他形式的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的區(qū)別在于確定脈沖何時(shí)開始和結(jié)束的方法?？臻g向量調(diào)制脈沖通過所計(jì)算的空間向量來定時(shí)。
速度—速率。
靜態(tài)的—靜止的和/或恒定的。
基本上—很大限度和/或程度上。
擺動(dòng)—橫向和/或以曲線移動(dòng)。
開關(guān)電容器組—多個(gè)適于通常自動(dòng)地被接入到電源傳輸電路中以校正功率因數(shù)的電容器。
系統(tǒng)—機(jī)制、裝置、數(shù)據(jù)和/或指令的集合，該集合被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)特定功能。
溫度—物質(zhì)樣本中粒子的平均動(dòng)能的量度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)刻度上所指定的單位和/或度來表示。
溫度傳感器—適于提供與溫度成比例的信號(hào)的裝置。
牽引電機(jī)—機(jī)械耦合的用于提供移動(dòng)機(jī)器的動(dòng)力的電機(jī)。
未被調(diào)制的—基本上恒定的。例如，相對(duì)恒定的DC電壓是未被調(diào)制的。
可變的—可能改變和/或變化，易于改變和/或可改變的。
電壓—(也叫作“勢(shì)差”和“電動(dòng)勢(shì)”(EMF))被表示為帶符號(hào)的伏特?cái)?shù)(V)并被量度為電路中兩點(diǎn)之間的帶符號(hào)的差值的量，當(dāng)用那些點(diǎn)之間的以歐姆為單位的阻抗來除該量時(shí)，根據(jù)歐姆定律，產(chǎn)生在那些點(diǎn)之間流動(dòng)的以安培為單位的電流。
波—引起電能在介質(zhì)中從點(diǎn)到點(diǎn)逐步傳播的擾動(dòng)、變化和/或事件。
波形—電壓和/或電流隨著時(shí)間的變化的外形、圖形和/或可視模型。
詳述 圖1為能量管理系統(tǒng)1000的示范性實(shí)施方案的框圖。在某些示范性實(shí)施方案中，能量管理系統(tǒng)1000可以是諸如越野牽引車輛的機(jī)器的一部分。該機(jī)器可以是車輛、例如汽車、輕型卡車、雙軸輪卡車、公共汽車、礦用挖掘機(jī)、機(jī)車和/或礦用拖運(yùn)卡車等等。能量管理系統(tǒng)1000可以包括交流發(fā)電機(jī)1100。交流發(fā)電機(jī)1100能夠與內(nèi)燃機(jī)機(jī)械耦合。交流發(fā)電機(jī)1100能夠產(chǎn)生AC信號(hào)，從而將來自的內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。
能量管理系統(tǒng)1000可包括整流器1150。整流器1150可包括有源絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)。整流器1150能夠適于將AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC信號(hào)。整流器1150能夠向DC總線1175提供DC信號(hào)。從DC整流器被提供給DC總線的信號(hào)可以具有大約120V、135.67V、159.1V、224.5V、455V、460.75V、885V、930.1V、1200V、1455.45V、1687.1V、2000V、2200.32V、2300.12V、3000.6V、5500V的電壓和/或這些電壓之間的任何其他值或范圍。能夠通過改變內(nèi)燃機(jī)速度、整流器1150的開和關(guān)的占空比、和/或交流發(fā)電機(jī)1100的激勵(lì)來改變DC總線1175上的電壓。
能量管理系統(tǒng)1000可包括多個(gè)逆變器1500、1600、1700、1800，這些逆變器能夠適于驅(qū)動(dòng)多個(gè)牽引電機(jī)1900、1950。逆變器1500、1600、1700、1800可以是有源IGBT逆變器。逆變器1500、1600、1700、1800能夠適于提供頻率大約為29.9Hz、40Hz、48.75Hz、54.2Hz、60Hz、69.2Hz、77.32Hz、85.9Hz、99.65Hz、120Hz、144.2Hz、165.54Hz、190.3Hz、240Hz和/或這些值之間的任何值或子范圍的AC信號(hào)。
牽引電機(jī)1900、1950中的每一個(gè)都可以包括雙定子繞組。包含雙定子繞組的電機(jī)能夠適于操作和/或產(chǎn)生較高頻率的信號(hào)。但是即使不升高頻率，通過利用具有雙定子繞組的電機(jī)，也能以相同的電機(jī)線路電流值達(dá)到直到大約兩倍轉(zhuǎn)矩。關(guān)于雙定子電機(jī)技術(shù)的附加信息能夠在美國(guó)專利號(hào)4,785,213(Satake)中找到，該文以其整體被引入作為參考。
能量管理系統(tǒng)1000可包括適于當(dāng)機(jī)器在制動(dòng)下運(yùn)行時(shí)耗散經(jīng)由牽引電機(jī)1900、1950所產(chǎn)生的能量的電路。該電路可包括斬波器電路，該斬波器電路可以是包含一個(gè)或多個(gè)有源IGBT晶體管1300、1350的有源IGBT斬波器電路。經(jīng)過IGBT 1300、1350的能量能夠通過電阻器1400被耗散。電阻器1400可以是一個(gè)電阻器、一個(gè)柵極電阻(或電阻器陣列)或多個(gè)柵極電阻器。
為了簡(jiǎn)化，逆變器1500、1600、1700、1800中的每一個(gè)都可被圖解為獨(dú)立的晶體管裝置。如圖4中所示，逆變器1500、1600、1700、1800中的每一個(gè)都可包括多個(gè)用于被提供給牽引電機(jī)1900、1950的每個(gè)電源相的晶體管。為定子繞組提供一相的逆變器電路可包括兩個(gè)開關(guān)裝置，用于向牽引電機(jī)1900、1950提供脈寬調(diào)制(PMW)或空間向量調(diào)制(SVM)信號(hào)。
信息裝置1200可使用各種算法來控制能量管理系統(tǒng)1000中的轉(zhuǎn)換。為了理解能量管理系統(tǒng)1000中的電路的操作，可分析一個(gè)較簡(jiǎn)單的電路。例如，提供給牽引電機(jī)的1900、1950的每組三相信號(hào)能包括六個(gè)開關(guān)裝置(如圖6中針對(duì)單個(gè)三相電源所示的)。逆變器1500、1600、1700、1800中的每一個(gè)都能夠通過信息裝置1200來進(jìn)行控制。
圖6為逆變器電路6000的示范性實(shí)施方案的框圖。對(duì)于一個(gè)三相系統(tǒng)來說，第一相可以被表示為相“A”，第二相可以被表示為相“B”，并且第三相可以被表示為相“C”。利用相似術(shù)語，相關(guān)的開關(guān)裝置可以被表示為SA+、SA-、SB+、SB-、SC+和SC-。每組六個(gè)開關(guān)裝置可被連接到與DC總線6100的連接點(diǎn)之間的橋電路中。這些開關(guān)裝置能夠通過由信息裝置6300所控制的PWM開關(guān)或SVM開關(guān)來操作。信息裝置6300能夠適于響應(yīng)于所計(jì)算出的指令向量提供開關(guān)信號(hào)。
由于用于電源的每一相的兩個(gè)開關(guān)之一能被接通，因此提供給牽引電機(jī)6200的每一相的開關(guān)狀態(tài)均能用三個(gè)二進(jìn)制數(shù)(SA，SB，SC)來表示。對(duì)于這種表示來說，“1”可以指示上面的或+開關(guān)裝置接通，而“0”可以指示下面的或-開關(guān)裝置可以接通。因此，(0，0，0)指示SA-、SB-和SC-接通且SA+、SB+和SC+關(guān)斷；(1，0，0)指示SA+、SB-和SC-接通且SA-、SB+和SC+關(guān)斷；等等。
