电力转换器和电力系统技术方案

一种电力转换器包括：电感线圈(104)，电感线圈的第一极连接到电力转换器的输入端子(102)；位于地与电感线圈的第二极之间的可控开关(105)；第一单向导电部件(106)，该第一单向导电部件在所述可控开关不导电时提供从所述电感线圈流向所述电力转换器的输出端子(103)的电流的路径；以及在所述输出端子处的过流保护器(107)。电力转换器包括第二单向导电部件(108)，第二单向导电部件(108)用于在输出端子处的电压小于输入端子处的电压的故障情况下将来自输入端子的电流传导至过流保护器。因此，第二单向导电元件构成了一个用于故障电流的低电感旁路路径，并且使得过流保护器能够快速响应故障情况。

Power converters and power systems

A power converter includes an inductance coil (104), the first pole of the inductance coil connected to the input terminal (102), a controllable switch (105) between the ground and the second pole of the inductance coil, and a first unidirectional electrical component (106), which provides an inductance from the controllable switch when it is not conductive. The current path of the coil to the output terminal (103) of the power converter and the over-current protector (107) at the output terminal. The power converter includes a second single-guide component (108), which is used to transmit current from the input terminal to the overcurrent protector in the case of a fault where the voltage at the output terminal is less than that at the input terminal. Therefore, the second unidirectional component constitutes a low inductance bypass path for fault current, and enables the overcurrent protector to respond quickly to fault conditions.

