专利名称：电力电子模块预充电系统和方法
技术领域：
本发明一般地涉及电力电子器件领域，例如那些在功率转换中使用的或者向电机
和类似负载施加电源的电力电子器件。更具体地，本发明涉及一种在例如电机驱动的逆变器模块中使用预充电电路的改进的系统和方法。
背景技术：
在电力电子器件领域，大范围电路是众所周知的，并且这些电路目前可用于向负载转换、产生和施加电源。基于该应用，这样的电路可用将引入的电源从一种形式转换成负载所需要的另一种形式。在典型的电机控制中，例如，整流器将交流(AC)电源(例如，从公用电网或者发电机)转换为直流(DC)电源。然后逆变器电路可以将直流信号转换为以特定速度驱动电机所需的特定频率的交流信号。逆变器电路典型地包括几个高功率开关，例如，通过驱动电路控制的绝缘-栅双极晶体管(IGBTs)。通常，采用诸如电容器和/或电感器的电源调节电路来去除内部直流总线上的不需要的电压波纹。 通常，在将交流电源首先施加至如上所述的电机驱动电路时，由于电源调节电容器的充电，电流会吸取高能级(level)的电流。因此，为了避免在启动时的高突入电流，典型的电机驱动还会包括预充电电路，其在启动之前向直流总线施加较小的初始电流，以便在施加全源电压之前对电容器进行充电。 通常，如上所述的包括预充电电路的电机驱动可以被封装在一起作为电机驱动模块。为了降低制造成本，电机驱动模块被大规模生产，并且因此可以标准化的生产线形式得到。通常，这意味着可能会没有充分利用电机驱动的能力，这取决于特定的应用。例如，在特定的电源控制网络中可能期望将几个电机驱动耦合至公共直流源。在该示例中，公共直流源可以直接耦合至电机驱动模块的局部(local)直流总线，旁路整流器和预充电电路，因此可以不使用整流器和预充电电路。然而，因为由于公共直流源至局部直流总线的配线而导致电机驱动的现有的预充电电路可能不可用，所以在需要为电源控制网络增加附加的预充电电路的情况下，可能期望针对各个单独的电机驱动包括可操作的预充电电路。这样增加的预充电电路增加了电源控制网络的整体设计的成本。 因此，有利的是提供能够更好地适应的逆变器模块。尤其是，有利的是向逆变器模块提供用于在各种操作模式中利用预充电电路的改进的方法。
发明内容
本发明实施例一般地涉及用于向多个逆变器模块供电的系统和方法，以解决这些需要。例如，本发明实施例包括通过直流源供电的逆变器模块，其中直流源的高压侧耦合到至少一个整流器输入，以便可以利用预充电电路。
在阅读如下具体说明时，参照附图将能更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优势。其中在整个附图中，相似的标号表示相似的部件。
其中 图1是表示根据本发明实施例的示例性配电网络的图； 图2-7是表示根据本发明的各种实施例的示例性电机驱动模块的图。
具体实施例方式
图1是根据本发明实施例的表示示例性配电网络10的图。配电网络IO可以包括 一个或多个通过高压侧(high side)14和低压侧(low side)16耦合至直流总线12的电机 驱动ll(motor drive)。如图1所示，直流总线12可以为多个电机驱动11供电。然而，应 当注意，在一些实施例中，直流总线12可以是单个电机驱动11专用的。此外，直流总线12 可以通过现有技术公知的任何直流源供电，诸如电池、太阳电池板或整流的交流源。在一些 实施例中，直流总线12可以通过18脉冲的有源前端整流器来供电。 尽管电机驱动11耦合至直流总线12，电机驱动11可以包括整流器18和电源调节 电路20。如果期望，整流器18和电源调节电路20通过允许用户选择将电机驱动11耦合至 交流源，来给电机驱动11提供更大的多功能性。电机驱动11还可以包括在期望的频率处 生成三相输出波形的逆变器12，用于驱动连接至输出端24， 26和28的电机30。
