[发明专利]用于控制逆变器系统中的环流的装置和方法

说明书

本发明涉及用于控制逆变器系统中的环流的装置和方法。公开了提供多相电源的电力转换系统，多相电源包括该多相电源中的每一相的相电压。所述系统包括基于PWM控制信号产生PWM输出电压的多个逆变器。多个电感组件被配置为接收PWM输出电压以产生相电压。PWM输出电压引起流经电感组件的环流。电压控制器被采用，其响应于相电压而产生对应于该相电压的电压调制信号。多个电流共享通道分别与多个电感组件中的每个关联，并被配置为响应于环流流动而产生电流共享调制信号。基于通过组合电流共享调制信号和电压调制信号而获得的调制信号来产生PWM控制信号。

背景技术

电力转换器用于飞行器电力系统以及其它装置的电力系统中。目前商用飞行器上的电力系统主要由400Hz、三相115V或230V的AC电源提供。电力系统可以包括一个或更多个可替换的低压DC电源，例如燃料电池堆或蓄电池，其向脉冲宽度调制（PWM）电力转换系统提供输入电力。多相电压输出如三相电压可以被提供给飞行器电力分配系统，该电力分配系统向下游分配系统提供电力。下游分配系统可以具有各种类型的负载，包括但不限于：三相、单相或带有DC负载的另一转换系统等。

然而，对飞行器应用来说，许多电力转换器没有被充分地优化。这样的电力转换器可能是庞大且沉重的，增加了飞行器的重量并限制了其它飞行器组件的可用体积。为解决该问题，电力转换器可以包含并行或交错的逆变器。通过使用并行或交错的逆变器，转换系统可以在使用更低等级的器件的同时实现更高的功率，因此也实现了更高的效率、更高的功率密度（以kW/kg测量）以及重量和体积节省。此外，与非交错转换器相比，交错转换器提高了谐波降低。然而，这样的转换器系统可能产生环流，该环流可能使性能衰退或造成故障，甚至达到损坏连接到电力总线的用户设备的程度。

在采用并行或交错的逆变器的电力转换器中，逆变器输出可以连接到电感组件来限制环流。然而，电感组件在低频环流中通常不能良好地工作。低频环流可造成电感组件的芯的饱和。芯的饱和可能降低电力转换器的性能并使转换系统失效。

同样在电力转换器的设计中，可能需要大型磁化电感来减少芯损耗并更好地限制高频环流。然而，这可能需要先进而准确的系统参数知识，这使得设计过程复杂且费时。例如，当需要大型磁化电感时，控制系统设计的复杂度可能由给定磁芯的磁通量上所减少的裕度引起。

因此，存在至少两个与电力转换系统关联的问题。当与高瞬态负载一起使用时，它们可能遇到性能降低的问题。而且，设计过程可能复杂且费时。

发明内容

本发明公开了电力转换系统，其提供多相电源，包括多相电源的每一相的相电压。该系统包括基于PWM控制信号产生PWM输出电压的多个逆变器。多个电感组件被配置为接收PWM输出电压以产生相电压。PWM输出电压使得环流流经电感组件。电压控制器被采用，其响应于相电压而产生对应于该相电压的电压调制信号。多个电流共享通道分别与多个电感组件中的每个相关联，并被配置为响应于环流流动而产生电流共享调制信号。基于通过组合电流共享调制信号和电压调制信号而获得的调制信号来产生PWM控制信号。

此外，本发明包括依据下列条款的实施例：

条款1.一种电力转换系统，其被配置为提供具有相电压的多相电源，所述相电压分别与多相电源中的每一相关联，该电力转换系统包括：

被配置为响应于PWM控制信号而产生每个相电压的PWM输出电压的多个逆变器；

被配置为接收PWM输出电压以产生相电压的多个电感组件，其中PWM输出电压引起多个环流在多个电感组件中流动；

响应以便产生每个相电压的电压调制信号的电压控制器；

分别与多个电感组件中的每个关联的多个电流共享通道，其中多个电流共享通道被配置为响应于多个环流流动而产生电流共享调制信号；以及

被配置为响应于调制信号而产生PWM控制信号的载波参考电路，其中调制信号通过组合电流共享调制信号和电压调制信号而获得。