专利名称：采用由dc母线电压得出的相位基准的电力变换器设备和方法
技术领域：
本发明涉及电力变换器设备和方法，特别涉及用于在AC母线与DC母线之间进行电力传送的设备和方法。
背景技术：
AC/DC电力变换器用于多种应用场合，包括DC电源和不间断电源(UPS)。例如，UPS可包含输入整流器，输入整流器用于将来自例如公用电网电源等AC电源的AC电压转换为DC母线上的DC电压，DC母线还可由例如电池等备用电源进行供电。可将DC电压直接供到负载——如同在电信应用场合中常见的那样，和/或可通过逆变器将DC电压转换回为AC输出电压并用于对AC负载进行供电——如同在数据处理和工业应用场合中常见的那样。
这种输入整流器可采用多种不同的形式。例如，某些电力变换器可包含例如二极管桥的无源输入整流器，该整流器产生通常随着AC输入电压而变化的DC输出。其他的电力变换器采用有源整流器，例如采用可被控制为提供DC输出电压调节的晶体管桥式电路。在这种有源整流器电路中可采用多种不同的控制技术。一种传统技术——如授予Rathmann的美国专利4,366,390所描述的那样——涉及双向变换器单元的使用，该单元通过相对于耦合到AC母线的AC源对AC母线上的AC电压进行移相来稳定DC母线电压。
发明内容
在本发明的某些实施例中，提供了用于在DC母线与AC母线之间传送电力的方法。对DC母线上的DC电压做出响应地产生DC电压误差信号。对DC电压误差信号进行微分以产生相位偏移信号，并采用例如有源桥式电路等变换器电路，对相位偏移信号做出响应地在AC母线与DC母线之间进行电力传送。在某些实施例中，对相位偏移信号做出响应地产生相位基准信号，并对相位基准信号做出响应地在AC母线与DC母线之间进行电力传送。
在某些实施例中，产生对DC母线上的DC电压的一系列采样，并且，为DC电压采样中相应的各个产生相应的DC电压误差信号值。确定DC电压误差信号值中连续的信号值之间的加权差，以便产生一系列相位偏移信号值。由这一系列相位偏移信号值产生一系列相位基准信号值。可由前面计算得到的相位基准信号值、相位偏移信号值以及每步相角值(phaseangle-per-step value)产生相位基准信号值。可对AC母线上的AC电压做出响应地产生每步相角值。
根据进一步的实施形态，对相位偏移信号做出响应地运行电力变换器，以便在AC母线与DC母线之间提供电力传送。相位偏移信号表示在DC母线上保持所希望的电压需要的、驱动AC母线的AC源与电力变换器的输入之间的相移量。在本发明进一步的实施例中，电力变换器具有耦合到AC母线的第一端口以及耦合到DC母线的第二端口。在不判断电力变换器第一端口与驱动AC母线的AC源之间的相差的情况下，对DC母线上的DC电压做出响应地产生相位基准信号。对相位基准信号做出响应地运行电力变换器。
根据本发明更进一步的实施例，对DC母线上的DC电压做出响应地产生相位基准信号。对相位基准信号和幅值基准信号做出响应地在AC母线与DC母线之间进行电力传送。可对AC母线的相电流和/或DC母线上的DC电压做出响应地产生幅值基准信号。相位基准信号的产生可包含对DC母线上的DC电压做出响应地产生DC电压误差信号，对DC电压误差信号做出响应地产生相位偏移信号，对相位偏移信号做出响应地产生相位基准信号。幅值基准信号的产生可包含对相电流做出响应地产生伏-安无功(VAR)误差信号、对VAR误差信号做出响应地产生幅值基准信号。在进一步的实施例中，可由DC电压误差信号产生幅值基准信号。在更进一步的实施例中，可由VAR误差信号和DC电压误差信号二者产生幅值基准信号。
本发明的某些实施例提供了在AC母线与DC母线之间进行电力传送的设备。设备包含变换器电路，该电路耦合在AC母线与DC母线之间、并适用于对DC母线上的DC电压做出响应地产生DC电压误差信号、对DC电压误差信号进行微分以产生相位偏移信号、对相位偏移信号做出响应地在AC母线与DC母线之间进行电力传送。变换器电路可适用于对相位偏移信号做出响应地产生相位基准信号，并对相位基准信号做出响应地在AC母线与DC母线之间进行电力传送。
在附加实施例中，用于在AC母线与DC母线之间进行电力传送的设备包含例如有源桥式电路等电力变换器电路，该变换器电路适用于对相位基准信号和幅值基准信号做出响应地在AC母线与DC母线之间进行电力传送。相位基准信号发生器电路适用于对DC母线上的DC电压做出响应地产生相位基准信号。幅值基准信号发生器电路适用于对AC母线的相电流和/或DC母线上的DC电压做出响应地产生幅值基准信号。