所產(chǎn)生的八個(gè)坐標(biāo)集中的每一個(gè)都能被建模為開關(guān)或電壓向量V0-V7，如圖7中所示，其中(0，0，0)或V0以及(1，1，1)或V7為零向量。由六個(gè)非零電壓向量V1-V6所覆蓋的六邊形能被劃分為六個(gè)60°的區(qū)域1-6，且每個(gè)區(qū)域都能被兩個(gè)非零電壓向量覆蓋。每個(gè)非零電壓向量的大小或長(zhǎng)度可以等于2V/3，其中V可以是DC總線上的電壓的大小。
向量能夠用它們?cè)赬和Y軸上的投影來表示，其中X和Y軸被疊加到向量V1-V6所覆蓋的六邊形上。例如，可將電壓指令向量Vs*投影以定義Vx*和Vy*，如圖7中所示。每個(gè)非零向量在X和Y軸上的投影能夠根據(jù)下列等式來確定 Vi，x＝2·V/3·[cos((i-1)60°)](1) Vi，y＝2·V/3·[sin((i-1)60°)](2)其中i可以是向量的索引(即i＝1代表電壓向量V1，i＝2代表電壓向量V2，等等)；i還能被解釋為區(qū)域1-6的索引。
多種已知的PWM或SVM控制裝置能夠被用于控制這些開關(guān)裝置SA+、SA-、SB+、SB-、SC+、SC-以便根據(jù)固定的DC電壓V產(chǎn)生三相平衡的AC電壓集。對(duì)于SVM來說，在X-Y平面中旋轉(zhuǎn)的電壓指令向量能夠表示平衡的三相電壓指令。對(duì)于每個(gè)脈寬調(diào)制控制周期來說，三相電壓指令能夠用例如從圖6的逆變器電路6000可得到的六個(gè)非零電壓向量V1-V6所覆蓋的X-Y平面中的電壓指令向量來表示。每個(gè)電壓指令向量都能通過適當(dāng)?shù)亟M合成比例的向量來近似或構(gòu)建，所述成比例的向量可與相鄰的兩個(gè)非零向量以及所述零向量中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)零向量V0或V7配準(zhǔn)。
例如，如圖7中所示，對(duì)于第一向量來說，電壓指令向量Vs*能夠用V1*、V2*和所述零向量之一V0或V7來近似?？梢赃@樣來選零向量，使得為了從一個(gè)非零向量到該零向量到下一個(gè)非零向量的每個(gè)轉(zhuǎn)變，所述開關(guān)裝置SA+、SA-、SB+、SB-、SC+和SC-中只有一個(gè)需要改變其接通/關(guān)斷狀態(tài)?？梢赃x擇每個(gè)電壓向量的大小或時(shí)間間隔以便平衡由指令向量所命令的伏特-秒和例如由圖6的逆變器電路6000所施加的實(shí)際的伏特-秒。
在SVM的某些示范性實(shí)施方案中，可以指定比預(yù)期的基本輸出的1/6周期小得多的采樣間隔Ts。一旦確定了向量分量，在每個(gè)采樣間隔中就能把該向量分量看作時(shí)間權(quán)重比。開關(guān)能夠工作以便在Ts的特定部分內(nèi)施加兩個(gè)有源向量中的每一個(gè)。然后，可以添加零狀態(tài)間隔以使總時(shí)間達(dá)到Ts。在以下意義上這能被看作PWM過程，即在多個(gè)Ts間隔的范圍內(nèi)平均特性跟蹤所希望的輸出向量并且時(shí)間權(quán)重能夠被解釋為占空比。實(shí)際上，在每個(gè)時(shí)間kTs，所述向量分量能夠被重新計(jì)算，其中k可以是整數(shù)。因此，這些時(shí)間能夠用作相同的采樣間隔，并且在每個(gè)間隔范圍內(nèi)的平均特性能夠通過在時(shí)間kTs的電壓向量來確定。
圖8示出時(shí)域中的SVM過程的一個(gè)實(shí)例，假設(shè)可以為預(yù)期的基本輸出頻率(調(diào)制頻率)的15倍的切換頻率和相對(duì)于正弦的95％調(diào)制。切換順序可以如在圖8的底部所示的那樣。利用相位a的參考正弦信號(hào)的等效畸變調(diào)制可以如在圖8的頂部所示的那樣。在扇區(qū)I中，切換順序可以是0-4-6-7-6-4-0，以便在某一時(shí)間只有一個(gè)開關(guān)改變狀態(tài)。其他扇區(qū)的順序能夠從圖3中得到。在一個(gè)給定的扇區(qū)中，所希望的輸出電壓的向量域形式可被表示為 其中向量分量Ti/Ts以及Tj/Ts能夠成為與每個(gè)相應(yīng)區(qū)域相關(guān)的開關(guān)狀態(tài)有關(guān)的時(shí)間權(quán)重?？倳r(shí)間Ts＝Ti+Tj+T0+T7可以是所述采樣間隔。只要零狀態(tài)持續(xù)時(shí)間T0和T7的和產(chǎn)生正確的Ts，零狀態(tài)持續(xù)時(shí)間T0和T7就可以是任意的，這說明可以有自由度。在SVM中，可以為相同的間隔施加每個(gè)零狀態(tài)以產(chǎn)生T0＝T7。
在空間向量定義中可引入比例因數(shù)?？臻g向量域中的向量比例可以是3m/4，其中m可以是每個(gè)相電壓(與完全正弦調(diào)制相關(guān))的調(diào)制深度。可以首先通過注意按照下式確定m來得出因數(shù)3/4 其中Vph為峰值輸出相電壓?？梢岳梦礃?biāo)準(zhǔn)化的Park變換經(jīng)由因數(shù)3/2將(平衡的)時(shí)域相電壓變換成坐標(biāo)。因此，從相電壓到所希望的輸出向量的換算可以變?yōu)? 為了使這與時(shí)域聯(lián)系起來，可以使標(biāo)準(zhǔn)化的電壓分量分別與時(shí)間函數(shù)Md(t)＝mcos(ωt)和Mq(t)＝mcos(ωt)相關(guān)聯(lián)。
因此，標(biāo)準(zhǔn)化的輸出電壓向量能夠被寫為在SVM中，圖7中具有所述軸的基能夠被變換為(具有基向量Bij的)用于找到Ti和Tj的i-j坐標(biāo)系中和(3)中的基。在扇區(qū)I中，基向量是

和

通過下式與x-y坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián) 其中P可以是2×2的變換矩陣，該變換矩陣可以依賴于扇區(qū)。
變換矩陣可以如在表I中針對(duì)所有扇區(qū)所示的那樣。
表I
扇區(qū)I能夠被用作應(yīng)用于每個(gè)相應(yīng)扇區(qū)的討論的基礎(chǔ)。矩陣P可以涉及基向量。對(duì)于這種線性變換來說，分量可以這樣相關(guān)聯(lián)，使得列形式的i-j向量分量是x-y分量的(P-1)T倍。因此分量T4/Ts和T6/Ts能夠被計(jì)算為 (7)中的時(shí)間變?cè)軌蚶貌蓸觼碇С殖掷m(xù)時(shí)間計(jì)算。在采樣時(shí)間上，(7)能夠被表示為 通常，獨(dú)立的信息裝置跟蹤能使轉(zhuǎn)變次數(shù)最小化的切換順序。
關(guān)于空間向量調(diào)制的附加信息能夠在美國(guó)專利5,552,977、美國(guó)專利6,023,417、美國(guó)專利6,316,895、美國(guó)專利6,819,078和美國(guó)專利6,839,249中找到，這些專利以其整體被引入作為參考，并且所述附加信息能夠從Alexis Kwasinski、Philip T.Krein以及Patrick L.Chapman 的Time Domain Comparison of Pulse-WidthModulation Schemes(IEEE Power Electronics Letters，第3期，卷1(2003年9月))中找到。
某些示范性實(shí)施方案采用直接反向的SVM技術(shù)來控制逆變器1500、1600、1700、1800中的IGBT，這種技術(shù)能夠減少IGBT中的開關(guān)損耗，和/或當(dāng)與其他PWM方法相比時(shí)能夠提供對(duì)DC總線1175的電壓的擴(kuò)展的利用。
