[發明專利]無電阻器預充電

在審

• 申請號: 201911376681.0
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN110943629A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: M.胡夫納格;F.沙夫梅斯特
• 申請（專利權）人: 泰達電子股份有限公司
• 主分類號: H02M7/155
• 分類號: H02M7/155;H02M1/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 呂傳奇;陳嵐

本發明涉及無電阻器預充電。升壓PFC轉換器（11），其包括整流器（12）、轉換器（13）和包含輸出電容器（6）的輸出級，其中跨輸出電容器（6）提出DC輸出電壓（7）。整流器包括以全橋配置而連接的四個整流元件，其中這四個整流元件中的上部兩個是晶閘管（9.1、9.2）并且其中下部兩個是二極管（9.3、9.4）。其中，晶閘管（9.1、9.2）被控制成使得僅在輸入電壓的每個半周期的一部分內斷開，傳到輸出電容器（6）的每半周期的電流量是可控的并且可以使其非常小。因此，可以可控地限制用于為輸出電容器（6）預充電的充電電流以使得不再需要龐大的預充電電阻器來避免高涌入電流。

技術領域

本申請是申請號為：201410621792.4，發明名稱為：無電阻器預充電的分案申請。本發明涉及轉換器裝置，其包括：包含用于連接AC輸入電壓的兩個輸入端子的輸入級、用于將AC輸入電壓轉換成DC輸出電壓的轉換器級和包含輸出電容的輸出級，其中跨輸出電容而提供DC輸出電壓，轉換器裝置還包括被布置在從兩個輸入端子之一到另一個并且包括所述輸出電容的電流路徑中的可控開關以及被適配成控制可控開關以用于在轉換器裝置的啟動時為輸出電容預充電的控制單元。本發明還涉及用于為轉換器裝置的輸出電容預充電的對應方法，以及一種機動車輛，其包括至少一個電動機、用于驅動所述至少一個電動機的第一能量存儲裝置并且包括用于為第一能量存儲裝置充電的這樣的轉換器裝置。

背景技術

要以電力網功率供給（mains power supply）網絡（即在從300W（瓦特）到十分之幾（several 10^th）kW（千瓦）的功率范圍中）而操作的許多電氣設備被設計成接收DC輸入電壓。電力網供給通常是單相或多相AC電壓電網，其因此必須被轉換成DC電壓以用于供給這樣的設備。電氣設備所需的DC電壓通常由AC/DC功率供給單元（PSU）提供。功率供給單元可用于多種多樣的應用，諸如例如計算機（諸如服務器或個人計算機）、存儲設備和網絡產業以及用于電信基礎設施。但是它們還可用于感應式烹調/加熱系統或自動充電器，特別是使用在電驅動的汽車和其它EV（電動車輛）或HEV（混合電動車輛）中的車載充電器（OBC）。這樣的OBC為使用在這樣的車輛中的高壓牽引電池充電以用于直接從公共AC功率電網向發動機提供電功率。

PFC轉換器是許多當今的AC/DC PSU的前端級，其直接從AC電力網進行操作。PFC級將AC側功率因數調整到接近于一（功率因數校正）并且它還將DC鏈路電壓控制成恒定值，所述DC鏈路電壓是獨立于實際功率流而用于后續級的輸入電壓。通常在轉換器輸出處跨電容器而提供DC鏈路電壓。那些PFC級中的大多數根據升壓原理進行操作，即，在正常操作模式中的DC鏈路電壓必須總大于AC輸入電壓的任何瞬時值，其可以被假設為隨時間是正弦的，具有幅度?_AC和角頻率ω。

標準升壓PFC轉換器包括用于整流AC輸入電壓的全橋二極管整流器，隨后是升壓電感和連接到第一輸出端子的升壓二極管。諸如IGBT、MOSFET、晶閘管（thyristor）等等之類的可控開關連接在升壓電感與第二輸出端子之間并且DC鏈路電容器連接在兩個輸出端子之間。如已經提及的，正常操作模式中的DC鏈路電壓必須在每個單個時間點處大于AC輸入電壓。但是在升壓PFC轉換器的啟動之前，DC鏈路電容通常被放電，這意味著跨DC鏈路電容器的電壓通常為0V（伏特）。這意味著DC鏈路電容必須在轉換器可以操作在其正常升壓模式中之前被預充電。為了避免高涌入電流，輸入電壓可以不直接連接到輸出電容器，因為升壓電感器的電感相當小并且因此不足以充分限制充電電流。

為這樣的升壓PFC轉換器的DC鏈路電容預充電的已知解決方案是在充電電流路徑中提供電阻器R以使得限制流到DC鏈路電容器中的電流。一旦DC鏈路電容器被完全充足電，通過閉合與電阻器R并聯連接的開關來旁通電阻器R。開關可以實現為機電繼電器或者通過不同類型的可開關功率半導體來實現，像是例如IGBT、MOSFET或晶閘管。用于電阻器R的不同位置是可能的，要么在AC側，例如在輸入端子與整流器之間，要么在DC側，例如在第二輸出端子與整流器之間。在某些應用中還提供浪涌二極管，其旁通升壓二極管和升壓電感。