专利名称：容错dc功率系统的制作方法
技术领域：
本文公开的主题一般地涉及功率系统领域，并且更特别地涉及容错高压直流(DC)功率系统。
背景技术：
一般地，DC功率系统包括发电机和被配置为将在发电机处产生的交流电(AC)整流成DC功率的整流器。在一个或多个组件故障时，整个功率系统可能失灵。由此可见，在其中功率系统向关键组件供应功率的应用中，可能期望的是增加功率系统的容错。
发明内容
根据本发明的一方面，容错DC功率系统包括永磁发电机(PMG)、与PMG进行电通信的第一接触器、与第一接触器进行电通信的有源整流器、与第一接触器进行电通信的第二接触器以及与第二接触器进行电通信的电机驱动。第一接触器被设置为切断PMG与有源整流器之间的电通信，并且第二接触器被配置为建立PMG与电机驱动之间的电通信。根据本发明的另一方面，容错DC功率系统包括永磁发电机(PMG)、与PMG进行电通信的有源整流器、与有源整流器进行电通信的电机驱动以及被布置为在有源整流器的至少一个组件出故障的情况下切断PMG与有源整流器之间的电通信且被布置为建立PMG与电机驱动之间的电通信的多个接触器。根据本发明的另一方面，一种控制容错DC功率系统的方法，该DC功率系统包括永磁发电机(PMG)、与PMG进行电通信的有源整流器以及与有源整流器进行电通信的电机驱动，其中，该方法包括确定系统的操作模式，并且如果有源整流器的至少一个组件发生故障，则将系统的电通信重配置为通过电机驱动绕过有源整流器。通过结合附图进行的以下说明，本发明的其它方面、特征和技术将变得更加显而易见。
现在参考附图，其中，在多个图中相同的元件被相同地编号:
图1举例说明根据示例性实施例的容错DC功率系统；以及
图2举例说明根据示例性实施例的控制容错DC功率系统的方法。
具体实施例方式在本文中提供了 DC功率发生系统的实施例，下面更详细地讨论示例性实施例。转到图1，举例说明容错DC功率系统100。系统100可以是车辆(例如汽车、卡车或其它陆上车辆)的功率系统。系统100包括永磁发电机(PMG) 101。PMG 101被耦合到引擎、涡轮机或其它允许PMG产生交流电的旋转装置。系统100还包括与PMG 101进行通信的接触器Rl。系统100还包括与接触器Rl进行电通信的有源整流器102。如所示，接触器Rl被布置在PMG 101与有源整流器102之间，因此接触器Rl可以打开/闭合PMG 101与有源整流器102之间的电连接。有源整流器102可以包括被布置为与接触器Rl进行电通信的多个开关S1 S6。开关S1 S6形成有源整流器102的DC输出轨。有源整流器102还可以包括被布置为与开关S1 S6的输出进行并行电通信的DC耦合电容器CDa。有源整流器102还包括被串联地布置在DC输出轨的第一轨上的滤波器电感Lfi以及被并联布置在电感Lfi和DC输出轨的第二轨两端的滤波器电容器Cfi。系统100还包括与有源整流器102进行通信的接触器R4。如所示，R4包括与DC输出轨的第一轨进行通信的接点R4a和与DC输出轨的第二轨进行通信的接点R4b。系统100还包括与接触器R4进行通信的负载103。如所布置的，接触器R4可以打开/闭合有源整流器102与负载103之间的电连接。如图1进一步所示，系统100可以包括与接触器R2进行通信、进一步与电机驱动105进行通信的风扇104。电机驱动105可以是被配置为对诸如风扇104的电机驱动负载供电的任何适当电机驱动。此外，电机驱动105可以布置有与有源整流器类似地布置的内部组件。例如，有源整流器102和电机驱动105的所示部分稍微类似。例如，电机驱动105包括开关S7 S12、稱合电容器Cdc2、滤波器电感Lf2和滤波器电容器Cf2。因此,为了简洁起见，在本文中省略的电机驱动105的组件的冗余讨论。如所示，系统100还包括与PMG 101、接触器R1、接触器R2和电机驱动105进行通信的接触器R3。如所布置的，接触器R3可以打开/闭合PMG 101与电机驱动105之间的电连接，和/或打开/闭合接触器R2与接触器Rl之间的电连接。如进一步所示，系统100包括布置在电机驱动105与负载103之间的接触器R5。因此，接触器R5可以打开/闭合电机驱动105与负载103之间的电连接。如上所述，系统100包括与PMG 101和负载103 二者进行电通信的两功率个转换器(例如，有源整流器102和电机驱动105)。根据示例性实施例，在系统100中的任何部分中的组件故障的情况下，可以将接触器Rl R5布置为打开/闭合电连接，从而重配置系统100并绕过故障组件且与常规系统相比容忍增加数目的故障。通过系统重配置控制器107来控制接触器Rl R5的打开/闭合。系统重配置控制器与有源整流器控制器106和电机驱动控制器106a进行通信。有源整流器控制器提供门信号以控制有源整流器102。电机驱动控制器被配置为控制电机控制器105的门驱动。应理解的是在系统100内可能存在附加监视连接，其已为了明了起见从本图中省略。例如，控制器105 107中的一个或多个可以从/向系统100中的任何组件接收和/或提供电压/电流反馈，并且根据任何期望的实施方式，可以存在将促进操作的附加连接。因此，不应根据所示的特定形式来限制示例性实施例。在下文中，详细地提供了描述系统100的重配置的示例性方法。转到图2，举例说明控制容错DC功率系统的方法200。方法200包括确定DC功率系统100的操作模式。例如，操作模式可以是至少四(4)个不同操作模式中的一个。该至少四个操作模式可以包括正常操作模式、电机驱动故障操作模式、有源整流器故障操作模式以及PMG故障操作模式。