專利名稱：直流-交流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的電壓鏈路控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例通常涉及電功率轉(zhuǎn)換器，并且更特別地涉及直流-交流逆變
叫器。
背景技術(shù)：
io 逆變器是用于將直流(DC)轉(zhuǎn)換為交流(AC)的電子電路。逆變器被用
于廣泛的應(yīng)用中，從用于計算機的小的不間斷電源到大的電力傳輸設(shè)施應(yīng)用， 以及^I工業(yè)驅(qū)動。逆變器還用于從燃料電池或光伏太陽能電池電源提供交流 功率源。常見的應(yīng)用是給交流電動機供電。
三相是可以由逆變器產(chǎn)生并且用于電功率應(yīng)用的交流的常見類型。 一種重
15要的三相負載，是交流電動機(electric motor)。三相交流電動機具有簡單的 設(shè)計、招氐RPM時的高轉(zhuǎn)矩以及高效率。三相電機用于泵、風(fēng)扇、直Mt幾、壓 縮機、電氣機車和內(nèi)燃電力傳動機車以及許多其他種類的電機(motor)驅(qū)動設(shè) 備。三相電機比具有相同額定功率的單相電機更加緊湊、價格更低、振動更小、 持續(xù)時間更長，并且因itb^于高于10HP (7. 5kW)的電機優(yōu)先于單相電動機?；?br> 20合 、燃料電池車輛和電動車輛通常使用三相電機，因為它們的高起動轉(zhuǎn)矩 可以用來將糊加輕有交爐度。三相電機還可以用作用于再生制動的發(fā)電機。 混合車輛、燃料電池車輛和電動，通常具有直流功率源。例如，這些車
輛可以4頓電池、超電容器、燃料電池和燃料動力發(fā)電機，它們都產(chǎn)生直流功 率。此外，不同的源通常會具有不同的電壓，需要使用逆變器進行電壓轉(zhuǎn)換從 25而有效地利用它們的電壓。 一種方法是j頓電壓轉(zhuǎn)換器獲得各種操作電壓。
電壓轉(zhuǎn)換器通常包括電容器以調(diào)節(jié)輸入至逆變器的直流功率。該電容器可 能是大型的并且昂貴的。因此，期望具有一種^H亥輸入電容器的尺寸的系統(tǒng)。 此外，結(jié)合附圖以及，的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)，根據(jù)隨后的具體描述和隨附 的權(quán)利要求書，其他期望的特征和特性將變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
公開了用于直流-交流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法M開 關(guān)結(jié)構(gòu)將電感器和直術(shù)交,變器的輸入電容器的操作組合起來，從而給M 淑交流逆變器供電。該開關(guān)結(jié)構(gòu)由控制器基于各種控制模式和反饋信號產(chǎn)生的 5多個控制信號進行控制。
該系統(tǒng)具有逆變器以及電壓源，所,變器具有第一直流輸入、第二直流 輸入、控制輸AS]配置為耦合至負載的交流輸出，所述電壓源具有耦合至第一 節(jié)點的第一輸出和耦合至第二直流輸入的第二輸出。該系統(tǒng)還具有連接至第一 節(jié)點、第一直流輸入和第二直流輸入的升壓轉(zhuǎn)換器。多相負載可以耦合至逆變 10器的交流輸出?？刂破饕部梢择詈现量刂戚斎?，其中該控制器配置為接收來自
升壓轉(zhuǎn)換器和逆變器的反饋信號，并且控制流經(jīng)升壓轉(zhuǎn)換器和逆變器的電流。
這里描述的直流升壓方法首先確定處理多個控制信號和反饋信號的控制器 的控制模式。然后該方法操作升壓轉(zhuǎn)換器。該升壓轉(zhuǎn)換器基于控制信號和反饋 信號ffiil開關(guān)控制從電壓源向逆變器流動的電流。然后該方法操作逆變器。該
15逆變器基于該多個控制信號和反饋信號生成用于給負載供電的交流輸出。然后 該方法ffi^變器將功率傳送至負載。


在下文中將結(jié)合下列附圖描述直流-交流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的實施例，其中相 20同的數(shù)字表示相同的元件，并且
圖1超流-交流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的實施例的示意亂以及 圖2是說明直流-交流升壓過程的實施例的流程圖。
具體實施例方式