根据本发明进一步的实施形态，不间断电源(UPS)包含AC母线、DC母线和电力变换器电路，该变换器电路适用于对相位基准信号和幅值基准信号做出响应地在AC母线与DC母线之间进行电力传送。UPS还包含相位基准信号发生器电路，该电路适用于对DC母线上的DC电压做出响应地产生相位基准信号。幅值基准信号发生器电路可适用于对AC母线的相电流和/或DC母线上的DC电压做出响应地产生幅值基准信号。
图1为一原理图，其示出了根据本发明某些实施例的电力变换器设备；图2为一原理图，其示出了根据本发明进一步的实施例的电力变换器控制结构；
图3为一原理图，其示出了根据本发明进一步的实施例的电力变换器控制结构；图4为一原理图，其示出了根据本发明进一步的实施例、具有采用相位与幅值基准的脉宽调制(PWM)控制的有源桥式电路；图5为一原理图，其示出了根据本发明进一步的实施例、对整流器机的控制；图6为一原理图，其示出了可用于本发明某些实施例的例证性PWM控制电路构造；图7为一原理图，其示出了根据本发明进一步的实施例的不间断电源(UPS)。
具体实施例方式
下面将参照附图介绍本发明的具体典型实施例。然而，本发明可用许多不同的形式实现，且不应被认为限制在这里给出的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开彻底、完善，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在附图中，相同的标号表示同样的元件。可以明了，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以直接连接到或耦合到另一元件，或者，可以存在中间元件。可以进一步明了的是，当传送、通信或其他相互作用被描述为在元件“之间”发生时，这种传送、通信或其他相互作用可能是双向的。
图1-7为原理图，其示出了根据本发明不同实施例的例证性设备和方法。在这些附图中的项目及其组合可采用一个或一个以上的电子电路实现，例如由半桥电路及其驱动电路等功率电子电路实现，该驱动电路由处理器——例如微处理器或微控制器——和/或由提供基本相似的功能性的模拟电路进行控制。可以明了，图中示出的操作及其组合通常可以在一个或一个以上的电子电路中实现，例如在一个或一个以上的分立电子元件、一个或一个以上的集成电路(IC)、一个或一个以上的专用集成电路(ASIC)以及专用电路模块中实现，也可通过计算机程序指令实现，这些指令可由计算机或例如微处理器或数字信号处理器(DSP)等其他数据处理装置执行以便产生某种机构，使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令建立电子电路或实现规定操作的其他装置。计算机程序指令还可在一个或一个以上的计算机或其他数据处理装置上执行，以便使计算机或其他可编程装置执行的一系列动作产生可用计算机实现的过程，该过程包含规定操作。因此，框图支持电子电路和执行规定操作以及执行用于进行规定操作的动作的其他装置。可以明了，块可表示电路的功能分组，且即使示出的是分立的功能块，同样的电路可用于实现分立块的功能。
图1示出了根据本发明某些实施例的电力变换器设备100。设备100包含电力变换器电路120——例如脉宽调制有源桥式电路，电力变换器电路120对相位基准信号∠Ref以及幅值基准信号|Ref|做出响应地在AC母线110与DC母线130之间进行电力传送。设备100还包含相位基准信号发生器电路150，相位基准信号发生器电路150对DC母线130上的DC电压vDC做出响应地产生相位基准信号∠Ref。设备100还包含产生幅值基准信号|Ref|的幅值基准信号发生器电路140。在本发明的某些实施例中，幅值基准信号发生器电路140可对AC母线110上的相电流iphase和/或DC母线130上的DC电压vDC做出响应地产生幅值基准信号|Ref|。在进一步的实施例中，幅值基准信号发生器电路140可以用其他的方法产生幅值基准信号|Ref|。例如，幅值基准信号发生器电路140可提供作为固定幅值信号的幅值基准信号|Ref|。
