分相功率轉(zhuǎn)換裝置、方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請揭示了一種分相功率轉(zhuǎn)換裝置、方法和系統(tǒng)。一個示例性實(shí)施例包括發(fā)電機(jī)、與上述發(fā)電機(jī)耦接的AC/DC轉(zhuǎn)換器、與上述AC/DC轉(zhuǎn)換器耦接的DC總線以及與上述DC總線耦接的逆變器。上述逆變器包括第一、第二和第三橋臂，每一個橋臂包括多個開關(guān)。第一控制器基于第一系統(tǒng)輸出與第二系統(tǒng)輸出之間的電壓和提供給上述第一系統(tǒng)輸出的第一電流來提供控制信號給上述第一橋臂。第二控制器基于第二系統(tǒng)輸出與第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和提供給上述第三系統(tǒng)輸出的第二電流來提供第二控制信號給上述第二橋臂。第三控制器控制上述第三橋臂來提供等于DC總線電壓的一半的輸出。
【專利說明】分相功率轉(zhuǎn)換裝置、方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年I月20日提交的申請?zhí)枮?4/159,208的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，該美國專利申請的全部內(nèi)容通過弓I用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]分相功率轉(zhuǎn)換在與多個應(yīng)用相關(guān)時是有用的，上述多個應(yīng)用包括露營車(RVs)中的輔助功率系統(tǒng)、船舶功率系統(tǒng)、家用和商用備用功率系統(tǒng)以及移動功率系統(tǒng)。傳統(tǒng)地，分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在逆變器與負(fù)載之間使用中心抽頭變壓器以提供兩個AC(交流)電壓和另一個AC電壓，上述兩個AC電壓相對于公共中線180度反相，上述另一個AC電壓跨過上述兩個相位。已經(jīng)作出了一些努力，在由逆變器提供分相輸出的同時消除對中心抽頭變壓器的需要。這些努力存在一些缺點(diǎn)和缺陷，包括諧波失真、輸出紋波、相對于不平衡輸出負(fù)載的性能限制、以及區(qū)別幾個實(shí)例的逆變器控制裝置的復(fù)雜度。對本申請所揭示的獨(dú)特的分相功率轉(zhuǎn)換裝置、系統(tǒng)和方法仍然存在很大的需求。
[0004]公開內(nèi)容
[0005]為了清晰地、簡潔地和準(zhǔn)確地對本發(fā)明、制造和使用本發(fā)明的方式和過程的各示例性實(shí)施例進(jìn)行描述并使得能夠?qū)嵤⒅圃旌褪褂帽景l(fā)明，現(xiàn)將參照某些示例性實(shí)施例，某些示例性實(shí)施例包括示于附圖中的那些實(shí)施例，并將使用特定語言來對這些示例性實(shí)施例進(jìn)行描述。但應(yīng)當(dāng)理解的是，沒有因此對本發(fā)明的范圍產(chǎn)生限制，本發(fā)明包括和保護(hù)如本領(lǐng)域技術(shù)人員會想到的本發(fā)明涉及的改變、修改以及各示例性實(shí)施例的進(jìn)一步應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請揭示了獨(dú)特的分相功率轉(zhuǎn)換裝置、方法和系統(tǒng)。一個示例性系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、與所述發(fā)電機(jī)耦接的AC/DC轉(zhuǎn)換器、與所述AC/DC轉(zhuǎn)換器耦接的DC總線以及與所述DC總線耦接的逆變器。所述逆變器包括第一、第二和第三橋臂，每個橋臂包括多個開關(guān)。第一控制器基于第一系統(tǒng)輸出與第二系統(tǒng)輸出之間的電壓和提供給所述第一系統(tǒng)輸出的第一電流來提供控制信號給所述第一橋臂。第二控制器基于所述第二系統(tǒng)輸出與第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和提供給所述第三系統(tǒng)輸出的第二電流來提供第二控制信號給所述第二橋臂。第三控制器控制所述第三橋臂以提供等于所述DC總線電壓的一半的輸出。更多實(shí)施例、形式、對象、特征、優(yōu)勢、方面以及優(yōu)點(diǎn)將由以下描述和附圖而變得顯而易見。
【附圖說明】
[0007]圖1是示例性分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意圖。
[0008]圖2是另一個示例性分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意圖。