圖2為能量管理系統(tǒng)2000的示范性實(shí)施方案的框圖。在某些示范性實(shí)施方案中，能量管理系統(tǒng)2000可以包括內(nèi)燃機(jī)2100。內(nèi)燃機(jī)2100能夠與第一交流發(fā)電機(jī)2200和第二交流發(fā)電機(jī)2300機(jī)械耦合。第一交流發(fā)電機(jī)2200和第二交流發(fā)電機(jī)2300能夠由調(diào)整電路控制。該調(diào)整電路可包括場(chǎng)調(diào)整器2600、第三交流發(fā)電機(jī)2400以及整流器和線圈組2500。該調(diào)整電路能夠適于改變到第一交流發(fā)電機(jī)2200和第二交流發(fā)電機(jī)2300的激勵(lì)電流，從而改變由第一交流發(fā)電機(jī)2200和第二交流發(fā)電機(jī)2300所產(chǎn)生的電壓。
第一交流發(fā)電機(jī)2200能夠適于向整流器2700提供信號(hào)。整流器2700可以是有源IGBT整流器，該有源IGBT整流器能夠從第一交流發(fā)電機(jī)2200接收AC信號(hào)并向DC總線提供DC信號(hào)。所述DC總線能夠適于向第一逆變器2900和第二逆變器2925提供信號(hào)。第一逆變器2900和第二逆變器2925可以是有源IGBT逆變器，該有源IGBT逆變器能夠在正常狀態(tài)下工作，從所述DC總線接收DC信號(hào)，并向第一牽引電機(jī)2950和第二牽引電機(jī)2975提供AC信號(hào)。當(dāng)與能量管理系統(tǒng)2000相關(guān)的機(jī)器處于制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)2950和牽引電機(jī)2975能夠產(chǎn)生電信號(hào)。當(dāng)牽引電機(jī)2950和牽引電機(jī)2975用作發(fā)電機(jī)時(shí)，例如當(dāng)該機(jī)器處于制動(dòng)時(shí)，第一逆變器2900和第二逆變器2925能夠適于從牽引電機(jī)2950和牽引電機(jī)2975接收AC信號(hào)并向所述DC總線提供DC信號(hào)。
第二交流發(fā)電機(jī)2300能夠適于向輔助系統(tǒng)2875提供信號(hào)。第二交流發(fā)電機(jī)2300能夠與開關(guān)組2800電耦合。開關(guān)組2800能夠用于將電源從第二交流發(fā)電機(jī)2300和當(dāng)所述機(jī)器處于制動(dòng)時(shí)適于向輔助系統(tǒng)2875供電的電路傳遞到輔助系統(tǒng)2875。
開關(guān)組2800能夠與輔助變壓器2850電耦合。輔助系統(tǒng)2850能夠適于改變提供給輔助系統(tǒng)2875的信號(hào)的電壓。例如，輔助變壓器2850能夠?qū)⒌诙涣靼l(fā)電機(jī)輸出的電壓降低至用于輔助系統(tǒng)2875的更低的電壓。
圖3為能量管理系統(tǒng)3000的示范性實(shí)施方案的框圖。能量管理系統(tǒng)3000可以包括內(nèi)燃機(jī)3100。能量管理系統(tǒng)3000可以包括第一交流發(fā)電機(jī)3300和第二交流發(fā)電機(jī)3400。能量管理系統(tǒng)3000可以包括適于改變第一交流發(fā)電機(jī)3300的輸出電壓的場(chǎng)調(diào)整電路。該場(chǎng)調(diào)整電路可包括與場(chǎng)調(diào)整器3500磁耦合的第二交流發(fā)電機(jī)3400。第二交流發(fā)電機(jī)3400能夠與整流器和線圈組3200電耦合。場(chǎng)調(diào)整器3500能夠適于改變從第二交流發(fā)電機(jī)3400輸出的電壓和/或電流。整流器和線圈組3200能夠適于轉(zhuǎn)換來自第二交流發(fā)電機(jī)3400的電流以便向第一交流發(fā)電機(jī)3300提供可隨時(shí)間變化的激勵(lì)。第一交流發(fā)電機(jī)3300能夠適于產(chǎn)生三相AC信號(hào)。
第一交流發(fā)電機(jī)3300能夠與整流器3600電耦合，該整流器能夠與DC總線3700電耦合。整流器3600可以是有源IGBT整流器，該有源IGBT整流器可以包括輸入電抗器、多個(gè)IGBT晶體管和按6脈沖橋路配置的反并聯(lián)二極管、低電感總線連接、用于接通/關(guān)斷IGBT的點(diǎn)火電路、電流和電壓傳感器、和/或數(shù)字控制電路等等。
整流器3600能夠適于向DC總線3700提供DC信號(hào)。不管負(fù)載和/或電源狀態(tài)如何，整流器3600都能引出正弦電流。在某些機(jī)器中，整流器3600可以是三相全波自由單元(即二極管)。在某些示范性實(shí)施方案中，整流器3600可以是無濾波器的。整流器3600能夠適于將諧波電流畸變限制于大約5％、4.02％、2.998％、2％、1.1％和/或0.5％等等的值或它們之間的任何值或子范圍。整流器3600能夠適于提供校正為大約0.95、0.96、0.97、0.98、0.99和/或1.00等等或它們之間的任何值或子范圍的有源輸入功率因數(shù)校正。在某些示范性實(shí)施方案中，整流器3600能夠適于用于礦用電鏟和/或拉鏟挖土機(jī)。
DC總線3700能夠與逆變器3725、3750電耦合。逆變器3725、3750可以是有源IGBT逆變器。逆變器3725、3750能夠產(chǎn)生空間向量調(diào)制(SVM)AC信號(hào)。不管負(fù)載和/或電源狀態(tài)如何，逆變器3725、3750都能夠適于提供具有小于總諧波畸變的大約7％、6.01％、5％、3.997％、3％、2.1％和/或1％和/或它們之間的任何值或子范圍的正弦輸出電流。
逆變器3725、3750能夠適于產(chǎn)生空間向量調(diào)制的正弦AC電壓，該電壓具有能夠連續(xù)地被改變以影響輸出到諸如牽引電機(jī)3925和3950的時(shí)間平均電壓的占空比。逆變器3725、3750的輸出電壓能夠在其頻率、相移和/或幅度或均方根值等方面被改變。逆變器3725、3750能夠適于從DC總線3700接收DC信號(hào)并且當(dāng)與能量管理系統(tǒng)3000相關(guān)的機(jī)器處于推進(jìn)狀態(tài)時(shí)向牽引電機(jī)3925、3950遞送AC信號(hào)、例如三相AC信號(hào)。牽引電機(jī)3925、3950能夠與適于推進(jìn)機(jī)器的軸和輪機(jī)械耦合。當(dāng)所述機(jī)器處于制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)3925、3950能夠適于產(chǎn)生AC信號(hào)。當(dāng)牽引電機(jī)3925、3950產(chǎn)生AC信號(hào)時(shí)，逆變器3725、3750能夠適于為DC總線3700提供DC信號(hào)。
能量管理系統(tǒng)3000可包括輔助系統(tǒng)逆變器3775。輔助系統(tǒng)逆變器3775能夠適于輸出可變的三相AC信號(hào)。逆變器3775能夠產(chǎn)生頻率大約為60、90、120和/或更大的周期/秒(赫茲)且幅度為大約100V-大約1800V(包括其間所有值和子范圍、例如大約460、600和720V等)的AC波形。輔助系統(tǒng)逆變器3775可以是有源IGBT逆變器。輔助系統(tǒng)逆變器3775能夠適于產(chǎn)生正弦波脈沖波調(diào)制的DC電壓。