图2示出了根据本发明某些实施例的相位基准信号发生器电路150′和幅值基准信号发生器电路140′的例证性实施方式，相位基准信号发生器电路150′和幅值基准信号发生器电路140′用于为电力变换器电路120提供基准信号。特别地，图2示出了可在处理器(未示出)中实现的例证性控制结构。处理器例如为微控制器或数字信号处理器(DSP)等，其被配置为提供相位基准信号发生器电路150′与幅值基准信号发生器电路140′的、所示出的功能。可以明了，这种处理器还可用于执行变换器电路120的某些功能。可以明了，尽管图2示出了分立的(数字的)控制实施方式，本发明的其他实施例可包含模拟控制结构或模拟与数字控制结构的结合。
参照图2，相位基准信号发生器电路150′包含第一求和点221，第一求和点221对DC电压(例如图1中DC母线130上的电压)与电压基准信号VDCref的比较做出响应地产生DC电压误差信号eVDC。误差信号eVDC(即一系列DC电压误差值)被提供给补偿块222，补偿块222根据传递函数G(z)产生相位偏移信号θoffset，传递函数G(z)包含以如下形式对误差信号eVDC的微分θoffset＝α(eVDC(n)-βeVDC(n-1))，(1)其中，eVDC(n)和eVDC(n-1)为由DC母线电压的连续采样产生的DC电压误差的连续计算值；且其中，α和β为常数，它们通常依赖于变换器的特定特性，例如变换器的电路参数(电感、电容等)。
相位偏移信号θoffset(即一系列数字值)被提供到第二求和点223，第二求和点223与零阶保持(zero order hold)(ZOH)块224协同，以相位偏移信号值θoffset引入的偏移为条件，根据每步角度值θ/step，由先前产生的值(由ZOH块224存储)产生相位基准信号∠Ref值。每步角度值θ/step表示在时间上对应于环路计算周期的、AC波形周期中的一部分(例如，60Hz的AC波形和3125Hz的计算速率将产生大约为6.9°/step的对应θ/step值)。与变换器电路120协同的相位基准信号发生器电路150′可被看作锁相环，该锁相环通过对DC母线电压误差进行微分来使相位基准信号∠Ref与AC母线110同步，这与由AC输入电压产生相位/频率基准信号的现有技术形成对比。每步角度值θ/step可为基于AC电压假定(或被测)频率的固定值，和/或可通过采用例如过零检测或类似技术对实际AC波形做出响应地进行适应性变化。适应性方法在AC输入频率显著变化的运行模式或环境下有利，例如，当AC输入来自后备发电机或来自控制不良的公用电源时。在某些实施例中，提供既具有固定模式又具有适应性模式的变换器装置是有利的。例如，在由例如公用电网等控制相对较好的电源运行时，每步角度值θ/step可以是固定的；在由例如电动发电机装置等控制相对较差的AC电源运行时，每步角度值θ/step可以是适应性地得到的。
幅值基准信号发生器电路140′包含伏-安无功(VAR)块216，该块对AC母线110的相电流iphase和相位基准信号∠Ref做出响应地产生VAR信号VAR。VAR信号VAR表示由变换器电路120传送的VAR量。具体而言，相位基准信号∠Ref被变为这样的基准信号其由余弦函数块217相对于用相位基准信号∠Ref表示的角度移动90°，并由乘法器218按照幅值基准信号|Ref|进行标度。例如，授予Tassitino，Jr等人的美国专利6,549,440示出了确定VAR的例证性技术，该公开整体并入此处作为参考。
VAR信号VAR被传送到求和点211，求和点211将VAR信号VAR与VAR基准信号VARref进行比较，并做出响应地产生VAR误差信号eVAR。可以明了，在许多情况下，VAR基准信号VARref对应于基本等于零的VAR等级。然而，在某些应用中，例如，在AC母线110上存在已知量的VAR补偿电容的应用中，VAR基准信号VARref可对应于某些不为零的VAR等级。
VAR误差信号eVAR由增益块212(其提供增益Gvar(z))进行补偿，产生一信号，该信号被提供给求和点213以及对该信号进行积分(累积)的、相关联的ZOH块215，产生幅值基准信号|Ref|。如虚线所示，DC电压误差信号eVDC可经由增益块214(其提供增益GDC(z))馈送到求和点213。
图3示出了根据本发明进一步的实施例的幅值基准信号发生器电路140″的替代构造，其中，在不需要VAR控制环的情况下，由DC电压误差信号eVDC产生幅值基准信号|Ref|。这种构造在例如由电路而不是由变换器提供VAR补偿的情况下是有益的。图2和图3中同样的元件用相同的参考标号表示，并根据前面对图2的介绍不再对这些元件进行讨论。如同图2所示控制结构一样，图3示出了可在处理器(未示出)中实施的控制结构。处理器例如为微控制器或数字信号处理器(DSP)，其被配置为提供相位基准信号发生器电路150′和幅值基准信号发生器电路140″的、所示出的功能。可以明了，这样的一种处理器还可用于执行变换器电路120的某些功能。可以明了，尽管图3示出了分立的(数字的)控制实施方式，本发明的其他实施例可包含模拟控制结构或模拟与数字控制结构的组合。
图4示出了三相变换器电路120′，其可被相位基准信号和幅值基准信号控制，例如被图2与图3所示的相位基准信号和幅值基准信号∠Ref和|Ref|控制。变换器120′包含有源桥式电路420，该电路被耦合到AC母线410和DC母线430、并由PWM控制器电路450对相位基准信号∠Ref和幅值基准信号|Ref|做出响应地进行控制。如图所示，整流器电路420包含三个半桥电路，所述半桥电路包含互补绝缘栅双极晶体管(IGBT)对Q1a/Q2a、Q1b/Q2b与Q1c/Q2c以及输入电感器La、Lb与Lc。
相位基准信号∠Ref和幅值基准信号|Ref|被供给三相基准信号发生器电路440，该电路产生三个正弦基准信号vrefa、vrefb与vrefc，所述信号具有由相位基准信号∠Ref控制的定相(定时)、并被根据幅值基准信号|Ref|进行标度。具体而言，第一基准信号vrefa这样产生在正弦函数块443中产生与相位基准信号∠Ref对应的正弦信号，并用幅值基准信号|Ref|对此信号进行标度。第二基准信号vrefb这样产生在相移块441中向相位基准信号∠Ref增加120°，在正弦函数块443中由结果得到的信号产生正弦信号，并用幅值基准信号|Ref|对此信号进行标度。第三基准信号vrefc这样产生在相移块442中从相位基准信号∠Ref中减去120°，在正弦函数块443中由结果得到的信号产生正弦信号，并用幅值基准信号|Ref|对此信号进行标度。三个基准信号vrefa、vrefb与vrefc被提供给PWM控制器450，该控制器对基准信号vrefa、vrefb与vrefc做出响应地对晶体管Q1a/Q2a、Q1b/Q2b以及Q1c/Q2c进行操作，以便控制桥式电路420的变量(例如相电流和/或电压)。PWM控制器450可采用多种不同的控制技术中的任意一种，例如，授予Tracy等人的美国专利6,201,720中描述的空间矢量域控制技术。在本发明进一步的实施例中，相应的基准信号vrefa、vrefb与vrefc可由相应的幅值与相位基准信号对——其中每一对由相应的不同相电流(或其他相变量)产生——产生，而不是由一对幅值与相位基准信号∠Ref与|Ref|产生三相基准信号vrefa、vrefb与vrefc。这样的一种方法在对AC母线上的相位不平衡进行补偿中是有用的。
参照图2、3与4，假设图2和图3中的变换器120采取图4所示变换器120′的形式，采用形成误差控制振荡器——该振荡器由DC电压误差信号eVDC进行控制——的、图4中的正弦波发生器电路440以及图2(或图3)中的ZOH块224与求和点223，通过对VAR误差和/或DC电压误差做出响应地调节AC幅值基准信号|Ref|，并通过采用锁相环(PLL)——其从DC电压误差信号eVDC得出相位信息——调节AC相位基准信号∠Ref，图2与图3的控制结构对变换器120′(例如脉宽调制桥式电路，如图4所示)进行控制。这种PLL的带宽通常可与AC母线的频率无关，并且，与试图直接判定输入AC波形相位的某些传统相位/频率控制环相比，这种PLL可在相对较高的计算速率(即带宽)下稳定运行。这种的传统相位/频率环典型地可在两倍于AC母线相数与AC母线基频之积的最大速率产生相位基准，例如，对于60Hz的三相检测器大约为360Hz。与采用这种有限带宽检测器(例如过零检测器)的方法形成对比的是，根据图2、图3与图4所示本发明某些实施例的PLL可以用比AC母线相数与AC基频之积的两倍大得多的速率运行。例如，60Hz AC输入的三相UPS的例证性同步整流器控制器包含沿图2、图3与图4所示线的PLL，其以超过3kHz的速率产生相位基准信号。