[0009]圖3是示出了分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示例性逆變器和輸出級的電路圖。
[0010]圖4是示出了分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示例性逆變器控制裝置的電路圖。
[0011 ]圖5是示出了分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的更多示例性逆變器控制裝置的電路圖。
[0012]圖6是示出了分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示例性輸出模式的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參照圖1，不出了不例性分相功率系統(tǒng)100，上述分相功率系統(tǒng)100包括發(fā)電機(jī)110、AC/DC轉(zhuǎn)換器120、DC(直流)總線125、DC/AC轉(zhuǎn)換器130以及輸出級140。發(fā)電機(jī)110與AC/DC轉(zhuǎn)換器120耦接并配置成提供AC電壓給上述AC/DC轉(zhuǎn)換器120。在示出的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)110配置成以可變頻率和可變電壓來提供三相AC電壓輸出。其他實(shí)施例包括提供單相AC電壓輸出的發(fā)電機(jī)或者以可變頻率和可變電壓提供其他多相電壓輸出的發(fā)電機(jī)。也可以考慮，可以使用配置成或控制為提供固定的輸出電壓和/或頻率的發(fā)電機(jī)。
[0014]AC/DC轉(zhuǎn)換器120配置成對從發(fā)電機(jī)110接收的AC電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換以提供DC輸出電壓。在某些實(shí)施例中，AC/DC轉(zhuǎn)換器120可以使用無源器件例如二極管橋式整流器，以提供不受控制的AC/DC轉(zhuǎn)換。其他實(shí)施例可以使用有源器件例如功率場效應(yīng)晶體管(MOSFETs)、雙極型晶體管(BJTs)或者絕緣柵雙極晶體管(IGBTs)，以提供可控制的AC/DC轉(zhuǎn)換。另外的實(shí)施例可以使用有源器件和無源器件的組合。AC/DC轉(zhuǎn)換器120的輸出被提供給DC總線125的第一和第二軌道。DC總線125包括與第一和第二軌道耦接的電容器，上述電容器減輕了上述DC電壓輸出中的紋波。
[0015]DC總線125的第一和第二軌道與DC/AC轉(zhuǎn)換器130耦接，上述DC/AC轉(zhuǎn)換器130配置成基于從DC總線125接收的DC輸入來提供AC輸出。在示出的實(shí)施例中，DC/AC轉(zhuǎn)換器配置為三橋臂逆變器并包括三個逆變器輸出，上述三個逆變器輸出與輸出級140耦接。輸出級140包括系統(tǒng)輸出141、142和143，上述系統(tǒng)輸出141、142和143與各負(fù)載親接并配置成驅(qū)動各負(fù)載。在示出的實(shí)施例中，各輸出141和142配置成提供額定120V的AC輸出，輸出141與輸出142提供的AC輸出相互180度反相，輸出143配置成提供額定240V的AC輸出。應(yīng)當(dāng)理解，各輸出的特定電壓可以根據(jù)驅(qū)動的負(fù)載需求進(jìn)行改變，以及在操作時，由輸出提供的額定電壓會增加或減少，例如會因?yàn)樨?fù)載波動或負(fù)載不平衡而增加或減少。還應(yīng)當(dāng)理解，前述額定電壓是非限制性的，以及在某些實(shí)施例中可以考慮具有不同額定輸出電壓和相位差的系統(tǒng)。還應(yīng)當(dāng)理解，某些實(shí)施例包括附加的或者可選的輸出配置例如以下關(guān)于圖6進(jìn)行描述的那些輸出配置。
[0016]參照圖2，示出了示例性分相功率系統(tǒng)200，上述分相功率系統(tǒng)200包括以上關(guān)于圖1進(jìn)行描述的多個特征并以類似的附圖標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)明。系統(tǒng)200還包括蓄電池150，上述蓄電池150與DC總線125耦接并優(yōu)選為高電壓的、多單元的電池組?？梢栽诰C合模式下對系統(tǒng)200進(jìn)行控制，在上述綜合模式下，蓄電池150通過提供部分或全部電流供應(yīng)給DC/AC轉(zhuǎn)換器130來對發(fā)電機(jī)100和/或AC/DC轉(zhuǎn)換器120的輸出中的瞬變條件或者中斷進(jìn)行補(bǔ)償。在上述綜合模式下，蓄電池150可以在由AC/DC轉(zhuǎn)換器120提供的跨過DC總線125的電壓大于蓄電池150的電壓時進(jìn)行充電，并可以在由AC/DC轉(zhuǎn)換器120提供的跨過DC總線125的電壓小于蓄電池150的電壓時進(jìn)行放電?？梢钥紤]，可以使用電池控制單元來對蓄電池150的充電和放電進(jìn)行控制。
