專利名稱：電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)的示例可以在文獻(xiàn)US 2009/(^60668中找到，該文獻(xiàn)描述了根據(jù)權(quán)利要求1的前序所述的系統(tǒng)。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以應(yīng)用在從交流(AC)或直流(DC)初級電力網(wǎng)絡(luò)到DC輸出或中級網(wǎng)絡(luò)的能量轉(zhuǎn)換的范圍內(nèi)。這種類型的系統(tǒng)例如被稱為網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
這種類型的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)應(yīng)用在例如尤其是飛機上的機載供電網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)然，可以預(yù)期其他應(yīng)用。在此類型的應(yīng)用中，尋求獲得一定數(shù)量的特殊特性。實際上，這樣的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在一定程度上不受初級電力網(wǎng)絡(luò)的瞬變電力線干擾的影響。在這種情況下，實現(xiàn)此特性的能量存儲在用于存儲能量的電容性裝置中，例如存儲在鋁電化學(xué)電容器類型的電容性裝置中。當(dāng)然，為實現(xiàn)此功能，也可以使用其他類型的能量存儲裝置，比如，電池。尋求的另一特性是例如借助于用于存儲能量的同一電容性裝置對最終負(fù)載產(chǎn)生的電流請求進(jìn)行低通濾波，即取平均值。此濾波于是防止頻率過高的電流請求對初級電力網(wǎng)絡(luò)造成污染。這樣的特性尤其是在航電網(wǎng)絡(luò)中特別重要，因為應(yīng)用新的電氣標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有技術(shù)中已提出了提供解決這些問題的不同方案。因此，例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，已提出了將用于存儲能量的電容性裝置直接放置在中級網(wǎng)絡(luò)上。于是中級網(wǎng)絡(luò)的電壓受初級轉(zhuǎn)換器控制。最終轉(zhuǎn)換器(即連接在初級轉(zhuǎn)換器的輸出處的那些轉(zhuǎn)換器)的電流請求借助于能量存儲裝置的電流/電壓特性(即電容器的阻抗)而被濾波。為了受益于存儲在能量儲備中的最大能量，最終轉(zhuǎn)換器在擴展電壓范圍下工作， 例如在中級網(wǎng)絡(luò)的額定電壓和該額定電壓的一半之間工作。因此，在瞬變電力線干擾期間，初級轉(zhuǎn)換器不再提供任何電源。然后能量由電容性能量存儲裝置傳送。根據(jù)最終轉(zhuǎn)換器所請求的電流，中級網(wǎng)絡(luò)的電壓根據(jù)時間且依據(jù)電容而自然地減然而，這樣的結(jié)構(gòu)具有一定數(shù)量的缺點。實際上，不可能以其最大能量密度使用用于存儲能量的電容性裝置。用于鋁電解電容器的最佳電壓約為100伏。將此電壓用作中級網(wǎng)絡(luò)的額定電壓會導(dǎo)致最終轉(zhuǎn)換器尺寸過大、最終轉(zhuǎn)換器上的非最佳收益以及絕緣限制。而且，為了在電容性能量存儲裝置上獲得良好的能量密度，中級網(wǎng)絡(luò)的電壓不應(yīng)當(dāng)過低。通常，選擇接近35伏的電壓。對最終低電壓轉(zhuǎn)換器的收益而言，這樣的電壓是一項缺點。最后，為了能夠在電力線干擾結(jié)束時提供有用電源的同時對能量儲備再充電，初級轉(zhuǎn)換器應(yīng)當(dāng)在整個輸出電壓范圍內(nèi)具有恒定的電壓輸出特性。如果為了避免此轉(zhuǎn)換器尺寸過大，則積累拓?fù)?在現(xiàn)有技術(shù)中也稱為“馳返”)是唯一的可能?，F(xiàn)有技術(shù)中也已提出了將能量儲備用在中級網(wǎng)絡(luò)和擴展轉(zhuǎn)換器上。