用于旁路电源的功率单元的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于旁路电源的功率单元的系统，该系统包括具有初级绕组和多个三相次级绕组的多绕组器件；多个功率单元，其中每个功率单元连接到该多绕组器件的不同的三相次级绕组上；以及旁路器件，该旁路器件连接到至少一个功率单元的第一和第二输入端子上并且连接到至少一个功率单元的第一和第二输出端子上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于旁路电源的功率单元的方法和系统B.相关申请和优先权要求本申请要求2007年9月13日提交的美国临时申请No. 60/971，965以及2007年 9月13日提交的美国临时申请No. 60/971,972的优先权权益，其通过引用分别结合于此。C-E.不适用F.背景本申请公开了一种专利技术，其通常并且在各种实施例中涉及一种用于旁路多单元电 源中的功率单元的方法和系统。在某些应用中，多单元电源采用模块化功率单元(power cell)来处理源和负载之 间的功率。这种模块化功率单元可应用到具有各种冗余度的给定电源上，以改进电源的可 用性。例如，图1示出了具有九个这种功率单元的电源(例如AC电机驱动)的各种实施例。 图1中的功率单元通过具有输入端子A，B，和C;以及输出端子T1和T2的框表示。在图1 中，变压器或者其他的多绕组器件110在其初级绕组112处接收三相中压电源，并且通过单 向逆变器(也称作功率单元)阵列将功率传送给诸如三相AC电机之类的负载130。每相电 源输出通过一组串联的功率单元(在这里称为“相组”)进行馈电。变压器110包括激励多个次级绕组114-122的初级绕组112。尽管初级绕组112 示出为星形结构，但是网状(mesh)结构也是可能的。此外，尽管次级绕组114-122示出为 具有三角形或者扩展三角形结构，但是绕组的其他结构也可被使用，如在Hammond的美国 专利No. 5，625，545中所述的那样，其公开整体上通过引用结合于此。在图1的实例中，对 于每个功率单元存在单独的次级绕组。然而，图1示出的功率单元和/或次级绕组的数量 仅仅是示范性的，其他的数量也是可能的。关于这种电源的附加细节被公开在美国专利 No. 5，625，545 中。任何数量级(rank)的功率单元连接在变压器110和负载130之间。图1的上下 文中的“级(rank) ”被认为是三相组或者一组跨越功率传送系统三相中的每相所建立的三 个功率单元。参考图1，级150包括功率单元151-153，级160包括功率单元161-163，并且 级170包括功率单元171-173。主控系统195通过光纤或者另一有线或无线通信媒介190 将指令信号发送给每个单元中的本地控制。应该注意到，图1中所示的每相单元数量仅仅 是示范性的，比三级多或者少可能在各个实施例中是可能的。图2示出了功率单元210的各种实施例，其代表图1的功率单元的各种实施例。功 率单元210包括三相二极管桥整流器212、一个或多个直流(DC)电容器214以及H桥逆变 器216。整流器212将在单元输入端218 (即输入端子A、B和C)处接收的交流(AC)电压 转换为基本恒定的DC电压，该DC电压由跨整流器212的输出端连接的每个电容器214支 持。功率单元210的输出级包括H桥逆变器216，其包括两个极、即左极和右极，每个均具有 两个开关器件。逆变器216采用H桥逆变器216中的半导体器件的脉宽调制(PWM)而将跨 DC电容器214的DC电压转换为在单元输出端220处(即，跨输出端子T1和T2)的AC输 出o如图2中所示，功率单元210还可包括连接在单元输入端218和整流器212之间4的保险丝222。保险丝222可操作用以在短路故障情况下帮助保护功率单元210。根据其 他的实施例，功率单元210与Hammond和Aiello的美国专利No. 5，986，909 ( “‘ 909”专 利)以及它的衍生物No. 6，222，284( “‘ 284”专利)中描述的那些功率单元相同或类似， 其公开整体上通过引用结合于此。图3示出了连接到图2的功率单元210的输出端子T1和T2上的旁路器件230的 各种实施例。