用于控制功率变换器的方法及相关装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对高功率充电器的控制并且更具体地涉及对具有至少部分电驱动的机动车辆的蓄电池充电器的功率变换器的控制。
【背景技术】
[0002]功率变换器可以是逆变器或整流器。电压逆变器旨在从直流电压提供交变电压，而受控的整流器旨在从交变电压提供直流电压。
[0003]逆变器可以用于同步或不同步机器的变速控制。在这种情况下，有必要用电压三相系统提供充电、更具体地提供同步或不同步机器或马达的各个相位，该电压三相系统尽可能接近一种频率和振幅可变的平衡正弦三相系统。
[0004]电压逆变器是使用执行受控切换操作的功率部件(像晶闸管)的装置。最简单的逆变器具有两个电平并且由两个受控开关组成，这两个开关交替地提供充电。通常，使用方波信号作为设定点以允许在每个方波侧切换这些开关中的一个或另一个。
[0005]在控制功率变换器、例如具有至少部分电驱动的机动车辆的蓄电池充电器的功率变换器的过程中，一般在各个切换序列之间插入恢复时间。这些恢复时间对于在任何时候都提供电流并且在任何时刻、甚至极短的时刻防止所有断路器断开和电流不能再流动是必要的。
[0006]图1展示了电流整流器型的一种已知电流变换器，包括三个分支或臂，这三个分支或臂各自是由三相供电网络的一个相位来供电，每个分支包括一个串联组件，该串联组件依次包括一个第一二极管、一个底部断路器1L、2L或3L、一个顶部断路器1H、2H或3H、以及一个第二二极管D。这些二极管组装在相同导通方向上，并且与相位的连接是在一个分支的两个断路器之间进行的。
[0007]在如图1所示的情况下，该电流整流器没有连续的续流。这样的功率变换器常规地经由成对的顶部断路器1H、2H或3H和底部断路器1L、2L或3L的依次闭合来控制的，其中其他的断路器是断开的。
[0008]例如，这种依次闭合可以由包括这些对的依次闭合的一个序列(1H-3L)/(2H-3L)/(2H-2L)组成。
[0009]对这些依次组合的选择是根据变换器输入端处、即三相侧上的所希望的电流设定点Iphl、Iph2和I Ph3来确定的。
[0010]当闭合的顶部断路器和底部断路器属于同一臂时，则在交流侧与直流侧之间没有电力传递。这被称为续流阶段。
[0011]由于断开和闭合这些断路器的时间不是瞬时的，所以有必要在每个断路器对的闭合之间插入恢复，以在任何时刻都对电流提供通路。该电路的这些二极管允许防止当两个顶部或底部断路器同时闭合时该三相交变网络的任何短路风险。
[0012]图2示出了图1的变换器的断路器的闭合状态和断开状态的定时图。恢复时间可以在图2中看到。
[0013]在图2的定时图中示出了前一个闭合序列(1H-3L)/(2H-3L)/(2H-2L)，其中续流阶段对应于该序列的、涉及第二分支的顶部和底部断路器2H和2L的闭合的最后组合。
[0014]恢复时间tr用阴影区示出。选择其持续时间取决于所选的受控断路器的闭合和断开时间。恢复时间tr必须尽可能小、同时足以使得顶部断路器的断开在下一个顶部断路器闭合之前不开始。这同样适用于底部断路器。
[0015]恢复时间tr 一般插在断路器闭合之后、同时将该闭合延长这个恢复时间tr。
[0016]在图2中，第二分支的顶部和底部断路器2H和2L在序列开始时具有恢复时间tr，以便在这个序列(例如)成环而重复多个断路器对的相同闭合序列的情况下提供连续性。
[0017]相反，在图2所示的序列(S卩，包括这些对的依次闭合(1H-3L)/(2H-3L)/(2H-2L))之前存在一个以臂I上的续流阶段(即，闭合断路器对(1H-1L))结束的不同序列的情况下，在图2所示的序列开始时在第一臂的底部断路器IL上插入恢复时间tr。由于在(1H-3L)对的闭合中涉及第一臂的顶部断路器1H，因此该顶部断路器保持在闭合状态。