[0017]還可以在充電模式下對系統(tǒng)200進(jìn)行控制，在上述充電模式下，蓄電池150由來自于和各輸出141、142和143耦接的一個或多個負(fù)載的電流進(jìn)行充電。在某些配置中，DC源可以與各輸出141、142和143中的一個輸出耦接，并可以對DC/AC轉(zhuǎn)換器130進(jìn)行控制以提供充電電流給蓄電池150。此時，需注意的是，可以通過上述DC/AC轉(zhuǎn)換器130的各晶體管直接將上述DC源耦接到上述蓄電池150，以對上述蓄電池150進(jìn)行充電。還可以在操作的升壓模式下對DC/AC轉(zhuǎn)換器130進(jìn)行操作，以使用如圖3所示的與各輸出141、142和143耦接的各電感器335、333或331以及使用逆變橋的上部/第一橋臂中的晶體管中的固有二極管并與該橋臂的下部/相對晶體管切換來感應(yīng)電流流動，以對上述DC源進(jìn)行升壓來對蓄電池150進(jìn)行充電。在其他配置中，AC源可以與各輸出141、142和143中的一個輸出耦接，可以對DC/AC轉(zhuǎn)換器130進(jìn)行控制以對上述AC源進(jìn)行整流并提供充電電流給蓄電池150。這可以發(fā)生在例如地區(qū)電源情況下，在上述地區(qū)電源情況下，各輸出與公用供電電源連接。在示出的實(shí)施例中，可以對DC/AC轉(zhuǎn)換器130進(jìn)行控制以提供來自于耦接到輸出141或142的各源的120V的AC充電以及來自于耦接到輸出143的各源的240V的AC充電。
[0018]可以考慮的是，各系統(tǒng)100和200可以用于多個應(yīng)用中，例如露營車(RVs)中的輔助功率系統(tǒng)、船舶功率系統(tǒng)、家用和商用備用功率系統(tǒng)以及移動功率系統(tǒng)。還可以考慮，以下關(guān)于圖3 — 6示出的和描述的各實(shí)施例可以關(guān)于這些應(yīng)用進(jìn)行使用并可以在圖1和2的系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)施。
[0019]參照圖3，示出了示例性系統(tǒng)300，上述系統(tǒng)300包括DC總線310、逆變器320以及輸出330 JC總線310包括第一 DC總線軌道311和第二 DC總線軌道312。逆變器320包括第一逆變器橋臂321、第二逆變器橋臂322以及第三逆變器橋臂323。逆變器橋臂321包括第一開關(guān)器件321a以及第二開關(guān)器件321b，上述第一開關(guān)器件321a和上述第二開關(guān)器件321b串聯(lián)耦接于DC總線310的第一軌道311與第二軌道312之間。在示出的實(shí)施例中，上述開關(guān)器件是具有反向并聯(lián)的二極管的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)開關(guān)器件。還應(yīng)理解的是，可以關(guān)于系統(tǒng)300以及本申請所描述的其他系統(tǒng)考慮各種其他開關(guān)元件，上述其他開關(guān)元件包括例如功率MOSFET開關(guān)器件以及各種其他器件。上述開關(guān)器件配置成從有效地導(dǎo)通或關(guān)斷上述開關(guān)器件的一個或多個控制模塊(未示于當(dāng)前附圖中)接收控制信號。
[0020]第一逆變器橋臂321在開關(guān)器件321a與開關(guān)器件321b之間包括輸出節(jié)點(diǎn)321ο。第二逆變器橋臂322包括第一開關(guān)322a和第二開關(guān)322b，上述第一開關(guān)322a和上述第二開關(guān)322b串聯(lián)耦接于DC總線310的第一軌道311與第二軌道312之間。逆變器橋臂322還在上述第一開關(guān)器件322a與上述第二開關(guān)器件322b之間包括輸出節(jié)點(diǎn)3220。逆變器橋臂323包括第一開關(guān)器件323a和第二開關(guān)器件323b，上述第一開關(guān)器件323a和上述第二開關(guān)器件323b串聯(lián)耦接于DC總線310的第一軌道311與第二軌道312之間。第三逆變器橋臂323還在上述開關(guān)器件323a與上述開關(guān)器件323b之間包括輸出節(jié)點(diǎn)323ο。