【技术实现步骤摘要】
电力转换器和电力系统
本专利技术涉及一种用于将输入直流电压转换为输出直流电压的电力转换器。此外，本公开涉及一种电力系统，其可以例如但不一定是船舶的电力系统或直流“DC”电力分配系统。
技术介绍
在许多情况下，电力系统包括直流电压轨道，用于向直流电压轨道提供电能的一个或多个电池元件以及一个或多个电力转换器，该一个或多个电力转换器用于将直流电压轨道的直流电压转换成适合于电力系统的一个或多个负载的电压。电力系统可以是例如船舶的电力系统，在这种情况下，电力系统的负载可以包括一个或多个推进马达，船舶的交流电压网络以及其他负载，例如，一个或多个船首推进马达。马达有利地是交流“AC”马达，并且相应的电力转换器是用于将直流电压轨道的直流电压转换成适合于AC马达的交流电压的逆变器。在许多情况下，直流电压轨道的直流电压高于电池元件的直流电压是有利的。在这些情况下，每个电池元件通常与升压电力转换器(即升压转换器)连接到直流电压轨道。电力转换器通常包括其第一极连接到相应电池元件的电感线圈，在地和电感线圈的第二极之间的可控开关以及单向导电部件，例如二极管，以用于响应于可控开关处于非导电状态的情况而提供从电感线圈到直流电压轨道的电流的路径。在上述类型的电力系统中，通常需要在电压轨道的直流电压下降到电池电压以下的故障情况下阻断升压电力转换器与直流电压轨道。直接的方法是在升压电力转换器和直流电压轨道之间连接过流保护器，例如，熔断器。与这种方法有关的一个固有挑战是，熔断器熔断或者用于激活另一个过流保护器所需的故障电流流过升压电力转换器的电感线圈，因此需要适当的装置来防止和/或用于保护免受由上述故障电流的突然变化引起的有害电压峰值影响。此外，需要根据可以明显高于正常工作时的相应电流的故障电流，设计电感线圈和单向导电部件，例如，二极管。另一种方法是向升压电力转换器提供布置成响应于上述类型的故障情况而降低电感线圈的电流的电路。然而，上述电路增加了升压电力转换器的复杂性和成本。
技术实现思路
以下呈现了简化的概述，以提供对各种实施例的一些方面的基本理解。该概述不是本专利技术的广泛概述。其既不旨在确定本专利技术的关键或重要元件，也不旨在描绘本专利技术的范围。以下概述仅以简化形式呈现一些概念作为示例性实施例的更详细描述的序言。根据本专利技术，提供了一种用于将输入直流电压转换为输出直流电压的新型电力转换器。该电力转换器包括：-用于接收输入直流电压的输入端子，-用于将输出直流电压提供给外部系统的输出端子，-电感线圈，该电感线圈的第一极连接到输入端子的第一极，-所述输入端子的第二极与所述电感线圈的第二极之间的可控开关，以及-第一单向导电部件，例如，二极管，该第一单向导电部件用于响应于可控开关处于非导电状态并且电感线圈的电流流向电感线圈的第二极的情况，提供从电感线圈的第二极流向输出端子的电流的路径,-过流保护器，例如熔断器，该过流保护器在所述输出端子处，所述过流保护器响应于通过所述输出端子的电流超过预定极限的情况而阻断通过所述输出端子的电流，以及-第二单向导电部件，例如二极管，该第二单向导电部件用于响应于输出直流电压小于输入直流电压的情况，将电流从电感线圈的第一极传导到输出端子。上述第二单向导电部件构成用于故障电流的低电感旁路路径。因此，在故障情况的早期阶段，足够强的故障电流可以被引导至过流保护器，过流保护器将输出直流电压降至输入直流电压以下。因此，在电感线圈的电流有时间极大增加之前，过流保护器能够将电力转换器与外部系统阻断。此外，由于第二单向导电部件构成上述旁路路径，所以上述电感线圈和第一单向导电部件不需要根据故障电流来确定尺寸。根据本专利技术，还提供了新的电力系统，新的电力系统可以例如但不一定是船舶的电力系统或直流“DC”电力分配系统。根据本专利技术的电力系统包括：-一个或多个直流电压轨道，-一个或多个电池元件，-上述类型的一个或多个第一电力转换器，用于将来自所述一个或多个电池元件的电能传输到所述一个或多个直流电压轨道，每个第一电力转换器连接到所述一个或多个电池元件中的一个，以及-一个或多个第二电力转换器，例如，逆变器，用于将所述一个或多个直流电压轨道的一个或多个直流电压转换成适合于所述电力系统的一个或多个负载的电压。根据本专利技术，还提供了一种包括上述类型的电力系统的新船舶。船舶的电力系统的负载可以包括例如一个或多个推进马达，船舶的交流电压网络和/或其他负载，例如，一个或多个船首推进马达。马达有利地是交流“AC”马达，并且相应的电力转换器是用于将一个或多个直流电压轨道的一个或多个直流电压转换成适合于AC马达的交流电压的逆变器。在随附的从属权利要求中描述了许多示例性和非限制性实施例。当结合附图阅读时，从以下对特定示例性和非限制性实施例的描述中将最好地理解关于结构和操作方法的各种示例性和非限制性实施例以及其附加目的和优点。在本文中，“包含”和“包括”这些动词用作开放式限制，既不排除也不要求存在未列举的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中列举的特征可相互自由组合。此外，应该理解，在本文中使用“一”或“一个”，即单数形式，并不排除多个。附图说明示例性和非限制性实施例及其优点在下面以示例的方式并参照附图更详细地解释，其中：图1a示出了根据示例性且非限制性实施例的电力转换器的主电路的示意图，图1b示出了根据示例性且非限制性实施例的电力系统的示意图。具体实施方式以下给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。除非另有明确说明，以下给出的描述中提供的列表和示例组并非详尽无遗。图1a示出了根据示例性和非限制性实施例的电力转换器101的主电路的示意图。电力转换器包括用于接收输入直流电压UDCin的输入端子102和用于向外部系统提供输出直流电压UDCout的输出端子103。电力转换器101是升压转换器，即增压转换器，当输入直流电压UDCin小于输出直流电压UDCout时，升压转换器能够以受控方式将电能从输入端子102传输到输出端子103。电力转换器包括电感线圈104，电感线圈104的第一极连接到输入端子102的第一极109a。电力转换器包括在输入端子的负极109a和电感线圈104的第二极之间的第一可控开关105。可控开关105例如可以是绝缘栅双极型晶体管“IGBT”，栅极截止晶闸管“GTO”，双极型晶体管或场效应晶体管“FET”。电力转换器包括第一单向导电部件106，以用于响应于可控开关105处于非导电状态并且电感线圈104的电流流向电感线圈的第二极的情况而提供从电感线圈104的第二极流向输出端子103的电流的路径，即流向输出端子103。单向导电组件106可以是例如二极管。然而，可能的是，单向导电部件106是或包括可控开关，该可控开关相对于可控开关105以相反的相位进行控制。电力转换器包括在输出端子103处的第一过流保护器107。在该例子中，过流保护器107位于单向导电部件106和输出端子103的正极之间。过流保护器107被配置为响应于通过输出端子103的电流超过预定极限的情况以阻断通过输出端子103的电流。过流保护器107可以例如是熔断器。电力转换器还包括第二单向导电部件108，以用于响应于输出直流电压UDCout小于输入直流电压UDCin，即UDCou本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力转换器(101)，包括：‑用于接收输入直流电压(UDCin)的输入端子(102)，‑用于向外部系统提供输出直流电压(UDCout)的输出端子(103)，‑电感线圈(104)，所述电感线圈(104)的第一极连接到输入端子的第一极(109a)，‑在所述输入端子的第二极(109b)和所述电感线圈的第二极之间的第一可控开关(105)，‑第一单向导电部件(106)，所述第一单向导电部件用于响应于第一可控开关处于非导电状态并且电感线圈的电流流向电感线圈的第二极的情况，提供从电感线圈的第二极流向输出端子的电流的路径，和‑在所述输出端子处的第一过流保护器(107)，所述第一过流保护器响应于通过所述输出端子的电流超过第一预定极限的情况而阻断通过所述输出端子的电流，其特征在于，所述电力转换器还包括第二单向导电部件(108)，所述第二单向导电部件用于响应于输出直流电压小于所述输入直流电压的情况将电流从所述电感线圈的第一极传导到所述输出端子。