25 下面的具體實施例本質(zhì)上僅僅是示范性，并不意味著限制本發(fā)明或本發(fā)明
的應(yīng)用和使用。此外，并不打算受任何在上述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)
發(fā)明內(nèi)容
或下面的具體實施方式
中呈現(xiàn)的明示的或暗示的理論限制。
這里可以根據(jù)功能和/或邏輯方塊部件和各個處理步驟來描述本發(fā)明的實 施例?？梢岳斫?，這些方塊部件可以由配置為執(zhí)行指定功能的任意數(shù)量的硬件、
30軟件、和/或固件部件實現(xiàn)。例如，本發(fā)明的實施例可以j柳各種集成電路部件，例如存儲元件、數(shù)字信號處理元件、邏輯元件、查找表等等，這些元件可以在 一個或多個微處理器或其他控制設(shè)備的控制下執(zhí)4于各種功能。另外，本領(lǐng)域技 術(shù)人員將理解可以結(jié)合任意數(shù)量的車輛應(yīng)用來實行本發(fā)明的實施例，并且這里 描述的系統(tǒng)僅僅是本發(fā)明的一個示例實施例。 5 為了簡潔起見，在這里不詳細描述涉及車輛電氣部分以及系統(tǒng)的其他功能
方面(和系統(tǒng)的單個操作部件)的傳統(tǒng)技斜Q部件。此外，包含在這里的多個 附圖中顯示的連接線意在表示不同元件之間的示例功能關(guān)系和/或物理耦合。應(yīng) 該注意到，在本發(fā)明的實施例中可以存在許多可選的或附加的功能關(guān)系或物理 連接。
10 如這里所j柳的，"節(jié)點"表示任何內(nèi)部或外部參考點、連接點、結(jié)點、信
號線、導(dǎo)電元件等等，在該"節(jié)點"處存在給定信號、邏輯電平、電壓、數(shù)據(jù) 模式、電流或數(shù)量。此外，兩個或多個節(jié)點可以由一個物理元件實現(xiàn)(并且兩 個或多個信號可以被復(fù)用、調(diào)制、或者被區(qū)分，即使它們以共用模式被接收或 輸出)。
15 下面的描述可能涉及"連接"或"耦合"在一起的元件或節(jié)點或零件
(feature)。如這里所使用的，除非另有明確規(guī)定，"連接"表示一個元件/節(jié)點/ 零件直接接合到另一個元件/節(jié)點/零件(或者直接與其通信)，并且不一定M 過機械方式。同樣地，除非另有明確規(guī)定，"耦合"表示一個元件/節(jié)點7零件直 接或間接地接合到另一個元件/節(jié)點/零件(或者直接或間接與其通信)，并且不
20 —定M過機械方式。因此，盡管圖1中的示意圖描述了元件的示例布置，但 是本發(fā)明的實施例中可以存在附加的插入元件、設(shè)備、零件或部件(假定系統(tǒng) 的功能性不會受到不利影響)。
這里在一個實際的非限制性應(yīng)用，即用于具有三相電動機的車輛的直流-交流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的情境里描述本發(fā)明的實施例。三相逆變器用于變頻驅(qū)動
25應(yīng)用。在逆變器設(shè)計中j柳許多不同的電源電路拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略。不同的 設(shè)計方法用于解決不同的問題，這些問題可能的重要程度根據(jù)逆變器被使用的 方式而不同。盡管這里描述的技術(shù)可以應(yīng)用于車輛的電氣系統(tǒng)的操作，但是本 發(fā)明的實施例不限于這樣的車輛應(yīng)用，并且這里描述的技術(shù)還可以用在其他功 $$封奐系統(tǒng)中。
30 升壓轉(zhuǎn)換器(升高電壓轉(zhuǎn)換器)是其輸出直流電壓大于輸入直流電壓的功
率轉(zhuǎn)換器?？梢哉J為升壓轉(zhuǎn)換器是屬于包含至少兩個半導(dǎo)體開關(guān)(例如，基于 二極管的開關(guān)和基于晶體管的開關(guān))以及至少一個能量存儲元件的一類開關(guān)型
電源(SMPS)。通常將由電繊和電容器組合組成的搶波器附力倒升壓轉(zhuǎn)換器， 以改善其輸出性能。
5 圖1是用于 的直流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)100的示意圖，其被適當(dāng)?shù)嘏渲脼?br> 執(zhí)4豫里詳細描述的操作。系統(tǒng)100適合用于具有電力牽弓l發(fā)動機的車輛(例 如，完全電動，或混合車輛)。實際的直流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)100可以包括除了 圖1中示出的那些以夕卜的許多電氣部件、電路和控制器單元。這里將不詳細描