這樣的結(jié)構(gòu)例如在帶有本申請人名稱的文獻(xiàn)FR 2895167中所述。因此，為了解決前面提到的第一個問題，即不可能以其最佳能量密度使用能量存儲裝置，添加了雙向轉(zhuǎn)換器(也稱為充電器)，利用該雙向轉(zhuǎn)換器，可能在中級網(wǎng)絡(luò)和能量存儲網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行鏈接。該充電器于是控制能量存儲網(wǎng)絡(luò)的電壓，使得其與中級網(wǎng)絡(luò)的電壓成比例。因此可能在能量存儲網(wǎng)絡(luò)上以100伏使用鋁電解電容器，而對該設(shè)計的其他部件沒有任何影響。然而，此方案不是最佳的，因為其向已很復(fù)雜的組件中添加轉(zhuǎn)換器并且沒有解決最終轉(zhuǎn)換器的輸入動態(tài)范圍的問題。另一方案包括將能量儲備放置在中級階段上以及借助于稱為校準(zhǔn)器的附加的雙向轉(zhuǎn)換器來控制網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)有技術(shù)中，此架構(gòu)經(jīng)常用于具有功率因數(shù)校正器的電源，功率因數(shù)校正器也稱為PFC并具有兩個階段，即增壓階段和絕緣階段。在所有操作時期中，中級網(wǎng)絡(luò)的電壓是恒定的DC電壓，在一定范圍內(nèi)其由校準(zhǔn)器控制。寬廣的輸入動態(tài)范圍的限制被轉(zhuǎn)移到校準(zhǔn)器，而最終轉(zhuǎn)換器在恒定的輸入電壓下工作。此架構(gòu)的主要缺點在于初級網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)態(tài)條件下的不同輸出電壓之間的電能傳送是通過校準(zhǔn)器完成的。這對總能量轉(zhuǎn)換鏈的收益有嚴(yán)重影響，因為這樣就有三個轉(zhuǎn)換器階段。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是解決這些問題。為此，本發(fā)明的目的是一種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，此類型的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括主轉(zhuǎn)換器， 所述主轉(zhuǎn)換器在輸入端連接到在輸入電壓下工作的至少一個輸入網(wǎng)絡(luò)并且在輸出端連接到在輸出電壓下工作其與用于存儲電能的裝置關(guān)聯(lián)的輸出網(wǎng)絡(luò)，所述用于存儲電能的裝置在存儲電壓下工作，包括雙向充電器，所述雙向充電器的一端連接到所述輸出網(wǎng)絡(luò)并且另一端連接到用于存儲電能的電容性部件，所述雙向充電器的操作由用于基于第一設(shè)定值控制輸出電壓的控制部件驅(qū)動，其中，所述主轉(zhuǎn)換器的操作由用于基于第二設(shè)定值控制所述存儲電壓的控制部件驅(qū)動。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，所述電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括以下特征中的一個或多個-所述雙向充電器包括在峰值電流模式下以及在正電流和負(fù)電流的限制下被控制并在設(shè)定頻率下工作的同步整流器，-用于控制所述主轉(zhuǎn)換器的操作的部件包括比例校準(zhǔn)器，
-用于控制所述雙向充電器的部件的控制速率大于用于控制所述主轉(zhuǎn)換器的部件的控制速率，-所述電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在初級網(wǎng)絡(luò)和中級網(wǎng)絡(luò)之間包括電絕緣部件，-所述電絕緣部件被集成到所述主轉(zhuǎn)換器中，-所述電絕緣部件被集成到網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器中，所述網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器被集成到所述輸出網(wǎng)絡(luò)中，-所述輸出網(wǎng)絡(luò)包括由形成開關(guān)的部件分開的兩個部分，所述兩個部分連接有不同的負(fù)載，-所述輸入網(wǎng)絡(luò)是直流網(wǎng)絡(luò)，以及-所述輸入網(wǎng)絡(luò)是交流網(wǎng)絡(luò)。