[0021]輸出330包括第一輸出節(jié)點(diǎn)332、第二輸出節(jié)點(diǎn)334以及第三輸出節(jié)點(diǎn)336。第一系統(tǒng)輸出由輸出節(jié)點(diǎn)322和334限定，第二系統(tǒng)輸出由輸出節(jié)點(diǎn)336和334限定，第三系統(tǒng)輸出由輸出節(jié)點(diǎn)332和336限定。電感器331與輸出節(jié)點(diǎn)321ο和系統(tǒng)輸出332耦接，電感器333與輸出節(jié)點(diǎn)323ο和系統(tǒng)輸出334耦接，電感器335與輸出節(jié)點(diǎn)322ο和系統(tǒng)輸出節(jié)點(diǎn)336耦接。電容器337與系統(tǒng)輸出332和系統(tǒng)輸出334耦接。電容器339與系統(tǒng)輸出334和系統(tǒng)輸出336耦接。
[0022]在示出的實(shí)施例中，輸出節(jié)點(diǎn)332與334之間的輸出和輸出節(jié)點(diǎn)334與336之間的輸出配置成提供120V的AC輸出，輸出節(jié)點(diǎn)332與334之間的輸出和輸出節(jié)點(diǎn)334與336之間的輸出所提供的AC輸出相互180度反相，輸出節(jié)點(diǎn)332與336之間的輸出配置成提供240V的AC輸出。應(yīng)當(dāng)理解，各輸出的特定電壓可以根據(jù)驅(qū)動的負(fù)載需求進(jìn)行改變，以及在操作時，由輸出提供的額定電壓會增加或減少，例如會因?yàn)樨?fù)載波動或負(fù)載不平衡而增加或減少。還應(yīng)當(dāng)理解，某些實(shí)施例可以提供附加的或者可選的輸出配置例如以下關(guān)于圖6進(jìn)行描述的輸出配置，以及這些實(shí)施例可以設(shè)置為專用輸出配置或者可以由一個或多個控制器或者其他輸出選擇器件進(jìn)行改變的可選擇的輸出配置。
[0023]參照圖4，示出了示例性系統(tǒng)400，上述系統(tǒng)400包括DC總線410、逆變器420以及輸出430，上述DC總線410、上述逆變器420以及上述輸出430可以與以上關(guān)于圖3進(jìn)行描述的DC總線310、逆變器320以及輸出330相同或者類似。逆變器420包括第一逆變器橋臂421、第二逆變器橋臂422以及第三逆變器橋臂423，上述第一逆變器橋臂421、上述第二逆變器橋臂422以及上述第三逆變器橋臂423以與以上關(guān)于圖3進(jìn)行描述的方式類似的方式與輸出430耦接。
[0024]系統(tǒng)400包括差?？刂破?50，上述差?？刂破?50配置成提供輸出信號以控制逆變器橋臂421的各開關(guān)和逆變器橋臂422的各開關(guān)。差?？刂破?50在輸入452處接收系統(tǒng)輸出432與系統(tǒng)輸出436之間的電壓VAB，以及在輸入451處接收正弦形參考信號。操作器453確定輸入451與輸入45 2之間的差并提供該差給比例積分(“P I”)電壓回路454。PI電壓回路454輸出給操作器457。流過電感器431的電流IA與流過電感器435的電流IB之間的差被提供給輸入450并轉(zhuǎn)而被提供給操作器457。操作器457提供電壓回路454的輸出與輸入456之間的差給電流回路458。電流回路458是PI電流回路控制裝置，上述PI電流回路控制裝置輸出控制信號給逆變器橋臂421和逆變器橋臂422的各開關(guān)。需注意的是，分相逆變器控制使得能夠在系統(tǒng)的輸出330、430的中線橋臂上使用更小的電感器333、433。
[0025]系統(tǒng)400還包括共?？刂破?90，上述共?？刂破?90可操作為控制逆變器橋臂423的各開關(guān)來提供等于DC總線410的電壓的一半的電壓。共?？刂破?90可以使用開環(huán)控制裝置來提供有效提供等于DC總線410的電壓的一半的電壓的50%占空比。應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請所描述的控制裝置、控制器以及控制模塊可以配置和實(shí)施為軟件、固件、硬件及其組合，并可以在各種實(shí)施例中以單個控制單元來實(shí)施或者分布于多個控制單元中。需注意的是，使用PI控制裝置來對中線逆變器橋臂/共模輸出進(jìn)行控制的閉環(huán)控制裝置490是可行的并可以在數(shù)字控制或者模擬電路(用于速度)中進(jìn)行實(shí)施。
[0026]參照圖5，示出了系統(tǒng)500，上述系統(tǒng)500包括DC總線510、逆變器520以及輸出530。逆變器520包括逆變器橋臂521、逆變器橋臂522以及逆變器橋臂523，它們的輸出節(jié)點(diǎn)與輸出530耦接。逆變器橋臂521的各開關(guān)由相位控制器560進(jìn)行控制。逆變器橋臂522的各開關(guān)由相位控制器550進(jìn)行控制。相位控制器550和相位控制器560可以設(shè)置于共同的控制單元中或者可以是分立的控制單元。
