[發明專利]用于驅控變流器電路的方法

有效

• 申請號: 201280061919.0
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103999346A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 漢斯-喬治·克普肯
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02P27/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

本發明涉及一種用于驅控變流器電路的方法、一種用于驅控變流器電路的裝置、一種變流器電路和一種車輛。

背景技術

在機動車驅動系統中用于為電動機的電機繞組供應電能的變流器電路例如由Lukas?Lamberts等人于2010年9月08至09在Aschaffenburg的EMA2010會議中公開的“用于機動車傳動的高頻變頻器”已知。

在此涉及一種被設計用于將電源的直流電壓轉換成多個交流電壓的電路。在串連的子模塊中產生各個交流電壓，直流電壓的一部分在輸入端一側分別在這些子模塊處下降。在子模塊內部，分別通過作為逆流器工作的單相全橋將直流電壓的相應部分轉換成能夠提供給電機繞組中任一個的交流電壓。單相全橋包括兩個單相半橋，它們被分別設計用于產生交流電壓相位，從而使兩個交流電壓相位相加形成單相的交流電壓。

在各個子模塊的輸入端處下降的分電壓在通過全橋逆變之前通過升壓變換器增高。升壓變換器包括串聯連接在電源和全橋的串聯電路之間的電感件以及每個子模塊中的輸入端半橋。全橋和半橋在子模塊內部連接在直流電壓一側。

一個中間回路電容器并聯于全橋并且并聯于在每個子模塊中的輸入端半橋，它能夠中間存儲電能，例如來自電機繞組的無功功率流的電能。

發明內容

本發明的目的在于，改進已知的變流器電路。

該目的通過獨立權利要求所述的特征得以實現。優選的改進方案是從屬權利要求的對象。

根據本發明，檢測從連接到全橋中的任一個上的電負載到電源的負功率流，并且在負功率流期間，使來自全橋的電功率在電源的方向上暫時回流。

本發明所基于的考慮是，可以基于需要由全橋提供給所連接的負載的有效電功率調節來自電源的電流。基于所連接的負載的耗電器屬性，需要提供的有效功率必須總是正的。因此通過調節有效功率來固定地預設了模塊式變流器的每個子模塊上的電壓和電流的方向。各個全橋上的分電壓的方向通過電源的輸出電壓預先規定，并且無法簡單地反向進行。來自電源的電流方向是由應提供有效功率的必要性得出的，從而盡管通過先前提及的有效功率調節能夠調節來自電源的電流的大小，但是不能調節它的方向。

此外，本發明所基于的認識是，子模塊中的全橋通過將分電壓轉換成交流電壓不僅向所連接的耗電器提供有效功率，而且還提供無功功率，無功功率的功率流方向周期性地逆轉。正如已經闡述過的那樣，基于有效功率調節使得來自電源的電流不會逆轉，從而在輸入端一側向具有該全橋的子模塊持續地輸送有效功率。然而，在負的無功功率流周期的情況下，電功率從在輸出端一側連接的電負載流入全橋中，使得電功率從兩側流入具有該全橋的子模塊。因為這樣輸送給子模塊的電能無法從該子模塊中流走，所以它可能必須中間存儲在該子模塊中。然而這可能要求為每個子模塊提供具備相應能力的電能存儲器。然而，這類能量存儲器可能在構造空間、成本和重量方面不被允許地增加整個變流器電路的復雜程度，這特別是在車輛技術領域可能無法接受。

雖然可以嘗試設置沒有無功功率需求的電負載。但是這樣一來特別是在驅動技術中一開始就要排除使用特別有利的驅動方案，例如異步電動機。

與此相對地，本發明建議的是，如果具有無功功率需求的電負載向它的相應的全橋中饋入電功率，那么至少使電功率從負載暫時回流到電源中。以這種方式實現功率持久地流過全橋，從而必須中間存儲在具有全橋的各個子模塊中的較少的電能。

因此，本發明提供一種用于驅控具有至少兩個串聯連接的子模塊的變流器電路的方法，該變流器電路通過電感件從提供直流電壓的電源中獲取電功率。在此，每個子模塊在輸入端一側具有單相半橋，并且在負載一側具有單相全橋，并且半橋和全橋連接在直流電壓一側，并且與之并聯有中間回路電容器。該方法包括以下步驟：基于需要由子模塊的全橋提供給電負載的電功率調節來自電源的電流；檢測從電負載到分別連接的逆變器中的負功率流；并且在檢測負功率流期間，使來自全橋的電功率在電源的方向上暫時回流。

通過所給出的方法可以純粹根據負載上需要的有效功率來調節變流器電路，而不需要具有全橋的各個子模塊中具備有效的能量存儲器。這能減少相應的變流器電路的成本、構造空間和重量。

在本發明的一種改進方案中，所給出的方法包括以下步驟：逆轉來自電源的電流，用于使來自全橋的電功率回流。以這種方式能夠在技術上特別簡單地實施所述方法，這是因為各個全橋上的分電壓由于其與電源的串聯連接而不能順利地逆轉。

在本發明的一種特別的改進方案中，電流的振幅的值在電流逆轉時是相等的。