利用升压模式降额保护滤波电感器的有源前端电力变换器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了用于控制电力变换器以保护输入滤波电感器免于过热的方法和设备，其中，有源前端（AFE）整流器以升压模式进行操作，以在降额的输出电流值处提供升压的DC电压，该降额的输出电流值是根据与在滤波电感器将不会过热的情况下的最大负载条件相对应的DC母线电压升压量而选择的。
【专利说明】利用升压模式降额保护滤波电感器的有源前端电力变换器
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及电力变换【技术领域】，并且更具体地涉及用于升压模式降额(boostmode derating)的方法和设备。
【背景技术】
[0002]电力变换系统用于向负载提供交流(AC)输出电力(例如,利用逆变器级驱动AC电机的电机驱动器)。有源前端(AFE)变换器采用开关整流器对输入AC电力进行变换以向母线提供DC电力，利用逆变器开关对DC母线进行变换以输出用于驱动负载的电流。这样的有源前端变换器通常耦接有输入滤波器(诸如连接至每个电力相的LCL滤波器电路)。因为前端整流器是开关电路，所以输入滤波器操作用于防止不需要的谐波含量引入电网或其他输入源。通常根据电力变换器额定值来设计滤波器部件(包括滤波电感器)，其中，过大尺寸的输入滤波器部件增加了系统成本并且占用了宝贵的封闭空间。然而，可能出现如下情形:在该情形下，电网电压骤降，或者可用的输入源电压低于针对变换器所设计的标称AC输入电压。并且，在某些应用中，可能期望即使在源电压低的情况下也能够操作较高电压的电机或其他负载，例如，期望以400V输入电压来驱动460V的电机。在这些情形下，可以在升压模式下操作有源前端整流器以实质上增加前端变换器的增益，从而对DC母线电压进行升压。然而，在满载情况下，有源前端整流器的升压模式操作导致增加的波纹和其他谐波，这会使得滤波电感器的芯过热。可以放置一个或更多个热敏关断开关，来感测电感器温度的增加并且使得系统安全停机。然而，在某些应用中，可能不希望使驱动器跳闸，因此期望具有使得系统能够在不停机的情况下在升压模式下运行的技术。另外，为了感测由于多种原因导致的温度增加(诸如为了检测满载驱动时是否停止了系统鼓风扇)，可能将这样的热敏开关放置在距离电感器芯一定距离处，因此热敏开关可能不能够迅速地检测到滤波电感器芯中的过热。增加多个热敏开关可以解决该问题，但是该方法进一步增加了系统的成本和复杂性。因此，需要改进的电力变换器设备和操作技术，以便于在缓解或避免滤波电感器的热应力的情况下使有源前端在升压模式下选择性地操作。
【发明内容】
[0003]现在概述本公开内容的各个方面，以便于本公开内容的基本理解，其中，该概述不是本公开内容的广泛综述，并且不是旨在鉴定本公开内容的某些元素也不是旨在描绘其范围。相反，本概述的主要目的是在下文中所呈现的更加详细的描述之前以简化形式呈现本公开内容的各种构思。本公开内容提供电机驱动器和其他电力变换系统以及用于电机驱动器和其他电力变换系统的控制技术，其中，在升压模式下对电力变换器选择性地降额，以保护输入滤波电感器免受热应力。
[0004]提供了一种用于操作电力变换器方法，其中，在升压模式下操作整流器，以提供高于峰值线间AC输入电压的DC母线电压，并且根据输入电压以及DC母线电压升压量来确定降额的输出电流值，其中，降额的输出电流小于或等于电力变换器的最大输出电流额定值。在某些实施中，有源前端电力变换器以降额的整流器输出电流电平来驱动DC负载，其中，整流器的DC负载可以是输出逆变器，该输出逆变器根据降额的输出电流值向整流器提供DC电流命令。在其他应用中，有源前端变换器在升压模式下操作并且根据降额的输出电流值将DC输出电流提供给其他形式的DC负载，例如，电池充电系统、太阳能电池组、燃料电池等。通过该方法，在以升压模式操作的前端转换器上可以减轻或避免对滤波电感器部件的热应力，而无需增大过滤电感器的尺寸。在某些实施方式中，从与线间AC输入电压相对应的查找表中获得降额的输出电流值，并且该方法还包括对查找表中的值进行选择性地插值，以导出降额的输出电流值。可以使用多个查找表，其中根据相关联的输入电压电平来分别地选择给定查找表。在某些实施中，一个或多个查找表的DC母线电压升压量和对应的降额的输出电流值与输入滤波电感器被设计成不过热的所述电力变换器的最大稳态负载操作条件相对应。在某些实施方式中，根据DC母线电压升压量来求解降额方程，以确定降额的输出电流值。非暂态计算机可读介质被设置有用于实现电力变换系统操作方法的计算机可执行指令。