[0027]正弦形參考信號被提供給輸入551。電壓VB被提供給輸入552，上述電壓VB是系統(tǒng)輸出536與系統(tǒng)輸出534之間的電壓。操作器553確定負(fù)的輸入551與輸入552之間的差并提供上述差給PI電壓回路554。流過電感器535的電流IB被提供給輸入556。操作器557確定PI電壓回路554的輸出與輸入556之間的差并提供該差給PI電流回路558 電流回路558輸出控制信號以控制逆變器橋臂522的各開關(guān)。
[0028]輸入562接收電壓VA，上述電壓VA是系統(tǒng)輸出532與系統(tǒng)輸出534之間的電壓。操作器563確定輸入551與輸入562之間的差并輸出上述差給PI電壓回路564。操作器567確定PI電壓回路564的輸出與輸入566之間的差。輸入566接收流過電感器531的電流IA。操作器567輸出PI電壓回路564與輸入566之間的差給PI電流回路568 電流回路568輸出控制信號以控制逆變器橋臂521的各開關(guān)。
[0029]進(jìn)一步如圖5所示，共?？刂破?90配置成控制逆變器橋臂523的各開關(guān)以輸出等于DC總線510的電壓的一半的電壓。共模控制器590可以使用與以上關(guān)于共?？刂破?90進(jìn)行描述的相同的或類似的控制技術(shù)。
[0030]參照圖6，示出了示例性分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)例如本申請所揭示的那些示例性分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的三種操作模式。在操作模式600下，對包括DC總線610、逆變器620以及輸出630的系統(tǒng)進(jìn)行控制以提供第一 120伏正弦形輸出VA、第二 120伏正弦形輸出VB以及240伏輸出VAB，上述第二 120伏正弦形輸出VB與輸出VA180度反相。在操作模式700下，對包括DC總線710、逆變器720以及輸出730的系統(tǒng)進(jìn)行控制以提供系統(tǒng)輸出732與734之間的單個正弦形輸出電壓VA。在操作模式800下，對包括DC總線810、逆變器820以及輸出830的系統(tǒng)進(jìn)行控制以提供系統(tǒng)輸出832與834之間的208伏正弦形輸出電壓VA、輸出節(jié)點(diǎn)834與836之間的208伏正弦形輸出電壓VB以及輸出節(jié)點(diǎn)832與836之間的208伏正弦形輸出電壓VC。各輸出電壓VA、VB和VC相互之間120度異相。設(shè)置跨過上述DC總線810的電阻器/電容器橋838，以給三相系統(tǒng)輸出提供中性線。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解，各系統(tǒng)例如以上關(guān)于圖1一 5進(jìn)行描述的那些系統(tǒng)可以配置成根據(jù)操作模式600、700或者800中的任何操作模式來提供專用操作，或者可以可選擇地可控制以根據(jù)操作模式600、700以及800中兩個或多個操作模式來提供操作。還應(yīng)當(dāng)理解，前述電壓是額定的以及可以根據(jù)驅(qū)動的負(fù)載需求進(jìn)行改變。在操作中，由輸出提供的額定電壓會增加或減少，例如會因?yàn)樨?fù)載波動或不平衡而增加或減少。還應(yīng)當(dāng)理解，前述電壓是示例性的而不是限制性的，以及在某些實(shí)施例中可以考慮具有不同額定輸出電壓和相位差的各系統(tǒng)。
[0032]應(yīng)當(dāng)理解，以上進(jìn)行詳細(xì)綜述和描述以及在各附圖中示出的各示例性實(shí)施例僅僅是說明性的，而不是限制性的或者約束性的。僅僅當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例已被示出和描述，在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有變化和修改將被保護(hù)。應(yīng)當(dāng)理解，以上描述的各實(shí)施例和各形式可以在某些實(shí)例中進(jìn)行組合并可以在其他實(shí)例中相互獨(dú)立使用。同樣地，應(yīng)當(dāng)理解，以上描述的各實(shí)施例和各形式可以或者可以不與其他方面和特征進(jìn)行組合?？梢岳斫猓陨厦枋龅母鲗?shí)施例的各種特征和方面可以是不必需的，缺少這些特征和方面的各實(shí)施例也是受保護(hù)的。在閱讀權(quán)利要求書中，當(dāng)使用詞語“一”、“一個”、“至少一個”或者“至少一部分”時，不意欲將該權(quán)利要求限制到僅一個項(xiàng)目，除非在權(quán)利要求中明確說明是相反意思。當(dāng)使用語言“至少一部分”和/或“一部分”時，上述術(shù)語可以包括一部分和/或整個項(xiàng)目，除非明確說明是相反意思。