整流器18，电源调节电路20和逆变器22通过局部直流总线34耦合在一起，其中 局部总线34包括高压侧36和低压侧38。电源调节电路20可以包括耦合至直流总线34的 高压侧36的高压侧电感器42和耦合至直流总线34的低压侧38低压侧电感器44，这两个 电感器都可以作为用于平滑接收到的直流电压波形的扼流圈(choke)。电容器40将直流总 线34的高压侧36和直流总线34的低压侧38相链接，并且电容器40还被配置为平滑整流 的直流电压波形。电容器40和电感器42和44一起用于移除直流总线12所出现的大部分 交流波纹，使得直流总线34承载逼近于真实直流电压的波形。在图1所示的实施例中，电 感器42和44也可以在整个配电网络10中提供更加均匀的配电。 电机驱动11还包括预充电电路(pre-charge circuit) 46，预充电电路46用来降 低当第一次向电机驱动施加电源时可能发生的突入电流(in-rush current)。本领域的普 通技术人员可知，较高的突入电流可以部分地由电容器40导致，其简单地表现为好像是在 施加电压至局部直流总线34之后和在该电容器已经存储足够的电荷之前的短路。 一般地， 预充电电路46可以通过控制在初始充电阶段通向电容器40的初始充电电流来降低突入电 流，其中，在初始充电阶段中，在整流器18变为有源(active)之前，电容器40充电至近似 总线电压。下面将讨论，预充电电路可以是本领域公知的任何预充电电路。例如，在一些实 施例中，预充电电路也可以耦合至整流器18和逆变器22之间的局部直流总线34。
通常，当电机驱动耦合至公共直流总线时，公共直流总线可以直接耦合至局部直 流总线34，旁路整流器18和预充电电路46二者。然而，在本发明实施例中，直流总线12可 以耦合至整流器18的输入，以更好地利用电机驱动11中所包括的电路，例如预充电电路46 和扼流圈电感器(choke inductor)42和44等。这样，和典型的配置不同的是可以利用在 电机驱动11内部的现有的预充电电路46，这样可以消除向配电网络10安装额外的预充电 电路的增加的成本。另外，也可以利用扼流圈电感器42和44，其可以改善电机驱动11之间 所共享的直流波纹和电流。然而，对于一些不需要电感器42和44的情况，可以通过分别使电感器42的两个端子和电感器44的两个端子短路来从电路中去除电感器42和44。在这 种情况下，预充电电路在电路中仍然发挥作用。 图2-7是表示采用各种预充电电路配置的示例性电机驱动模块的图，并且其中根 据本发明的实施例，直流总线12耦合至整流器18的输入。应当注意，描述的实施例仅是本 发明可能的实施例中的几个示例。 回到图2，描述了根据本发明一个实施例的示例性电机驱动模块。电机驱动11可 以包括逆变器22，逆变器22 —般地包括一组固态开关48，诸如电源M0SFETS或绝缘栅双极 结晶体管(IGBTs)等。具体地，两个开关48可以在直流总线34的高压侧36和低压侧38 之间串联地、集电极接发射极的耦合。然后，三对这些开关并联耦合至直流总线34，总共是 六个开关48。每个开关48可以与回扫二极管(flyback diode) 50配对，使得集电极耦合至 阳极，而发射极耦合至阴极。输出端子24，26和28中的每个可以耦合至开关对48中的一 对之间的开关输出中的一个。此外，驱动器电路(未示出)可以耦合至各个开关，以产生三 相输出波形。可以通过脉宽调制(pulse width modulation)生成期望的输出波形，其中驱 动电路使得开关48以特定的顺序快速地接通和关闭，以便产生近似正弦曲线输出波形。
电机驱动11还可以包括一组通过预充电电路46耦合至整流器18的输入端子54， 56和58。虽然如实施例所述，预充电电路46和整流器18都耦合至直流总线12，预充电电 路46和整流器18还能够通过输入端子54， 56和58接收三相交流电源。因此，整流器电路 18包括能够提供三相电压波形的全波整流的一组六个二极管52。进入整流器电路18的各 个输入端子54， 56和58耦合在串联地、阳极接阴极地布置的两个二极管52之间，两个二极 管52从局部直流总线34的低压侧38横跨至局部直流总线34的高压侧36。应当注意，在 此描述的三相配置旨不在于限制，本发明可以在单相电路以及设计为用于除电机驱动以外 应用的电路上使用。 尽管预充电电路46和整流器18都能够接收交流电源，电机驱动11可以耦合至直 流总线12。然而，为了利用预充电电路46，直流总线12可以耦合至也可以接收三相交流 电源的相同的输入。在某个实施例中，直流总线12的高压侧14可以耦合至预充电电路46 的输入端子54， 56和58。