借助于以下僅作為示例給出且參照附圖的描述能夠更好地理解本發(fā)明，附圖中圖1為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的第一示例性實施方式的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2和圖3示出這樣的系統(tǒng)不受初級電源網(wǎng)絡(luò)的瞬變電力線干擾的影響；圖4和圖5示出這樣的系統(tǒng)的低通濾波功能；圖6為示出現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)的框圖；圖7又示出現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的另一實施方式；圖8示出現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的再一實施方式的框圖；圖9為示出根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的框圖；圖10以更詳細(xì)的方式示出根據(jù)本發(fā)明的該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；圖11至圖14示出這樣的系統(tǒng)的能量儲備的充電；圖15至圖18示出該能量儲備的放電；圖19至圖23示出這樣的轉(zhuǎn)換器在電流請求的情況下的操作；以及圖24、圖25和圖沈示出根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的不同的可替選實施方式。
具體實施例方式實際上，現(xiàn)有技術(shù)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的第一示例性實施方式在圖1中示出。所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳統(tǒng)上包括由附圖標(biāo)記1標(biāo)示的初級轉(zhuǎn)換器，初級轉(zhuǎn)換器1在輸入端連接到由附圖標(biāo)記2標(biāo)示的初級供電或輸入網(wǎng)絡(luò)、且在輸出端連接到由附圖標(biāo)記3 標(biāo)示的中級網(wǎng)絡(luò)或輸出網(wǎng)絡(luò)，中級網(wǎng)絡(luò)或輸出網(wǎng)絡(luò)3分別連接到最終轉(zhuǎn)換器4和5。然后最終轉(zhuǎn)換器4和5傳遞相應(yīng)的輸出電壓。關(guān)于初級轉(zhuǎn)換器1，其與由附圖標(biāo)記6標(biāo)示的能量存儲部件關(guān)聯(lián)。利用這樣的結(jié)構(gòu)，可能獲得不受初級電源網(wǎng)絡(luò)的瞬變電力線干擾的影響，這如在圖2和圖3中所示。實現(xiàn)此特性的能量被存儲在用于存儲電能的電容性裝置6中。而且，利用這樣的結(jié)構(gòu)，可能獲得借助于同一電容性能量存儲裝置對由最終轉(zhuǎn)換器4和5產(chǎn)生的電流請求進(jìn)行低通濾波，即取平均值，這如在圖4和圖5中所示。如前所述，這防止頻率過高的電流請求對初級電源網(wǎng)絡(luò)造成污染。在圖6中，示出了現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的另一示例性實施方式。
該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常包括初級轉(zhuǎn)換器10，初級轉(zhuǎn)換器10的輸入端連接到輸入網(wǎng)絡(luò)11 且其輸出端連接到由附圖標(biāo)記12標(biāo)示的輸出網(wǎng)絡(luò)。最終轉(zhuǎn)換器13和14分別連接到該輸出網(wǎng)絡(luò)并傳遞相應(yīng)的輸出電壓。電容性能量存儲裝置被直接放置在輸出網(wǎng)絡(luò)12上，該存儲裝置由附圖標(biāo)記15標(biāo)