逆變器3775能夠利用AC電壓傳感器來控制，該AC電壓傳感器能夠被連接在三相變壓器3790的濾波后的輸出處，用于通過控制逆變器3775的調(diào)制指數(shù)來調(diào)整輸出AC電壓。這組調(diào)制指數(shù)能夠基于主DC鏈路電壓值來計(jì)算或從表中查找。在某些示范性實(shí)施方案中，在調(diào)制指數(shù)斜升之后，利用AC電壓傳感器能夠?qū)⑷嗫偩€電壓調(diào)諧至所希望的均方根值。當(dāng)負(fù)載在AC側(cè)發(fā)生變化時(shí)，能夠連續(xù)使用該AC電壓傳感器來在+/-5％的容差范圍內(nèi)調(diào)整電壓值。在逆變器3775的濾波部分側(cè)的負(fù)載可以是恒定的且是100％負(fù)荷，這能夠降低在負(fù)載輕時(shí)由于正弦濾波器而具有過壓的可能性。該正弦濾波器能夠與輔助系統(tǒng)逆變器3775電耦合。
輔助系統(tǒng)逆變器3775能夠適于向包括與所述機(jī)器相關(guān)的輔助裝置的輔助系統(tǒng)3900供電。輔助系統(tǒng)逆變器3775能夠適于從DC總線3700接收DC信號(hào)并向輔助系統(tǒng)3900提供AC信號(hào)。輔助系統(tǒng)逆變器3775能夠與變壓器3790和/或正弦濾波器電耦合。變壓器3790能夠適于從輔助系統(tǒng)逆變器3775接收處于第一電壓的AC信號(hào)并向輔助系統(tǒng)3900提供具有第二電壓的AC信號(hào)。輔助系統(tǒng)逆變器3775能夠產(chǎn)生正弦波脈沖波調(diào)制(SPWM)的DC電壓，該電壓具有能夠連續(xù)地被改變以影響被輸出到例如電機(jī)的時(shí)間平均電壓的占空比(“接通時(shí)間”)。代替SPWM，輔助系統(tǒng)逆變器3775和/或逆變器3725和3750能夠使用空間向量脈沖波調(diào)制(SVPWM)技術(shù)。根據(jù)負(fù)載要求和/或?qū)嵤┘?xì)節(jié)，輔助逆變器3775能夠利用SPWM或SVM方法。
輔助系統(tǒng)逆變器3775可以包括諸如400KVA的中等額定功率，該中等額定功率能夠被用作輔助系統(tǒng)3900的輔助電源。例如，輔助系統(tǒng)逆變器3775可以是西門子ST1500 WL模塊或西門子ST1500 FL模塊(其中1500 WL模塊是水冷的，而ST1500 FL模塊是強(qiáng)制氣冷的)。輔助系統(tǒng)逆變器3775能夠作為由DC總線3700饋電的PWM電壓源逆變器運(yùn)行。變壓器3790可以是三相變壓器和/或能夠提供隔離和/或能夠降低提供給輔助系統(tǒng)3900的電壓。變壓器3790可缺少用于濾波目的的較高的泄漏阻抗。該變壓器的未經(jīng)濾波的輸出能夠給運(yùn)行主鼓風(fēng)機(jī)和/或制動(dòng)電阻鼓風(fēng)機(jī)(braking resistorblower)的AC電機(jī)饋電。鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)可以利用接觸器和/或位于該變壓器的次級(jí)的50％抽頭繞組啟動(dòng)器來啟動(dòng)。三相串聯(lián)濾波器、空心電抗器和/或三相三角(delta)連接電容器組能夠?qū)κ覂?nèi)冷卻器的水泵和/或鼓風(fēng)機(jī)饋電。
輔助系統(tǒng)3900可以包括未經(jīng)濾波的三相AC總線，該三相AC總線能夠給例如適于冷卻牽引電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、熱交換器和/或制動(dòng)單元等等的鼓風(fēng)機(jī)饋電。運(yùn)行這種鼓風(fēng)機(jī)的AC電機(jī)能夠經(jīng)由次級(jí)繞組抽頭啟動(dòng)器來連接。輔助系統(tǒng)3900中的經(jīng)過濾波的三相總線能夠給由AC電機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵和/或用于由AC電機(jī)驅(qū)動(dòng)的室內(nèi)冷卻器的鼓風(fēng)機(jī)饋電。為了使輔助系統(tǒng)3900中的磁性元件的尺寸和重量最小，可將基頻選擇為大約120Hz。輔助系統(tǒng)3900中的AC電機(jī)可偏離于440V/120Hz電源運(yùn)行。作為一般的近似，對(duì)于10,000英尺以下的礦山海拔來說，電機(jī)能367V/100Hz運(yùn)行，而對(duì)于更高的海拔來說，電機(jī)能以全部的440V/120Hz運(yùn)行。
在針對(duì)額定輸出電壓以120Hz(相比于60Hz)且針對(duì)其他工作點(diǎn)保持近似恒定的電壓/頻率(V/f)斜率的實(shí)施方案中，變壓器3790的尺寸能夠被減小大約一半，由此以相似的比率減小變壓器的尺寸、空間占用和/或重量。根據(jù)額定的車輛有效載荷，通過增加的有效載荷能力和/或每天每輛卡車更高的容量(該容量可根據(jù)拖運(yùn)周期而變化)，這種重量節(jié)省能轉(zhuǎn)換為更高的卡車?yán)寐省?br> 在某些示范性實(shí)施方案中，與在空轉(zhuǎn)時(shí)以更高的速度適當(dāng)?shù)亟o卡車輔助系統(tǒng)供電可能所需的傳統(tǒng)機(jī)器相比，能夠降低內(nèi)燃機(jī)3100的速度。輔助系統(tǒng)3900能夠從三相輔助電源接收AC信號(hào)，該三相輔助電源能夠由DC總線3700來饋電。在某些示范性實(shí)施方案中，DC總線3700能夠通過經(jīng)由牽引電機(jī)3925、3950所產(chǎn)生的DC信號(hào)來充電，所述牽引電機(jī)在電制動(dòng)期間用作發(fā)電機(jī)并因此提供電能。由此提供給輔助系統(tǒng)逆變器3775的能量可使輔助系統(tǒng)能夠獨(dú)立于內(nèi)燃機(jī)3100，從而允許內(nèi)燃機(jī)3100進(jìn)入真正的空轉(zhuǎn)(該空轉(zhuǎn)可基于柴油機(jī)制造商的說明書，且能低于大約1000、900.05、799.9和/或750.3rpm等等)。利用經(jīng)由牽引電機(jī)3925、3950所產(chǎn)生的能量能夠降低機(jī)器的燃料消耗和/或提高設(shè)備壽命。在正常驅(qū)動(dòng)條件(例如推進(jìn)模式)下，用于輔助系統(tǒng)3900的功率可以來自于內(nèi)燃機(jī)3100。
某些示范性實(shí)施方案可用作“真正的制動(dòng)器”，即它們能夠允許在機(jī)器制動(dòng)時(shí)關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)3100。即使在失去來自內(nèi)燃機(jī)3100的功率的情況下，真正的制動(dòng)器也能安全地停止正在移動(dòng)的機(jī)器。在這種情況下，由于能夠由牽引電機(jī)3925、3950產(chǎn)生功率，所以電制動(dòng)器(被包含在DC斬波器和/或制動(dòng)電阻單元中)能夠獨(dú)立于內(nèi)燃機(jī)3100運(yùn)行，即由于能量能夠來自于牽引電機(jī)3925、3950，因此不需要從內(nèi)燃機(jī)3300通過交流發(fā)電機(jī)3400來饋送能量。
輔助系統(tǒng)3900能夠被設(shè)計(jì)用于比標(biāo)準(zhǔn)50或60Hz更高的頻率。在某些示范性實(shí)施方案中，輔助系統(tǒng)能夠被設(shè)計(jì)用于以大約100Hz-大約120Hz的頻率、高達(dá)大約460V的額定電壓運(yùn)行，因此只要有足夠的轉(zhuǎn)矩可用于負(fù)載，仍允許使用可額定大約60Hz和/或460V的標(biāo)準(zhǔn)NEMA電機(jī)。并且，更高的頻率能夠允許顯著減小變壓器3790的尺寸以及其重量、成本和/或空間占用。這能節(jié)省機(jī)器的重量和/或允許更好的利用率和/或更有效的拖運(yùn)周期。