输入端子54， 56和58中的每个可以耦合至与开关62并联的预 充电电阻器60。开关62可以是固态开关、自动继电器，手动开关，如三极开关(three-pole switch)，或者本领域公知的任何其他开关。 直流总线的低压侧16可以直接耦合至局部直流总线34的低压侧38。尽管如图2 中所述，低压侧16从低压侧电感器44上行耦合，在一些实施例中，直流总线12的低压侧16 可以从低压侧电感器44下行耦合，在这种情况下，低压侧电感器44将承载一点电流或者不 承载电流，并且可以有效地从电路中移除低压侧电感器44。这样，可以调节由电源调节电路 20提供的扼流圈电感的能级。类似地，在不需要电感器42和44的情况下，可以通过分别 使电感器42的两个端子和电感器44的两个端子短路来从电路中去除电感器42和44。这 样，预充电电路在电路中仍然发挥作用。 在预充电阶段，开关42断开，使得所有传送至电机驱动11的电流将流过预充电电 阻器60。这样，在电容器40充电时，直流总线12上的电流被限制为本领域公知的可接受的 值。在经过适当的时间段之后，可以闭合开关62，并且旁路预充电电阻器60，从而自动地将 预充电电阻器60从电机驱动11断开。然而，由于电容器40将被充电至近似总线电压，所以可以避免过度的突入电流。 应当注意，在一些实施例中，直流总线12的高压侧14可以仅耦合至输入端 子54，56和58中的一个或者两个，在这种情况下，剩下的未被耦合的端子可以保持浮动 (floating)，或者，可替换地，可以耦合至总线12的低压侧16。还应当注意，在一些实施例 中，输入端子54， 56和58中的一个或者两个可以没有开关62或者预充电电阻器60而直接 耦合至整流器18，在这种情况下，剩下的预充电电阻器可以足够限制预充电期间的突入电 流。 此外，本领域的一个普通技术人员应当理解，在有些情况下，电机30自身可以生 成反向、或者再生电流，例如，当电机30掉电时。在一些实施例中，可能期望将该反向电流 反馈给直流总线12。因此，在一些实施例中，二极管64可以耦合在局部总线34的高压侧 36和直流总线12的高压侧14之间，旁路整流器18和预充电电路46。这样，为反向电流提 供了导电通路。在一些不调节反向电流的实施例中，可以去除二极管64。
图3是表示和图2中所讨论的电机驱动类似的另一个示例性电机驱动的图。然 而，在这个实施例中，直流总线12的高压侧14和低压侧16二者都耦合至输入端子54，56 和58。具体地，高压侧14耦合至输入端子54和58，而低压侧16耦合至输入端子56。为澄 清起见，应当注意二极管64是可选的，并且提供二极管64来调节如上所述的反向电流。因 此，除了传导反向电流之外，耦合至局部直流总线12的低压侧38的二极管64通常会被反 向偏置。图3中所示的实施例的操作将和图2中实施例的操作相类似。然而，在图3所述 的实施例中，返回电流通路包括通过输入端子56耦合至直流总线12的低压侧16的二极管 52。在其他实施例中，输入端子54，56和58中的两个，而不是一个可以被耦合至直流总线 12的低压侧16。 图4表示根据实施例的、利用不同预充电电路的示例性电机驱动的图。在这个实 施例中，整流器18包括三个二极管52和三个闸流管(thyristor) 66，这些二极管52和闸流 管66能够共同提供三相电压波形的全波整流。三个二极管的阳极耦合至局部直流总线34 的低压侧38，而三个闸流管的阴极耦合至局部直流总线34的高压侧36。进入整流器电路 18的各个输入端子54， 56和58耦合在串联地、阳极接阴极地布置的二极管52和闸流管66 之间，二极管52和闸流管66从局部直流总线34的低压侧38横跨至局部直流总线34的高 压侧36。预充电电路46通过预充电电阻器60将输入端子54， 56和58耦合至局部直流总 线34的高压侧36。预充电电路46可以包括三个二极管68，这些二极管与三个闸流管66 并联耦合，并且与公共预充电电阻器60串联耦合。直流总线12的高压侧14通过输入端子 54， 56和58耦合至二极管68和闸流管66的阳极。 如以上在对图2的描述中所讨论的，直流总线12的低压侧16可以从低压侧电感 器44上行或下行直接耦合至局部直流总线34的低压侧38。另外，在一些实施例中，二极管 64可以耦合在局部总线34的高压侧36和直流总线12的高压侧14之间，以便调节反向电 流。此外，直流总线12的高压侧14可以仅耦合至输入端子54，56和58中的一个或者两个。 在不需要电感器42和44的情况下，可以通过分别使电感器42的两个端子和电感器44的 两个端子短路来从电路中去除电感器42和44。这样，预充电电路在电路中仍然发挥作用。