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括: 發(fā)電機(jī)； AC/DC轉(zhuǎn)換器，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器與所述發(fā)電機(jī)耦接； DC總線，所述DC總線與所述AC/DC轉(zhuǎn)換器耦接； 逆變器，所述逆變器與所述DC總線耦接，所述逆變器包括第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，每個橋臂包括多個開關(guān)器件； 輸出電路，所述輸出電路包括與所述第一橋臂耦接的第一系統(tǒng)輸出、與所述第二橋臂耦接的第二系統(tǒng)輸出，和與所述第三橋臂耦接的第三系統(tǒng)輸出； 第一控制器，所述第一控制器配置成基于所述第一系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的第一電壓和提供給所述第一系統(tǒng)輸出的第一電流來提供第一控制信號給所述第一橋臂的開關(guān)器件； 第二控制器，所述第二控制器配置成基于所述第二系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的第二電壓和提供給所述第二系統(tǒng)輸出的第二電流來提供第二控制信號給所述第二橋臂的開關(guān)器件；以及 第三控制器，所述第三控制器配置成提供第三控制信號給所述第三橋臂的開關(guān)器件以提供等于所述DC總線的電壓的一半的輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制器配置成提供所述第一系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和正弦形參考信號之間的差給電壓控制回路、提供所述電壓控制回路的輸出與提供給所述第一系統(tǒng)輸出的電流之間的差給電流控制回路，并基于所述電流控制回路的輸出提供所述第一控制信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制器配置成提供所述第二系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和所述正弦形參考信號之間的差給第二電壓控制回路、提供所述第二電壓控制回路的輸出與提供給所述第二系統(tǒng)輸出的電流之間的差給第二電流控制回路，并基于所述第二電流控制回路的輸出提供所述第二控制信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三控制器配置成通過閉環(huán)控制器和開環(huán)控制器中的一個來提供第三控制信號給所述第三橋臂的開關(guān)器件以提供等于所述DC總線的電壓的一半的輸出。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出電路包括串聯(lián)耦接于所述第一橋臂與所述第一系統(tǒng)輸出之間的第一電感器、串聯(lián)耦接于所述第二橋臂與第二系統(tǒng)輸出之間的第二電感器、串聯(lián)耦接于所述第三橋臂與第三系統(tǒng)輸出之間的第三電感器、串聯(lián)耦接于所述第一系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的第一電容器，以及串聯(lián)耦接于所述第二系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的第二電容器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三電感器比所述第一和第二電感器具有更小的電感。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述DC總線耦接的蓄電池，其中在第一可選擇模式下，所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器配置成至少部分基于來自于所述蓄電池的電流來提供所述第一、第二和第三系統(tǒng)輸出中的至少兩個系統(tǒng)輸出之間的AC電壓波形輸出。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，在第二可選擇模式下，所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器配置成至少部分基于來自于所述第一、第二和第三系統(tǒng)輸出中的至少一個系統(tǒng)輸出的電流來給所述蓄電池進(jìn)行充電。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)、所述AC/DC轉(zhuǎn)換器、所述DC總線和所述逆變器配置為地面車輛輔助功率系統(tǒng)、固定的備用功率系統(tǒng)和船舶功率系統(tǒng)中的一個。10.