现在参照图5，在本发明的某些实施例中，沿着图2与图4所示线的控制电路530(例如图4所示有源桥以及图3与图4中的相关控制结构)可用于控制整流器机510的有源桥式电路512，有源桥式电路512经由整流器滤波器514在DC母线520与AC源10之间传送电力。整流器滤波器514包含电感LR、电阻RR和电容CR(其可包含例如VAR补偿电容)，并经由电感LU与电阻RU(例如与分布网络有关的电阻和电感)耦合到AC源10。桥式电路512由控制电路530对DC母线520上的DC电压做出响应地以及视情况可选择对相电流iphase做出响应地进行控制，其可被看作一变换器，该变换器对滤波器514的“输出”上的AC电压v′进行调节，以便在AC源10与DC母线520之间获得所希望的电力传送。对该电压的频率(或相角，其是频率的积分)和/或幅值进行的控制可控制在DC母线520与AC源10之间的电力流。如图所示，相电流iphase可在滤波器514的不同点上进行测量，且在哪一点上检测相电流可影响用于VAR环——其在幅值基准信号发生器140′中实现——的VAR基准。例如，如果滤波器电容CR基本对应于连接到公用电网的VAR补偿电容，可在电容CR与电阻及电感RR、LR之间的点上对电流进行采样，并采用非零VAR基准。
图6示出了可用在图5所示构造之中的内部控制环结构。基准信号vref(例如图3中的基准信号vrefa、vrefb与vrefc)可被供到控制环，该控制环对整流器滤波器514的相电流iphase出响应地控制桥式电路512。该控制环包含前向补偿块620、具有传递函数Hi的反馈增益块650和求和点610，前向补偿块620在这里示为提供低通传递函数Gv。用在例证性连续域控制器中的传递函数Gv(s)由下式给出Gv(s)=gv1s+gz1s+gp1,---(2)]]>其中，gv1为常数，gp1表示极点频率，gz1表示零点频率。相应的离散(数字)域传递函数由下式给出Gv(z)=gv2x0+x1*z-11+y1*z-1,---(2)]]>其中，gv2为常数，x0、x1和y1为提供等效极点与零点的系数。对于具有100微亨电感的输入电感和13毫欧电阻的三相20kVa、208V不间断电源(UPS)中的整流器，发现gv2＝1，x0＝0.332，x1＝0，y1＝-0.668的值可以用速率为12.5kHz的控制器提供有益的性能。
图7示出了根据本发明进一步的实施例的UPS 700。UPS 700包含电力变换器电路720，该电路在AC母线710与DC母线730之间转移电力；逆变器电路740，该电路由DC母线730上的DC电压产生AC输出760；还包含备用DC电源750，该电源为DC母线730提供备用电力。电力变换器电路720包含整流器电路722，整流器电路722由幅值基准信号发生器724与相位基准信号发生器电路726分别产生的幅值基准信号与相位基准信号|Ref|与∠Ref进行控制。如图所示，幅值基准信号发生器电路724可对AC母线710的相电流iphase和/或DC母线730上的DC电压vDC做出响应地产生幅值基准信号|Ref|。相位基准信号发生器电路726对DC母线730上的DC电压vDC做出响应地产生相位基准信号∠Ref。可以明了，变换器720可沿着上面参照图1至6讨论的线运行。可以进一步明了的是，尽管图7示出了“在线式”UPS结构，本发明同样适用于采用涉及AC与DC母线之间的电力传送的其他电路构造的UPS，例如“在线互动式”UPS。
在附图和说明书中公开了本发明的例证性实施例。尽管采用了具体的术语，它们仅仅用作通用性和描述性意义，并非出于限制目的。本发明的范围由所附权利要求限定。
权利要求
1.一种在DC母线与AC母线之间传送电力的方法，该方法包含响应所述DC母线上的DC电压，产生DC电压误差信号；对所述DC电压误差信号进行微分，以便产生相位偏移信号；以及响应所述相位偏移信号，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
2.根据权利要求1的方法，其中，传送电力包含响应所述相位偏移信号，产生相位基准信号；以及响应所述相位基准信号，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