M:流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)ioo的傳統(tǒng)子系統(tǒng)、特征和方面。如圖i所示，對于該
io實施例，系統(tǒng)100可以包括但不限于升壓轉(zhuǎn)換器102、逆變器104、電容器 Cl和控制器108，其中電容器C1為升壓轉(zhuǎn)換器102和逆變器104所共用。如 圖1所示，升壓轉(zhuǎn)換器102耦合至電壓源110，并且逆變器104耦合至機器 (machine) 106或其他負載。
機器106耦合至受控開關(guān)(controlled switch) g2-^7的交流輸出節(jié)點
15 144/146/148。對于本實例，機器106包括為動力系和再生制動提供功率或附加 功率的交流電機。交流電機通常用于該應(yīng)用，因為它們在負荷情況下提供高轉(zhuǎn) 矩和大功率。實P示上，機器106可以是但不限于，感應(yīng)式或同步三相或多相交 流電機。
電壓源110配置為支持混合車輛或電動，的操作。電壓源110具有耦合 20至節(jié)點114的第一極或端子，以及耦合至節(jié)點116的第二極或端子。對于該實 施例，節(jié)點114和116分別對應(yīng)于正參考電位和負(地)參考電位。電壓源110 可以以這種方式耦合至升壓轉(zhuǎn)換器102，升壓轉(zhuǎn)換器102又提供功率至逆變器 104。電壓源110配置為通過節(jié)點114和節(jié)點116為升壓轉(zhuǎn)換器102提供電壓和 電流。對于該實施例，由電壓源110提供的電壓是相對高的直流電壓，對于該 25應(yīng)用可以是大約200伏特。電壓源110可以是例如發(fā)電機、燃料電池、蓄電池 (例如鉛酸、鎳金屬氫化物或鋰離子蓄電池)或若干超電容器。
升壓轉(zhuǎn)換器102基于系統(tǒng)100中存在的多個控制信號和反饋信號控律U從電 壓源110流向逆變器104的電流。升壓轉(zhuǎn)換器102的該實施例包括但不限于 電自丄l、受控開關(guān)S1和S2、門觸點(gate contact) 150、門觸點152和二極 30管D1 。升壓轉(zhuǎn)換器102具有耦合至電壓源110的第一極的在節(jié)點114處的第一
輸入，以及耦合至電壓源110的第二極的在節(jié)點116處的第二輸入。本說明將 這些節(jié)點稱為升壓轉(zhuǎn)換器102的"輸入"，因為在大多數(shù)操作斜牛下，電流將流 進這些輸入，然而在例如再生制動的一些操作條件下，電流可能沿負方向流動 (再充電電流)。升壓轉(zhuǎn)換器102還具有在節(jié)點118處的第一輸出極和節(jié)點116 5處的第二輸出極之間定位的系統(tǒng)100中的直流輸出。
電繊ZJ耦合在節(jié)點114和節(jié)點112之間，并且用來抵j)m流電壓中的波
動，以及存儲能量。對于該實施例的電感器丄l的適當(dāng)大小應(yīng)該是大約50微亨。 電感器丄l可以與開關(guān)M和S2結(jié)合使用，以M交替地存儲和釋放電感器ZJ 的電荷而增加(因此"升高")電壓源110的電壓。
io 關(guān)于開關(guān)Sl和52，圖示的實施例j柳IGBT難開關(guān)。然而實際上，可
以使用其他類型的，開關(guān)。受控開關(guān)S1耦合在節(jié)點112和節(jié)點118之間。在 該實施例中，，開關(guān)S1的集電極對應(yīng)于節(jié)點118，并且受控開關(guān)S1的，極 對應(yīng)于節(jié)點112。幾開關(guān)52耦合在節(jié)點112和節(jié)點116之間。在該實施例中， 受控開關(guān)52的集電極對應(yīng)于節(jié)點112，并且，開關(guān)52的，極對應(yīng)于節(jié)點
15 116。根據(jù)機器106的額定功率、電源110的額定電壓和節(jié)點118處的期望升高 的電壓而選擇受控開關(guān)的電流容量。在該實施例中，所有受控開關(guān)的電流容量 相同。門觸點150和152的每一^hf禹合至控制器108，用于控制開關(guān)Sl和52 的操作。分別將門觸點150和152配置為響應(yīng)于由控制器108提供的控制信號 而允許電流流動或者阻擋電流流動。