在某些示范性實(shí)施方案中，輔助系統(tǒng)3900中的電機(jī)負(fù)載可以是除運(yùn)行制動(dòng)電阻鼓風(fēng)機(jī)的AC電機(jī)以外的連續(xù)的負(fù)荷，該負(fù)荷可通過AC電機(jī)啟動(dòng)器來在線連接并斜升至全速。該鼓風(fēng)機(jī)的額定功率可以大約是輔助系統(tǒng)3900的全部的負(fù)載功率的50％。
給輔助系統(tǒng)逆變器3775饋電的主DC鏈路電壓可在大約1200V和2000V之間是可變的。所述機(jī)器的機(jī)架能夠通過具有大約1∶3的電阻率的浮動(dòng)地接地(例如框架可以在正的主DC鏈路之下大約667V和在負(fù)的主DC鏈路之上大約1334V)。在次級(jí)側(cè)使用的AC電機(jī)可以是適于以大約440V/60Hz運(yùn)行的傳統(tǒng)的NEMA B AC電機(jī)。
當(dāng)機(jī)器被啟動(dòng)時(shí)，輔助系統(tǒng)逆變器3775的輸出能斜升至對(duì)應(yīng)于基于V/f曲線的工作頻率的電壓值。所述工作頻率可基于地形輪廓和/或海拔(例如大約90Hz＜f＜大約120Hz)。在啟動(dòng)輔助系統(tǒng)3900(例如泵、牽引電機(jī)冷卻器鼓風(fēng)機(jī)和/或交流發(fā)電機(jī)冷卻器鼓風(fēng)機(jī))中所連接的AC電機(jī)時(shí)從零開始的電壓斜升不會(huì)引起任何浪涌電流。另外，這種啟動(dòng)可以在合理的時(shí)間之內(nèi)(例如大約15秒-大約20秒)。
可以將AC電壓傳感器連接在變壓器3790的濾波后的輸出處，用于通過控制輔助系統(tǒng)逆變器3775的調(diào)制指數(shù)來調(diào)整輸出AC電壓。所述調(diào)制指數(shù)能夠根據(jù)DC總線3700的電壓值來計(jì)算(或在表中查找)。在使所述調(diào)制指數(shù)斜升之后，能夠利用所述AC電壓傳感器將三相總線電壓調(diào)諧至所需的均方根值。當(dāng)負(fù)載在AC側(cè)變化時(shí)，所述AC電壓傳感器能夠連續(xù)地被用于在大約+/-5％容差范圍內(nèi)調(diào)整電壓值。在濾波部分側(cè)的負(fù)載可以是恒定的且是大約100％負(fù)荷，這能夠降低在負(fù)載輕時(shí)由于正弦濾波器而具有過壓的可能性。
作為在輔助系統(tǒng)3900中使用大約120Hz的基頻的結(jié)果，某些示范性實(shí)施方案能夠減小輔助系統(tǒng)3900的空間占用；減小輔助系統(tǒng)3900中所使用的磁性元件的重量；改進(jìn)機(jī)器(由于能夠降低該機(jī)器所拖運(yùn)的“靜”載)；提高牽引電機(jī)3925、3950的制動(dòng)能量的利用率；減少可能作為耗散來自牽引電機(jī)3925、3950的制動(dòng)能量的電阻元件中的熱量而浪費(fèi)的能量；減少維護(hù)；降低運(yùn)行成本；增加內(nèi)燃機(jī)3100的壽命；和/或降低AC電機(jī)啟動(dòng)器的成本，該AC電機(jī)啟動(dòng)器能利用變壓器3790的次級(jí)繞組上的50％抽頭來啟動(dòng)在輔助系統(tǒng)3900等中能以部分占空比運(yùn)行的電機(jī)。
輔助系統(tǒng)3900的示范性實(shí)施方案能具有表II中所列出的特征。
表II 使用輔助系統(tǒng)逆變器3775能夠允許內(nèi)燃機(jī)以例如低于大約1001、900.3、799.75和/或750rpm等等或其間的任何值或子范圍的速度空轉(zhuǎn)。
能量管理系統(tǒng)3000可包括信息裝置3950，該信息裝置能夠與諸如場(chǎng)調(diào)整器3500、整流器和線圈組3200、整流器3600、逆變器3725、逆變器3750和/或逆變器3775等裝置通信耦合。例如，信息裝置3950能夠提供適于從逆變器3725、逆變器3750和/或逆變器3775產(chǎn)生SVM信號(hào)的信息。
在某些示范性實(shí)施方案中，能量管理系統(tǒng)3000可以缺少開關(guān)電容器組、功率因數(shù)補(bǔ)償裝置和/或諧波濾波器等等。
圖4為能量管理系統(tǒng)4000的示范性實(shí)施方案的框圖。能量管理系統(tǒng)4000可包括與機(jī)器和/或車輛相關(guān)的內(nèi)燃機(jī)4100。能量管理系統(tǒng)4000可包括能與內(nèi)燃機(jī)4100機(jī)械耦合的交流發(fā)電機(jī)4200。能量管理系統(tǒng)4000可包括激勵(lì)電路4150。激勵(lì)電路4150能夠適于改變交流發(fā)電機(jī)4200的激勵(lì)，因此改變交流發(fā)電機(jī)4200所產(chǎn)生的電壓。交流發(fā)電機(jī)4200可包括用于監(jiān)控多個(gè)條件的儀器。例如，傳感器能夠監(jiān)控軸承振動(dòng)、軸承溫度、定子溫度、激勵(lì)電流、所產(chǎn)生的電流和/或所產(chǎn)生的電壓等等。儀器能夠提供在運(yùn)行和/或維護(hù)機(jī)器和/或車輛時(shí)有用的信息。
交流發(fā)電機(jī)4200能夠與整流器4300電耦合。整流器4300可包括有源IGBT元件。整流器4300能夠適于從交流發(fā)電機(jī)4200接收AC信號(hào)并將該AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC信號(hào)。整流器4300能夠適于向DC總線的第一部分4400和該DC總線的第二部分4450提供DC信號(hào)。
該DC總線的第一部分4400和該DC總線的第二部分4450能夠從整流器4300接收信號(hào)并能夠分別與第一多個(gè)逆變器4600和第二多個(gè)逆變器4650電耦合。當(dāng)與能量管理系統(tǒng)4000相關(guān)的機(jī)器處于推進(jìn)狀態(tài)時(shí)，第一多個(gè)逆變器4600和第二多個(gè)逆變器4650能夠適于從該DC總線的第一部分4400和該DC總線的第二部分4450接收DC信號(hào)。第一多個(gè)逆變器4600和第二多個(gè)逆變器4650能夠?qū)C信號(hào)轉(zhuǎn)換成AC信號(hào)并將AC信號(hào)分別提供給第一牽引電機(jī)4700和第二牽引電機(jī)4750。第一牽引電機(jī)4700和第二牽引電機(jī)4750中的每一個(gè)均可包括適于分別從第一多個(gè)逆變器4600和第二多個(gè)逆變器4650接收六相電信號(hào)的雙定子繞組。第一多個(gè)逆變器4600和第二多個(gè)逆變器4650各自可包括有源IGBT元件并且可以是PWM或SVM逆變器。由于所述系統(tǒng)能夠是再生的，所以可以在第一多個(gè)逆變器4600和/或第二多個(gè)逆變器4650中提供四象限逆變器。
牽引電機(jī)4700和/或牽引電機(jī)4750可以配備有適于向用戶提供信息的傳感器和/或關(guān)于牽引電機(jī)4700和/或牽引電機(jī)4750的信息裝置。傳感器能夠適于測(cè)量例如溫度、軸承振動(dòng)、電機(jī)速度、電壓、電壓相位信息、電流安培和/或電流相位信息等等。
能量管理系統(tǒng)4000可包括第一DC斬波器電路4500和第二DC斬波器電路4550。第一DC斬波器4500和第二DC斬波器4550均可包括一個(gè)或多個(gè)IGBT晶體管、低電感總線連接、用于接通/斷開IGBT的點(diǎn)火電路、電流和電壓傳感器以及數(shù)字控制電路。第一DC斬波器4500和第二DC斬波器4550能夠DC總線的第一部分4400和/或DC總線的第二部分4450獲得相對(duì)恒定的電壓信號(hào)作為輸入并利用IGBT將這個(gè)恒定的電壓輸入接到輸出端。利用脈寬調(diào)制，該恒定的輸入電壓能夠被轉(zhuǎn)換成可變的電壓輸出。