一種方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、與所述發(fā)電機(jī)耦接的AC/DC轉(zhuǎn)換器、與所述AC/DC轉(zhuǎn)換器耦接的DC總線、與所述DC總線耦接的逆變器以及輸出電路，所述逆變器包括第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，每個橋臂包括多個開關(guān)，所述輸出電路包括與所述第一橋臂耦接的第一系統(tǒng)輸出、與所述第二橋臂耦接的第二系統(tǒng)輸出，和與所述第三橋臂耦接的第三系統(tǒng)輸出； 提供第一開關(guān)控制信號給所述逆變器的第一橋臂的開關(guān)，所述第一開關(guān)信號基于參考信號、所述第一系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的第一電壓和從所述第一橋臂到所述第一系統(tǒng)輸出的電流； 提供第二開關(guān)控制信號給所述逆變器的第二橋臂的開關(guān)，所述第二開關(guān)信號基于所述參考信號、所述第二系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的第二電壓和從所述第二橋臂到所述第二系統(tǒng)輸出的電流;以及 控制所述逆變器的第三橋臂的開關(guān)以提供等于所述DC總線的電壓的一半的輸出。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述提供第一開關(guān)控制信號的步驟中包括以下步驟: 提供所述第一系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和正弦形參考信號之間的差給電壓控制回路，提供所述電壓控制回路的輸出與流過所述第一系統(tǒng)輸出的電流之間的差給電流控制回路，并提供所述電流控制回路的輸出以控制所述逆變器的第一橋臂的開關(guān)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述提供第二開關(guān)控制信號的步驟中包括以下步驟: 提供所述第二系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和所述正弦形參考信號之間的差給第二電壓控制回路，提供所述第二電壓控制回路的輸出與流過所述第二系統(tǒng)輸出的電流之間的差給第二電流控制回路，并基于所述第二電流控制回路的輸出提供控制信號以控制所述逆變器的第二橋臂的開關(guān)。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述分相功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括與所述DC總線電耦接的蓄電池，所述方法還包括以下步驟: 在第一模式下對所述逆變器進(jìn)行操作以至少部分基于所述蓄電池的輸出來提供AC輸出給負(fù)載，以及在第二模式下對所述逆變器進(jìn)行操作以使用來自于與一個或多個系統(tǒng)輸出耦接的電源的電流來對所述蓄電池進(jìn)行充電。14.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括: 逆變器，所述逆變器包括第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，每個橋臂包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)串聯(lián)耦接于第一DC軌道與第二DC軌道之間，所述輸出節(jié)點(diǎn)在所述第一開關(guān)與所述第二開關(guān)之間； 輸出電路，所述輸出電路包括串聯(lián)耦接于所述第一橋臂的輸出節(jié)點(diǎn)與第一系統(tǒng)輸出之間的第一電感器、串聯(lián)耦接于所述第二橋臂的輸出節(jié)點(diǎn)與第二系統(tǒng)輸出之間的第二電感器、串聯(lián)耦接于所述第三橋臂的輸出節(jié)點(diǎn)與第三系統(tǒng)輸出之間的第三電感器、串聯(lián)耦接于所述第一系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的第一電容器，和串聯(lián)耦接于所述第二系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的第二電容器； 第一控制器，所述第一控制器配置成基于所述第一系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和流過所述第一電感器的電流來控制所述第一橋臂的開關(guān)； 第二控制器，所述第二控制器配置成基于所述第二系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和流過所述第二電感器的電流來控制所述第二橋臂的開關(guān)；以及 共?？