[0005]提供了电力变换系统，包括:有源整流器，其提供DC母线电压；以及控制器，其使整流器操作于升压模式以提供高于峰值线间AC输入电压的DC母线电压。控制器根据线间AC输入电压以及DC母线电压升压量来确定降额的输出电流值，并且根据降额的输出电流值选择性地操作整流器。在某些实施方式中，降额的输出电流值和相对应的DC母线电压升压量与一个或更多个滤波电感器被设计成不过热的所述电力变换器的最大稳态负载操作条件相对应。某些实施方式下的控制器根据DC母线电压升压量来从查找表中获得降额的输出电流值，并且控制器可以选择性地对查找表中的电流值进行插值，以导出降额的输出电流值。另外，控制器可以选择多个查找表中的与线间AC输入电压相对应的给定的一个查找表，并且可以使用所选择的查找表中的值的插值，以获得降额的输出电流值。而且，在各种实施方式中，控制器可以通过根据DC母线电压升压量对至少一个降额方程进行求解来确定降额的输出电流值。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]以下说明和附图详细阐述了本公开内容的某些示例性实施方式，这些示例性实施方式表示可以执行本公开内容的各种原理的若干示例性方式。然而，所说明的示例不是本公开内容的众多可能实施方式的穷举。本公开内容的其他目的、优点和新颖特征将在以下结合附图考虑的详细描述中说明，其中:
[0007]图1是示出根据本公开内容的一个或更多个方面的利用升压模式降额控制来保护输入滤波电感器的示例性电机驱动电力变换器的示意图；
[0008]图2是示出用于在有源前端整流器的升压模式操作期间选择性地对电力变换器输出电流进行降额的示例性电力变换器操作方法的流程图；
[0009]图3是示出作为DC电压升压的函数的示例性输出电流降额曲线的曲线图；
[0010]图4示出了用于根据DC电压升压选择性地降额电力变换器输出电流的示例性查找表;
[0011]图5是示出在有源前端处于不升压的正常操作的情况下电力变换器的滤波电感器的电流谐波含量的曲线图；
[0012]图6是示出在有源前端整流器的输出电流不降额的升压模式操作的情况下电力变换器的滤波电感器的电流谐波含量的曲线图；以及
[0013]图7是示出根据本公开内容的在降额的输出电流电平处以升压电压驱动DC负载的有源前端电力变换器的另一实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0014]现在参照附图，在下文中结合附图描述若干实施方式或实施例，其中，相同的附图标记用于表示所有附图中相同的元件，并且其中，各种特征不必按比例绘制。公开了如下方法和设备，该方法和设备用于操作电机驱动器或具有以升压模式操作的有源前端的其他有源前端电力变换系统，以生成具有比峰值线间AC输入电压电平高的电压的DC母线。尽管在AC电机驱动器的背景下进行了说明和描述，但是本公开内容的各种构思发现与具有驱动DC负载的有源前端变换器的其他形式的电力变换系统相关联的效用，其中，本公开内容不限于所示出的示例。
[0015]图1示出用于接收来自外部电源2的单相AC输入电力或多相AC输入电力的示例性电机驱动电力变换系统10。所示出的示例接收三相输入，但是单相或其他多相实施方式也是可能的。电机驱动器10包括输入滤波电路20，在此情况下，输入滤波电路20为三相LCL滤波器，其具有连接至电源2的电力引入线的电网侧电感器L1、L2和L3以及串联连接的变换器侧电感器L4、L5和L6，其中，在相应的电网和变换器侧电感器与公共连接节点之间连接有滤波电容C1、C2和C3，该公共连接节点可以但不必连接至系统接地。尽管在三相LCL滤波电路20的背景下示出了滤波电路，但可以使用包括但不限于LC滤波器的其他替代电路配置。
[0016]电机驱动器10包括输入滤波电路20、整流器30、DC母线或DC链接电路40以及输出逆变器50，其中，整流器30和逆变器50可以通过控制器60进行操作。控制器60包括具有相关联的升压逻辑64的整流控制器62、逆变控制器66以及降额控制部件70，降额控制部件70使用一个或更多个查找表(LUT) 72和/或一个或更多个降额方程74进行操作，以在整流器30以下文中进一步描述的升压模式进行操作时选择性地对整流器输出电流降额。在所示的示例中，降额控制部件70将降额的输出电流值76提供给逆变开关控制器66，然后，逆变开关控制器66向整流开关控制器62提供DC电流命令值IDC，以使整流器30在降额的输出电流电平处进行操作。在其他可能的实施中，降额部件70将降额的输出电流值76直接提供给整流开关控制器62 (以下的图7)。