在预充电阶段，使三个闸流管66无源(deactivated)。因此，通过二极管68和预 充电电阻器60将电流传送至电机驱动11。如上所述，在预充电阶段，预充电电阻器60增加
7了电机驱动11的总阻抗，使得避免了过度的突入电流。在电容器40充入足够的电荷之后， 开启闸流管66，使得电流可以旁路二极管68和预充电电阻器60，从而降低电机驱动11的 总阻抗。 图5是表示和图4中所述的电机驱动类似的另一个示例性电机驱动的图。然而， 在这个实施例中，二极管52的阳极侧电耦合至局部直流总线34的高压侧36，而不是耦合至 局部直流总线34的低压侧38。在这个实施例中，可以调节反向电流，而无需在直流总线的 高压侧14和局部直流总线34的高压侧36之间加入额外的二极管64，如图4所示。在图4 所示的实施例中，反向电流可以沿着包括二极管52的通路。在其他方面，图5中所示的实 施例可以类似于图4所示的实施例来操作。另外，该技术也可以应用于以上参照图2描述 的电路。简单地参照图2，耦合至低压侧38的三个二极管52可以替代地电耦合至高压侧 36，从而取代二极管64。 图6是表示根据本发明实施例、利用预充电电路的再一种形式的示例性电机驱动 的图。在该实施例中，整流器18包括能够共同提供三相电压波形的全波整流的六个闸流管 70。进入整流器电路18的各个输入端子54， 56和58耦合在串联地、阳极接阴极地布置的 两个闸流管70之间，闸流管70从局部直流总线34的低压侧38横跨至局部直流总线34的 高压侧36。直流总线12的高压侧14通过输入端子54， 56和58耦合至整流器18。
如对图2的描述中所讨论的，直流总线12的低压侧16可以从低压侧电感器44上 行或下行直接耦合至局部直流总线34的低压侧38。在不需要电感器42和44的情况下，可 以通过分别使电感器42的两个端子和电感器44的两个端子短路来从电路中去除电感器42 和44。在这种情况下，预充电电路在电路中仍然发挥作用。另外，尽管图6所示的实施例能 够通过预充电电阻器60调节小量的反向电流，在一些实施例中，二极管64可以并联耦合至 预充电电阻器60，以便为反向电流提供低阻抗通路。此外，在如上所述的其他实施例中，直 流总线12的高压侧14可以仅耦合至输入端子54，56和58中的一个或者两个。
预充电电路46可以包括耦合在直流总线12的高压侧14和局部直流总线34的高 压侧36之间的预充电电阻器60。在预充电阶段，使六个闸流管70无源。因此，通过预充电 电阻器60将电流传送至电机驱动11。如上所述，在预充电阶段，预充电电阻器60增加了电 机驱动11的总阻抗，从而避免了过度的突入电流。在电容器40充入足够的电荷之后，开启 闸流管70，使得电流可以旁路预充电电阻器60，从而降低电机驱动11的总阻抗。此外，如 以上参照图5所述，还可以通过将三个闸流器70电耦合至总线34的高压侧36来调节反向 电流，并且可以去除二极管64。在这种模式下，可以同时触发所有的六个闸流器，以在两个 方向上提供适当的电流。 图7是表示根据本发明实施例、采用再一种预充电电路形式的示例性电机驱动的 图。在该实施例中，整流器电路18包括一组能够提供三相电压波形的全波整流的一组六个 二极管52。进入整流器电路18的各个输入端子54， 56和58耦合在串联地、阳极接阴极地 布置两个二极管52之间，二极管52从局部直流总线34的低压侧38横跨至局部直流总线 34的高压侧36。直流总线12的高压侧14耦合至输入端子54， 56和58。