第一DC斬波器電路4500能夠與所述DC總線的第一部分4400電耦合。第一DC斬波器電路4500能夠適于向包括諸如第一電阻器組4575的散熱器的能量耗散裝置供電。第二DC斬波器電路4550能夠與所述DC總線的第二部分4450電耦合。第二DC斬波器電路4550能夠適于向包括諸如第二電阻器組4590的散熱器的能量耗散裝置供電。
DC斬波器4500、4550能夠產(chǎn)生脈沖波調(diào)制(PWM)DC電壓，該電壓具有能夠被連續(xù)改變以影響從DC斬波器4500、4550輸出到諸如電阻器組4575、4590的功率耗散器的時(shí)間平均電壓的占空比(“接通時(shí)間”)。電阻器組4575、4590例如可包括能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成熱能的柵極電阻器。當(dāng)DC總線部分4400、4450上存在過剩能量時(shí)，DC斬波器4500、4550能夠被使用，并能夠適于將過剩能量轉(zhuǎn)換成電阻器組4575、4590中的熱能。否則，可能在DC總線部分4400、4450上出現(xiàn)過電壓。
如果需要牽引電機(jī)制動(dòng)(如使設(shè)備的運(yùn)動(dòng)減速，諸如降低一個(gè)等級(jí)時(shí))，則任何不需要的AC電源可被整流和/或被提供給DC總線部分4400、4450，其中不需要的電能可經(jīng)由DC斬波器4500、4550被提供給電阻器組4575、4590。
第一DC斬波器電路4500和第二DC斬波器電路4550中的每一個(gè)均可包括有源IGBT元件，這些有源IGBT元件能夠適于調(diào)制未被調(diào)制的恒定的DC電壓并向電阻器組4575和電阻器組4590提供調(diào)制DC電壓。
所述DC總線的第一部分4400和/或所述DC總線的第二部分4450能夠與輔助系統(tǒng)逆變器4800電耦合。輔助系統(tǒng)逆變器4800可包括IGBT元件并能夠提供PWM AC信號(hào)或SVM AC信號(hào)。輔助系統(tǒng)逆變器4800能夠適于從所述DC總線的第一部分4400和/或所述DC總線的第二部分4450接收DC信號(hào)并向輔助系統(tǒng)變壓器4850提供AC信號(hào)。例如，輔助變壓器4850能夠接收大約1200V和大約2000V之間的AC電壓并將AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成大約440V的電壓。變壓器4850能夠與多個(gè)輔助系統(tǒng)裝置4900和4950電耦合。在某些示范性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輔助系統(tǒng)裝置4900和4950能夠通過諸如啟動(dòng)器4920的啟動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)。
能量管理系統(tǒng)4000能夠被用于新機(jī)器或被用作現(xiàn)有機(jī)器的改進(jìn)。某些示范性實(shí)施方案能夠產(chǎn)生下列操作改進(jìn)1)降低諧波電流畸變；2)完全再生的操作；3)AC電壓波動(dòng)的高容差；4)改善的動(dòng)態(tài)特性，和/或作為結(jié)果，5)機(jī)器的更高的可用性和生產(chǎn)率。這些可以是使用諸如礦用電鏟和拉鏟挖土機(jī)之類的機(jī)器上的有源前端的益處。
圖5為散熱系統(tǒng)5000的框圖。某些示范性實(shí)施方案可包括水冷系統(tǒng)，該水冷系統(tǒng)能夠被應(yīng)用于冷卻機(jī)器的牽引逆變器系統(tǒng)。在某些示范性實(shí)施方案中，散熱系統(tǒng)5000能夠被應(yīng)用于大型機(jī)器、例如基于IGBT的AC礦用卡車。在某些示范性實(shí)施方案中，散熱系統(tǒng)5000能夠被應(yīng)用于在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)相位模塊的機(jī)器。諸如圖4的逆變器4600和4650和/或電阻器組4575和4590的熱發(fā)生器和/或其他熱源(例如熱交換器)可被包含在散熱系統(tǒng)5000中。散熱系統(tǒng)5000能夠適于例如在包括散熱系統(tǒng)5000的機(jī)器處于制動(dòng)并且諸如圖4的牽引電機(jī)4700和4750之類的牽引電機(jī)隨所述機(jī)器處于制動(dòng)而產(chǎn)生功率時(shí)消除能量。
散熱系統(tǒng)5000可包括流體-空氣熱交換器5100，該流體-空氣熱交換器可包括鼓風(fēng)機(jī)5150。鼓風(fēng)機(jī)5150能夠通過推動(dòng)空氣越過流體-空氣熱交換器5100的散熱片來提高流體-空氣熱交換器5100中的傳熱效率，由此從那里消除熱量。流體-空氣熱交換器5100中的流體可以是水、乙二醇和/或任何其他熱交換流體或熱交換流體的混合物。
散熱系統(tǒng)5000可包括泵5200，用于使流體循環(huán)通過多個(gè)熱源5800以及通過流體-空氣熱交換器5100。熱源5800可包括轉(zhuǎn)換器相位模塊、電阻器、柵極電阻、基于IGBT的整流器、基于IGBT的逆變器和/或安裝在散熱器上的IGBT裝置/功率二極管。例如，牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的相位模塊會(huì)因在電壓高電流下接通和斷開而產(chǎn)生損耗等。熱量能夠從IGBT被傳遞到安裝在熱源5800上的水冷散熱器，該熱源可以用螺栓固定到IGBT的下側(cè)，該下側(cè)可以是絕緣側(cè)。一旦熱量位于安裝在熱源5800上的散熱器中，泵5200就能激勵(lì)熱交換流體循環(huán)通過內(nèi)部管道到達(dá)安裝在熱源5800上的散熱器。這些熱量能夠以類似的方式從安裝在熱源5800上的散熱器被傳遞到并聯(lián)連接的相位模塊的IGBT中的熱交換流體。散熱系統(tǒng)5000可包括壓力傳感器5300和/或溫度傳感器5400。壓力傳感器5300和/或溫度傳感器5400能夠被用于分析散熱系統(tǒng)5000的性能。
散熱系統(tǒng)5000可包括信息裝置5900，該信息裝置能夠與壓力傳感器5300和/或溫度傳感器5400通信耦合。當(dāng)正確運(yùn)行時(shí)，散熱系統(tǒng)5000能夠防止對(duì)諸如熱源5800的電氣元件的熱損害。如果溫度超過確定的閥值，信息裝置5900則能夠啟動(dòng)保護(hù)措施。響應(yīng)于超出預(yù)定閥值的溫度，提供給熱源5800的信號(hào)可以經(jīng)由信息裝置5900降低額定值和/或減小。響應(yīng)于超出預(yù)定閥值的溫度，標(biāo)志信號(hào)能夠經(jīng)由信息裝置5900被發(fā)送，該標(biāo)志信號(hào)指示需要維護(hù)。壓力傳感器5300能夠確定壓力是否在可接受的范圍內(nèi)，例如在大約0.5巴和大約20.99巴之間和/或其間的任何值或子范圍。散熱系統(tǒng)5000可包括內(nèi)部的流體-空氣熱交換器5700，該流體-空氣熱交換器可包括鼓風(fēng)機(jī)5600。
散熱系統(tǒng)5800的某些示范性實(shí)施方案能夠在大約-50.1℃-大約65.5℃以及其間的所有值和/或子范圍的環(huán)境氣溫下工作。在某些示范性實(shí)施方案中，反向過程能并行發(fā)生，該反向過程能夠利用作為散熱系統(tǒng)5000的一部分的牽引機(jī)殼(traction cabinet)內(nèi)部的流體-空氣熱交換器5700和鼓風(fēng)機(jī)5600來冷卻封閉機(jī)殼的內(nèi)部環(huán)境空氣。因此，這能夠有助于冷卻機(jī)殼中的模塊。