[0017]控制器60及其部件可以被实现为任意合适的硬件、处理器执行的软件、处理器执行的固件、逻辑电路和/或其组合，其中，所示的控制器60可以主要以提供各种控制功能的处理器执行的软件或固件实现，通过该软件或固件，处理器60接收反馈和/或输入信号和/或值(例如设置点)并且提供整流器开关控制信号62a和逆变器开关控制信号66a，以操作整流器30的开关器件SI至S6和逆变器50的开关S7至S12，从而对输入电力进行变换以提供用于驱动负载4的AC输出电力。另外，控制器60及其部件62、64、66、70和/或72可以在单个基于处理器的装置(诸如微处理器、微控制器、FPGA等)中实现，或者，控制器60及其部件62、64、66、70和/或72中的一个或更多个可以分别通过两个或更多个处理器装置以单个或分布方式实现。
[0018]电机驱动器10提供包括用于通过滤波电路20接收来自源2的三相电力的开关整流器(也称作变换器)30的有源前端(AFE)。整流器30包括整流开关SI至S6，整流开关SI至S6可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或能够根据相应的整流开关控制信号62a进行操作以在激励时选择性地导通电流的其他合适形式的基于半导体的开关器件。另外，如图1所示，在每个IGBT SI至S6两端连接二极管。在操作中，根据脉冲宽度调制的整流开关控制信号62a控制整流开关SI至S6的切换，以对来自源2的AC输入电力提供有源整流，从而在DC链接电路40中的DC母线电容C4两端提供DC母线电压Vdc。此外，根据升压控制逻辑64，可以针对正常操作或升压模式操作通过电机驱动控制器60的整流开关控制部件62选择性地操作整流器30。在升压操作下，整流开关控制部件62提供信号62a，以使得整流器30生成高于从输入源2接收的峰值线间AC输入电压的电平的DC母线电压。
[0019]图1中的驱动器10还包括逆变器50，逆变器50具有用于接收来自DC母线40的电力并且向电机或其他负载4提供AC输出电力的开关S7至S12。逆变开关S7至S12根据来自驱动控制器60的逆变开关控制部件66的开关控制信号66a进行操作，并且可以是任何形式的合适的高速开关器件(包括但不限于IGBT)。逆变控制器66还向整流开关控制器62提供DC电流命令信号或值IDC，以使得整流控制器62操作整流开关SI至S6，从而相应地向DC链接电路40提供DC输出电流。另外，控制器60接收包括用于期望的输出操作的设置信号或值的各种输入信号或值(诸如，电机速度、位置、转矩等)以及表示电机驱动器10的各个部分的操作值的反馈信号或值。在这些值中，存在表示DC母线电压Vdc的DC母线电压反馈信号或值78以及表示线间AC输入电压值的信号或值79。
[0020]还参照图5和图6，在多种情况下可能出现有源前端整流器30以升压模式进行操作。例如，电机驱动器10可以针对基于接收的在特定标称电压电平或范围处的AC输入电力(例如在一个示例中的480V AC)的输出电流(或马力)额定值来设计。在某些实施方式中，控制器60采用升压控制部件64来选择性地将整流开关控制部件64从正常操作切换为升压操作，并向降额系统70和整流开关控制器62提供操作逆变器电机所需的额外的DC母线电压升压量(例如DC母线电压升压量)64a (AVdc)。此外，在某些实施中，升压量64a可以被预先编程到控制器60中，或者可以为用户可配置的。例如，电机驱动器10可以被设计用于特定AC输入电压值或范围(例如480V、60Hz )，但可以安装用于提供仅交流380V输入的环境。在这样的情况下，可以利用由整流开关控制器62和降额系统70使用的固定的DC电压升压值64a对控制器60进行编程。
[0021]由图5可见，具有标称AC输入电压的整流器30的正常操作(不升压的情况)产生滤波电路20中的某些谐波含量。图5示出了曲线图300，曲线图300示出作为以交流400V输入操作的、在不使用升压操作的情况下提供直流560V母线并且来自逆变器50的输出向负载提供交流380V输出的示例性电机驱动器的额定峰值电流的百分比的谐波分量。在该条件下，用于操作400V的电机的常规DC母线电压为直流560V。在该非升压整流器操作条件下，在302处发现特定电平的谐波，对于交流60Hz输入频率大约接近4KHz。然而，如果该系统要驱动460V的电机，则DC母线电压需要增加至直流680V。结果，额外的DC电压升压量为680-560=120V DC。图6中的曲线图310表示在使用有源前端整流器升压操作来将DC电压Vdc升压至高于线间输入电压峰值(在这种情况下为直流680V)的情况下，根据交流400V输入源再次操作的相同变换器10的额定峰值电流频率含量的百分比。此外，在这种情况下，输出逆变器50提供不具有整流器输出电流的降额的交流460V输出。由图6可以看出，对应的峰值电流谐波含量312显著高于图5的非升压示例中的对应谐波含量302。