20 在該應(yīng)用中，受控開關(guān)S1和52控制從電壓源110流向逆變器104的電流。
因此，由來自控制器108的控制信號接通和關(guān)斷幾開關(guān)S1和52，從而控制從 電壓源110流向逆變器104的電流，逆變器104又將直流轉(zhuǎn)換為適于機器106 使用的交流。受控開關(guān)S1與逆變器104結(jié)合控制并提供功率至機器106。， 開關(guān)S1和52組合起來影響功萄電流是否從電壓源110流出。
25 M^^蟲:tM者一起改變開關(guān)Sl和52的關(guān)斷和閉合時間，升壓轉(zhuǎn)換器102
控制SA逆變器104的直流電壓的幅值。實際上，通艦變器104改超流電 壓以保持固定的調(diào)制指數(shù)(M)。調(diào)制指數(shù)是逆變器104的輸出電壓與逆變器104 運行在六步驟模式時的最大可能輸出電壓的比值。M等于1意歸逆變器104 運行在六步驟模式下，并且Mi等于0意 逆變器104產(chǎn)生0伏特的交流輸出
30電壓。RMS電容器電流應(yīng)力在高調(diào)制指數(shù)下最小。升壓轉(zhuǎn)換器102可以用來保 持例如大約0.9的Mi。與逆變器一起{頓的高壓直流電容器通常價格昂貴、體 積龐大并且由于來自逆變器的高紋波電流而可能需要定期維修。在高M下操作 逆變 少了電容器紋波電流、電容器^、尺寸，并且減少了故障。
可以控制開關(guān)S1以允許反向電流 升壓轉(zhuǎn)換器102。因此，可以通過開 5關(guān)Sl對電壓源110再充電，開關(guān)Sl允許再充電電流從三相負載106流向電壓 源110，其中再充電電流是從運行在發(fā)電機模式下的三相負載106流出的電流。 此外，開關(guān)S1耦合在節(jié)點112和節(jié)點118之間。因此，在再生操作^f牛下控制 開關(guān)S1持續(xù)導(dǎo)通以易于電壓源110的再充電。
包括電容器C1以提供功率調(diào)節(jié)并且平滑逆變器104的電壓浪涌。電容器
io Cl具有耦合至節(jié)點116的第一極和耦合至節(jié)點118的第二極。包括電容器Cl 以緩沖電壓源110和輸出節(jié)點118之間的電能。實際上，電容器C1可以實現(xiàn)為 超電容器或者任何適合的電容元件或電容性裝置。電容器C1還可以^在混合 ，的其他部件中自然存在的電落所述其他部件例如有源電氣總線和/或功率 電子器件(這些部件可能包含電容器、功率輸出級等等)。電容器C1的電容可
15以從一個應(yīng)用到另一個應(yīng)用變化，這取決于機器106所需的功率。在該實施例 中，電容器C1的電容大約為1000微法。
逆變器104配置為響應(yīng)于系統(tǒng)100中存在的多個控制信號和反饋信號而產(chǎn) 生用于負載(例如機器106)的交流輸出。逆變器104本身是用于單電壓源逆變 器的通用體系結(jié)構(gòu)，并且可以是三相或多相逆變器。對于本實例，逆變器104
20是一逆變器電路，其包括受控開關(guān)g2-g7、 二極管(參考數(shù)字120、 122、 124、 126、 128和130)以及門觸點(參考數(shù)字132、 134、 136、 138、 140和142)。 逆變器104具有耦合至節(jié)點118的第一輸入和耦合至節(jié)點116的第二輸入。逆 變器104還具有一組如下耦合的交流輸出對應(yīng)于節(jié)點144的第一交流輸出、 對應(yīng)于節(jié)點146的第二交流輸出和對應(yīng)于節(jié)點148的第三交流輸出。在本實施
25例中，，開關(guān)^2-g7的各自的集電極和發(fā)射極如下耦合@在節(jié)點118和節(jié) 點144之間，g4在節(jié)點118和節(jié)點146之間，g6在節(jié)點118和節(jié)點148之間， 03在節(jié)點116和節(jié)點144之間，05在節(jié)點116和節(jié)點146之間，在節(jié)點116 和節(jié)點148之間。
