[發(fā)明專利]雙方向升降壓型逆變器裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010502403.8
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102437814A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴政;孔小明
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫愛光電氣科技有限公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02P29/00;H02M7/5395
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種由蓄電池等低壓直流電源供電的雙方向升降壓型逆變器裝置的基本電路，特別適合于電動自行車、電動汽車、混合動力汽車、鐵道用電力機車等應(yīng)用領(lǐng)域，該電路可以按照電動汽車、電力機車運行狀況的實際需要，在電動機模式運行時，逆變器從蓄電池等直流電源將電能升壓流入直流母線后驅(qū)動電動機；反過來在發(fā)電機模式運行時，逆變器控制發(fā)電機將動能轉(zhuǎn)換成電能輸入直流母線，然后從電壓較高的直流母線將電能降壓流入蓄電池等直流電源，從而有效地利用車輛本身的動勢能。該電路結(jié)構(gòu)簡單、所用元器件數(shù)量少、成本低廉實用。?

背景技術(shù)

在電動自行車、電動汽車、混合動力汽車、鐵道用電力機車等應(yīng)用領(lǐng)域中，由于蓄電池使用環(huán)境和安全方面的限制，或者受供電電源電壓的限制，供電直流電源電壓一般相對較低。為了減小電機尺寸和提高電機效率和利用率，需要將電壓較低的直流電源提升到較高的直流電壓后，再由逆變裝置將直流變成交流驅(qū)動電機。眾所周知，一般大功率直流升壓裝置普遍采用由電感、功率二極管和大功率IGBT開關(guān)組成的直流升壓器。?

然而，從節(jié)能環(huán)保的角度，電動汽車和電力機車在減速運行時，逆變器可以通過將電機控制在發(fā)電機狀態(tài)的手段，以達(dá)到將動能回收為電能的目的，此時逆變器直流母線中的電能需要返回直流電源。因此，上述直流升壓器此時必須工作在降壓模式，以便直流母線中的高壓能量受控返回蓄電池等直流電源中。但是，從來的直流升壓裝置受其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制，能量只能單向地從直流電源?升壓流向直流母線，無法反向降壓。?

本發(fā)明提供的雙方向升降壓型逆變器裝置的電路，利用簡單的電路構(gòu)成和少量的元器件，成本低廉，可有效提高整體電路的可靠性，達(dá)到使用目的。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種簡單實用的雙方向升降壓型逆變器裝置電路，其特征在于包含如下技術(shù)內(nèi)容：?

(1)在蓄電池等直流電源1兩端并聯(lián)穩(wěn)壓蓄能用電容2和測量直流電源1的電壓的分流器3；直流電源1的輸出電路串聯(lián)一個升降壓蓄能用直流電感5；同時串聯(lián)測量電流用的電流傳感器4；在普通逆變器的直流母線上并聯(lián)一個由上下IGBT組成的半橋電路6，直流電源的輸出接入該半橋電路6的中間；在直流雙方向升降壓裝置的直流母線上并聯(lián)一組穩(wěn)壓用電容7和測量直流母線電壓用的分流器8；在直流母線上接續(xù)IGBT功率開關(guān)電路9；開關(guān)電路9的輸出串聯(lián)了一組檢測電流用的電流傳感器10后，輸出接入電機11；在電機11軸上安裝檢測電機旋轉(zhuǎn)速度和位置的位置速度傳感器12；升降壓IGBT半橋電路6的開關(guān)PWM信號由直流雙方向升降壓控制器13控制；IGBT功率開關(guān)電路9的開關(guān)PWM信號由逆變器控制器14控制；而直流雙方向升降壓控制器13和逆變器控制器14又由上位控制器15控制；整個強電電路如圖1所示。?

(2)直流雙方向升降壓裝置由直流電源1、穩(wěn)壓蓄能電容2、直流電源電壓檢測器3、直流電感5、輸出電流傳感器4、升降壓IGBT半橋電路6、直流母線穩(wěn)壓電容7組成，其上下管開關(guān)控制由圖1所示的直流雙方向升降壓控制器13完成，該控制器分別利用分流器3、電流傳感器5和分流器8測量采樣直流電源1電壓vb、直流電源1輸出電流ib和直流母線電壓vdc，通過預(yù)先設(shè)計的控制邏?輯完成直流雙方向升降壓裝置的上下管開關(guān)的PWM信號計算和控制。?

(3)直流雙方向升降壓裝置的目的為穩(wěn)定直流母線電壓至預(yù)先設(shè)定的工作電壓。當(dāng)整個系統(tǒng)正常動作時，直流雙方向升降壓控制器13獨立工作，不受逆變器控制器14的干擾和影響。?

(4)逆變裝置由直流母線穩(wěn)壓用電容7、直流母線電壓檢測器8、IGBT功率開關(guān)電路9、電流檢測用電流傳感器10、位置速度傳感器12構(gòu)成。逆變裝置的IGBT功率開關(guān)的上下管PWM控制由圖1所示的逆變器控制器14完成，該控制器分別利用電流傳感器10和位置速度傳感器12測量采樣三相輸出電流iu、iv、iw和電機轉(zhuǎn)子位置速度信號ωr、θr，遵照上位控制器15傳來的轉(zhuǎn)矩指令和起動/停止命令，通過預(yù)先設(shè)計的電機控制邏輯完成逆變器的上下管開關(guān)的PWM信號計算和控制。?

(5)逆變器控制器14的目的為控制電機的輸出轉(zhuǎn)矩為指令轉(zhuǎn)矩，當(dāng)整個系統(tǒng)正常動作時，逆變器控制器14獨立工作，不受直流雙方向升降壓控制器13的影響。?