[0022]发明人发现升压模式下增加的谐波含量导致滤波电路电感器L4至L6的电感器芯的工作温度增加。特别地，变换器侧电感器L4至L6可能遭受由有源前端整流器30的升压操作引起的热应力。关于这一点，电机驱动器和其他有源前端电力变换系统10通常围绕标称额定值条件来设计，该标称额定值条件包括额定的AC输入电压电平和对应的DC母线电压和电流以及驱动输出电力或电流电平。为了节省关于成本、热和内部空间的设计，输入滤波电感器L通常围绕标称额定值条件进行设计，因此由于增加的谐波加热芯结构，切换操作至升压模式可能引起电感器的过大的热应力。如上所指出的，可以使用热关断开关来尝试检测电感器芯的过热，但过多的传感器覆盖不仅昂贵而且增加电机驱动系统10的复杂度。此外，实践中出现许多如下情况，在这些情况下，期望操作电力变换器10，使得整流器将DC母线电压升压超过峰值线AC输入电压值。简单地提供热停止能力可以保护滤波电感器L不受热应力，但可能生成不期望的系统停止。解决该问题的另一个方法是设计滤波电感器L以适应与升压模式操作相关联的更高的谐波含量，但这需要增加输入滤波电路20及其部件的尺寸和成本。
[0023]本公开内容通过对基于升压模式操作的电机驱动器输出(特别是来自整流器30的最大输出电流)选择性地进行降额，来解决了现有技术中的缺点。使用该新技术，滤波电感器L不必为过大尺寸，并且系统可以以整流器升压模式间歇地或者甚至连续地操作而不触发不期望的故障停机，同时保护滤波电感器L不受热应力。具体地，控制器60采用降额系统70，降额系统70在有源前端升压模式操作期间向逆变开关控制器66提供降额的输出电流值76。在该实施方式中，逆变控制器66向整流控制器62提供降低或降额的DC电流命令值Irc，以在有源前端升压模式期间根据降额的输出电流值76来操作整流器30。根据如下量确定降额量76:基于一个或更多个反馈信号或值79在源2处呈现的AC输入电压(或在LCL滤波电路20中的其他测量点处的AC输入电压电平)，以及DC母线电压(反馈信号或值78)和从升压控制部件64获得的DC母线电压升压的额外量64a (Λ Vdc)。在某些实施方式中，可以将降额的输出电流值76表示为逆变器50或整流器30的标称输出电流额定值的百分比。此外，在实践中，降额的输出电流值76小于或等于电力变换系统10的最大输出电流额定值。在以下的图7的实施方式中，直接向整流开关控制器62提供降额的输出电流值76，该降额的输出电流值76可以表示整流器30的标称DC输出电流额定值的百分比。
[0024]仍参照图2，示出了用于操作电力变换系统的方法100，方法100可以应用于图1的电机驱动器10或以下图7的有源前端变换器10或任何其他电力变换系统中。尽管以下以一系列动作或事件来说明和描述方法100，但应当理解本公开内容的各个方法并不限于这样的动作或事件的所示顺序。关于这一点，除非下文特别提供，一些动作或事件可以以不同顺序发生，和/或与除了在此根据本公开内容说明和描述的动作或事件之外的其他动作或事件同时发生。还应注意，并不需要所示出的所有步骤来实施根据本公开内容的过程和方法，并且可以对一个或更多个这样的动作进行组合。本公开内容的所示的方法100和其他方法可以实施为硬件、处理器执行的软件或其组合(诸如在此描述的示例性控制器60)，并且可以体现为存储在有形非暂态计算机可读介质(诸如在一个示例中为与控制器60操作上关联的存储器)中的计算机可执行指令的形式。
[0025]如图2的102所示，驱动器10或其整流器30可以以正常的100%输出电流额定值来操作。在104处，确定整流器30是否以升压模式操作。如果不是以升压模式操作(在104处为“否”)，则在102处继续以正常输出电流额定值来操作驱动器10。如果整流器处于升压模式(在104处为“是”)，则控制器60根据线间AC输入电压值(例如根据反馈信号或值79)以及根据来自升压控制部件64的DC母线电压升压量64a (在图中被表示为Λ Vdc)来确定降额的输出电流值(以上图1中的76)。在某些实施方式中，按照DC伏特来表示电压升压量，尽管并不严格要求如此。例如，如果标称DC电压(例如，接近峰值线间AC输入电压值)为直流560V，则用于提供直流680V的DC母线电压的升压模式操作将表示直流120V的母线电压升压量(AVdc=120V DC)。可以采用使用DC母线电压升压量的其他合适的表示方案，DC母线电压升压量某种意义上表示对DC母线电压Vdc的升压模式操作的效果。