7J\ ο輸出網(wǎng)絡(luò)電壓由用附圖標(biāo)記16標(biāo)示的控制部件基于初級轉(zhuǎn)換器10控制的參考電壓而控制。如前所述，這樣的結(jié)構(gòu)也具有一定數(shù)量的缺點，尤其是涉及以電容性能量存儲裝置的最佳能量密度使用該電容性能量存儲裝置，為了獲得電容性能量存儲裝置的良好能量密度且最終因為為了能夠在電力線干擾結(jié)束時提供有用的電源的同時對能量儲備再充電而使得初級轉(zhuǎn)換器應(yīng)當(dāng)在其整個輸出電壓范圍內(nèi)具有恒定的功率輸出特性，因此輸出網(wǎng)絡(luò)電壓不能過低。在圖7中，示出了現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的另一實施方式的框圖，例如，先前提到的文獻(xiàn)FR 2895167中描述的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)仍包括由附圖標(biāo)記20標(biāo)示的初級轉(zhuǎn)換器，該初級轉(zhuǎn)換器的輸入端連接到由附圖標(biāo)記21標(biāo)示的輸入網(wǎng)絡(luò)且其輸出端連接到輸出網(wǎng)絡(luò)22。最終轉(zhuǎn)換器23和M分別連接到該輸出網(wǎng)絡(luò)22且傳遞相應(yīng)的輸出。由附圖標(biāo)記25標(biāo)示的用于存儲電能的第一部件連接到該輸出網(wǎng)絡(luò)22。該輸出網(wǎng)絡(luò)22還連接到用附圖標(biāo)記沈標(biāo)示的雙向充電器，該雙向充電器與由附圖標(biāo)記27標(biāo)示的第二電能存儲部件關(guān)聯(lián)。插入輸出網(wǎng)絡(luò)22和初級轉(zhuǎn)換器20之間、充電器沈和能量存儲網(wǎng)絡(luò)之間的控制部件能夠使整個系統(tǒng)得到校準(zhǔn)和控制。這些控制部件分別由附圖標(biāo)記28和四標(biāo)示。如前所述，該方案不是最佳的，因為其向已經(jīng)很復(fù)雜的組件中添加了轉(zhuǎn)換器，而且未解決最終轉(zhuǎn)換器的輸入動態(tài)范圍的問題。現(xiàn)有技術(shù)中提出的并且在圖8中示出的另一方案包括將能量儲備放置在中級階段上以及借助于單向或雙向轉(zhuǎn)換器控制輸出網(wǎng)絡(luò)，所述單向或雙向轉(zhuǎn)換器也稱為校準(zhǔn)器。以此方式，圖8中示出了由附圖標(biāo)記30標(biāo)示的初級轉(zhuǎn)換器，該初級轉(zhuǎn)換器30在輸入端連接到輸入網(wǎng)絡(luò)31，且在輸出端與能量存儲網(wǎng)絡(luò)32關(guān)聯(lián)，能量存儲網(wǎng)絡(luò)32連接到電能存儲部件33。轉(zhuǎn)換器30與用附圖標(biāo)記34標(biāo)示的部件關(guān)聯(lián)，部件34用于基于參考電壓校準(zhǔn)該能量存儲網(wǎng)絡(luò)的電壓。該能量存儲網(wǎng)絡(luò)還與校準(zhǔn)器35連接，校準(zhǔn)器35的輸出端連接到用附圖標(biāo)記36標(biāo)示的輸出網(wǎng)絡(luò)，輸出網(wǎng)絡(luò)36分別連接到最終轉(zhuǎn)換器37和38，最終轉(zhuǎn)換器37和38傳遞相應(yīng)的輸出。由附圖標(biāo)記39標(biāo)示的控制部件能夠控制校準(zhǔn)器35，以基于參考電壓校準(zhǔn)輸出網(wǎng)絡(luò)的電壓。然而，如前所述，此方案仍具有一定數(shù)量的缺點。根據(jù)本發(fā)明的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示例性實施方式在圖9和圖10中示出。