在某些示范性實(shí)施方案中，利用散熱系統(tǒng)5000的機(jī)器能夠以比否則可能的額定功率更高的額定功率運(yùn)行牽引轉(zhuǎn)換器相位模塊。因此，在某些示范性實(shí)施方案中，與傳統(tǒng)的氣冷系統(tǒng)形成對(duì)比，利用流體冷卻，針對(duì)相同的額定功率能夠使用更少的模塊。由于能夠使用更少的模塊，因此能夠降低成本。與氣冷系統(tǒng)相比，流體冷卻系統(tǒng)能夠提供更有效的冷卻。改善的冷卻能夠?qū)е赂叩南到y(tǒng)可靠性。被冷卻的元件失效之間的平均時(shí)間能夠被減小，因?yàn)樵囟绕詈?或擺動(dòng)能夠被減小。在某些示范性實(shí)施方案中，與氣冷系統(tǒng)相比，流體冷卻系統(tǒng)能夠在給定的工作空間內(nèi)產(chǎn)生更大的冷卻能力和/或利用更小的封裝。某些示范性實(shí)施方案可使用防凍劑/水混和物。
圖9為一種水冷IGBT控制箱9000的框圖。
圖10為一種水冷IGBT控制箱10000的框圖。
圖11為牽引電機(jī)11000的示圖。
圖12為能量管理方法12000的示范性實(shí)施方案的流程圖，該能量管理方法在動(dòng)作12100中能夠包括例如經(jīng)由與內(nèi)燃機(jī)機(jī)械耦合的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。該內(nèi)燃機(jī)和交流發(fā)電機(jī)能夠與諸如越野牽引車輛的機(jī)器相關(guān)聯(lián)。機(jī)械能可以從該內(nèi)燃機(jī)被傳輸?shù)皆摻涣靼l(fā)電機(jī)。該交流發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生電壓大約為120、135.67、159.1、224.5、455、460.75、885、930.1、1200、1455.45、1687.1、2000、2200.32、2300.12、3000.6、5500V和/或其間的任何其他值或電壓范圍的信號(hào)?？梢酝ㄟ^改變內(nèi)燃機(jī)的速度和/或改變交流發(fā)電機(jī)的激勵(lì)來改變電壓。由所述交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓可以具有任何頻率、例如大約29.98Hz、40Hz、48.75Hz、54.2Hz、60Hz、69.2Hz、77.32Hz、85.9Hz、99.65Hz、120Hz、144.2Hz、165.54Hz、190.3Hz、240Hz和/或其間的任何值或值的子范圍。
在動(dòng)作12200中，能量管理方法12000可包括將作為交流電提供給整流器的電能整流和/或轉(zhuǎn)換成基本上未被調(diào)制的直流電。整流器可以是有源絕緣柵雙極性晶體管整流器或包括晶體管的緊壓包裝二極管整流器。關(guān)于緊壓包裝二極管的附加信息能夠例如在美國(guó)專利號(hào)6,281,569(Sugiyama)中找到，該文以其整體被引入作為參考。所述整流器能夠與DC總線的兩個(gè)部分電耦合。
在動(dòng)作12300中，能量管理方法12000可包括對(duì)電能進(jìn)行逆變。來自DC總線的基本上未被調(diào)制的直流電可被逆變?yōu)榻涣麟?。逆變器能夠向輔助裝置和/或適于驅(qū)動(dòng)機(jī)器的牽引電機(jī)提供作為交流電的電能。逆變器可以是有源絕緣柵雙極性晶體管逆變器。
在動(dòng)作12400中，能量管理方法12000可包括在牽引電機(jī)處產(chǎn)生電能。當(dāng)所述機(jī)器能夠移動(dòng)并處于制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)能夠用作向逆變器提供作為交流電的信號(hào)的發(fā)電機(jī)。在牽引電機(jī)包括雙定子繞組的情況下，所產(chǎn)生的信號(hào)可以處于例如大約120Hz的頻率。由牽引電機(jī)產(chǎn)生的電壓可以是具有任何頻率、例如40Hz、48.75Hz、54.2Hz、60Hz、69.2Hz、77.32Hz、85.9Hz、99.65Hz、120Hz、144.2Hz、165.54Hz、190.3Hz、240Hz和/或其間的任何值或值的子范圍。所產(chǎn)生的信號(hào)能夠通過與所述牽引電機(jī)相關(guān)的逆變器被整流為基本上未被調(diào)制的DC電流。這個(gè)基本上未被調(diào)制的DC電流能夠被提供給所述DC總線。
在動(dòng)作12500中，能量管理方法12000可包括在DC斬波器處對(duì)電能進(jìn)行斬波。該DC斬波器可以是有源絕緣柵雙極性晶體管DC斬波器。該DC斬波器能夠適于調(diào)制所述基本上未被調(diào)制的DC電流。調(diào)制所述基本上未被調(diào)制的DC電流能夠允許經(jīng)由利用霍爾效應(yīng)的裝置耗散掉過剩的電能。
在動(dòng)作12600中，能量管理方法12000可包括在散熱器處將電能轉(zhuǎn)換成熱能。在某些示范性實(shí)施方案中，所述散熱器能夠被機(jī)械固定到諸如電阻器和/或逆變器的產(chǎn)熱的電氣裝置上。在某些示范性實(shí)施方案中，可以利用諸如柵極電阻器的電阻器將電能轉(zhuǎn)換成熱能。在某些示范性實(shí)施方案中，可以利用線圈將電能轉(zhuǎn)換成熱能以便將電能傳遞至與所述機(jī)器相關(guān)的適于耗散熱量的機(jī)殼。電阻器和/或機(jī)殼能夠例如通過至圍繞車輛的空氣的對(duì)流傳熱和/或至與機(jī)殼相接觸的物質(zhì)的傳導(dǎo)傳熱來將熱能耗散到周圍環(huán)境中。對(duì)流傳熱能夠通過利用鼓風(fēng)機(jī)使熱的電阻器和/或機(jī)殼周圍的空氣移動(dòng)來改善。
圖13為信息裝置13000的示范性實(shí)施方案的框圖，在某些操作實(shí)施方案中，該信息裝置可包括例如圖1的信息裝置1200。信息裝置15000可包括多種已知元件、例如一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口13100、一個(gè)或多個(gè)處理器13200、一個(gè)或多個(gè)包含指令13400的存儲(chǔ)器13300、一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出(I/O)裝置13500和/或一個(gè)或多個(gè)與I/O裝置13500耦合的用戶接口13600等等中的任何一種。
在某些示范性實(shí)施方案中，通過一個(gè)或多個(gè)用戶接口、例如圖形用戶接口，用戶能夠查看與機(jī)器相關(guān)的信息的再現(xiàn)。