3.根据权利要求1的方法其中，产生DC电压误差信号包含产生所述DC母线上的所述DC电压的一系列采样；以及为所述DC电压的所述采样中相应的各个产生相应的DC电压误差信号值；其中，对所述DC电压误差信号进行微分包含确定所述DC电压误差信号值中连续的信号值之间的加权差，以产生一系列相位偏移信号值；并且其中，响应所述相位偏移信号、产生相位基准信号包含由所述一系列相位偏移信号值产生一系列相位基准信号值。
4.根据权利要求3的方法，其中，由所述一系列相位偏移信号值产生一系列相位基准信号值包含由前面计算出的相位基准信号值、相位偏移信号值和每步相角值产生相位基准信号值。
5.根据权利要求4的方法，其进一步包含响应所述AC母线上的AC电压，产生所述每步相角值。
6.根据权利要求2的方法，其中，响应所述相位偏移信号、产生相位基准信号包含响应所述相位偏移信号和所述AC母线上的AC电压的频率，产生所述相位基准信号。
7.根据权利要求2的方法，其中，产生相位基准信号包含以这样的速率对所述相位基准信号进行更新，该速率与所述AC母线上的AC电压的频率无关。
8.根据权利要求2的方法，其中，产生相位基准信号包含以这样的频率对所述相位基准信号进行更新，该频率大于所述AC母线的相数与所述AC母线上的AC电压基频之积的两倍。
9.根据权利要求1的方法，其中，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力包含响应所述相位偏移信号地运行电力变换器以便在所述AC母线与所述DC母线之间提供电力传送，且其中，所述相位偏移信号表示在所述电力变换器的输入与保持所述DC母线上所希望的电压需要的、驱动所述AC母线的AC源之间的相移大小。
10.一种在AC母线与DC母线之间传送电力的方法，该方法包含响应所述DC母线上的DC电压，产生相位基准信号；产生幅值基准信号；响应所述相位基准信号与所述幅值基准信号，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
11.根据权利要求10的方法，其中，产生相位基准信号包含响应所述DC母线上的所述DC电压，产生DC电压误差信号；响应所述DC电压误差信号，产生相位偏移信号；以及响应所述相位偏移信号，产生所述相位基准信号。
12.根据权利要求11的方法，其中，产生相位偏移信号包含对所述DC电压误差信号进行微分以产生所述相位偏移信号。
13.根据权利要求12的方法其中，产生DC电压误差信号包含产生所述DC母线上的所述DC电压的一系列采样；以及为所述DC电压的所述采样中相应的各个产生相应的DC电压误差信号值；其中，对所述DC电压误差信号进行微分包含确定所述DC电压误差信号值中连续的信号值之间的加权差，以产生一系列相位偏移信号值；并且其中，响应所述相位偏移信号、产生所述相位基准信号包含由所述一系列相位偏移信号值产生一系列相位基准信号值。
14.根据权利要求13的方法，其中，由所述一系列相位偏移信号值产生一系列相位基准信号值包含由前面计算出的相位基准信号值、相位偏移信号值和每步相角值产生相位基准信号值。
15.根据权利要求14的方法，其进一步包含响应所述AC母线上的AC电压，产生所述每步相角值。
16.根据权利要求11的方法，其中，响应所述相位偏移信号、产生所述相位基准信号包含响应所述相位偏移信号和所述AC母线上的AC电压的频率，产生所述相位基准信号。
17.根据权利要求10的方法，其中，产生幅值基准信号包含响应所述AC母线的相电流和/或所述DC母线上的所述DC电压，产生所述幅值基准信号。
18.根据权利要求17的方法，其中，产生幅值基准信号包含响应所述相电流，产生伏-安无功(VAR)误差信号；以及响应所述VAR误差信号，产生所述幅值基准信号。
19.根据权利要求18的方法，其中，产生VAR误差信号包含响应所述相电流、所述幅值基准信号以及所述相位基准信号，产生VAR推定信号；以及响应所述VAR推定信号以及VAR基准信号，产生所述VAR误差信号。
20.根据权利要求17的方法其中，产生相位基准信号包含响应所述DC母线上的所述DC电压，产生DC电压误差信号；以及响应所述DC电压误差信号，产生所述相位基准信号；并且其中，产生幅值基准信号包含响应所述DC电压误差信号，产生所述幅值基准信号。