在這兩個圖中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相同的構(gòu)件。以此方式，圖9和圖10中示出了轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括由附圖標(biāo)記40標(biāo)示的主轉(zhuǎn)換器，該主轉(zhuǎn)換器的輸入端與在輸入電壓下工作的輸入網(wǎng)絡(luò)41關(guān)聯(lián)。該主轉(zhuǎn)換器40的輸出端與電源輸出網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)，該電源輸出網(wǎng)絡(luò)也稱為IPB (中級電源總線)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由附圖標(biāo)記42標(biāo)示且在輸出電壓下工作。該網(wǎng)絡(luò)連接到例如傳遞相應(yīng)輸出的最終轉(zhuǎn)換器43和44，或者還連接到開關(guān)，例如，用附圖標(biāo)記45標(biāo)示的開關(guān)。輸出網(wǎng)絡(luò)IPB 42還與用附圖標(biāo)記46標(biāo)示的雙向充電器關(guān)聯(lián)，該雙向充電器連接到用附圖標(biāo)記47標(biāo)示的電能存儲網(wǎng)絡(luò)，該電能存儲網(wǎng)絡(luò)連接到電容性電能存儲裝置48且在存儲電壓下工作。施加不同的控制，這在圖10中更清楚地示出。因此，充電器46與用于控制IPB輸出網(wǎng)絡(luò)的電壓的部件關(guān)聯(lián)，這些部件由附圖標(biāo)記49標(biāo)示。這樣，則可基于第一設(shè)定值例如VMf2控制IPB輸出網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓，即輸出網(wǎng)絡(luò)的電壓。另一控制環(huán)與主轉(zhuǎn)換器40有關(guān)，通過由附圖標(biāo)記50標(biāo)示的相應(yīng)部件，主轉(zhuǎn)換器40 在能量存儲網(wǎng)絡(luò)47的電壓下被控制。主轉(zhuǎn)換器40然后由用于基于第二設(shè)定值(例如，由Vrefl標(biāo)示)控制存儲電壓的控制部件驅(qū)動。于是可以想象，這樣的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的大體結(jié)構(gòu)包括在恒定DC電壓下校準(zhǔn)的稱為IPB 的輸出網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)上連接有最終轉(zhuǎn)換器，所述最終轉(zhuǎn)換器用于將該網(wǎng)絡(luò)的電壓轉(zhuǎn)化為以標(biāo)準(zhǔn)方式分配給電子部件的輸出。能量存儲網(wǎng)絡(luò)的電壓可以根據(jù)操作階段變化。在該網(wǎng)絡(luò)上連接有電容性能量存儲組件。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還包括主轉(zhuǎn)換器和雙向充電器，該主轉(zhuǎn)換器將來自輸入網(wǎng)絡(luò)的能量傳輸?shù)捷敵鼍W(wǎng)絡(luò)，該雙向充電器在對能量儲備充電期間將能量從輸出網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芰看鎯W(wǎng)絡(luò)并且在對能量儲備放電期間以相反方向傳輸能量。該充電器可以例如由下轉(zhuǎn)換器類型的(也稱為可逆“降壓”轉(zhuǎn)換器)且具有同步整流的轉(zhuǎn)換器形成，例如，其在對正電流和負(fù)電流有限制的峰值電流模式下以及在設(shè)定頻率下被控制。可以通過研究該充電器的不同操作階段來說明這樣的配置的操作。因此，例如在圖11、圖12、圖13和圖14中，示出了與能量儲備的充電對應(yīng)的操作階段。該階段例如與該網(wǎng)絡(luò)的啟動或者在瞬變電力線干擾之后該網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)對應(yīng)。電壓V(ESB)即能量存儲網(wǎng)絡(luò)的電壓小于相應(yīng)的設(shè)定值即Vrefl，誤差校正器50命令主轉(zhuǎn)換器40向IPB輸出網(wǎng)絡(luò)42傳輸能量。當(dāng)過多的能量被傳輸給該輸出網(wǎng)絡(luò)時，其電壓將趨向于增大。該增大由校正器49 檢測到，校正器49命令充電器將來自輸出網(wǎng)絡(luò)42的能量傳輸?shù)侥芰看鎯W(wǎng)絡(luò)47 (圖13和圖 14)。
