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功率轉(zhuǎn)換的方法及系統(tǒng)與流程

文檔序號:12141336閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種用于功率轉(zhuǎn)換的系統(tǒng),包括:

多個模塊,每個模塊具有一個輸入和一個輸出,并串聯(lián)連接,使得任何模塊的輸出與后續(xù)模塊的輸入連接,所述模塊中的至少一個被連接到至少一個直流電源為模塊供電;

一個或多個存儲裝置,與直流電源相連接,所述電源用于向所述存儲裝置充電;

在每個模塊中設(shè)置有對存儲裝置的輸入和輸出進(jìn)行切換操控的電壓控制電路,所述電壓控制電路提供最大模塊電壓和最小模塊電壓;

一個補(bǔ)償器單元,具有一個輸入和一個輸出,與各模塊串聯(lián)連接,所述補(bǔ)償器單元包括一個由系統(tǒng)的串聯(lián)電流充電的存儲裝置和用于改變補(bǔ)償器輸入和輸出供電電壓的補(bǔ)償器電壓控制電路;

一個控制單元,所述控制單元與每個模塊的電壓控制電路和補(bǔ)償器單元相連接,用于控制所述電壓控制電路和補(bǔ)償器單元輸入和輸出之間的電壓;

其特征在于,當(dāng)所述控制單元操控模塊中所述電壓控制電路改變模塊的供給電壓時,所述控制單元通過所述補(bǔ)償器電壓控制電路對補(bǔ)償器單元的電壓做出相應(yīng)的且相反的改變,在這些變化中控制單元斜坡上升或降低補(bǔ)償器單元輸入與輸出間的電壓,輸出所需的信號。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,控制單元控制每個模塊的電壓控制電路,使系統(tǒng)的串聯(lián)電流保持對補(bǔ)償器存儲裝置充電。

3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng),其特征在于,

電壓控制電路包括開關(guān)裝置,所述開關(guān)裝置可以與電源電壓連接,通過開關(guān)切換提供第一電極的輸出和輸入間的電壓,或提供第二電極的輸入和輸出間的電壓或形成旁路繞過。

4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng),其特征在于,控制單元接收每個模塊的信息,以決定對每個存儲裝置充電,使可用的最大和最小電壓通過切換每個模塊的開或關(guān)傳輸至系統(tǒng)。

5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng),其特征在于,控制單元監(jiān)測和存儲模塊的存儲裝置的電容和充電頻率的相關(guān)信息,以便于控制單元隨著時間的推移根據(jù)任一時段的串聯(lián)電流中所連接模塊的相關(guān)信息確定向每個模塊中存儲能量。

6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其特征在于,所述控制單元定期接收各模塊有關(guān)存儲電荷的信息,用以校正計算一段時間中存儲電荷所產(chǎn)生的誤差。

7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng),其特征在于,補(bǔ)償器單元使用脈沖寬度調(diào)制使供給電壓斜坡上升或降低。

8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng),其特征在于,所述控制單元連接到控制線,所述控制線與每一模塊進(jìn)行通訊連接,用于開關(guān)裝置的控制操作。

9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其特征在于,無線通信用于來自和/或傳送至控制單元的信息傳遞。

10.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其特征在于,壓擺率控制電路中設(shè)置有一個或多個模塊,所述壓擺率控制電路用于供給電壓在最大值和最小值之間變化時對模塊的輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng),其特征在于,壓擺率控制電路用于控制串聯(lián)模塊中存儲裝置以一定頻率進(jìn)行開關(guān)切換所導(dǎo)致的電壓改變,優(yōu)化快速開關(guān)切換中的電磁兼容性以及慢速切換引起的能量損失。

12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng),其特征在于,壓擺率控制電路引起模塊提供的電壓在10μs和100ns之內(nèi)在最大值和最小值之間變化。

13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng),其特征在于,壓擺率控制電路引起模塊提供的電壓在大約1μs的時間內(nèi)在最大值和最小值之間變化。

14.如上述任一項(xiàng)中權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,每個模塊包括串聯(lián)電感器和并聯(lián)電阻器,所述串聯(lián)電感器和并聯(lián)電阻器用于降低模塊切換過程中產(chǎn)生的信號振鈴。

15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng),其特征在于,在串聯(lián)連接模塊的每一端均設(shè)置有串聯(lián)電感器和并聯(lián)電阻器,以進(jìn)一步減少與電磁兼容性有關(guān)的問題。

16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng),其特征在于,在串聯(lián)連接模塊各端設(shè)置的串聯(lián)電感器和并聯(lián)電阻器的電感和/或電阻值是模塊內(nèi)設(shè)置的電感器和電阻器的電感和/或電阻值的至少三倍。

17.一種用于轉(zhuǎn)換功率的系統(tǒng),包括:

多個模塊,每個模塊具有一個輸入和一個輸出,并串聯(lián)連接,使得任何模塊的輸出與后續(xù)模塊的輸入連接,所述模塊中的至少一個被連接到至少一個直流電源,以便為模塊供電;

