双源串联逆变器制造技术

本发明专利技术涉及双源串联逆变器。公开了用于双源串联逆变器的系统和方法。该系统和方法组合了串联的第一电压源和第二电压源的操作，所述第一和第二电压源经由开关结构给新颖的电压组合装置和常规的逆变器供电，从而以给负载供电。该开关结构是由控制器基于各种控制模式产生的控制信号和反馈信号控制的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例一般涉及电功率转换器(converter ),且更具体地 涉及直流-交流逆变器(inverter)。
技术介绍
逆变器是用于将直流(DC)转换为交流(AC)的电子电路。逆变器 的应用广泛，从用于计算机的小型不间断电源到大型的电功率输送设施 应用，以及可变速度的工业驱动。 一种常见的应用是用于直流电压源利 用，诸如设计为从在汽车中提供的12伏直流源提供115伏交流的系统， 该12伏直流源首先通过直流/直流转换器被升压到200伏直流之上，然 后逆变器将高直流电压转换为115伏交流。逆变器提供交流功率以操作 通常从电力线供电的设备，或给交流电动机供电。逆变器也用来从燃料 电池或光伏太阳能电池电源提供交流功率源。不间断电源是另 一类型的 应用。当电力线不起作用或不可用时，不间断电源可以使用电池来储存 功率并使用逆变器来从该电池提供交流功率。当电力线恢复时，对电池 进行再充电。高压直流功率传输是另一个应用，其中交流功率^L整流为 高压直流且传输到另一位置。在接收位置处，逆变器将直流转换回交流。术语逆变器源自机电转换器。历史上，使用机电旋转转换器(rotary converter)来完成直流-交流功率转换，所述旋转转换器将交流电动 机耦合到直流发电机以便将交流输入转换为直流输出。如果到转换器的 连接被反向，则输入为直流且输出为交流，因此历史上的反向转换器产 生了术语逆变器。这些早先的机电装置在逆变器电路中被真空管开关和充气管开关取 代。因为它们具有更高的额定电压和额定电流，可以借助于控制信号而 接通和关断的晶体管半导体开关变成了用在逆变器电路中的优选开关 部件。特别地，绝缘栅双极晶体管(IGBT)是目前用于高电流应用(诸 如用于混合动力车辆)的最普遍使用的晶体管。三相是常见的交流类型，其可以通过逆变器产生并用于电功率应用。 它是一类用来给电机、变压器和许多其它装置供电的多相系统。三相具有使其在电功率系统中非常理想的性质在适当平衡的负载中相电流 的和为零，使其有可能消除交流中性导体；到平衡负栽中的功率传递是 恒定的，减少了发电机和电动机振动；且三相系统可以产生沿指定方向 旋转的磁场，这简化了电动机的设计。三是具备这些性质的最低相序 (phase order )。一种重要的三相负载类型是电动机。三相电动机具有简单设计、低 PWM下的高转矩和高效率。三相电机用于泵、风扇、吹风机、压缩机、 电机车和柴油电机车及许多其它类型的电机驱动设备。三相电机比具有 相同额定功率的单相电机更紧凑、更便宜、振动更少、耐久更长，并且 随后相比单相被优选用于10HP (7. 5kW)以上的电机。混合动力、燃料 电池和电动车辆经常使用三相电机，因为它们的高起动转矩可以用于将 车辆加速到有效速度。三相电机也可以用作用于再生制动的发电机。混合动力、燃料电池和电动车辆经常具有超过一个的直流功率源。 例如，这些车辆可以使用电池、超电容器(ultra-capacitor)、燃料 电池和燃料供能的发电机，所有这些都产生直流功率。而且，不同的源 常常具有不同的电压，需要电压转换以组合它们的电压。传统的方法是 使用复杂且昂贵的直流/直流转换器。因此，希望具有一种简单系统，该系统l吏用两个源用于三相逆变器 而无需使用直流/直流转换器。此外，结合附图和前述的
及背 景技术，其它可取的特征和特性将从随后的详细说明及随附的权利要求 书而变得显而易见。
技术实现思路
