串联有源纹波滤波器制造技术

本公开涉及串联有源纹波滤波器。根据一个方面，本发明专利技术的实施方式提供功率系统，其包括配置成耦合到电源并从电源接收输入功率的输入端、配置成耦合到负载并向负载提供输出功率的输出端、耦合在输入端和输出端之间的功率转换器、以及耦合到输出端和输入端中的一个、包括具有至少一个DC链电容器的DC链并配置成产生消除纹波电压以消除与功率转换器相关的纹波电流的有源纹波滤波器。

【技术实现步骤摘要】
专利技术背景1.专利
本公开通常涉及功率系统，且尤其是涉及功率转换设备。2.相关技术的讨论功率转换设备包括用于AC到DC功率转换的设备例如整流器和用于DC到AC功率转换的设备例如逆变器。功率转换设备常常用在不间断电源(UPS)中以为敏感和/或临界负载例如计算机系统和其它数据处理系统提供经调节的不间断功率。已知的不间断电源包括在线UPS、离线UPS、线互动式UPS以及其它。众所周知，单相PWM(脉冲宽度调制)整流器经历二阶谐波电流和在整流器的DC链上的相应的电压纹波。照惯例，使用在DC链中的大容量电容器来过滤低频谐波电流。在包括DC到AC逆变器的系统中类似地需要大容量电容器。专利技术概述本专利技术的至少一个方面针对功率系统，其包括配置成耦合到电源并从电源接收输入功率的输入端、配置成耦合到负载并向负载提供输出功率的输出端、耦合在输入端和输出端之间的功率转换器、以及耦合到输出端和输入端中的一个、包括具有至少一个DC链电容器的DC链并配置成产生消除纹波电压以消除与功率转换器相关的纹波电流的有源纹波滤波器。根据一个实施方式，功率转换器包括逆变器，电源包括DC电源，且有源纹波滤波器与输入端串联连接。在另一实施方式中，有源纹波滤
波器包括电压源并且还配置成产生与来自功率转换器的电压纹波在相位上相反的消除纹波电压。在另一实施方式中，功率转换器包括整流器，电源包括AC电源，且有源纹波滤波器与输出端串联连接。在另一实施方式中，有源纹波滤波器包括电压源并且还配置成产生与来自整流器的电压纹波在相位上相反的消除纹波电压。在一个实施方式中，有源纹波滤波器包括低电压全桥逆变器和本地电容器，本地电容器耦合到低电压全桥逆变器。在另一实施方式中，有源纹波滤波器包括配置成使由电源和功率转换器之一提供的电流通过的串联通过滤波器。根据一个实施方式，功率系统还包括耦合到至少有源纹波滤波器并配置成使有源纹波滤波器产生消除纹波电压的控制器。根据本专利技术的一个方面，提供功率系统，其包括配置成耦合到电源并从电源接收输入功率的输入端、配置成耦合到负载并向负载提供输出功率的输出端、耦合在输入端和输出端之间的功率转换器、具有耦合到功率转换器的至少一个DC链电容器的DC链、以及用于产生消除纹波电压以消除与功率转换器相关的纹波电流的装置。在一个实施方式中，功率转换器可包括逆变器，电源可包括DC电源，且用于注入消除纹波电压的装置与输入端串联连接。在另一实施方式中，用于注入消除纹波电压的装置配置成产生与来自功率转换器的电压纹波在相位上相反的消除纹波电压。根据一个实施方式，功率转换器包括整流器，电源包括AC电源，且用于注入消除纹波电压的装置与输出端串联连接。在另一实施方式中，用于注入消除纹波电压的装置配置成产生与来自整流器的电压纹波在相位上相反的消除纹波电压。在一个实施方式中，用于注入消除纹波电压的装置可包括低电压全桥逆变器和本地电容器，本地电容器耦合到低电压全桥逆变器。在另一实施方式中，用于注入消除纹波电压的装置可包括配置成使由电源和功率转换器之一提供的电流通过的串联通过滤波器。本专利技术的至少一个方面针对用于操作功率系统的方法，功率系统具有耦合到电源的输入端、耦合到至少一个负载的输出端、以及耦合在输入端和输出端之间的功率转换器，其中该方法包括在输入端处从电源接收功率，感测由功率转换器产生的电压纹波，以及产生消除纹波电压以消除由功率转换器产生的电压纹波。在一个实施方式中，产生消除纹波电压可包括产生具有与由功率转换器产生的电压纹波的相位相反的相位的消除纹波电压。在另一实施方式中，该方法还可包括使由电源提供的电流通过。在另一实施方式中，该方法还可包括使由功率转换器提供的电流通过。在一个实施方式中，感测电压纹波包括从由功率转换器提供的电压提取电压纹波。附图的简要说明附图并没有被规定为按比例绘制。在附图中，在不同图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字表示。为了清楚的目的，不是每个部件都可在每个附图中被标记。在附图中：图1是根据本专利技术的方面的具有有源纹波滤波器的功率系统的示意图；图2是根据本专利技术的方面的在图1中描绘的具有有源纹波滤波器的功率系统的另一示意图；图3是示出根据本专利技术的方面的示例纹波滤波器控制方框图；图4是根据本专利技术的方面的在图2中描绘的具有有源纹波滤波器的功率系统的另一示意图；图5是根据本专利技术的方面的具有有源纹波滤波器的功率系统的示意图；图6是根据本专利技术的方面的不间断电源的示意图；图7是根据本专利技术的方面的用于管理电压纹波的过程流程图；以及图8是根据本专利技术的方面的用于管理电压纹波的过程流程图。详细描述本文讨论的方法和系统的例子在应用中不限于在下面的描述中阐述或在附图中示出的部件的结构和布置的细节。方法和系统能够在其它实施方式中实现并能够以各种方式被实施或实现。特定的实现的例子在本文仅为了例证性目的而提供且并没有被规定为限制性的。特别是，关于任一个或多个例子讨论的动作、部件、元件和特征并没有被规定为从在任何其它例子中的类似的角色排除。此外，在本文使用的短语和术语是为了描述的目的且不应被视为限制性的。本文对以单数提到的系统和方法的例子、实施方式、部件、元件或动作的任何提及也可包含包括复数的实施方式，且以复数对本文的任何实施方式、部件、元件或动作的任何提及也可包含只包括单数的实施方式。以单数或复数形式的所指物并不意欲限制目前公开的系统或方法、它们的部件、动作或元件。本文使用“including(包括)”、“comprising(包括)”、“具有”、“包含”、“涉及”及其变形意指包括在其后列出的项目及其等效形式以及额外的项目。对“或”的提及可被解释为包括界限的，使得使用“或”描述的任何术语可指示单个、多于一个和所有所描述的术语中的任意一种。此外，在这个文档和通过引用并入本文的文档之间的术语的不一致使用的情况下，在所合并的参考资料中的术语使用是对本文档的术语使用的补充；对于不能协调的不一致，以本文档中的术语使用为准。如上面讨论的，在单相功率转换系统中，有DC链上的来自二阶谐波电流的电压纹波的固有问题。相应地，很多功率转换设备包括耦合在DC链中以过滤由系统部件经历的谐波电流的一个或多个大容量电容器。例如，可使用在DC链中的大容量电容器或电容器组来过滤高频和低频纹波。高电容要求常常需要使用庞大的大电解电容器，其相当大地限制系统的寿命并消极地影响系统的功率密度。使单相PWM逆变器中的电压纹波衰减的一种常规方法使用并联有源纹波滤波器。并联有源纹波滤波器作为电流宿/源来操作以将由逆变器产生的低频纹波电流引导到本地电解电容器内。在其它常规方法中，使用在DC源和逆变器之间的DC到DC升压转换器。升压转换器通过从源汲取电流来隔离逆变器与DC源。相应地，本地电容器可支持由逆变器产生的低频
纹波。在其它常规方法中，无源滤波器例如二阶谐波LC阱可用于降低源的无功电流并减小或消除大容量电容器要求。这些常规方法都具有缺点。例如，并联有源纹波滤波器一般需要在纹波滤波器中的高电压设备，其导致高传导和开关损耗。这减小了转换系统的效率。类似地，DC到DC升压转换器一般需要具有全功率处理的两级功率转换，其对系统效率有不可忽略的消极影响。本文公开的至少一些方面提供用于合并在单相AC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率系统，包括：输入端，其配置成耦合到电源并从所述电源接收输入功率；输出端，其配置成耦合到负载并向所述负载提供输出功率；功率转换器，其耦合在所述输入端和所述输出端之间；以及有源纹波滤波器，其耦合到所述输出端和所述输入端中的一个，包括具有至少一个DC链电容器的DC链并配置成产生消除纹波电压以消除与所述功率转换器相关的纹波电流。