受控開關(guān)的電流容量與機器106的額定功率和總線118處的最大電壓有關(guān)。 30在本實例中，所有受控開關(guān)02-g7的電流容量相同。由于大多數(shù)負載包含電感， 所以在受控開關(guān)上分別跨接二極管(參考數(shù)字120、 122、 124、 126、 128和130) 以提供流過，開關(guān)的雙向電流。在這個方面，每一個受控開關(guān)g2-g7在其發(fā) 射極和集電極之間包含相應(yīng)的二極管，從而允許在再生操作期間來自負載的負 電流對電壓源110充電。實際上，在車輛的再生制動期間，機器106可以對電 5壓源110再充電(假定電壓源110是可再充電的設(shè)備)。在機器106的再生制動 期間，電流從機器流進節(jié)點144、 146和148 (即，負的或再充電電流)。本實施 例^f吏用門觸點132、 134、 136、 138、 140和142處理這樣的電流。具體地，門 觸點耦合至控制器108以使得能夠控制於開關(guān)(為了簡潔起見，在圖1中沒 有示出從控制器108至每一個門觸點的於控制信號)。響應(yīng)于來自控制器108
io的控制信號的電壓而切換幾開關(guān)g2-07以允許電流流動或者阻擋電流流動。 在再生期間，開關(guān)被斷開，使得負電流流過二極管，并且最終回到電壓源IIO。 控制器108可以實現(xiàn)為^^計嶽莫塊、集中式糊處理器、專用于開關(guān)裝 置的子系統(tǒng)計穀穀央等等的一部分?？刂破?08通常是軟{瞎制的設(shè)備。在正 常斜牛下，雄作受控開關(guān)Sl 、52和^2-g7以產(chǎn)生車輛運行期間的三相交流電。
15 升壓轉(zhuǎn)換器102和逆變器104裝置由控制器108激勵，控制器108可以以
允許控制輸入信號154/158/164路由的方式耦合至裝置102/104。 mt也控制輸 入信號154/158/164由控制器108響應(yīng)于各種控制模式和從升壓轉(zhuǎn)換器102和/ 鵬變器104獲得的反饋信號156/160/162而產(chǎn)生。在運行中，控制器108接收 反饋信號156/160/162，并且根據(jù)車輛當(dāng)前的狀態(tài)或所需的功率流(power flow)，
20例如是再生制動模式還是正常運行模式有效，控制受控開關(guān)的接通(actuation)。 控制器108基于預(yù)定的切換模式而激活雜開關(guān)S1、 52和Q2-g7，并且控制器 可以配置為基于反饋信號156/160/162而調(diào)整該模式。這樣，由控制:^產(chǎn)生用于 控制信號的控制模式從而歡活(activate)魏開關(guān)S1、 52和Q2-G7。每一個開 關(guān)可以通過其相應(yīng)的控制輸入按照以下在圖2的情形中所解釋的預(yù)定占空比而
25 被撒活。
圖2是說明^[柳用于電動、混合電動^)t料電池糊的升壓轉(zhuǎn)換器控制高 JEE流總線的過程200的流程圖，該過程可以由上述系統(tǒng)100執(zhí)行。過程200 的實施例確定控制模式，產(chǎn)生多個控制和反饋信號，通過受控開，作升壓轉(zhuǎn) 換器，操作逆變器以產(chǎn)生用于給負載供電的交流輸出，并且將功率傳送至三相 30負載。關(guān)于過程200所執(zhí)行的各種任務(wù)可以艦軟件、硬件、固件或它們的任
意組合來執(zhí)行。為了說明的目的，過程200的以下描述可能引用上面關(guān)于圖1 提至啲元件。在實際的實施例中，過程200的多個部分可以由直流升壓轉(zhuǎn)換器 系統(tǒng)100的不同元^m行，例如電壓源110、升壓轉(zhuǎn)換器102、逆變器104和控 制器亂
5 升壓轉(zhuǎn)換器操作MI呈200的該實施例首先確定控制模式(任務(wù)202)。可以
ffl31考慮不同的狀態(tài)條件，例如車輪的RPM、汽油弓摩的功率輸出、汽油引擎 的RPM、電壓源110中的充電量和這些參數(shù)之間的各種關(guān)系而進行該確定。例 如，如果車輛在制動，那么如果電壓源可再充電，機器應(yīng)該將功率發(fā)送給電壓 源并且確定再生模式。在這方面，該控制模式可以僅允許來自電壓源110的正
io 電流，或者對電壓源110和C1再充電的負電流。
接下來，過程200產(chǎn)生如上面在圖1的情形中解釋的控制信號和反饋信號 (任務(wù)203)。然后過程200M受控開關(guān)S1和52操作升壓轉(zhuǎn)換器，從而基于該 控制信號和反饋信號控制來自電壓源的電流流經(jīng)電感器并且SA逆變器(任務(wù) 204)。使用，開關(guān)Sl和S結(jié)合受控開關(guān)g2-^7和適當(dāng)?shù)目刂?，可以更精確
15 i鵬制流向機器的電流。用預(yù)定的占空比切換Sl和52控制來自電壓源110的 功率流。可以一起或^5:地使用脈寬調(diào)制(PWM)操作受控開關(guān)S1和52和受 控開關(guān)g2-g7，從而^^蟲地或組合地為機 供功率。由每秒的窄脈沖數(shù)量表 示的頻率被稱為開關(guān)頻率或載波頻率。由于電 丄1可以用于存儲電荷并且因 此增加電壓使其皿電壓源110的電壓，將來自受控開關(guān)Sl和52與受控開關(guān)
