一种功率变换器和功率变换系统的制作方法

本申请涉及电力电子，特别涉及一种功率变换器和功率变换系统。

背景技术：

1、目前，对于含有直流母线的功率变换器，比如电机控制器，常用的直流母线电流采样方案，只能采样直流母线电流的直流及低频分量，并不能适用于各种场合。

2、在一些大功率应用场合下，比如多台电机控制器串/并联运行的情况下，如果其直流端相连的接线设计不当，直流线缆的电感会和电机控制器的母线电容之间发生谐振，在两台或多台电机控制器之间的母线连接线上会产出频率较高且有效值远大于直流电流的谐振电流。若采用现有的母线电流采样方案，则无法识别直流母线电流中是否含有高频分量，因此，无法对上述谐振电流实现诊断和保护。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种功率变换器和功率变换系统，以实现对于直流母线电流中高频分量的识别。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请第一方面提供了一种功率变换器，包括：主电路、电流传感器、调理电路及处理模块；其中，

4、所述主电路的直流侧与直流母线相连；所述主电路的直流侧正负极之间连接有母线电容；

5、所述电流传感器用于采集所述直流母线上的电流，并将采集得到的电流原始信号输出至所述调理电路；

6、所述调理电路用于在保留所述电流原始信号中高频成分的基础上，对所述电流原始信号进行调理，得到电流调理信号；

7、所述处理模块用于：对所述电流调理信号进行采样，和，对采样结果进行高频分量的提取及计算；采样和提取的频率分别大于等于所述功率变换器的最高开关频率的两倍。

8、可选的，所述处理模块，包括：采样单元和信号处理单元；其中，

9、所述采样单元用于以第一预设频率对所述电流调理信号进行采样，得到电流采样信号作为所述采样结果；所述第一预设频率大于等于所述最高开关频率的两倍；

10、所述信号处理单元用于以第二预设频率对所述电流采样信号进行所述高频分量的提取，并计算所述高频分量的有效值；所述第二预设频率大于等于所述最高开关频率的两倍。

11、可选的，所述高频分量，包括：所述电流采样信号中，频率大于或等于所述功率变换器的开关频率的谐波分量。

12、可选的，所述信号处理单元，包括：第一低通滤波器、第二低通滤波器、减法模块及计算模块；其中，

13、所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器的截止频率不同；

14、所述减法模块用于计算所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器的输出信号之差，得到电流高频信号；