如上对图2的描述中所讨论的，直流总线12的低压侧16可以从低压侧电感器44 上行或下行直接耦合至局部直流总线34的低压侧38。在一些不需要电感器42和44的情 况下，可以通过分别使电感器42的两个端子和电感器44的两个端子短路来从电路中去除电感器42和44。这样，预充电电路在电路中仍然发挥作用。另外，在一些实施例中，二极 管64可以耦合在直流总线12的高压侧和局部直流总线12的高压侧36之间，以调节反向 电流。此外，在如上参照图5所述，可以通过将三个低压侧二极管52电耦合至总线34的高 压侧36来调节反向电流，从而可以去除二极管64。 预充电电路46可以耦合至局部直流总线34的高压侧36。在其他实施例中，预充 电电路可以耦合至局部直流总线34的低压侧38。预充电电路可以包括预充电电阻器60和 开关62。在预充电阶段，断开开关，使得通过预充电电阻器60将电流传送至电机驱动11。 如上所述，在预充电阶段，预充电电阻器60增加了电机驱动11的总阻抗，从而避免了过度 的突入电流。在电容器40充入足够的电荷之后，闭合开关62，以便电流可以旁路预充电电 阻器60，从而降低电机驱动11的总阻抗。 在此仅示出和描述了本发明的某些特征，本领域技术人员将会想到很多修改和改 变。因此，应当理解的是所附的权利要求书旨在覆盖落入本发明的真正精神之中所有的修 改和变化。 方案1. 一种为多个负载供电的系统，包括
公共直流源； 多个逆变器模块，各个模块包括整流器电路，逆变器电路，耦合在所述整流器电路 和所述逆变器电路之间的内部直流总线，耦合穿过所述内部直流总线的电容电路以及被配 置为对所述电容电路充电的预充电电路； 其中，所述公共直流源耦合至各个逆变器模块的所述内部直流总线，并且耦合至 各个逆变器模块的所述整流器电路的至少一个输入，以便为各个逆变器模块的相应的预充 电电路供电。 方案2.如方案1所述的系统，其中所述预充电电路包括一个或多个开关，所述一 个或多个开关与一个或多个相应的预充电电阻器并联，并且所述预充电电路电耦合在所述 公共直流源和所述整流电路的所述输入之间。 方案3.如方案1所述的系统，其中所述整流器电路包括一个或多个闸流管，所述 一个或多个闸流管被配置为通过预充电电路引导电流，并且其中预充电电路包括一个或多 个预充电电阻器，所述一个或多个预充电电阻器耦合在所述整流器电路的所述输入和所述 内部直流总线的高压侧之间。 方案4.如方案3所述的系统，其中，所述预充电电路还包括一个或多个二极管，所 述一个或多个二极管与所述一个或多个闸流管并联并且与一个或多个预充电电阻器串联。
方案5.如方案1所述的系统，其中所述整流器包括多个二极管，并且其中所述多 个二极管与所述内部直流总线的低压侧去耦合，并且直接耦合至所述内部直流总线的高压 方案6.如方案l所述的系统，其中所述整流器包括两个或更多个方向电流流向器 件，并且所述两个或更多个方向电流流向器件中的一个或多个被配置为从所述公共直流源 引导电源至所述内部直流总线，并且所述两个或更多个方向电流流向器件中的一个或多个 被配置为从所述内部直流总线引导电源至所述公共直流源。 方案7.如方案1所述的系统，包括一个或多个二极管，所述一个或多二极管耦合 在所述内部直流总线和所述公共直流源之间且与整流器并联，并且被配置为从所述内部直流总线弓I导电源至所述公共直流源。 方案8.如方案1所述的系统，其中所述预充电电路包括一个或多个开关，所述一 个或多个开关与一个或多个预充电电阻器并联，并且所述预充电电路电耦合至所述整流器 电路和所述电容电路之间的所述内部直流总线。 方案9.如方案l所述的系统，其中所述整流器电路的一侧被配置为选择性地耦合 至所述内部直流总线的高压侧，用于以直流输入电源操作器件，或耦合至所述内部直流总 线的低压侧，用于以交流输入电源操作器件。
方案10. —种为负载供电的系统，包括 逆变器模块，包括整流器电路，逆变器电路，耦合在所述整流器电路和所述逆变器 电路之间的内部直流总线，耦合穿过所述内部直流总线的电容电路以及被配置为对电容电 路充电的预充电电路； 其中，所述逆变器模块的所述内部直流总线被耦合至外部直流源，并且所述整流
器电路的至少一个输入被耦合至所述外部直流源，以为预充电电路供电。 方案11.如方案IO所述的系统，其中所述预充电电路包括一个或多个开关，所述
一个或多个开关与一个或多个相应的预充电电阻器并联，并且所述预充电电路电耦合在所