20 02《7的電流結(jié)合起來使得允許更多的選擇。使用例如受控開關(guān)Sl和52結(jié)合 ，開關(guān)22-^7的切換模式的組合，將產(chǎn)生更多變4bJc平的電壓。該過程基本 上將電源110的電壓升高至節(jié)點118處的電壓，使得逆變器104以固定的調(diào)制 指數(shù)Mi運行，該固定調(diào)制指數(shù)Mi使得電容器Cl上的RMS電,力最小。在 本實例中，調(diào)制指數(shù)大約為0.9。
25 然后，過程200 M幾開關(guān)g2-g7操作逆變器以產(chǎn)生用于給三相負載供
電的交流輸出(任務(wù)206)。對于本實施例，通過脈寬調(diào)制(PWM)控制信號使 每一個受控開關(guān)^2-G7導(dǎo)通和關(guān)斷。PWM提供控制信號以操作受控開關(guān) 02-^7，從而產(chǎn)生調(diào)制指數(shù)為Mi的期望交流輸出電壓。
fflil控制發(fā)送給開關(guān)Sl和S2的控制信號的占空比而調(diào)節(jié)來自電壓源110
30 的功率。基于需要多少來自電壓源110的功率而確定占空比。在電動(motoring)
過程中，當(dāng)52關(guān)斷時，電壓源110和電容器ClMai二極管Dl并聯(lián)連接，以 M31^變器104提供電流(功率)給機器106。在發(fā)電過程中，電流(功率)通 ，變器104和開關(guān)S1從機器106流向電壓源110和電容器C1。 fflil如上面 在圖1的情形中解釋的控制，制用于開關(guān)S1和52的控制信號的占空比。例 5如，在占空比為30%的條件下，開關(guān)52在切換周期的30%導(dǎo)通。
然后過程200傳送功率至負載(任務(wù)208)。對于本實施例，負載是電機。 根據(jù)，操作模式，電機可以操作為M^變器接收來自電壓源110的功率的 負載，或者操作為將功率ffl31幾開關(guān)Sl和52以及幾開關(guān)^2-^7返還至第 一電壓源110的發(fā)電機。電機的性能取決于來自，受控開關(guān)S1和52以及受 io控開關(guān)g2-G7的切換的電流水平。然后過程200返回至任務(wù)202。
根據(jù)該方法，可以^(柳具有較低故障概率和駄的小尺寸電容器來控制高 隨流總線，而不是{頓昂貴的、大#1只高隨流總線電容器。
雖然在上述具體實施例中給出了至少一個示范性實施例，應(yīng)該理解存在大 量的變化。還應(yīng)該理解， 一個或多個示范性實施例僅僅是實例，并且不打算以 15任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或配置。相反地，上述詳細描述將為本領(lǐng) 域技術(shù)人員提供實現(xiàn)一個或多個示范性實施例的便利指導(dǎo)方針。應(yīng)該理解，可 以在元件的功能和布置上進行不同的改變而不會脫離由隨附的權(quán)利要求書及其 法律等同物所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種直流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括逆變器，其包括第一直流輸入、第二直流輸入、多個交流輸出和多個第一控制輸入，其中該多個交流輸出配置為耦合至負載；升壓轉(zhuǎn)換器，其耦合至第一節(jié)點、第一直流輸入和第二直流輸入，該升壓轉(zhuǎn)換器包括多個第二控制輸入，其中該升壓轉(zhuǎn)換器配置為在第一節(jié)點和第二直流輸入處耦合至直流電壓源；耦合在第一直流輸入和第二直流輸入之間的電容器；以及控制器，其耦合至該多個第一控制輸入和該多個第二控制輸入，該控制器配置為接收來自逆變器的多個第一反饋信號和來自升壓轉(zhuǎn)換器的多個第二反饋信號，并且該控制器配置為控制流經(jīng)升壓轉(zhuǎn)換器和逆變器的電流。
2. 根據(jù)^^利要求1所述的系統(tǒng)，其中逆變^tl包括單電源多相逆變器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中升壓轉(zhuǎn)換器包括 15電感器，其耦合在第一節(jié)點和第二節(jié)點之間；第一開關(guān)，其耦合在第二節(jié)點和第二直流輸入t間，并且由該多個第二控 制輸入中的一個控制；以及第二開關(guān)，其連接在第二節(jié)點和第一直流輸入之間，并且由該多^^第二控 制輸入中的另一個控制。 20