总的来说，当多单元电源的给定功率单元在开路模式故障时，通过该相组中的 所有功率单元的电流将变为零，进一步的操作是不可能的。功率单元故障可通过比较单元 输出电压和所指令的输出、通过检查或者检验单元部件、通过使用诊断例行程序等等来检 查。在给定功率单元将要故障的情况下，可以旁路该故障的功率单元并且继续以减小的容 量来操作多单元电源。该旁路器件230是单极单投(SPST)接触器，并且包括接触232和线圈234。如本 文中所用的那样，术语“接触”通常指的是具有固定部分和可动部分的一组接触。因此，接 触232包括固定部分和由线圈234控制的可动部分。旁路器件230可作为转换器组件的集 成部分安装在驱动单元中。在其他应用中，旁路器件230可单独安装。当接触232的可动 部分处于旁路位置时，在连接到功率单元210的输出端子T1和T2上的相应输出线之间形 成分流路径。换句话说，当接触232的可动部分处于旁路位置时，故障的功率单元的输出端 被短路。因此，当功率单元210故障时，来自该相组中的其他功率单元的电流能够通过连接 到该故障的功率单元210上的旁路器件230承载，而不是通过故障的功率单元210本身承 载。图4示出了连接到功率单元210的输出端子T1和T2上的不同的旁路器件240的 各种实施例。旁路器件240是单极双投(SPDT)接触器，并且包括接触242和线圈244。接触 242包括固定部分以及由线圈244控制的可动部分。当接触242的可动部分处于旁路位置 时，功率单元210的输出线之一断开(即，图4中连接到输出端子T2上的输出线)，在连接 到功率单元210的输出端子T1上的输出线和连接到功率单元210的输出端子T2上的输出 线的下游部分之间形成分流路径。该分流路径承载来自该相组中的其他功率单元的电流， 其中所述电流否则将经过功率单元210。因此，当功率单元210故障时，该故障的功率单元 的输出端不被短路，如图3的旁路结构的情况。在图3和4中所示的旁路器件在功率单元故障时不操作来断开至任何输入端子A、 B或C的功率。因此，在特定情形下，如果给定功率单元的故障的严重程度不足以使得保险 丝222 (见图2)断开至任何两个输入端子A、B或C的功率，该故障可能继续引起损坏该给 定的功率单元。G.
技术实现思路
在一个总的方面，本申请公开一种系统，包括具有初级绕组和多个三相次级绕组 的多绕组器件；多个功率单元，其中每个功率单元连接到该多绕组器件的不同的三相次级 绕组上；以及连接到功率单元中的至少一个的第一和第二输入端子以及连接到功率单元中 的至少一个的第一和第二输出端子上的旁路器件。在另一个总的方面，本申请公开一种方法，包括确定故障发生在多单元电源的功 率单元中以及将来自控制电路的电流脉冲施加到线圈上。该线圈连接到第一接触、第二接触和第三接触上，其中第一接触连接到该功率单元的第一输入端子上，第二接触连接到该 功率单元的第二输入端子上，第三接触连接到该功率单元的第一和第二输出端子上。H.附图说明此处结合下面的附图以实例的方式描述本专利技术的各种实施例。图1示出电源的各种实施例；图2示出图1的电源的功率单元的各种实施例；图3示出连接到图2的功率单元的输出端上的旁路器件的各种实施例；图4示出连接到图2的功率单元的输出端上的旁路器件的各种实施例；图5示出用于旁路电源的功率单元的系统的各种实施例；图6示出用于旁路电源的功率单元的系统的各种实施例；图7-9示出旁路器件的各种实施例；图10示出用于旁路电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：具有初级绕组和多个三相次级绕组的多绕组器件；多个功率单元，其中每个功率单元均连接到该多绕组器件的不同的三相次级绕组上；以及旁路器件，其连接到至少一个功率单元的第一和第二输入端子以及连接到该至少一个功率单元的第一和第二输出端子。

【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：PW哈蒙，
申请(专利权)人：西门子工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]