[0026]可以以多种方式执行降额的输出电流值76的确定。在一个可能的实施方式中，图2中的方法100提供了查找表(例如图1中的查找表72 )的使用，其中，从与线间AC输入电压值相对应的查找表72中获得降额的输出电流值76。例如，如图2的106可示，这可以通过对与AC输入电压电平相对应的查找表72编索引来完成，以确定与DC电压升压量64a Δ Vdc相关联的驱动器输出电流降额值76。在另一个可能的实施方式(如图2中的虚线所示)中，可以在107处求解与AC输入电压电平相对应的降额方程，以根据DC电压升压量Λ Vdc64a确定驱动器或整流器的输出电流降额值76。然后，在108处，根据降额的输出电流值76来操作驱动输出逆变器50，并且驱动输出逆变器50向整流开关控制器62提供DC电流命令值，以根据降额值76操作整流器30。例如，电机驱动器10及其逆变器50可以接收表示期望的负载驱动条件的一个或更多个设置值，例如给定扭矩、速度、位置等。特定实施方式中的逆变控制器66使用输出电流降额值76作为提供给电机负载4的输出电流的最大限值。因此，逆变器50将提供使得不超过降额值76的输出(包括期望的DC电流命令值IDC)，从而确保滤波电感器L不受热应力。然后，处理100返回以在104处再次确定整流器是否以如上所述的升压模式继续操作，并且处理以如上所述的方式继续。
[0027]还参照图3和图4，图3示出了曲线图200，曲线图200描述额定电流的百分比相对于400V AC线间输入电压电平的DC电压升压量的曲线76，而图4示出了与图3中的曲线202相对应的示例性查找表72。在该示例中的，是从多个这样的表72中选择图4中的表，其中每个表72与特定的AC输入电压值相关联。由图3可以看出，当DC母线电压为高于正常值的114V时，驱动器或整流器的电流额定值为100%(例如，降额的输出电流值76等于作为整体的电力变换器10或其整流器30的最大输出电流额定值)。在这种情况下，曲线76表示在滤波电感器L不受热应力的情况下的最大稳态负载条件，从而将DC母线电压升压114V将使得滤波电感器L避免过热。然而，当DC母线电压升压量64a增加至160V和184V时，降额的输出电流值76分别下降至约93%和85%。因此，以这些电平控制逆变器50，从而整流器30提供不超过该输出电流的降额量的量，使得滤波电感器L在合适的热范围内继续操作。在特定实施方式中，可以使用方程74 (图1)(例如多项式函数)来评估任意给定DC母线电压升压量的降额曲线76。
[0028]此外，图3中的曲线76和图4中的对应查找表72与特定的线间AC输入电压值相对应，其中可以提供一个或更多个这样的参数函数74和/或查找表72。因此，例如，图1中的降额系统70可以被配置成基于系统10中呈现的线间AC输入电压(例如根据输入电压反馈信号或值79)来选择合适(例如最接近)的函数74和查找表72，并且使用该函数或查找表根据AC输入线电压值和DC母线电压升压量64a来确定降额的输出电流值76。此外，如图4所示，特定实施方式可以采用各个AC输入电压电平(例如380V、390V、400V等)的不同的查找表72。同样地，降额系统70可以采用多个降额方程74中的一个，每个降额方程74对应于不同的AC输入电压电平，其中降额系统70根据反馈79选择最接近或最合适的方程74。在一个可能的实施方式中，控制器60的降额系统70被配置成动态接收输入电压反馈信号或值79并选择用于确定降额的输出电流值76的最接近的查找表72。类似地，降额系统70可以基于AC输入值79从多个降额方程74中进行选择。
[0029]此外，当使用所选择的查找表72时，控制器60的降额系统70可以利用降额的输出电流值确定进行插值。由图4可以看出，例如，控制器60可以在查找表72的与电力系统10中呈现的DC母线电压升压量以上和以下的DC母线电压升压量64a相对应的降额的输出电流值76之间进行插值，以导出用于操作逆变器50从而驱动整流器30的降额的输出电流值76。例如，如果图4的示例中的DC母线电压升压量64a为直流175V(A Vdc=175)，则控制器60可以利用与实际电压升压以上和以下的DC母线电压升压量(例如直流170V和直流180V)相对应的对应降额的输出电流值(例如91%或87%)使用任何合适的插值技术(例如线性插值或其他)来导出或计算通过插值的值76 (例如在该示例中为89%)。
[0030]在特定实施方式中，可以选择查找表72的值和降额方程74的参数，使得所述值和参数与电力变换器10的最大稳态负载操作条件相对应,针对最大稳态负载操作条件,输入滤波电感器(例如L)被设计成不过热。可以通过任何合适的装置获得该关联，例如，通过经验测试导出电感器芯的温度为额定值(或在其可接受范围内)的多个不同的DC母线电压升压值64a的输出电流降额值76，以及构建多个AC输入电压值中的每个电压值的对应表72。同样地，可以使用经验数据基于曲线拟合或其他合适的数学技术来导出方程74(例如，线性或多项式等)。
[0031]图7示出了另一示例性的电力变换系统，在这种情况下，如上所述有源前端变换器10具有开关整流器30和对应的整流开关控制器62。然而，在该示例中，整流器30提供DC输出以驱动外部DC负载50。在这种情况下，有源前端输出降额部件70直接向整流开关控制器62提供降额的输出电流值76。在操作中，整流控制器62提供升压模式的开关控制信号62a以向负载50提供高于峰值线间AC输入电压值的升压后的或增加的DC输出电压，并且还控制提供给负载50的DC输出负载电流Iujad使得不超过降额的输出电流值76。因此，从图7可以看出，除了整流器30在由逆变器负载使用的DC母线电路40两端提供升压的DC电压的上述电机驱动应用之外，本公开内容的构思有利地便于具有在针对任意数量类型的DC负载50 (例如电容器组充电、燃料电池、太阳能电池等)的多种应用中的降额的整流器输出电流限制的AFE升压模式操作。
[0032]本发明还可以如下配置:
[0033](I) 一种用于操作电力变换系统的方法，所述方法包括:
[0034]在升压模式下操作所述电力变换系统的整流器，以提供比峰值线间AC输入电压值高的DC母线电压；
[0035]根据所述线间AC输入电压值以及根据DC母线电压升压量确定降额的输出电流值，所述降额的输出电流值小于或等于所述整流器的最大输出电流额定值；以及
[0036]根据所述降额的输出电流值操作所述整流器。
[0037](2)根据(I)所述的方法，其中，所述确定降额的输出电流值包括:
[0038]从与所述线间AC输入电压值相对应的查找表中获得与所述DC母线电压升压量相对应的降额的输出电流值。
[0039](3)根据(I)所述的方法，其中，所述确定降额的输出电流值包括:
[0040]选择性地对所述查找表中的、与在所述电力变换系统中呈现的所述DC母线电压升压量以上和以下的DC母线电压升压量相对应的两个降额的输出电流值进行插值，以导出所述降额的输出电流值。
[0041](4)根据(2)所述的方法，其中，所述确定降额的输出电流值包括:
[0042]选择多个查找表中的、与所述线间AC输入电压值相对应的给定的一个查找表；
[0043]从所述多个查找表中的所述给定的一个查找表中获得与所述DC母线电压升压量相对应的降额的输出电流值。
[0044](5)根据(4)所述的方法，其中，所述确定降额的输出电流值包括:
[0045]选择性地对所述多个查找表中的所述给定的一个查找表中的与在所述电力变换系统中呈现的所述DC母线电压升压量以上和以下的DC母线电压升压量相对应的两个降额的输出电流值进行插值，以导出所述降额的输出电流值。
[0046](6)根据(2)所述的方法，其中，所述查找表中的对应的降额的输出电流值和所述DC母线电压升压量与输入滤波电感器被设计成不过热的所述电力变换系统的最大稳态负载操作条件相对应。
[0047](7)根据(I)所述的方法，其中，所述确定降额的输出电流值包括:
[0048]根据所述DC母线电压升压量求解至少一个降额方程。
[0049](8)根据(7)所述的方法，其中，所述确定降额的输出电流值包括:
[0050]选择多个降额方程中的与所述线间AC输入电压值相对应的给定的一个降额方程；以及
[0051]根据所述DC母线电压升压量求解所述多个降额方程中的所述给定的一个降额方程。
[0052](9) 一种非暂态计算机可读介质，其具有用于操作电力变换系统的计算机可执行指令，所述计算机可读介质包括用于执行以下操作的计算机可执行指令:
[0053]在升压模式下操作所述电力变换系统的整流器，以提供高于峰值线间AC输入电压值的DC母线电压；
[0054]根据所述线间AC输入电压值以及根据DC母线电压升压量确定降额的输出电流值，所述降额的输出电流值小于或等于所述整流器的最大输出电流额定值；以及
[0055]根据所述降额的输出电流值操作所述整流器。
[0056](10)根据(9)所述的计算机可读介质，其中，用于确定所述降额的输出电流值的所述计算机可执行指令包括用于执行以下操作的计算机可执行指令:
[0057]从与所述线间AC输入电压值相对应的查找表中获得与所述DC母线电压升压量相对应的降额的输出电流值。
[0058](11)根据(10)所述的计算机可读介质，其中，用于确定所述降额的输出电流值的所述计算机可执行指令包括用于执行以下操作的计算机可执行指令:
[0059]选择性地对所述查找表中的与在所述电力变换系统中呈现的所述DC母线电压升压量以上和以下的DC母线电压升压量相对应的两个降额的输出电流值进行插值，以导出所述降额的输出电流值。
[0060](12)根据(10)所述的计算机可读介质，包括至少一个查找表，所述至少一个查找表包括多个降额的输出电流值以及对应的DC母线电压升压量。
[0061](13)根据(10)所述的计算机可读介质，其中，用于确定所述降额的输出电流值的所述计算机可执行指令包括用于执行以下操作的计算机可执行指令:
[0062]根据所述DC母线电压升压量求解至少一个降额方程。
[0063](14) 一种电力变换系统，包括:
[0064]包括至少一个电感器的滤波电路；
[0065]有源整流器，其包括多个整流开关器件，所述有源整流器被耦接用于通过所述滤波电路接收来自外部电源的AC输入电力并在DC母线上提供DC母线电压；
[0066]控制器，其向所述整流开关器件提供整流控制信号，从而在升压模式下选择性地操作所述整流器，以提供高于峰值线间AC输入电压值的DC母线电压，所述控制器被操作用于根据所述线间AC输入电压值及根据DC母线电压升压量来确定降额的输出电流值，以及根据所述降额的输出电流值选择性操作所述整流器。
[0067](15)根据(14)所述的电力变换系统，其中，所述控制器被操作用于从与所述线间AC输入电压值相对应的查找表中获得与所述DC母线电压升压量相对应的所述降额的输出电流值。
[0068](16)根据(15)所述的电力变换系统，其中，所述控制器被操作用于选择性地对所述查找表中的与在所述电力变换系统中呈现的所述DC母线电压升压量以上和以下的DC母线电压升压量相对应的两个降额的输出电流值进行插值，以导出所述降额的输出电流值。
[0069](17)根据(15)所述的电力变换系统，其中，所述控制器被操作用于选择多个查找表中的与所述线间AC输入电压值相对应的给定的一个查找表，并且从所述多个查找表中的所述给定的一个查找表中获得与所述DC母线电压升压量相对应的降额的输出电流值。
[0070](18)根据(17)所述的电力变换系统，其中，所述控制器被操作用于选择性地对所述多个查找表中的所述给定的一个查找表中的与在所述电力变换系统中呈现的所述DC母线电压升压量以上和以下的DC母线电压升压量相对应的两个降额的输出电流值进行插值，以导出所述降额的输出电流值。
[0071](19)根据(14)所述的电力变换系统，其中，所述控制器被操作用于通过根据所述DC母线电压升压量求解至少一个降额方程，来确定所述降额的输出电流值。
[0072](20)根据(14)所述的电力变换系统，其中，所述降额的输出电流值和对应的DC母线电压升压量与至少一个电感器被设计成不过热的所述电力变换系统的最大稳态负载操作条件相对应。
[0073]根据本公开内容的其他方面，提供了一种非暂态计算机可读介质(例如计算机存储器、电力变换器控制系统(例如，控制器100)内的存储器、CD-ROM、软盘、闪速驱动器、数据库、服务器、计算机等)，其包括用于执行上述方法的计算机可执行指令。以上示例仅说明本公开内容的各个方面的若干可能实施方式，其中本领域的其他技术人员在阅读和理解本说明书与附图时将想到等效替换和/或修改。特别是关于由上述部件(组件、器件、系统、电路等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这样的部件的术语(包括“装置”的引用)旨在对应于用于执行所描述部件的指定功能(即，功能上等效)的任何部件，如硬件、处理器执行的软件或其组合，即使其在结构上不等同于执行本公开内容的所示实现的功能的所公开结构也如此。另外，尽管可能仅关于若干实现中的一个公开了本公开内容的特定特征，但如针对任何给定或特定应用可以期望的且有利的，这样的特征可以与其他实现的一个或更多个其它特征组合。另外，就在详细描述和/或权利要求中使用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“带有”或其变体来说，这样的术语意在以类似于术语“包括”的方式表示包含。