系统重配置控制器107被配置为收集关于PMG 101、风扇104、负载103、有源整流(102、105)和风扇电机驱动(例如，用于风扇104)的状态信息。由有源整流器控制器106来提供关于PMG 101、负载103和有源整流(102、105)的状态信息。由电机驱动控制器105来提供关于风扇104、dc总线输出(例如，在102、105处)以及风扇电机驱动(例如，用于风扇104)的状态信息。通过监视组件的内部温度、通过使用dc总线电压和电流传感器的dc总线上的功率质量、PMG和风扇定子电流和/或负载电流来导出指定上述组件中的故障模式。在确定系统重配置时还可以使用预测性健康监视/预报，使得系统重配置控制器107可以至少根据下文详细地描述的操作模式来打开/闭合接触器Rl R5。正常操作模式是其中在系统中100中理想地不存在故障(或至少部分地运行的组件)的模式。在正常操作模式下，有源整流器102对负载103供电，并且整流器/电机驱动105对风扇104供电。电机驱动故障操作模式是其中电机驱动105或其部分发生故障的模式。有源整流器故障操作模式是其中有源整流器102或其部分发生故障的模式。PMG故障操作模式是其中PMG 101发生故障的模式。根据在方框201处确定的特定模式，可以由系统重配置控制器107将系统100重配置为克服通过向接触器Rl R5施加信号来克服故障，如在下表I中概述的:
表1:
权利要求
1.一种容错DC功率系统，包括: 永磁发电机(PMG)； 与PMG进行电通信的第一接触器； 与第一接触器进行电通信的有源整流器； 与第一接触器进行电通信的第二接触器；以及 与第二接触器进行电通信的电机驱动； 其中，第一接触器被配置为切断PMG与有源整流器之间的电通信，并且第二接触器被配置为建立PMG与电机驱动之间的电通信。
2.权利要求1的系统，其中，所述电机驱动包括布置在其中的有源整流器。
3.权利要求1的系统，还包括: 与有源整流器进行电通信的第三接触器；以及 与第三接触器进行电通信的负载。
4.权利要求3的系统，还包括: 与电机驱动和负载进行电通信的第四接触器。
5.权利要求4的系统，其中，所述第三接触器被配置为切断有源整流器与负载之间的电通信，并且第四接触器被配置为建立电机驱动与负载之间的电通信。
6.权利要求5的系统 ,还包括: 与电机驱动进行电通信的第五接触器；以及 与第五接触器进行电通信的非关键负载。
7.权利要求6的系统，其中，所述第五接触器被配置为切断非关键负载与电机驱动之间的电通信。
8.权利要求6的系统，其中，在有源整流器的至少一个组件的故障的情况下，第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器和第五接触器被配置为从有源整流器绕过在PMG处产生的功率并通过电机驱动来建立PMG与负载之间的电通信。
9.权利要求8的系统，其中，在有源整流器的至少一个组件的故障的情况下，第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器和第五接触器还被配置为切断非关键负载与电机驱动之间的通信。
10.一种容错DC功率系统，包括: 永磁发电机(PMG)； 与PMG进行电通信的有源整流器； 与有源整流器进行电通信的电机驱动；以及 多个接触器，其被布置为在有源整流器的至少一个组件故障的情况下切断PMG与有源整流器之间的电通信并被布置为建立PMG与电机驱动之间的电通信。
11.权利要求10的系统，还包括与有源整流器和电机驱动进行电通信的负载和被布置为在有源整流器的至少一个组件故障的情况下切断有源整流器与负载之间的电通信的第二多个接触器。
12.权利要求10的系统，还包括与电机驱动进行电通信的非关键负载，其中，所述多个接触器还被布置为在有源整流器的至少一个组件故障的情况下切断非关键负载与电机驱动之间的电通信。
13.一种控制容错DC功率系统的方法，该DC功率系统包括永磁发电机(PMG)、与PMG进行电通信的有源整流器以及与有源整流器进行电通信的电机驱动，该方法包括: 确定系统的操作模式；以及 如果有源整流器的至少一个组件发生故障，则将系统的电通信重配置为通过电机驱动绕过有源整流器。
14.权利要求13的方法，其中，重配置包括切断PMG与有源整流器之间的电通信并建立PMG与电机驱动之间的电通信。
15.权利要求13的方法，其中，系统还包括与有源整流器进行电通信的负载，并且所述方法还包括如果有源整流器的至少一个组件发生故障，则通过电机驱动来建立PMG与负载之间的电通信。
16.权利要求15的方法，其中，系统还包括与电机驱动进行电通信的非关键负载，并且该方法还包括如果 有源整流器的至少一个组件发生故障，则切断非关键负载与电机驱动之间的电通信。
全文摘要
本发明涉及容错DC功率系统。一种容错DC功率系统包括永磁发电机(PMG)、与PMG进行电通信的第一接触器、与第一接触器进行电通信的有源整流器、与第一接触器进行电通信的第二接触器以及与第二接触器进行电通信的电机驱动。第一接触器被配置为切断PMG与有源整流器之间的电通信，并且第二接触器被配置为建立PMG与电机驱动之间的电通信。
文档编号H02M1/32GK103187860SQ20111045347
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者G.I.罗斯曼, S.J.莫斯 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司