以此方式，通過轉(zhuǎn)換器40和充電器46，能量從輸入網(wǎng)絡(luò)41傳輸?shù)侥芰看鎯W(wǎng)絡(luò) 47。關(guān)于圖15、圖16、圖17和圖18，它們對應(yīng)于能量儲備的放電。該放電例如對應(yīng)于輸入網(wǎng)絡(luò)41的瞬變電力線干擾。在此情況下，由于主轉(zhuǎn)換器40不再向輸出網(wǎng)絡(luò)42提供能量，因此輸出網(wǎng)絡(luò)42的電壓趨向于減小。該減小由校正器49檢測到，校正器49命令充電器46將能量從能量存儲網(wǎng)絡(luò)47 傳輸?shù)捷敵鼍W(wǎng)絡(luò)42。于是取決于提供給輸出網(wǎng)絡(luò)42的電流、充電器46的收益以及連接到充電器46的電容性組件48的能量存儲能力，能量存儲網(wǎng)絡(luò)47的電壓自然減小。在電流請求的情況下，如圖19、圖20、圖21、圖22和圖23所示，例如，當(dāng)一個最終轉(zhuǎn)換器在輸出網(wǎng)絡(luò)42上執(zhí)行突發(fā)電流請求或高頻率的周期性電流請求時，該網(wǎng)絡(luò)上的電流請求導(dǎo)致輸出網(wǎng)絡(luò)42的電壓減小。該減小由校正器49檢測到，校正器49命令充電器46將能量從能量存儲網(wǎng)絡(luò)47 傳輸?shù)捷敵鼍W(wǎng)絡(luò)42。由于此能量傳輸，能量存儲網(wǎng)絡(luò)47的電壓減小。該減小由誤差校正器50檢測到，誤差校正器50命令主轉(zhuǎn)換器40將能量從輸入網(wǎng)絡(luò)41傳輸?shù)捷敵鼍W(wǎng)絡(luò)42。于是輸出網(wǎng)絡(luò)電壓42趨向于增大，該趨勢由校正器49檢測到， 校正器49命令充電器46將能量從輸入網(wǎng)絡(luò)42傳輸?shù)侥芰看鎯W(wǎng)絡(luò)47，由此對能量儲備 48再充電?？梢韵胂?，集成有校準(zhǔn)器的環(huán)控制由充電器46自輸出網(wǎng)絡(luò)42的電壓提供的電源并確保電流請求下的高頻響應(yīng)。這些電流請求然后由電容性能量存儲48的阻抗濾波以及取平均值。關(guān)于集成有校準(zhǔn)器50的環(huán)，其控制主轉(zhuǎn)換器40自能量存儲網(wǎng)絡(luò)47的電壓提供的電源且由此確保對最終轉(zhuǎn)換器的平均電流的響應(yīng)。集成有校準(zhǔn)器50的環(huán)可以被自動地調(diào)慢，以放大濾波現(xiàn)象。還可以通過增大能量存儲裝置48的電容值來減小濾波頻率。通常，充電器的控制部件的控制速率大于主轉(zhuǎn)換器的控制部件的控制速率。校準(zhǔn)器50可以例如是簡單的低頻比例校準(zhǔn)器，其在能量存儲裝置48的電容值可調(diào)的情況下能夠更容易地控制環(huán)?？梢栽O(shè)想到補充元件，例如，電絕緣部件。例如，圖M中示出主轉(zhuǎn)換器40、輸入網(wǎng)絡(luò)41、輸出網(wǎng)絡(luò)42、充電器46、能量存儲網(wǎng)絡(luò)47、電容性存儲部件48以及諸如轉(zhuǎn)換器43、44和開關(guān)45的輸出構(gòu)件。于是電絕緣部件可以集成到主轉(zhuǎn)換器40中，則輸出網(wǎng)絡(luò)42、充電器46、能量存儲網(wǎng)絡(luò)47、電容性存儲部件48、輸出構(gòu)件43至45與輸入網(wǎng)絡(luò)41電絕緣。然而，如圖25所示，其中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示與上述相同或相似的元件，由附圖標(biāo)記60標(biāo)示的絕緣體也可以集成在主轉(zhuǎn)換器40的輸出端。則該絕緣體在輸出端傳遞輸出網(wǎng)絡(luò)42。于是輸入網(wǎng)路41、主轉(zhuǎn)換器40、能量儲備48、其網(wǎng)絡(luò)47、其充電器46與輸出網(wǎng)路42和輸出構(gòu)件43至45電絕緣。