【技术特征摘要】
2017.04.20 EP 17167178.71.一种电力转换器(101)，包括：-用于接收输入直流电压(UDCin)的输入端子(102)，-用于向外部系统提供输出直流电压(UDCout)的输出端子(103)，-电感线圈(104)，所述电感线圈(104)的第一极连接到输入端子的第一极(109a)，-在所述输入端子的第二极(109b)和所述电感线圈的第二极之间的第一可控开关(105)，-第一单向导电部件(106)，所述第一单向导电部件用于响应于第一可控开关处于非导电状态并且电感线圈的电流流向电感线圈的第二极的情况，提供从电感线圈的第二极流向输出端子的电流的路径，和-在所述输出端子处的第一过流保护器(107)，所述第一过流保护器响应于通过所述输出端子的电流超过第一预定极限的情况而阻断通过所述输出端子的电流，其特征在于，所述电力转换器还包括第二单向导电部件(108)，所述第二单向导电部件用于响应于输出直流电压小于所述输入直流电压的情况将电流从所述电感线圈的第一极传导到所述输出端子。2.根据权利要求1所述的电力转换器，其中，所述电力转换器还包括用于使所述电力转换器能够将电能从所述输出端子传输到所述输入端子的以下部件：-第二可控开关(110)，所述第二可控开关用于将电流从所述输出端子的第一极传导至所述电感线圈的第二极，以及-第三单向导电部件(111)，所述第三单向导电部件用于响应于第二可控开关处于非导电状态并且电感线圈的电流流向电感线圈的第一极的情况，提供从输入端子的第二极到电感线圈的第二极的电流的路径。3.根据权利要求1所述的电力转换器，其中，所述电力转换器还包括第二过流保护器(112)，使得所述电感线圈的第一极经由所述第二过流保护器连接到所述输入端子的第一极，第二过流保护器响应于通过第二过流保护器的电流超过第二预定极限的情况而阻断通过第二过流保护器的电流。4.根据权利要求2所述的电力转换器，其中，所述电力转换器还包括第二过流保护器(112)，使得所述电感线圈的第一极经由所述第二过流保护器连接到所述输入端子的第一极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：基莫·劳马，泰罗·捷威莱恩，
申请(专利权)人：威士多公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI