用于多电池电源中的反馈感测的设备和方法_2

文档序号:9291977阅读:来源:国知局
反馈。根据本发明,这样的 电流传感器电路要求针对电力电池的额定电压的隔离,并且不要求针对电源的额定输出线 路到地电压或额定线路到线路电压的隔离。
[0018] 此外,根据本发明的设备和方法使用如下的电力电池来提供用于多电池电源的电 压反馈,电力电池的每个包括被耦合在电力电池的输出端子和电力电池的浮动地端子之间 的电阻器网络。每个电力电池中的电阻器网络提供用于电力电池的电压反馈信号。用于相 组中的每个电力电池的电压反馈信号可以被添加以确定用于该相组的电压反馈信号。作为 结果,每个电力电池中的电阻器网络可以使用常规的电阻器而非在先前已知的多电池电源 中要求的高电压电阻器。
[0019] 现在参照图2,描述根据本发明的示例多电池电源100a。多电池电源100a包括变 压器14、电力电路160、控制器18以及反馈电阻器R1和R2。如在下面更详细地描述的那 样,不像图1A的先前已知的多电池电源10,多电池电源100a不包括被耦合到电力电路160 的输出总线的电流传感器20。
[0020] 现在参照图3A,描述电力电路160的示例实施例。电力电路160a包括被耦合到变 压器14 (为了避免使附图模糊,未示出变压器14)并且经由通信链路而被耦合到控制器18 的九个电力电池16al、16bl、…、16c3。本领域普通技术人员将理解的是,可以使用比九个 电力电池16al、16bl、…、16c3更多或更少的电力电池。此外,本领域普通技术人员将理解 的是,变压器14可以包括初级绕组14p和次级绕组14sl-14s9的不同配置,并且可以包括 与图1B中描绘的那些不同的比九个次级绕组14sl-14s9更多或更少的次级绕组。
[0021] 由一组串联连接的电力电池16al、16bl、…、16c3来对电力电路160a的每个输出 相进行馈送。电力电池16al、16a2和16a3被親合在第一相组中,电力电池16bl、16b2和 16b3被耦合在第二相组中,并且电力电池16cl、16c2和16c3被耦合在第三相组中,其中三 个相组以Y字形连接接合在参考节点42处。本领域普通技术人员将理解的是,可以使用比 三个输出相更多或更少的输出相。
[0022] 电力电路160a还包括被耦合到电流传感器20bl和20cl、电力电池16cl、控制器 18和参考节点42的电流感测电路40。电流传感器20bl和20cl可以是任何常规的电流传 感器,诸如瑞士日内瓦LEM控股SA(holdingSA)的LT2005-S电流换能器。本领域普通 技术人员将理解的是,可以使用其它电流传感器。电流传感器20bl和20cl邻近于参考节 点42,并且每个具有电力端子p并且在输出端子m处提供测量输出信号。
[0023] 现在参照图4A,描述示例电流传感器电路40。电流传感器电路40包括电源44、 处理器46和光纤光学接口 48。电源44包括被耦合到被输入到电力电池16c1的三个相中 的一个或更多个相的第一输入信号、和被耦合到参考节点42的第二输入信号,并且将电力 (例如,± 15VDC)提供到电流传感器20bl和20cl的电力端子p。电源44可以是任何常规 的AC-DC转换器或其它类似的电源。
[0024] 处理器46具有被耦合到电流传感器20bl和20cl的输出端子m的输入端子,并且 具有被耦合到光纤光学接口 48的输出端子。处理器46经由光纤光学接口 48把测量到的输 出信号从电流传感器20bl和20cl提供到控制器18。处理器46可以是微处理器(诸如得克 萨斯州达拉斯德克萨斯仪器(TexasInstruments,Dallas,Tx)的TMS320F2801处理器)、 可以被配置为执行处理器的功能的可编程门阵列器件(诸如来自阿尔特拉(Altera)或赛灵 思(Xilinx)的FPGA)、用以经光纤光学器件传送感测到的反馈的具有V/f?转换器的基于运 算放大器的电路,或其它类似的处理器或电路。光纤光学接口 48被耦合在处理器46和控制 器18之间,并且在电流传感器电路40和控制器18之间提供电隔离。光纤光学接口 48可 以是加利福尼亚圣何塞安华高科技(AvagoTechnologies,SanJose,CA)的AFBR2624Z/ AFBR1624Z光纤光学接收器/发射器对,或者可以是任何其它类似的光纤光学接口。
[0025] 电力电池16cl可以是包括整流器50、(多个)DC总线电容器52、逆变器58、处理器 56和光纤光学接口 58的常规电力电池。整流器50将三相输入AC信号转换为被親合到(多 个)DC总线电容器52的基本上恒定的DC电压。逆变器54把跨(多个)DC总线电容器52的 DC电压转换为AC输出。整流器50、(多个)DC总线电容器52和逆变器54具有公共的浮动 地节点。电力电池16cl的第一输出端子被耦合到参考节点(Y字形连接)42,并且电力电池 16cl的第二输出端子被親合到电力电池16c2 (在图4A中未不出)。
[0026] 处理器56可以经由光纤光学接口 58而被耦合到控制器18。处理器可以是 TMS320F2801处理器,或者可以是任何其它类似的处理器。光纤光学接口 58可以是AFBR 2624Z/AFBR1624Z光纤光学接收器/发射器对,或者可以是任何其它类似的光纤光学接 口。处理器56可以将关于电力电池16cl的状态信息通信到控制器18,并且控制器18可以 将控制信号通信到处理器56以控制电力电池16cl的操作。
[0027] 电流传感器20bl被親合在电力电池16bl的第一输出端子和参考节点42之间,电 流传感器20cl被親合在电力电池16cl的第一输出端子和参考节点42之间,并且电源44 被耦合到参考节点42。这使电流传感器20bl和20cl上的隔离电压压力均衡。
[0028] 此外,针对电流传感器20bl和20cl中的每个的隔离要求等于电力电池16cl的额 定输出电压(例如,480V)。相比之下,图1A-1B的先前已知的多电池电源10的电流传感器 20b和20c在正常操作期间要求针对额定输出到地电压(例如,2400V)的隔离,或者在异常 操作期间(诸如在输出地故障条件下)要求针对多电池电源10的额定线路一线路电压(例 如,4160V)的隔离。因此,针对电流传感器20bl和20cl的隔离要求比针对先前已知的多电 池电源10的电流传感器20b和20c的所要求的隔离更低得多。此外,针对电流传感器20bl 和20cl的隔离要求不受多电池电源100a的额定输出电压影响或者不受在多电池电源100a 的输出总线上使用的被屏蔽的导体的尺寸影响。
[0029] 根据本发明,电流传感器20bl测量电力电池16bl的输出电流,并且电流传感器 20c1测量电力电池16c1的输出电流。电力电池16b1的测量到的输出电流基本上等于电力 电路160a的"b"相输出电流,并且电力电池16cl的测量到的输出电流基本上等于电力电 路160a的"c"相输出电流。因此,电力电路160a在不要求电流传感器20bl和20cl的高 电压隔离的情况下将电流反馈提供到控制器18。
[0030] 现在参照图3B,描述电力电路160的替换示例实施例。特别是,电力电路160b包括 被耦合到电流传感器20b1和电力电池16b1的第一电流传感器电路40b1、以及被耦合到电 流传感器20cl和电力电池16cl的第二电流传感器电路40cl。在这点上,电流传感器20bl 和20cl中的每个由对对应的电力电池进行供给的源供电,并且分别测量电力电池16bl和 16c1的输出电流。
[0031] 现在参照图4B,描述示例电流传感器电路40cl。电流传感器电路40cl包括电源 44,电源44具有被耦合到被输入到电力电池16cl的三相中的一个或更多个相的第一输入 信号、被親合到电力电池16cl的浮动地的第二输入信号,并且将电力(例如,± 15VDC)提 供到电流传感器20cl的电力端子p。电流传感器20cl的输出端子m被親合到电力电池 16cl的处理器56的输入端子。
[0032] 处理器56经由光纤光学接口 58把测量到的输出信号从电流传感器20cl提供到 控制器18。在这点上,第二电流传感器电路40cl不要求它自己专用的处理器和光纤光学链 路,但是替代地使用电力电池16cl的现存的处理器56和光纤光学链路58以将电流传感器 20cl的测量到的输出信号通信到控制器18。尽管在图4B中未示出,但是第一电流传感器 电路40b1可以与第二电流传感器电路40c1相同,并且可以使用电力电池16b1的处理器和 光纤光学链路以将电流传感器20bl的测量到的输出信号通信到控制器18。针对图3B中的 电流传感器20bl和20cl中的每个的隔离要求分别等于电力电池16bl和16cl的额定输出 电压(
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