[0074]部件列表
[0075]
【权利要求】
1.一种用于操作电力变换系统(10)的方法(100)，所述方法包括: 在升压模式下操作所述电力变换系统(10)的整流器(30)以提供额外升压，从而生成比峰值线间AC输入电压值高的DC母线电压(Vdc)； 根据所述线间AC输入电压值以及根据DC母线电压升压量(Λ Vdc)确定降额的输出电流值(76)，所述降额的输出电流值(76)小于或等于所述整流器(30)的最大输出电流额定值；以及 根据所述降额的输出电流值操作所述整流器(30 )。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述确定降额的输出电流值(76)包括: 从与所述线间AC输入电压值相对应的查找表(72)中获得与所述DC母线电压升压量(AVdc)相对应的降额的输出电流值(76 )。
3.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述确定降额的输出电流值(76)包括: 选择性地对所述查找表(72)中的、与在所述电力变换系统(10)中呈现的所述DC母线电压升压量以上和以下的DC母线电压升压量(Λ Vdc)相对应的两个降额的输出电流值进行插值，以导出所述降额的输出电流值(76 )。
4.根据权利要求2所述的方法(100)，其中，所述查找表(72)中的对应的降额的输出电流值(76)和所述DC母线电压升压量(Λ Vdc)与输入滤波电感器(LI~L6)被设计成不过热的所述电力变换系统(10)的最大稳态负载操作条件相对应。
5.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述确定降额的输出电流值(76)包括: 根据所述DC母线电压升压量(Λ Vdc)求解至少一个降额方程(74)。
6.一种非暂态计算机可读介质，其具有用于操作电力变换系统(10)的计算机可执行指令，所述计算机可读介质包括用于执行以下操作的计算机可执行指令: 在升压模式下操作所述电力变换系统(10)的整流器(30)，以提供高于峰值线间AC输入电压值的DC母线电压(Vdc)； 根据所述线间AC输入电压值以及根据DC母线电压升压量(Λ Vdc)确定降额的输出电流值(76)，所述降额的输出电流值(76)小于或等于所述整流器(30)的最大输出电流额定值；以及 根据所述降额的输出电流值操作所述整流器(30 )。
7.一种电力变换系统(10)，包括: 包括至少一个电感器(L)的滤波电路(20)； 有源整流器(30 )，其包括多个整流开关器件(SI~S6 )，所述有源整流器(30 )被耦接用于通过所述滤波电路(20 )接收来自外部电源(2 )的AC输入电力并在DC母线(40 )上提供DC母线电压(Vdc)； 控制器(60)，其向所述整流开关器件(SI~S6)提供整流控制信号(62a)，从而在升压模式下选择性地操作所述整流器(30)，以提供高于峰值线间AC输入电压值的DC母线电压(Vdc),所述控制器(60)被操作用于根据所述线间AC输入电压值以及根据DC母线电压升压量(AVdc)来确定降额的输出电流值(76)，以及根据所述降额的输出电流值(76)选择性操作所述整流器(30)。
8.根据权利要求7所述的电力变换系统(10)，其中，所述控制器(60)被操作用于从与所述线间AC输入电压值相对应的查找表(72 )中获得与所述DC母线电压升压量(Λ Vdc )相对应的所述降额的输出电流值(76 )。
9.根据权利要求7所述的电力变换系统(10)，其中，所述控制器(60)被操作用于通过根据所述DC母线电压升压量(Λ Vdc)求解至少一个降额方程(74)，来确定所述降额的输出电流值(76)。
10.根据权利要求7所述的电力变换系统(10)，其中，所述降额的输出电流值(76)和对应的DC母线电压升压量(Λ Vdc)与至少一个电感器(L)被设计成不过热的所述电力变换系统(10)的最大稳态负 载操作条件相对应。
【文档编号】H02M1/32GK104052306SQ201410098926
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】约格什·帕特尔, 韦立祥 申请人:洛克威尔自动控制技术股份有限公司