21.根据权利要求10的方法，其中，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力包含响应所述相位基准信号，产生正弦基准信号；按照所述幅值基准信号对所述正弦基准信号进行标度；以及响应所述标度的正弦基准信号，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
22.根据权利要求21的方法其中，产生正弦基准信号包含响应所述相位基准信号，产生多个正弦基准信号，按照预先确定的相角对所述正弦基准信号彼此之间进行移相，所述预先确定的相角对应于所述AC母线相间的相移；其中，对所述正弦基准信号进行标度包含按照所述幅值基准信号对所述多个正弦基准信号中的各个进行标度；并且其中，传送电力包含响应所述标度的正弦基准信号中相应的各个，有选择地将所述AC母线的所述相中相应的各个耦合到所述DC母线。
23.一种用于在AC母线与DC母线之间传送电力的设备，该设备包含变换器电路，其耦合在所述AC母线与所述DC母线之间，并适用于响应所述DC母线上的DC电压、产生DC电压误差信号，对所述DC电压误差信号进行微分以产生相位偏移信号，响应所述相位偏移信号、在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
24.根据权利要求23的设备，其中，所述变换器电路适用于响应所述相位偏移信号、产生相位基准信号，响应所述相位基准信号、在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
25.根据权利要求24的设备，其中，所述变换器电路适用于产生所述DC母线上的所述DC电压的一系列采样，为所述DC电压的所述采样中相应的各个产生相应的DC电压误差信号值，确定所述DC电压误差信号值中连续的信号值之间的加权差以产生一系列相位偏移信号值，由所述一系列相位偏移信号值产生一系列相位基准信号值，响应所述相位基准信号值、在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
26.根据权利要求25的设备，其中，所述变换器电路适用于由前面计算出的相位基准信号值、相位偏移信号值和每步相角值产生相位基准信号值。
27.根据权利要求26的设备，其中，所述变换器电路进一步适用于响应所述AC母线上的AC电压，产生所述每步相角值。
28.根据权利要求25的设备，其中，所述变换器电路适用于响应所述相位偏移信号和所述AC母线上的AC电压的频率，产生所述相位基准信号。
29.根据权利要求23的设备，其中，所述变换器电路包含有源桥式电路，所述有源桥式电路适用于响应所述相位偏移信号，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
30.一种用于在AC母线与DC母线之间传送电力的设备，该设备包含电力变换器电路，其适用于响应相位基准信号和幅值基准信号，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力；相位基准信号发生器电路，其适用于响应所述DC母线上的DC电压，产生所述相位基准信号；以及幅值基准信号发生器电路，其适用于产生所述幅值基准信号。
31.根据权利要求30的设备，其中，所述相位基准信号发生器电路适用于响应所述DC母线上的所述DC电压、产生DC电压误差信号，响应所述DC电压误差信号、产生相位偏移信号，响应所述相位偏移信号、产生所述相位基准信号。
32.根据权利要求31的设备，其中，所述相位基准信号发生器电路适用于对所述DC电压误差信号进行微分以产生所述相位偏移信号。
33.根据权利要求32的设备，其中，所述相位基准信号发生器电路适用于产生所述DC母线上的所述DC电压的一系列采样，为所述DC电压的所述采样中相应的各个产生相应的DC电压误差信号值，确定所述DC电压误差信号值中连续的信号值之间的加权差以产生一系列相位偏移信号值，由所述一系列相位偏移信号值产生一系列相位基准信号值。
34.根据权利要求33的设备，其中，所述相位基准信号发生器电路适用于由前面计算出的相位基准信号值、相位偏移信号值和每步相角值产生相位基准信号值。