一個或多個存儲裝置,與每個模塊的電源相連接,所述電源用于向所述存儲裝置充電;

在每個模塊中設(shè)置有對存儲裝置的輸入和輸出進(jìn)行切換操控的電壓控制電路,所述電壓控制電路提供最大模塊電壓和最小模塊電壓;

一個控制單元,所述控制單元與每個模塊的電壓控制電路相連接,用于控制所述電壓控制電路輸入和輸出之間的電壓;

一個或多個耗散電路,包括一個耗散裝置,所述耗散裝置與一個電子開關(guān)并聯(lián);

一個或多個傳感器,用于檢測過載電流或過載電壓;

其特征在于,在耗散電路中的電子開關(guān)在傳感器檢測過載電流或過載電壓時處于打開狀態(tài),在耗散設(shè)備中耗散能量。

18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng),其特征在于,耗散裝置包括一個金屬氧化物變阻器,電子開關(guān)包括一個或多個場效應(yīng)晶體管。

19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng),其特征在于,金屬氧化物變阻器的選用使得在整個金屬氧化物變阻器的電壓降小于場效應(yīng)晶體管的最大額定電壓。

20.如權(quán)利要求17至19任一項(xiàng)中所述的系統(tǒng),其特征在于,每個模塊設(shè)置有耗散電路和傳感器。

21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng),其特征在于,傳感器進(jìn)行多等級的檢測并根據(jù)檢測等級立即或延遲激活耗散電路,設(shè)置于每個模塊的傳感器用于第一級檢測和第二級檢測,在所述第一級檢測后耗散電路在預(yù)定的延遲時間激活,在第二級檢測過載電流比第一級更強(qiáng),耗散電路沒有推遲,立即激活。

22.一種轉(zhuǎn)換功率的方法,包括:

控制多個串聯(lián)連接模塊的操作,至少在一些所述模塊中,包括一個直流電源和由所述電源充電的存儲裝置,使得該模塊的存儲裝置被切換到串聯(lián)電路中,以提供一個最大的模塊電壓和一個最小模塊電壓;

向串聯(lián)于所述模塊補(bǔ)償器單元中的存儲裝置進(jìn)行充電;

當(dāng)控制單元操控模塊中的電壓控制電路改變模塊供給的電壓時,經(jīng)由補(bǔ)償器單元對電壓做出相應(yīng)但是相反的改變;在這些改變之間,斜坡上升或下降補(bǔ)償器單元輸入和輸出之間的電壓,以輸出所需的信號。

23.如權(quán)利要求22所述的方法,其特征在于,控制單元控制每個模塊的電壓控制電路,使系統(tǒng)的串聯(lián)電流持續(xù)向補(bǔ)償器的存儲裝置充電。

24.如權(quán)利要求23所述的方法,其特征在于,在模塊中的電源通過開關(guān)切換提供第一電極的輸入和輸出間的電壓或者提供第二電極的輸入和輸出間電壓,或者形成旁路繞過。

25.如權(quán)利要求24所述的方法,其特征在于,控制單元接收每個模塊中每個存儲裝置的充電信息,以此確定通過切換每個模塊的開或關(guān)將可用于傳輸至系統(tǒng)的最大和最小電壓。

26.如權(quán)利要求25所述的方法,其特征在于,控制單元監(jiān)測并存儲關(guān)于模塊中存儲裝置的電容和充電頻率的信息,使控制單元可以根據(jù)串聯(lián)連接中的模塊在任一時間的串聯(lián)電流確定每個模塊在一段時間中的能量存儲。

27.如權(quán)利要求26所述的方法,其特征在于,所述控制單元接收各模塊關(guān)于一定時間間隔內(nèi)電荷存儲的信息,用于校正計算一段時間的電荷存儲所產(chǎn)生的誤差。

28.如權(quán)利要求27所述的方法,其特征在于,補(bǔ)償器單元所提供的電壓的斜坡上升或下降是通過脈沖寬度調(diào)節(jié)的。

29.如權(quán)利要求22至28任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,控制單元通過控制線與每個模塊傳輸信息,以控制開關(guān)裝置的操作。

30.如權(quán)利要求22至29任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,無線連接用于接收來自控制單元的信息和/或向控制單元發(fā)出信息。

31.如權(quán)利要求22至29任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,在供給電壓的最大值和最小值間變化中,一個或多個模塊轉(zhuǎn)換模塊的輸出。

32.如權(quán)利要求31所述的方法,其特征在于,存儲裝置切入或切出串聯(lián)連接導(dǎo)致的電壓改變以一定的壓擺率轉(zhuǎn)換,以優(yōu)化快速切換中的電磁兼容性和慢速切換引起的能量損失。

33.如權(quán)利要求32所述的方法,其特征在于,模塊供給的電壓在大約在10μs和100ns之內(nèi)在最大值和最小值之間變化。

34.如權(quán)利要求33所述的方法,其特征在于,模塊提供的電壓在大約1μs之內(nèi)在最大值和最小值之間變化。

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