[發(fā)明專利]功率轉(zhuǎn)換器和操作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210034637.3
• 申請(qǐng)日: 2012-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN102710108A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·D·哈布;M·E·謝潑德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): H02M1/32
• 分類號(hào): H02M1/32;H02H9/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開的主題涉及功率轉(zhuǎn)換器，并且具體來說，涉及保護(hù)功率轉(zhuǎn)換器免受故障電流。

背景技術(shù)

功率轉(zhuǎn)換器(又稱作逆變器)用于將直流(DC)轉(zhuǎn)換為交流(AC)。功率轉(zhuǎn)換器具有能夠允許破壞性高故障電流流經(jīng)其中的故障模式。故障電流能夠足夠大到損壞功率轉(zhuǎn)換器的總線結(jié)構(gòu)，或者破壞或以其它方式損壞故障通路中的功率半導(dǎo)體(例如，集成柵換向晶閘管(IGCT))。為了限制通過功率轉(zhuǎn)換器以及其中的器件的故障電流的峰值，必須使故障電流中斷或轉(zhuǎn)移。

熔絲是中斷故障電流的一種方法。熔絲能夠安裝在功率轉(zhuǎn)換器的DC鏈路電容器與相位支路之間。另一種方式是利用所謂的“電流短路器”。一種類型的電流短路器利用在所檢測(cè)故障電流的情況下接通的高速可控硅整流器(SCR)。當(dāng)電流短路器被激活時(shí)，它提供將故障電流從功率轉(zhuǎn)換器的相位支路轉(zhuǎn)移開的低阻抗通路。已激活電流短路器還提供用于將DC鏈路電容器放電的低阻抗通道。

SCR的選通通常由感測(cè)DC鏈路組裝件的導(dǎo)體中的電流的變化率的電路來控制。將電流變化率與閾值進(jìn)行比較，并且在該變化率超過閾值電平時(shí)激活電流短路器。這種控制電路要求獨(dú)立控制板(rack)和傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

按照本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了一種功率轉(zhuǎn)換器。這個(gè)方面的功率轉(zhuǎn)換器包括第一相位支路，其包括第一電流隨時(shí)間變化(di/dt)電抗器和第一控制段，第一di/dt電抗器和第一控制段耦合在工作線(active?line)與中性線之間。這個(gè)方面的功率轉(zhuǎn)換器還包括耦合在工作線與中性點(diǎn)之間的第一電流短路器以及耦合到第一di/dt電抗器、控制段和第一電流短路器的控制器，并且控制器配置成基于第一di/dt電抗器兩端的電壓來激活電流短路器。

按照本發(fā)明的另一方面，公開了一種操作功率轉(zhuǎn)換器的方法。這個(gè)方面的方法包括：在功率轉(zhuǎn)換器的控制器處接收來自電流隨時(shí)間變化(di/dt)轉(zhuǎn)換器的電壓；以及，在電壓超過閾值的情況下激活耦合到控制器的電流短路器。

按照本發(fā)明的另一方面，公開了一種操作功率轉(zhuǎn)換器的方法。這個(gè)方面的方法包括：在功率轉(zhuǎn)換器的控制器處接收來自電流隨時(shí)間變化(di/dt)轉(zhuǎn)換器的電壓；以及，在從電壓所計(jì)算的值超過閾值的情況下激活耦合到控制器的電流短路器。

通過結(jié)合附圖的以下描述，這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更顯而易見。

附圖說明

在本說明書的結(jié)論部分的權(quán)利要求中具體指出作為本發(fā)明的主題并明確要求對(duì)其進(jìn)行專利保護(hù)。通過結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見，附圖包括：

圖1是按照本發(fā)明的一實(shí)施例的、包括集成保護(hù)電路的功率轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖2是圖1所示功率轉(zhuǎn)換器的一部分的框圖；以及

圖3是示出按照本發(fā)明的一實(shí)施例的方法的流程圖。

詳細(xì)描述參照附圖、作為舉例來說明本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例為功率轉(zhuǎn)換器提供集成的故障電流保護(hù)。按照一個(gè)實(shí)施例，跨過功率轉(zhuǎn)換器的相位支路中的di/dt電抗器兩端感測(cè)的電壓用作確定相位支路中的電流并且在達(dá)到電流的閾值電平時(shí)觸發(fā)電流短路器的基礎(chǔ)。這種方式可允許功率轉(zhuǎn)換器的降低的成本和提高的簡潔性，并且允許更準(zhǔn)確控制電流短路器的操作。

圖1示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換器100。如圖所示，功率轉(zhuǎn)換器100包括相位支路102、104。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)知道的，可包含在功率轉(zhuǎn)換器100中的相位支路102、104的數(shù)量能夠根據(jù)應(yīng)用而改變。例如，功率轉(zhuǎn)換器100能夠包括單個(gè)相位支路(例如，相位支路104)，并且因而作為單相逆變器進(jìn)行操作。在另一個(gè)實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器能夠包括由整流橋(未示出)來饋電的兩個(gè)或三個(gè)(或者更多)相位支路104，其中整流橋(未示出)接收多相功率輸入。例如，功率轉(zhuǎn)換器100可能是包括12脈沖源的三級(jí)逆變器。將會(huì)理解，相位支路102可配置成接收AC電流，將AC電流轉(zhuǎn)換成DC電流，并且將DC電流提供給相位支路104供轉(zhuǎn)換回AC。無論如何，相位支路104的一個(gè)或多個(gè)耦合到并且驅(qū)動(dòng)負(fù)載106。當(dāng)然，在一個(gè)實(shí)施例中，相位支路104的數(shù)量可與驅(qū)動(dòng)負(fù)載106所需的相位數(shù)量相同。