35.根据权利要求30的设备，其中，所述幅值基准信号发生器电路适用于响应所述AC母线上的相电流和/或所述DC母线上的所述DC电压，产生所述幅值基准信号。
36.根据权利要求35的设备，其中，所述幅值基准信号发生器电路适用于响应所述相电流、产生伏-安无功(VAR)误差信号，响应所述VAR误差信号、产生所述幅值基准信号。
37.根据权利要求36的设备，其中，所述幅值基准信号发生器电路适用于响应所述相电流、所述幅值基准信号以及所述相位基准信号地产生VAR推定信号，响应所述VAR推定信号以及VAR基准信号地产生所述VAR误差信号。
38.根据权利要求35的设备，其中，所述相位基准信号发生器电路适用于响应所述DC母线上的所述DC电压、产生DC电压误差信号，响应所述DC电压误差信号、产生所述相位基准信号；且其中，所述幅值基准信号发生器电路适用于响应所述DC电压误差信号，产生所述幅值基准信号。
39.根据权利要求30的设备，其中，电力变换器包含有源桥式电路。
40.根据权利要求30的设备，其中，所述电力变换器电路适用于响应所述相位基准信号、产生正弦基准信号，按照所述幅值基准信号对所述正弦基准信号进行标度，响应所述标度的正弦基准信号、在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
41.一种不间断电源(UPS)，其包含AC母线；DC母线；电力变换器电路，该电路适用于响应相位基准信号和幅值基准信号，在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力；相位基准信号发生器电路，该电路适用于响应所述DC母线上的DC电压，产生所述相位基准信号；以及幅值基准信号发生器电路，该电路适用于产生所述幅值基准信号。
42.根据权利要求41的UPS，其中，所述相位基准信号发生器电路适用于响应所述DC母线上的所述DC电压、产生DC电压误差信号，响应所述DC电压误差信号、产生相位偏移信号，响应所述相位偏移信号、产生所述相位基准信号。
43.根据权利要求42的UPS，其中，所述相位基准信号发生器电路适用于对所述DC电压误差信号进行微分以产生所述相位偏移信号。
44.根据权利要求41的UPS，其中，所述幅值基准信号发生器电路适用于响应所述AC母线上的相电流和/或所述DC母线上的所述DC电压，产生所述幅值基准信号。
45.根据权利要求44的UPS，其中，所述幅值基准信号发生器电路适用于响应所述相电流、产生伏-安无功(VAR)误差信号，响应所述VAR误差信号、产生所述幅值基准信号。
46.根据权利要求45的UPS，其中，所述幅值基准信号发生器电路适用于响应所述相电流、所述幅值基准信号以及所述相位基准信号地产生VAR推定信号，响应所述VAR推定信号以及VAR基准信号地产生所述VAR误差信号。
47.根据权利要求44的UPS，其中，所述相位基准信号发生器电路适用于响应所述DC母线上的所述DC电压、产生DC电压误差信号，响应所述DC电压误差信号、产生所述相位基准信号；且其中，所述幅值基准信号发生器电路适用于响应所述VAR误差信号和所述DC电压误差信号，产生所述幅值基准信号。
48.根据权利要求41的UPS，其中，所述电力变换器电路适用于响应所述相位基准信号、产生正弦基准信号，按照所述幅值基准信号对所述正弦基准信号进行标度，响应所述标度的正弦基准信号、在所述AC母线与所述DC母线之间传送电力。
全文摘要
在例如不间断电源等电力变换器设备中，对DC母线上的DC电压做出响应地产生相位基准信号。对AC母线的相电流和/或DC母线上的DC电压做出响应地产生幅值基准信号。对相位基准信号和幅值基准信号做出响应地在AC与DC母线之间进行电力传送。相位基准信号的产生可包含对DC母线上的DC电压做出响应地产生DC电压误差信号，对DC电压误差信号做出响应地产生相位偏移信号，对相位偏移信号做出响应地产生相位基准信号。幅值基准信号的产生可包含对相电流做出响应地产生伏－安无功(VAR)误差信号，对VAR误差信号做出响应地产生幅值基准信号。
文档编号H02M7/219GK1950999SQ200580013620
公开日2007年4月18日 申请日期2005年4月22日 优先权日2004年4月29日
发明者J·G·特蕾西, H-E·普菲策尔, K·鲍曼 申请人:伊顿动力品质公司