通過閱讀上述詳細(xì)描述以及某些示范性實(shí)施方案的附圖，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說其他實(shí)施方案也將容易變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解，可以實(shí)現(xiàn)多種變化、修改和附加的實(shí)施方案，并且因此所有這樣的變化、修改和實(shí)施方案都應(yīng)被認(rèn)為是在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)。例如，不管本申請(qǐng)的任一部分的內(nèi)容(例如題目、領(lǐng)域、背景、概要、摘要、附圖等等)，除非明確說明有相反意思，例如通過明確的定義，在這里在任一權(quán)利要求(或要求其優(yōu)先權(quán)的任何申請(qǐng)的任一權(quán)利要求)中都不需要包含任何特殊的所說明或所示的特征、功能、動(dòng)作或元件、任何特殊的動(dòng)作順序、或元件的任何特殊的相互關(guān)系。而且，任何動(dòng)作能夠被重復(fù)，任何動(dòng)作都能由多個(gè)實(shí)體執(zhí)行，和/或任何元件都能被加倍。另外，能排除任何動(dòng)作或元件，能夠改變動(dòng)作的順序，和/或能夠改變?cè)南嗷リP(guān)系。因此，這些描述和附圖應(yīng)被認(rèn)為實(shí)際上是說明性的，而非限制性的。而且，當(dāng)在本文中描述任何數(shù)量或范圍時(shí)，除非另外明確說明，該數(shù)量或范圍均是近似的。當(dāng)在本文中描述任何范圍時(shí)，除非另外明確說明，這個(gè)范圍包括其中的所有值和所有子范圍。在本文中被引入作為參考的任何材料(例如美國(guó)專利、美國(guó)專利申請(qǐng)、書、論文等)中的任何信息僅僅是在這樣的信息和其他陳述和附圖之間不存在沖突的程度上被引入作為參考。在存在沖突(包括將使本文中或要求本文優(yōu)先權(quán)的任何權(quán)利要求無效的沖突)的情況下，則在本文中明確地不將這樣的被引入作為參考的材料中的任何這樣的沖突信息引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括
用于越野牽引車輛的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括
有源絕緣柵雙極性晶體管整流器，適于將從交流發(fā)電機(jī)接收的第一AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一DC信號(hào)；以及
逆變器，適于從所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器接收所述第一DC信號(hào)并向包括雙定子繞組的牽引電機(jī)提供第二AC信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器適于向DC總線提供所述第一DC信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，此外還包括
有源絕緣柵雙極性晶體管DC斬波器，適于從DC總線接收所述第一DC信號(hào)并向散熱器提供第二DC信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，此外還包括
散熱器；和
有源絕緣柵雙極性晶體管DC斬波器，適于從DC總線接收所述第一DC信號(hào)并向所述散熱器提供第二DC信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，此外還包括
與所述交流發(fā)電機(jī)機(jī)械耦合的內(nèi)燃機(jī)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述交流發(fā)電機(jī)適于改變所述第一DC信號(hào)的電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述交流發(fā)電機(jī)適于通過改變對(duì)所述交流發(fā)電機(jī)的激勵(lì)來改變所述第一DC信號(hào)的電壓。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器是無濾波器的。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器適于將諧波電流畸變限制于大約5％。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器適于將諧波電流畸變限制于大約3％。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器適于將諧波電流畸變限制于大約2％。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器適于提供校正為大約0.98的有源輸入功率因數(shù)校正。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器適于提供校正為大約0.99的有源輸入功率因數(shù)校正。
14.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中
所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器適于提供校正為大約1.0的有源輸入功率因數(shù)校正。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二AC信號(hào)是空間向量調(diào)制信號(hào)。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述有源絕緣柵雙極性晶體管逆變器向所述牽引電機(jī)提供具有小于大約5％的總諧波畸變的正弦輸出電流。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述系統(tǒng)缺少開關(guān)電容器組。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述系統(tǒng)缺少功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備。
19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述系統(tǒng)包括正弦濾波器，該正弦濾波器適于在輔助變壓器的輸出端處產(chǎn)生正弦信號(hào)，該輔助變壓器與所述有源絕緣柵雙極性晶體管整流器電耦合。
20.一種系統(tǒng)，包括
用于越野牽引車輛的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括
有源絕緣柵雙極性晶體管整流器，適于將從交流發(fā)電機(jī)接收的第一AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一DC信號(hào)并向DC總線提供所述第一DC信號(hào)；以及
散熱器；以及
有源絕緣柵雙極性晶體管DC斬波器，適于從所述DC總線接收所述第一DC信號(hào)并向所述散熱器提供第二DC信號(hào)。
21.一種系統(tǒng)，包括
用于越野牽引車輛的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括
有源絕緣柵雙極性晶體管整流器，適于將從交流發(fā)電機(jī)接收的第一AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC信號(hào)；以及
有源絕緣柵雙極性晶體管逆變器，適于產(chǎn)生經(jīng)空間向量調(diào)制的第二AC信號(hào)。
全文摘要
某些示范性實(shí)施方案可包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于機(jī)器的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括適于將來自交流發(fā)電機(jī)的AC功率轉(zhuǎn)換成DC功率的整流器。所述系統(tǒng)可包括適于接收來自整流器的DC功率并向牽引電機(jī)和/或輔助裝置提供功率的逆變器。某些示范性實(shí)施方案可包括一種用于耗散來自機(jī)器的過剩能量的系統(tǒng)和方法。
文檔編號(hào)B60L7/22GK1957522SQ200580016918
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者R·H·阿馬德, E·皮蒂烏斯 申請(qǐng)人:西門子能量及自動(dòng)化公司, 西門子公司