刂破?，所述共?？刂破髋渲贸煽刂扑龅谌龢虮鄣拈_關(guān)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制器、所述第二控制器和所述共?？刂破髋渲贸商峁┓窒噍敵?，所述分相輸出包括所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間的第一相位輸出電壓、所述第二輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間的第二相位輸出電壓和所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第二輸出節(jié)點(diǎn)之間的組合輸出電壓。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制器、所述第二控制器和所述共?？刂破髋渲贸商峁┤噍敵?，所述三相輸出包括所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第二輸出節(jié)點(diǎn)之間的第一相位輸出電壓、所述第二輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間的第二相位輸出電壓和所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間的第三相位輸出電壓。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制器，所述第二控制器和所述共?？刂破骺蛇x擇地可配置成提供: 在第一配置下所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間、所述第二輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間或者所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第二輸出節(jié)點(diǎn)之間的單相輸出電壓； 在第二配置下包括所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間的第一相位輸出電壓、所述第二輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間的第二相位輸出電壓和所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第二輸出節(jié)點(diǎn)之間的組合輸出電壓的分相輸出；以及 在第三配置下包括所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第二輸出節(jié)點(diǎn)之間的第一相位輸出電壓、所述第二輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間的第二相位輸出電壓和所述第一輸出節(jié)點(diǎn)與所述第三輸出節(jié)點(diǎn)之間的第三相位輸出電壓的三相輸出。18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，在分相輸出模式下的共?？刂破髋渲贸商峁┧龅诙虮鄣牡谝缓偷诙_關(guān)的50%占空比，或者在所述第二橋臂的輸出節(jié)點(diǎn)處的等于所述第一 DC軌道與所述第二 DC軌道之間的電壓的一半的平均電壓中的一個。19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制器配置成提供所述第一系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和正弦形參考信號之間的差給電壓控制回路、提供所述電壓控制回路的輸出與流過所述第一電感器的電流之間的差給電流控制回路，并基于所述電流控制回路的輸出提供控制信號給所述逆變器的第一橋臂的開關(guān)。20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制器配置成提供所述第二系統(tǒng)輸出與所述第三系統(tǒng)輸出之間的電壓和所述正弦形參考信號之間的差給第二電壓控制回路、提供所述第二電壓控制回路的輸出與流過所述第二電感器的電流之間的差給第二電流控制回路，并基于所述第二電流控制回路的輸出提供控制信號給所述逆變器的第二橋臂的開關(guān)。
【文檔編號】H02J7/14GK105917549SQ201580004871
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月15日
【發(fā)明人】E·M·阿雅納, S·納斯, A·索洛扎諾, A·沃爾瑟斯, S·庫寧, B·K·帕默爾
【申請人】康明斯發(fā)電Ip公司