【技术特征摘要】
2015.05.05 US 14/704,5911.一种功率系统，包括：输入端，其配置成耦合到电源并从所述电源接收输入功率；输出端，其配置成耦合到负载并向所述负载提供输出功率；功率转换器，其耦合在所述输入端和所述输出端之间；以及有源纹波滤波器，其耦合到所述输出端和所述输入端中的一个，包括具有至少一个DC链电容器的DC链并配置成产生消除纹波电压以消除与所述功率转换器相关的纹波电流。2.如权利要求1所述的功率系统，其中所述功率转换器包括逆变器，所述电源包括DC电源，且所述有源纹波滤波器与所述输入端串联连接。3.如权利要求2所述的功率系统，其中所述有源纹波滤波器包括电压源并且还配置成产生与来自所述功率转换器的电压纹波在相位上相反的所述消除纹波电压。4.如权利要求1所述的功率系统，其中所述功率转换器包括整流器，所述电源包括AC电源，且所述有源纹波滤波器与所述输出端串联连接。5.如权利要求4所述的功率系统，其中所述有源纹波滤波器包括电压源并且还配置成产生与来自所述整流器的电压纹波在相位上相反的所述消除纹波电压。6.如权利要求1所述的功率系统，其中所述有源纹波滤波器包括低电压全桥逆变器和本地电容器，所述本地电容器耦合到所述低电压全桥逆变器。7.如权利要求6所述的功率系统，其中所述有源纹波滤波器包括配置成使由所述电源和所述功率转换器之一提供的电流通过的串联通过滤波器。8.如权利要求1所述的功率系统，还包括耦合到至少所述有源纹波
\t滤波器并配置成使所述有源纹波滤波器产生所述消除纹波电压的控制器。9.一种功率系统，包括：输入端，其配置成耦合到电源并从所述电源接收输入功率；输出端，其配置成耦合到负载并向所述负载提供输出功率；功率转换器，其耦合在所述输入端和所述输出端之间；DC链，其具有耦合到所述功率转换器的至少一个DC链电...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·格霍什，梅林德·迪拉斯克，马亨德拉库玛·H·里帕莱，D·克里基克，
申请(专利权)人：施耐德电气IT公司，
类型：发明
国别省市：美国;US