用于热力系统的隔离型功率变换器技术方案

本发明专利技术涉及一种功率变换器系统，其向加热器提供可调功率，并且包括输入整流器和全桥隔离变换器。输入整流器配置成对具有线路能量的线路电源进行整流。全桥隔离变换器配置成基于整流后的线路电源生成隔离输出电压。隔离输出电压与线路能量电隔离。电压与线路能量电隔离。电压与线路能量电隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热力系统的隔离型功率变换器
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2020年5月6日提交的美国申请第16/868,230号的权益和优先权。上述申请的公开内容通过引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及一种用于热力系统的功率装置。

技术介绍

[0003]本节中的内容仅提供与本专利技术相关的背景信息，且不构成现有技术。
[0004]可操作以在一定的温度范围内加热负载的电加热器通常由功率控制装置供电，该功率控制装置向加热器提供可调功率。一些功率控制装置采用相角控制(即，相位触发控制)通过在预定相位下调制功率开关(例如，半导体闸流管或三端双向可控硅开关)来限制来自电源的功率。在另一个实例中，功率控制装置可以是将交流(AC)电力转换成DC(直流)电力的可变直流(DC)电源。尽管提供了具体的实例，但是还可以采用其他功率控制装置。
[0005]上述功率控制装置具有较差的谐波和更低的功率因数，这需要额外的部件来补偿功率因数。此外，对于相角控制，当功率设定点高于50％时，会难以限制加热器的电压。并且，可变DC电源需要大量的电子部件(例如，大容量电容器、电磁干扰(EMI)滤波器、高频变压器、复式整流器和/或DC/DC变换器)，所有这些电子部件都增加了装置的复杂性和尺寸。
[0006]本专利技术解决了与向加热器提供可调且可控的功率相关的这些问题和其他问题。