述外部直流源和所述整流器电路的所述输入之间。 方案12.如权利要10所述的系统，其中所述整流器电路包括一个或多个闸流管， 所述一个或多个闸流管被配置为通过预充电电路引导电流，并且其中所述预充电电路包括 一个或多个预充电电阻器，所述一个或多个预充电电阻器耦合在所述整流器电路的所述输 入和所述内部直流总线的高压侧之间。 方案13.如方案12所述的系统，其中所述预充电电路还包括一个或多个二极管， 所述一个或多个二极管与所述一个或多个闸流管并联并且与一个或多个预充电电阻器串 联。 方案14.如方案10所述的系统，其中所述整流器包括多个二极管，并且其中所述 多个二极管与所述内部直流总线的低压侧去耦合，并且直接耦合至所述内部直流总线的高 方案15.如方案IO所述的系统，其中所述整流器包括两个或更多个方向电流流向 器件，并且所述两个或更多个方向电流流向器件中的一个或多个被配置为从所述外部直流 源引导电源至所述内部直流总线，并且所述两个或更多个方向电流流向器件中的一个或多 个被配置为从所述内部直流总线引导电源至所述外部直流源。 方案16.如方案10所述的系统，包括一个或多个二极管，所述一个或多个二极管 耦合在所述内部直流总线和所述外部直流源之间并且被配置为从所述内部直流总线引导 电源至所述外部直流源。 方案17.如方案IO所述的系统，其中所述预充电电路包括一个或多个开关，所述 一个或多个开关与一个或多个各个预充电电阻器并联，并且所述预充电电路电耦合至在所 述整流器电路和所述电容电路之间的所述内部直流总线。 方案18.如方案IO所述的系统，其中所述整流器电路的一侧被配置为选择性地耦 合至所述内部直流总线的高压侧，用于以直流输入电源操作器件，或耦合至所述内部直流 总线的低压侧，用于以交流输入电源操作器件。
方案19. 一种为多个负载供电的方法，包括 将公共直流源耦合至多个逆变器模块，各个模块包括整流器电路、逆变器电路、耦 合在所述整流器电路和所述逆变器电路之间的内部直流总线、耦合穿过所述内部直流总线 的电容电路以及配置为对所述电容电路充电的预充电电路； 其中，所述公共直流源耦合至各个逆变器模块的所述内部直流总线，并且耦合至 各个逆变器模块的所述整流器电路的至少一个输入，以为各个逆变器模块的所述相应的预 充电电路供电。 方案20.如方案19所述的方法，其中所述预充电电路包括一个或多个开关，所述 一个或多个开关与一个或多个相应的预充电电阻器并联并且所述预充电电路电耦合在所 述公共直流源和所述整流器电路的所述输入之间。 方案21.如方案19所述的方法，其中所述整流器电路包括一个或多个闸流管，所 述一个或多个闸流管被配置为通过预充电电路引导电流，并且其中所述预充电电路包括一 个或多个预充电电阻器，所述一个或多个预充电电阻器耦合在所述整流器电路的所述输入 和所述内部直流总线的高压侧之间。 方案22.如方案21所述的方法，其中所述预充电电路还包括一个或多个二极管， 所述一个或多个二极管与一个或多个闸流管并联并且与一个或多个预充电电阻器串联。
方案23.如方案19所述的方法，其中，所述整流器包括多个二极管，并且其中所述 多个二极管与所述内部直流总线的低压侧去耦合，并且直接耦合至所述内部直流总线的高 方案24.如方案19所述的方法，其中所述整流器包括两个或更多个方向电流流向 器件，并且所述两个或更多个方向电流流向器件中的一个或多个被配置为从所述公共直流 源引导电源至所述内部直流总线，所述两个或更多个方向电流流向器件中的一个或多个被 配置为从所述内部直流总线引导电源至所述公共直流源。 方案25.如方案19所述的方法，包括一个或多个二极管，所述一个或多个二极管 耦合在所述内部直流总线和所述公共直流源之间且与所述整流器并联，并且被配置为从所 述内部直流总线引导电源至所述公共直流源。 方案26.如方案19所述的方法，其中所述预充电电路包括一个或多个开关，所述 一个或多个开关与一个或多个预充电电阻器并联，并且预充电电路电耦合至在所述整流器 电路和所述电容电路之间的所述内部直流总线。 方案27.如方案19所述的方法，其中所述整流器电路的一侧被配置为选择性地耦 合至内部直流总线的高压侧，用于以直流输入电源操作器件，或耦合至所述内部直流总线 的低压侧，用于以交流输入电源操作器件。
权利要求