公开了用于双源串联逆变器的系统和方法。该系统和方法将第 一 电 压源的操作与第二电压源组合以给开关结构(switching configuration)供电，从而给三相负载供电。该开关结构由多个控制 信号控制，所述控制信号是控制器基于各种控制模式产生的。该系统具有串联耦合到电压组合器(voltage combiner)的第一电 压源和第二电压源。该电压组合器使用二极管、电容器和开关的结构来 組合第一电压源和第二电压源的电压，以驱动逆变器产生交流输出。多 相负栽可以耦合到逆变器交流输出。控制器耦合到电压组合器和逆变 器，且配置成控制通过电压组合器和逆变器的电流。如本文所述的操作方法开始于确定用于具有多个控制信号和反馈信 号的控制器的控制模式。该方法然后同时操作电压组合器与逆变器。电 压组合器基于控制信号经由开关控制来自第一电压源的第一电流和来 自第二电压源的第二电流的流动。逆变器基于该多个控制信号和反馈信 号产生用于给负栽供电的交流输出。该方法然后经由逆变器将功率传递 给负载。附图说明下面将结合附图描述双源串联逆变器的实施例，在附图中相同的数 字表示相同的元件，并且图l是示范性双源串联逆变器系统的实施例的示意图2是双源串联逆变器系统的另一个实施例示范性的示意图；以及图3是示出双源串联逆变器系统操作过程的流程图。具体实施例方式下列详细描述本质上仅仅是示范性的，且并不打算限制本专利技术或本 专利技术的应用及用途。此外，不打算被前述的
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技术介绍
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技术实现思路
或下列详细说明中给出的明示或暗示的理论约束。此处可以根据功能块和/或逻辑块部件以及各种处理步骤来描述本 专利技术的实施例。应理解，这些块部件可以通过配置成执行指定功能的任 何数目的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本专利技术的实施例可 以采用各种集成电路部件，比如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑 元件、查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控 制下执行各种功能。另外，本领域的技术人员将理解，本专利技术的实施例 可以结合任何数目的车辆应用加以实践，且本文中描述的系统仅是本发 明的一个示例实施例。为简洁起见，与车辆电气部分和系统的其它功能方面(以及系统的 各个操作部件)有关的常规技术和部件不在此处进行详细描述。此外， 这里包含的各附图中所示的连接线旨在代表各元件之间的示例功能关 系和/或物理耦合。应注意到，许多可选的或附加的功能关系或物理连 接可以存在于本专利技术的实施例中。如此处所使用的，"节点"是指任何内部或外部参考点、连接点、 接合处、信号线、传导元件等，在该节点处存在给定信号、逻辑电平、 电压、数据;f莫式、电流或数量。此外，两个或多个节点可以由一个物理 元件实现(且两个或更多个信号可以被多路复用、调制、或以其他方式 区分，即使它们是在共用^t式被接收或输出)。以下描述可能引用"连接"或"耦合"在一起的元件或节点或零件(feature)。如本文中使用的，除非另有明确声明，"连接"是指一 个元件/节点/零件直接接合到另一个元件/节点/零件(或直接与其通 信)，且不一定是通过机械方式。同样地，除非另有明确声明，"耦合" 是指一个元件/节点/零件直接或间接接合到另一个元件/节点/零件(或 者直接或间接与其通信)，且不一定是通过机械方式。因而，尽管在图 1、 2中图示的示意图描绘了元件的示例布置，但是其它的插入元件、装 置、零件或部件可以存在于本专利技术的实施例中(假定系统的功能性没有 受到不利影响)。这里在一个实际非限制性应用的情况下描述本专利技术的实施例，所述 非限制性应用即用于具有三相电动机的车辆的双源串联逆变器系统。在 此情况下，示例技术可应用于适于车辆的系统的操作。然而，本专利技术的 实施例不限于这种车辆应用，且本文中描述的技术也可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双源串联逆变器系统，该系统包括：　第一电压源；　第二电压源；　逆变器，其具有第一直流输入、第二直流输入、交流输出和第一控制输入，其中该交流输出被配置成耦合到负载；　具有第二控制输入的电压组合器，该电压组合器连接到 第一直流输入和第二直流输入，且耦合到第一电压源和第二电压源；以及　控制器，其耦合到第一控制输入和第二控制输入，该控制器配置成接收分别来自逆变器和电压组合器的第一反馈信号和第二反馈信号，且配置成控制通过电压组合器和逆变器的电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G高莱戈斯洛佩斯，M佩里西克，G约翰，GS史密斯，S海蒂，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]