技术实现思路

[0007]本节提供了本专利技术的概述，并且不是其全部范围或所有特征的全面公开。
[0008]本专利技术涉及一种用于向加热器提供可调功率的功率变换器系统。该功率变换器系统包括：输入整流器，配置成对具有线路能量的线路电源进行整流；以及全桥隔离变换器，配置成基于整流后的线路电源生成隔离输出电压。隔离输出电压与线路能量电隔离。
[0009]在一个方式中，全桥隔离变换器还包括：全桥整流器；变压器，电耦合到全桥整流器，其中该变压器配置成生成隔离全波电压；以及输出整流器，配置成对隔离全波电压进行整流，以生成隔离输出电压。
[0010]在另一个方式的变型中，全桥整流器包括第一对电子开关和第二对电子开关，以利用整流后的线路电源来驱动变压器。在另一种变型中，该功率变换器系统包括功率控制器，该功率控制器配置成操作全桥整流器来生成隔离输出电压。
[0011]在另一个方式中，功率控制器配置成执行变频控制，以生成小于或等于限压功率设定点的输出电压来作为隔离输出电压。
[0012]在又一个方式中，该功率变换器系统还包括电桥传感器，该电桥传感器配置成检测通过变压器的初级绕组的电流，以检测磁通行走(flux walk)。
[0013]在一个方式中，该功率变换器系统包括滤波器，该滤波器配置成对隔离输出电压
进行滤波，以输出所需的输出电压。
[0014]在另一个方式中，输入整流器配置成接收单相交流电(AC)或直流电(DC)中的一者作为线路电源。
[0015]在一个方式中，本专利技术涉及一种控制系统，该控制系统包括本文所述的功率变换器系统和主系统控制器，该主系统控制器配置成确定所需的输出电压并且控制功率变换器系统生成所需的输出电压。
[0016]在一个方式中，本专利技术涉及一种转换功率来操作由具有线路能量的线路电源供电的负载的方法。该方法包括：对线路电源进行整流，利用整流后的线路电源可切换地驱动变压器，以生成可调的电隔离全波电压；以及对电隔离全波电压进行整流，以获得指示施加给负载的所需输出电压的隔离输出电压，其中从线路电源中提取与隔离输出电压同相的电流。
[0017]在另一个方式中，该方法还包括：对隔离输出电压进行滤波，以获得所需的输出电压。
[0018]在又一个方式中，该方法还包括：当所需的输出电压小于限压功率设定点时，执行变频控制，以在比所需的输出电压大于限压功率设定点时的开关频率更低的开关频率下驱动变压器。
[0019]在一个方式中，该方法还包括：检测通过变压器初级绕组的电流，并且当该电流大于磁通电流阈值时执行校正动作。
[0020]在另一个方式中，该方法还包括：检测所施加的电压，其中所施加的电压是线路电源或整流后的线路电源中的至少一个，并且当所施加的电压超过预定电压范围时执行校正动作。
[0021]在又一个方式中，线路电源是单相交流电(AC)或直流电(DC)之一。
[0022]在一个方式中，可切换地驱动变压器还包括：交替驱动第一对电子开关和第二对电子开关。第一对电子开关和第二对电子开关形成全桥整流器。
[0023]在一个方式中，本专利技术涉及一种用于向加热器提供所需输出电压的功率变换器系统。该功率变换器系统包括：输入整流器，配置成对具有线路能量的线路电源进行整流；变压器，配置成生成隔离全波电压；全桥整流器，电耦合到变压器并可操作来驱动变压器以基于整流后的线路电源生成隔离全波电压；输出整流器，配置成对隔离全波电压进行整流以生成指示所需输出电压的隔离输出电压；电桥传感器，配置成测量流经变压器的桥电流；以及功率控制器，配置成操作全桥整流器以驱动变压器。
[0024]在另一个方式中，功率控制器配置成响应于桥电流大于或等于磁通电流阈值来确定磁通行走状态，并且功率控制器配置成响应于磁通行走状态来执行校正动作。
[0025]在又一个方式中，该功率变换器系统还包括滤波器，该滤波器配置成对隔离输出电压进行滤波，以输出所需的输出电压。
[0026]在另一个方式中，输入整流器配置成接收单相交流电(AC)或直流电(DC)之一来作为线路电源。
[0027]根据本文提供的描述，其它适用领域将变得显而易见。应当理解的是，该描述和具体实例仅用于说明目的，而非用于限制本专利技术的范围。
附图说明
[0028]为了更好地理解本专利技术，现在将参考附图通过示例的方式描述其各个方式。在这些附图中：
[0029]图1是根据本专利技术的热力系统的框图，该热力系统包括加热器和具有隔离型功率变换器的控制系统；
[0030]图2是根据本专利技术的图1的隔离型功率变换器的框图；
[0031]图3是根据本专利技术的隔离型功率变换器的示例性电路图；
[0032]图4是根据本专利技术的比较在低功率设定点下有和没有变频控制的情况下隔离型功率变换器的输出电压的曲线图；
[0033]图5是根据本专利技术的示出了隔离型功率变换器的变频控制的曲线图；以及
[0034]图6是根据本专利技术的具有多个隔离型功率变换器的热力系统的框图。
[0035]文中所述的附图仅用于说明目的，而非用于以任何方式限制本专利技术的范围。
具体实施方式
[0036]以下描述本质上仅是示例性的，而非为了限制本专利技术、应用或使用。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
[0037]热力系统可以包括具有一个或多个加热元件的加热器和控制系统，该控制系统包括控制器和功率变换器系统(即，功率控制装置)，以独立控制施加给加热器的加热元件的功率。在一个方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于向加热器提供可调功率的功率变换器系统，包括：输入整流器，所述输入整流器配置成对具有线路能量的线路电源进行整流；以及全桥隔离变换器，所述全桥隔离变换器配置成基于整流后的所述线路电源生成隔离输出电压，其中，所述隔离输出电压与所述线路能量电隔离。2.根据权利要求1所述的功率变换器系统，其中，所述全桥隔离变换器还包括：全桥整流器；变压器，所述变压器电耦合至所述全桥整流器，其中，所述变压器配置成生成隔离全波电压；以及输出整流器，所述输出整流器配置成对所述隔离全波电压进行整流以生成所述隔离输出电压。3.根据权利要求2所述的功率变换器系统，其中，所述全桥整流器包括第一对电子开关和第二对电子开关，以利用整流后的所述线路电源来驱动所述变压器。4.根据权利要求3所述的功率变换器系统，还包括：功率控制器，所述功率控制器配置成操作所述全桥整流器以生成所述隔离输出电压。5.根据权利要求4所述的功率变换器系统，其中，所述功率控制器配置成执行变频控制，以生成小于或等于限压功率设定点的输出电压作为所述隔离输出电压。6.根据权利要求2所述的功率变换器系统，还包括：电桥传感器，所述电桥传感器配置成检测通过所述变压器的初级绕组的电流，以检测磁通行走。7.根据权利要求1所述的功率变换器系统，还包括：滤波器，所述滤波器配置成对所述隔离输出电压进行滤波，以输出所需的输出电压。8.根据权利要求1所述的功率变换器系统，其中，所述输入整流器配置成作为所述线路电源，接收单相交流电(AC)或直流电(DC)中的一者。9.一种控制系统，包括：根据权利要求1所述的功率变换器系统；以及主系统控制器，所述主系统控制器配置成确定所需的输出电压并且控制所述功率变换器系统以生成所述所需的输出电压。10.一种转换功率以操作由具有线路能量的线路电源供电的负载的方法，所述方法包括：对所述线路电源进行整流；利用整流后的所述线路电源可切换地驱动变压器，以生成可调的电隔离全波电压；以及对所述电隔离全波电压进行整流，以获得指示施加给所述负载的所需输出电压的隔离输出电压，其中，从所述线路电源中提取与所述隔离输出电压同相的电流。11.根据权利要求10所述的方法，还包括：对所述隔离输...

【专利技术属性】
技术研发人员：基思，
申请(专利权)人：沃特洛电气制造公司，
类型：发明
国别省市：