提供了可以用于控制起到电力转换器作用的一组功率开关的方法和装置。该方法包括提供一组功率开关和至少一个开关驱动器，每个功率开关可操作地将一组输入电力线中的一条输入电力线连接到输出电力线和将一组输入电力线中的一条电力线与输出电力线断开，每个开关驱动器设置相关的一个功率开关或多个功率开关的状态；通过控制器产生一组开关指令，每个指令表示所述功率开关中的相应的一个功率开关在某一时刻的期望的状态；将来自控制器的每个开关指令发送到包含与相应的功率开关相关联的开关驱动器的驱动器模块；在每个驱动器模块处接收用于其相关联的功率开关的开关指令并且引起每个开关驱动器相应地设置合适的功率开关的状态；其中，发送所述开关指令的步骤包括将关于所述开关的至少一个子集的指令复用为一连串的多位指令帧并且在串行通信信道上传输所述指令帧，并且其中，接收所述开关指令的步骤包括从所述通信信道接收所述多位指令帧并且从中提取各自的开关指令。该方法和装置可以例如在UPS系统中使用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供了可以用于控制起到电力转换器作用的一组功率开关的方法和装置。该方法包括提供一组功率开关和至少一个开关驱动器，每个功率开关可操作地将一组输入电力线中的一条输入电力线连接到输出电力线和将一组输入电力线中的一条电力线与输出电力线断开，每个开关驱动器设置相关的一个功率开关或多个功率开关的状态；通过控制器产生一组开关指令，每个指令表示所述功率开关中的相应的一个功率开关在某一时刻的期望的状态；将来自控制器的每个开关指令发送到包含与相应的功率开关相关联的开关驱动器的驱动器模块；在每个驱动器模块处接收用于其相关联的功率开关的开关指令并且引起每个开关驱动器相应地设置合适的功率开关的状态；其中，发送所述开关指令的步骤包括将关于所述开关的至少一个子集的指令复用为一连串的多位指令帧并且在串行通信信道上传输所述指令帧，并且其中，接收所述开关指令的步骤包括从所述通信信道接收所述多位指令帧并且从中提取各自的开关指令。该方法和装置可以例如在UPS系统中使用。【专利说明】关于通过数字通信总线控制功率开关的方法和装置 领域 本专利技术大体涉及电力转换器，并且更特别地涉及用于控制例如可以在不间断电源 (UPS)系统中操作的功率开关的方法和装置。 背景 电力转换器通过脉冲宽度调制（PWM)电压源逆变器驱动器来向输出端提供可调 节的电压和频率。典型的电力转换器是具有两个或多于两个的例如可以简称为功率开关的 功率半导体开关的功率半导体器件的切换装置。例如，功率开关可以通过绝缘栅双极型晶 体管（IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管（M0SFET)来实施。 电力转换器可以在不间断电源（UPS)系统、电机等中使用。PWM信号在电力转换器 中使用，以便控制惯性电气设备的电力。当随着时间的推移被平均的时候，功率开关的占空 比（导通时间占总周期时间的比率）被改变以实现期望的平均输出电压、电流等。 大型UPS系统可以使用集中式核心控制器。图7示出了用于在例如UPS系统的 电力转换器中使用的常规系统的示意图。例如IGBT开关指令的PWM信号通过各条导线 821-829从控制器800分配到大量的功率开关191-199。所述各条导线821-829通常被组 合成带状电缆。为了驱动电力转换器，有必要通过单根导线给驱动板发送开关指令信号。 UPS系统中的开关指令的数量可能在将来增加。PWM信号数量的增加、连同导线的 长度的增加给例如UPS系统的电力转换器的可靠性带来了挑战，这是因为电子系统的可靠 性经常与连接器引脚的数量相关联，并且UPS系统的可靠性将随着连接器引脚和导线数量 的增加而下降。开关指令是快速的和关键的信号，其对于在整个导线长度上的噪声是敏感 的。导线的数量的增加也使得电缆和连接器引脚的成本高昂并且占用UPS系统内的更多空 间。
技术实现思路
提供了可以用于控制起到电力转换器作用的一组功率开关的方法和装置。 根据本专利技术的实施例，提供了控制起到电力转换器作用的一组功率开关的方法。 该方法包括提供一组功率开关和至少一个开关驱动器，每个功率开关可操作地将一组输入 电力线中的一条与输出电力线连接和将输入电力线中的一条与输出电力线断开，每个开关 驱动器设置相关联的一个功率开关或多个功率开关的状态；通过控制器产生一组开关指 令，每个指令表示所述功率开关中的相应的一个功率开关在某个时刻的期望的状态；将来 自控制器的每个开关指令发送到包括与相应的功率开关相关联的开关驱动器的驱动器模 块；在每个驱动器模块处接收关于其相关联的功率开关的开关指令并且引起每个开关驱动 器相应地设置合适的功率开关的状态；其中，发送所述开关指令的步骤包括将关于所述开 关的至少一个子集的指令复用为一连串的多位指令帧并且在串行通信信道上传输所述指 令帧，并且其中，接收所述开关指令的步骤包括从所述通信信道接收所述多位指令帧并且 从中提取各自的开关指令。 