一种为多个负载供电的系统，包括公共直流源；多个逆变器模块，各个模块包括整流器电路，逆变器电路，耦合在所述整流器电路和所述逆变器电路之间的内部直流总线，耦合穿过所述内部直流总线的电容电路以及被配置为对所述电容电路充电的预充电电路；其中，所述公共直流源耦合至各个逆变器模块的所述内部直流总线，并且耦合至各个逆变器模块的所述整流器电路的至少一个输入，以便为各个逆变器模块的相应的预充电电路供电。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述预充电电路包括一个或多个开关，所述一个 或多个开关与一个或多个相应的预充电电阻器并联，并且所述预充电电路电耦合在所述公 共直流源和所述整流电路的所述输入之间。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中所述整流器电路包括一个或多个闸流管，所述一 个或多个闸流管被配置为通过预充电电路引导电流，并且其中预充电电路包括一个或多个 预充电电阻器，所述一个或多个预充电电阻器耦合在所述整流器电路的所述输入和所述内 部直流总线的高压侧之间。
4. 根据权利要求3所述的系统，其中，所述预充电电路还包括一个或多个二极管，所述 一个或多个二极管与所述一个或多个闸流管并联并且与一个或多个预充电电阻器串联。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中所述整流器包括多个二极管，并且其中所述多个 二极管与所述内部直流总线的低压侧去耦合，并且直接耦合至所述内部直流总线的高压
6. 根据权利要求1所述的系统，其中所述整流器包括两个或更多个方向电流流向器 件，并且所述两个或更多个方向电流流向器件中的一个或多个被配置为从所述公共直流源 弓I导电源至所述内部直流总线，并且所述两个或更多个方向电流流向器件中的一个或多个 被配置为从所述内部直流总线引导电源至所述公共直流源。
7. 根据权利要求1所述的系统，包括一个或多个二极管，所述一个或多二极管耦合在 所述内部直流总线和所述公共直流源之间且与整流器并联，并且被配置为从所述内部直流 总线引导电源至所述公共直流源。
8. 根据权利要求1所述的系统，其中所述预充电电路包括一个或多个开关，所述一个 或多个开关与一个或多个预充电电阻器并联，并且所述预充电电路电耦合至所述整流器电 路和所述电容电路之间的所述内部直流总线。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中所述整流器电路的一侧被配置为选择性地耦合至 所述内部直流总线的高压侧，用于以直流输入电源操作器件，或耦合至所述内部直流总线 的低压侧，用于以交流输入电源操作器件。
10. —种为负载供电的系统，包括逆变器模块，包括整流器电路，逆变器电路，耦合在所述整流器电路和所述逆变器电路 之间的内部直流总线，耦合穿过所述内部直流总线的电容电路以及被配置为对电容电路充 电的预充电电路；其中，所述逆变器模块的所述内部直流总线被耦合至外部直流源，并且所述整流器电 路的至少一个输入被耦合至所述外部直流源，以为预充电电路供电。
11. 一种为多个负载供电的方法，包括将公共直流源耦合至多个逆变器模块，各个模块包括整流器电路、逆变器电路、耦合在 所述整流器电路和所述逆变器电路之间的内部直流总线、耦合穿过所述内部直流总线的电 容电路以及配置为对所述电容电路充电的预充电电路；其中，所述公共直流源耦合至各个逆变器模块的所述内部直流总线，并且耦合至各个 逆变器模块的所述整流器电路的至少一个输入，以为各个逆变器模块的所述相应的预充电 电路供电。
全文摘要
本发明提供一种具有改进的预充电电路配置的电力电子器件。更具体地，电机驱动模块的输入可以接受交流或直流源电压。这样，无论电机驱动耦合至交流源还是直流源，都可以利用电机驱动模块的预充电电路。
文档编号H02M3/07GK101714816SQ20091017766
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者保罗·克劳斯, 理查德·A·卢卡萨维斯基, 迈克尔·洛特, 阿吉特·H·维杰纳亚克, 韦立祥 申请人:洛克威尔自动控制技术股份有限公司