[0018]在如图1所示的电气组件具有如图2所示的闭合序列的情况下，取决于该功率变换器的这些臂上的电相位连接点的电势值1、VjP V 3，将恢复时间称为“起作用”或“无作田”
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[0019]在图2所示的序列(1H-3L)/(2H-3L)/(2H-2L)中，第一转变包括第三臂的底部断路器3L保持在闭合状态、并且第一臂的顶部断路器IH被断开且第二臂的顶部断路器2H被闭合。
[0020]在这两个顶部断路器IH和2H之间转变的过程中，由于该变换器臂中串联的二极管，电流可以在给定时刻仅流经一个断路器。所以，在阻断二极管之后选择电流路径。
[0021]对于恢复时间tr内的恢复阶段而言，电流改变臂时的时刻因此取决于前两个相位Phl和Ph2的电压水平VJPV 2。具有最大电势的顶部断路器是导通断路器。
[0022]在使用了两个底部断路器的转变的情况下而其中顶部断路器在此转变过程中保持闭合，则来自这些闭合的断路器中的导通底部断路器是具有最低电势的那个。
[0023]因此，在图1和图2所示的实例中，如果第二分支的电势V2大于第一分支的电势则第二分支的顶部断路器2Η在恢复时间tr内是导通断路器。于是将恢复时间tr
称为“无作用”，因为电流在第二臂的顶部断路器2H中流动并且一旦第二臂的顶部断路器2H闭合就不再在第一臂的顶部断路器IH中流动。最初希望的闭合时间没有被修改，并且在该控制过程中没有产生误差。
[0024]相反，如果第二分支的电势V2小于第一分支的电势V P V2O1，则第一分支的顶部断路器IH在恢复时间tr内是导通断路器。于是将恢复时间tr称为“起作用”，因为一旦第一臂的顶部断路器IH断开，则电流在恢复时间tr结束时在第二臂的顶部断路器2H中流动。因此最初希望的闭合时间在这种情况下被修改，并且在控制该功率变换器的过程中出现了误差。
[0025]因此，由于限定了与设定点所希望的路径不同的电流路径，插入恢复时间tr可以修改最初设定点。设定点的修改接着可能在调整过程中产生累计误差。因此，可能影响整个系统的性能。
[0026]已知的是，借助于材料方案或通过修改电流或电压高水平设定点来将恢复时间的影响最小化，这些材料方案产生了额外的成本和可能的材料磨损。
【发明内容】
[0027]本发明的目的是将在断路器的两个切换操作之间所观察到的起作用恢复时间的数量最小化、同时提供恢复时间的主要安全功能，即在任何时刻的可能电流流动。
[0028]本发明的另一个目的是使得本发明可应用于具有两个、三个、四个或更多臂的功率变换器中并且可应用于没有连续续流且具有与每个断路器串联的二极管的任何类型的变换器中，而与技术领域无关。
[0029]根据本发明的一个方面，在一种实施方法中提出了一种用于控制功率变换器的方法。该功率变换器包括并联连接的至少两个臂，每个臂包括具有单向顶部开关和单向底部开关的一个串联组件，这些开关连接在一个连接点的两侧，该连接点适合连接至电力供应网络的一个相位。每个单向开关包括具有受控断路器和二极管的一个串联组件，同一臂的两个二极管被组装在相同导通方向上。用于控制这种功率变换器的方法包括多个受控断路器对的至少两次依次闭合，一个受控断路器对是由一个底部断路器和一个顶部断路器形成的。
[0030]根据本发明的一般特征，在闭合一个受控断路器对与闭合另一个受控断路器对之间的转变之前测量至少在所述转变中涉及了其受控断路器的这两个臂的连接点处的电势。接着，将所测量的电势进行比较，并且对具有最小测量电势的臂的顶部开关和具有最大测量电势的臂的底部开关的闭合进行控制而至少持续