當(dāng)然，此架構(gòu)的擴展例如可以包括兩個能量儲備，一個在這樣的電絕緣系統(tǒng)的初級端，另一個在這樣的電絕緣系統(tǒng)的次級端。而且，如圖沈所示，通過使用由附圖標(biāo)記70標(biāo)示的開關(guān)，輸出網(wǎng)絡(luò)可以被一分為二。在此情況下，輸出網(wǎng)絡(luò)分別呈現(xiàn)為兩個輸出部分71和72。這些部分中的一個、比如部分71可以例如預(yù)留給某些最終轉(zhuǎn)換器比如轉(zhuǎn)換器73 和74，而另一輸出網(wǎng)絡(luò)部分72預(yù)留給其他轉(zhuǎn)換器。特別地，在待機模式下，轉(zhuǎn)換器73和74可以是活躍的轉(zhuǎn)換器。該待機模式通常需要很低的輸出功率，則充電器46可以通過改變其工作模式并通過使其性能適應(yīng)于這樣的工作模式的限制而實施低功耗模式。因此，例如，在所想到的該類型的應(yīng)用中，充電器46可以具有給出以下可能性的低功率模式-減小切換頻率且由此減小開關(guān)的控制損耗以及切換損耗，-使同步整流無效，使轉(zhuǎn)換器是單向的并允許不連續(xù)傳導(dǎo)以減小電感器中的損耗以及與不再受控制的開關(guān)有關(guān)的損耗，-具有從全功率模式到功率降低模式的“即時”過渡，且反之亦然，而對輸出網(wǎng)絡(luò)的電壓沒有任何影響，-“即時”改變基于輸出網(wǎng)絡(luò)的電壓控制充電器的誤差校正器49，以及-在電壓模式下控制該新控制模式，產(chǎn)生與能量存儲網(wǎng)絡(luò)的電壓成比例的斜率，則使來自相應(yīng)校正器42的設(shè)定值不依賴于能量存儲網(wǎng)絡(luò)的電壓。則可以想到這樣的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有一定數(shù)量的優(yōu)勢。在未連接輸入網(wǎng)絡(luò)的情況下，模式不切換且輸出網(wǎng)絡(luò)具有與正常操作相同的特性。在輸出網(wǎng)絡(luò)上的電流請求期間，首先，在通過主轉(zhuǎn)換器反映回輸入網(wǎng)絡(luò)之前，它們由充電器傳輸?shù)诫娙菪源鎯Σ考娙菪源鎯Σ考ㄟ^它們的電流/電壓特性(電解電容器的阻抗)過濾掉它們。在正常操作中可檢測到故障，所有轉(zhuǎn)換器正在工作且沒有切換系統(tǒng)。則功能的故障由網(wǎng)絡(luò)上的錯誤輸出電壓表示。所述故障可以由傳統(tǒng)的診斷功能檢測到。在此，輸出網(wǎng)絡(luò)的校準(zhǔn)是最佳的，而與操作階段(包括階段過渡)無關(guān)。在所有操作階段中，輸出網(wǎng)絡(luò)具有設(shè)定的且恒定的電壓，這使最終轉(zhuǎn)換器的設(shè)計簡化。還可在收益方面優(yōu)化最終轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。由此提出的分塊關(guān)閉還具有后續(xù)的優(yōu)勢-能量存儲網(wǎng)絡(luò)的電壓可以根據(jù)需要容易地調(diào)節(jié)，因為改變集成有校準(zhǔn)器50的反饋環(huán)以及充電器的電源元件就足夠。這對輸入轉(zhuǎn)換器和最終轉(zhuǎn)換器沒有影響，-該架構(gòu)可以容易地用于處理電絕緣。能量儲備被放置在這樣的絕緣的次級端，而在主轉(zhuǎn)換器中實現(xiàn)該絕緣，或者能量儲備被放置在初級端，而通過放置在最終轉(zhuǎn)換器前的雙向絕緣轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)該絕緣。此設(shè)計還可以僅通過改變主轉(zhuǎn)換器而變換為用于AC或DC網(wǎng)絡(luò)輸入，而對所述轉(zhuǎn)換器的剩余部件沒有影響。
權(quán)利要求
