[發明專利]電力電子模塊預充電系統和方法

有效

• 申請號: 200910177664.4
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN101714816A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 韋立祥;理查德·A·盧卡薩維斯基;阿吉特·H·維杰納亞克;保羅·克勞斯;邁克爾·洛特
• 申請（專利權）人: 洛克威爾自動控制技術股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M7/48
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 潘士霖;陳煒

技術領域

本發明一般地涉及電力電子器件領域，例如那些在功率轉換中使用的 或者向電機和類似負載施加電源的電力電子器件。更具體地，本發明涉及 一種在例如電機驅動的逆變器模塊中使用預充電電路的改進的系統和方 法。

背景技術

在電力電子器件領域，大范圍電路是眾所周知的，并且這些電路目前 可用于向負載轉換、產生和施加電源。基于該應用，這樣的電路可用將引 入的電源從一種形式轉換成負載所需要的另一種形式。在典型的電機控制 中，例如，整流器將交流(AC)電源(例如，從公用電網或者發電機) 轉換為直流(DC)電源。然后逆變器電路可以將直流信號轉換為以特定 速度驅動電機所需的特定頻率的交流信號。逆變器電路典型地包括幾個高 功率開關，例如，通過驅動電路控制的絕緣-柵雙極晶體管(IGBTs)。通 常，采用諸如電容器和/或電感器的電源調節電路來去除內部直流總線上 的不需要的電壓波紋。

通常，在將交流電源首先施加至如上所述的電機驅動電路時，由于電 源調節電容器的充電，電流會吸取高能級(level)的電流。因此，為了避 免在啟動時的高突入電流，典型的電機驅動還會包括預充電電路，其在啟 動之前向直流總線施加較小的初始電流，以便在施加全源電壓之前對電容 器進行充電。

通常，如上所述的包括預充電電路的電機驅動可以被封裝在一起作為 電機驅動模塊。為了降低制造成本，電機驅動模塊被大規模生產，并且因 此可以標準化的生產線形式得到。通常，這意味著可能會沒有充分利用電 機驅動的能力，這取決于特定的應用。例如，在特定的電源控制網絡中可 能期望將幾個電機驅動耦合至公共直流源。在該示例中，公共直流源可以 直接耦合至電機驅動模塊的局部(local)直流總線，旁路整流器和預充電 電路，因此可以不使用整流器和預充電電路。然而，因為由于公共直流源 至局部直流總線的配線而導致電機驅動的現有的預充電電路可能不可用， 所以在需要為電源控制網絡增加附加的預充電電路的情況下，可能期望針 對各個單獨的電機驅動包括可操作的預充電電路。這樣增加的預充電電路 增加了電源控制網絡的整體設計的成本。

因此，有利的是提供能夠更好地適應的逆變器模塊。尤其是，有利的 是向逆變器模塊提供用于在各種操作模式中利用預充電電路的改進的方 法。

發明內容

本發明實施例一般地涉及用于向多個逆變器模塊供電的系統和方法， 以解決這些需要。例如，本發明實施例包括通過直流源供電的逆變器模塊， 其中直流源的高壓側耦合到至少一個整流器輸入，以便可以利用預充電電 路。

附圖說明

在閱讀如下具體說明時，參照附圖將能更好地理解本發明的這些和其 他特征，方面和優勢。其中在整個附圖中，相似的標號表示相似的部件。 其中：

圖1是表示根據本發明實施例的示例性配電網絡的圖；

圖2-7是表示根據本發明的各種實施例的示例性電機驅動模塊的圖。

具體實施方式

圖1是根據本發明實施例的表示示例性配電網絡10的圖。配電網絡 10可以包括一個或多個通過高壓側(high?side)14和低壓側(low?side) 16耦合至直流總線12的電機驅動11(motor?drive)。如圖1所示，直 流總線12可以為多個電機驅動11供電。然而，應當注意，在一些實施例 中，直流總線12可以是單個電機驅動11專用的。此外，直流總線12可 以通過現有技術公知的任何直流源供電，諸如電池、太陽電池板或整流的 交流源。在一些實施例中，直流總線12可以通過18脈沖的有源前端整流 器來供電。

盡管電機驅動11耦合至直流總線12，電機驅動11可以包括整流器 18和電源調節電路20。如果期望，整流器18和電源調節電路20通過允 許用戶選擇將電機驅動11耦合至交流源，來給電機驅動11提供更大的多 功能性。電機驅動11還可以包括在期望的頻率處生成三相輸出波形的逆 變器12，用于驅動連接至輸出端24，26和28的電機30。