4.根據(jù)豐又利要求1所述的系統(tǒng)，其中控制器還配置為控制該多個第一控制輸入和該多個第二控制輸入的占空比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括耦合至該多個交流輸出的多相負載。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中升壓轉(zhuǎn)換器配置為在逆變器的第一直流輸入和第二直流輸入上產(chǎn)生具有高調(diào)制指數(shù)的電壓。25
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中該高調(diào)制指數(shù)大于0.9。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中升壓轉(zhuǎn)換器配置為產(chǎn)生高于直流電壓 源的電壓的電壓。
9. 一種用于升高直流電壓的方法，該方法包括 確定控制，莫式；30 響應(yīng)于該控制模式而產(chǎn)生多個控制言號和反饋信號； 基于該控律帽號和反饋信號操作多個開關(guān)，從而控制來自電壓源的電流流過電繊并腿AiI變器；響應(yīng)于該控制信號和反饋信號而產(chǎn)生用于給負載供電的多個交流輸出；以及5 MMiI變器將功率傳送至負載。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括調(diào)制該多個控帶Jj言號以表示脈寬調(diào)制的信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中控制凈莫式對應(yīng)于允許再充電電流流至電壓源的操作狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中基于用于該多個開關(guān)的第一組占空比產(chǎn)生多個交流輸出。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中基于用于該多個開關(guān)的第二占空比 而控制電流的流動。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中控制電流的流動產(chǎn)生具有高調(diào)制指 數(shù)的電壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該高調(diào)制指數(shù)大于約0.9。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中控制電流的流動所產(chǎn)生的電壓高于 耦合至逆變器的電壓源的電壓。
17. —種直流升壓轉(zhuǎn)換器，包括 第一直流輸出；第二直流輸出；具有第一端和第二端的電 1;耦合在第二端和第二直流輸出之間的第一開關(guān)；以及耦合在第二端和第一直流輸出之間的第二開關(guān)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的直流升壓轉(zhuǎn)換器，還包括耦合在第二端和第一直流輸出之間的二極管，其中該二極管配置為允許電流流過升壓轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及直流-交流升壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的電壓鏈路控制。公開了用于直流升壓轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法通過開關(guān)結(jié)構(gòu)將電感器和直流/交流逆變器的輸入電容器的操作結(jié)合，從而給該直流/交流逆變器供電。該開關(guān)結(jié)構(gòu)由控制器基于各種控制模式產(chǎn)生的多個控制信號和反饋信號控制。
文檔編號H02M3/10GK101355320SQ20081021476
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者B·A·維爾奇科, L·A·卡尤克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司