1.一種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括主轉(zhuǎn)換器(40)，所述主轉(zhuǎn)換器00)在輸入端連接到在輸入電壓下工作的至少一個輸入網(wǎng)絡(luò)并且在輸出端連接到在輸出電壓下工作且與用于存儲電能的裝置關(guān)聯(lián)的輸出網(wǎng)絡(luò)(42)，所述用于存儲電能的裝置在存儲電壓下工作，且包括雙向充電器(46)，所述雙向充電器06)的一端連接到所述輸出網(wǎng)絡(luò)G2) 并且另一端連接到電容性電能存儲部件(48)，所述雙向充電器06)的操作由用于基于第一設(shè)定值(Vref2)控制所述輸出電壓的控制部件G9)驅(qū)動，其特征在于，所述主轉(zhuǎn)換器GO) 的操作由用于基于第二設(shè)定值(VMfl)控制所述存儲電壓的控制部件(50)驅(qū)動。
2.如權(quán)利要求1所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向充電器G6)包括在峰值電流模式下以及在正電流和負(fù)電流的限制下被控制并在設(shè)定頻率下工作的同步整流器。
3.如權(quán)利要求2所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，用于控制所述主轉(zhuǎn)換器00)的操作的所述部件(50)包括比例校準(zhǔn)器。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，用于控制所述雙向充電器G6)的所述部件09)的控制速率大于用于控制所述主轉(zhuǎn)換器GO)的所述部件(50) 的控制速率。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在所述輸入網(wǎng)絡(luò)Gl)和所述輸出網(wǎng)絡(luò)0 之間包括電絕緣部件。
6.如權(quán)利要求5所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述電絕緣部件被集成到所述主轉(zhuǎn)換器(40)中。
7.如權(quán)利要求5所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述電絕緣部件被集成到絕緣體 (60)中，所述絕緣體(60)被集成到所述輸出網(wǎng)絡(luò)中。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出網(wǎng)絡(luò)包括由形成開關(guān)(70)的部件分開的兩個部分(71、72)，所述兩個部分(71、7幻連接到不同的負(fù)載。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入網(wǎng)絡(luò)是直流網(wǎng)絡(luò)。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入網(wǎng)絡(luò)是交流網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
一種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，此類型的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括主轉(zhuǎn)換器(40)，所述主轉(zhuǎn)換器(40)在輸入端連接到在輸入電壓下工作的至少一個輸入網(wǎng)絡(luò)(41)并且在輸出端連接到在輸出電壓下工作且與電能存儲裝置關(guān)聯(lián)的輸出網(wǎng)絡(luò)(42)，所述電能存儲裝置在存儲電壓下工作，包括雙向充電器(46)，所述雙向充電器(46)的一端連接到所述輸出網(wǎng)絡(luò)(42)并且另一端連接到電容性電能存儲部件(48)，所述雙向充電器(46)的操作由用于基于第一設(shè)定值(Vref2)控制所述輸出電壓的控制部件(49)驅(qū)動，其中，所述主轉(zhuǎn)換器(40)的操作由用于基于第二設(shè)定值(Vref1)控制所述存儲電壓的控制部件(50)驅(qū)動。
文檔編號H02M3/00GK102377332SQ20111022885
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者克里斯托夫·托朗, 弗朗索瓦·克萊因 申請人:泰勒斯公司