15、所述计算模块用于计算所述电流高频信号的有效值。

16、可选的，所述第一低通滤波器的截止频率大于所述最高开关频率；

17、所述第二低通滤波器的截止频率小于所述最高开关频率；

18、所述减法模块用于以所述第一低通滤波器的输出信号，减去所述第二低通滤波器的输出信号，得到所述电流高频信号。

19、可选的，所述处理模块，还包括：诊断单元，用于判断所述高频分量的有效值是否超过预设限值，若所述高频分量的有效值超过所述预设限值，则输出故障信号。

20、可选的，所述预设限值，小于等于所述主电路能够承受的直流母线电流高频谐波含量的最高值。

21、可选的，所述处理模块为：微控制单元mcu，或者，数字信号处理器dsp。

22、可选的，所述采样单元集成于mcu或者dsp中；所述处理模块包括诊断单元时，所述诊断单元集成于所述mcu或者所述dsp中；

23、所述信号处理单元，为独立于所述mcu或者所述dsp的硬件模拟电路。

24、可选的，所述电流传感器：霍尔传感器，或者，采样电阻；

25、和/或，

26、所述调理电路为低通滤波器，且其截止频率大于所述最高开关频率。

27、可选的，还包括：另外至少一个所述主电路及其所述母线电容；

28、各所述主电路的直流侧，串联连接或者并联连接后，与所述直流母线相连；

29、各所述主电路均受控于所述处理模块。

30、可选的，所述直流母线用于连接动力电池，所述主电路的交流侧用于连接电机。

31、可选的，所述主电路为三相全桥逆变拓扑。

32、本申请第二方面提供了一种功率变换系统，包括：至少两个功率变换设备；其中，

33、各所述功率变换设备的直流侧，串联连接或者并联连接后，与直流母线相连；

34、至少其中一个所述功率变换设备，为如上述第一方面任一种所述的功率变换器。

35、可选的，一个所述功率变换设备，为所述功率变换器；

36、其它所述功率变换设备，包括：主电路，连接于所述主电路直流侧正负极之间的母线电容，以及，控制所述主电路运行的处理模块。

37、本申请提供的功率变换器，通过电流传感器采集直流母线上的电流，并将采集得到的电流原始信号输出至调理电路；由调理电路在保留该电流原始信号中高频成分的基础上，对该电流原始信号进行调理，得到电流调理信号，进而保证该电流调理信号中含有高频成分；然后由处理模块对该电流调理信号进行采样，以及对于采样结果中高频分量的提取及计算；而且，采样和提取的频率分别大于等于该功率变换器的最高开关频率的两倍，因此，能够保证采样、提取及计算环节的对象中均包括相应的高频分量，进而实现对于高频分量的识别，使后续可以进一步进行相应的诊断和保护。

技术特征：

1.一种功率变换器，其特征在于，包括：主电路、电流传感器、调理电路及处理模块；其中，

2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述处理模块，包括：采样单元和信号处理单元；其中，

3.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述高频分量，包括：所述电流采样信号中，频率大于或等于所述功率变换器的开关频率的谐波分量。

4.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述信号处理单元，包括：第一低通滤波器、第二低通滤波器、减法模块及计算模块；其中，

5.根据权利要求4所述的功率变换器，其特征在于，所述第一低通滤波器的截止频率大于所述最高开关频率；

6.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述处理模块，还包括：诊断单元，用于判断所述高频分量的有效值是否超过预设限值，若所述高频分量的有效值超过所述预设限值，则输出故障信号。

7.根据权利要求6所述的功率变换器，其特征在于，所述预设限值，小于等于所述主电路能够承受的直流母线电流高频谐波含量的最高值。

8.根据权利要求1至7任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述处理模块为：微控制单元mcu，或者，数字信号处理器dsp。

9.根据权利要求2至7任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述采样单元集成于mcu或者dsp中；所述处理模块包括诊断单元时，所述诊断单元集成于所述mcu或者所述dsp中；

10.根据权利要求1至7任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述电流传感器为：霍尔传感器，或者，采样电阻；

11.根据权利要求1至7任一项所述的功率变换器，其特征在于，还包括：另外至少一个所述主电路及其所述母线电容；

12.根据权利要求1至7任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述直流母线用于连接动力电池，所述主电路的交流侧用于连接电机。

13.根据权利要求1至7任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述主电路为三相全桥逆变拓扑。

14.一种功率变换系统，其特征在于，包括：至少两个功率变换设备；其中，

15.根据权利要求14所述的功率变换系统，其特征在于，一个所述功率变换设备，为所述功率变换器；

技术总结
本申请提供一种功率变换器和功率变换系统，该功率变换器，通过电流传感器采集直流母线上的电流，并将采集得到的电流原始信号输出至调理电路；由调理电路在保留该电流原始信号中高频成分的基础上，对该电流原始信号进行调理，得到电流调理信号，进而保证该电流调理信号中含有高频成分；然后由处理模块对该电流调理信号进行采样，以及对于采样结果中高频分量的提取及计算；而且，采样和提取的频率分别大于等于该功率变换器的最高开关频率的两倍，因此，能够保证采样、提取及计算环节的对象中均包括相应的高频分量，进而实现对于高频分量的识别，使后续可以进一步进行相应的诊断和保护。

技术研发人员：陈文杰,曹朋朋,余方林,杜恩利,王辉
受保护的技术使用者：合肥阳光电动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15