根据本专利技术的另一个实施例，提供了用于在具有一组功率开关的电力转换器中使 用的控制器。控制器被配置为：产生一组开关指令，每个开关指令表示电力转换器的所述功 率开关中的相应的一个功率开关在某个时刻的期望的状态；将关于所述功率开关的至少一 个子集的指令复用为一连串多位指令帧；在串行通信信道上向与相应的功率开关相关联的 驱动器模块发送指令帧。 根据另外的实施例，提供了用于在具有一组功率开关的电力转换器中使用的驱动 器模块。驱动器模块被配置为：通过串行通信信道从控制器接收一连串的多位指令帧，所述 多位指令帧包括其相关联的功率开关的开关指令，每个指令表示所述功率开关中的相应的 一个功率开关在某个时刻的期望的状态；从多位指令帧中提取各自的开关指令；相应地设 置合适的功率开关的状态。 根据本专利技术的又一个实施例，提供了电力转换器装置。电力转换器装置包括至少 一个以上所述的控制器和至少一个以上所述的驱动器模块。 本专利技术的另外的特征和优点以及本专利技术的各个实施例的结构和操作在下文参考 附图进行详细描述。值得注意的是，本专利技术不限于本文描述的具体实施例。这些实施例在 本文呈现仅仅用于说明性的目的。基于本文包含的教导，对于相关领域的技术人员来说，附 加的实施例将是明显的。 【专利附图】【附图说明】 并入本文并且形成说明书的一部分的附图，说明了本专利技术并且结合描述，进一步 用于解释本专利技术的原理并且使相关领域的技术人员能实现和使用本专利技术。本专利技术的实施例 仅仅通过举例的方式参考附图进行描述。 图1是根据本专利技术的实施例的电力转换器中的通信系统的示意图。 图2示出了用于在图1的通信系统中的传输信号的示例性数据帧。图3示出了构 成图1中示出的电力系统的一部分的三相电力逆变器的示例性电路图。 图4示出了用于控制图3中示出的电路的支路330上的功率开关的示例性波形。 图5示出了根据本专利技术的实施例的通信系统的框图。 图6示出了根据本专利技术的实施例的电力转换器的操作的流程图。 图7示出了用于在电力转换器中使用的常规系统的示意图。 图8示出了构成图1中示出的电力系统的一部分的中性点箝位电力拓扑结构的示 例性电路图。 图9示出了构成图1中示出的电力系统的一部分的快速电容器（flying capacitor)电力拓扑结构的示例性电路图。 图10示出了构成图1中示出的电力系统的一部分的有源中性点箝位电力拓扑结 构的示例性电路图。 【具体实施方式】 图1描绘了构成电力转换器装置的一部分的示例性通信系统100。例如，通信系统 100可以用于将来自控制器的PWM开关指令传输到用于控制例如在UPS系统中起到电力转 换器作用的IGBT的功率开关的一组开关驱动器。 通信系统100包括控制器110、驱动器模块170、180和190、以及通信信道130。例 如，控制器110可以采取基于现场可编程门阵列（FPGA)电路的核心控制板的形式。驱动器 模块170-190中的每个驱动器模块通过开关驱动器与一组功率开关相关联。每个开关驱动 器具有相关联的功率开关。因此，每个驱动器模块可以通过其开关驱动器接通或关断其相 关联的功率开关，即设置其功率开关中的一个功率开关的状态。例如，驱动器模块170具有 三个功率开关191U92和193,并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制起到电力转换器作用的一组功率开关的方法，所述方法包括：提供一组功率开关和至少一个开关驱动器，每个功率开关可操作地将一组输入电力线中的一条输入电力线连接到输出电力线和将一组输入电力线中的一条输入电力线与输出电力线断开，每个开关驱动器设置相关联的一个功率开关或多个功率开关的状态；通过控制器产生一组开关指令，每个指令表示所述功率开关中的相应的一个功率开关在某个时刻的期望的状态；将来自所述控制器的每个开关指令发送到包含与所述相应的功率开关相关联的开关驱动器的驱动器模块；在每个驱动器模块处接收关于其相关联的功率开关的开关指令并且引起每个开关驱动器相应地设置合适的功率开关的状态；其中，发送所述开关指令的步骤包括将关于所述开关的至少一个子集的指令复用为一连串的多位指令帧并且在串行通信信道上传输所述指令帧，以及其中，接收所述开关指令的步骤包括从所述通信信道接收所述多位指令帧并且从中提取各自的开关指令。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·尚邦，
申请(专利权)人：美国能量变换公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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