[发明专利]具有固态断路器的矩阵转换器

说明书

本发明公开了一种矩阵转换器，该矩阵转换器包括被构造成感测流过矩阵转换器的电流的一个或多个电流传感器，包括多个固态晶体管的开关矩阵，以及控制电路，该控制电路被构造成基于感测到的电流检测流过矩阵转换器的电力的故障，以控制开关矩阵来驱动外部设备，并且响应于检测到流过矩阵转换器的电力的故障控制开关矩阵切换以防止电力流过矩阵转换器内部或者外部设备的外部。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2017年8月29日提交的标题为“MATRIX CONVERTER WITH SOLIDSTATE CIRCUIT BREAKER”的美国临时专利申请62/551，581的优先权，其内容以引用的方式并入本文。

背景技术

技术领域

本发明所公开的概念整体涉及AC-AC转换器，并且具体地讲，涉及矩阵转换器。

发明背景

矩阵转换器是一种AC-AC转换器，它使用开关矩阵将交流电从电源转换为供负载使用的交流电。图1示出了矩阵转换器1000的一个示例。矩阵转换器包括输入滤波器1001和开关矩阵1002。开关矩阵1002连接在矩阵转换器1000的输入和输出之间。矩阵转换器1000的输出处的电力可通过选择性地控制开关矩阵1001中包括的开关来控制。

基于开关的状态，开关矩阵1001的输入和输出之间存在数学关系，如以下公式所示：

其中当开关关闭时其值为1，当开关打开时为0。矩阵乘法可用于基于开关矩阵1002的输入处的电压和电流和开关的状态来确定开关矩阵1002的输出处的电压和电流。通过控制开关的状态，可控制开关矩阵1002的输出处的电压和电流。

矩阵转换器已被用作电动马达的驱动器。为了提供电路保护，除了矩阵转换器之外，还提供了断路器或保险丝。添加断路器或保险丝増加电动马达系统的成本和复杂性。断路器和保险丝本身以及必须将断路器或保险丝连接到马达起动器和/或马达控制器，这増加了系统的成本。图2示出了电动马达系统2000的一个示例。图2的电动马达系统2000包括电动马达驱动器2001，分支断路器2002，马达断路器2003和马达2004。如图2所示，提供了各种断路器2002，2003以保护系统2000。

矩阵转换器存在改进的余地。

发明内容

根据本发明所公开的概念的一个方面，矩阵转换器包括：构造成感测流过矩阵转换器的电流的一个或多个电流传感器；开关矩阵，该开关矩阵包括多个固态晶体管；以及控制电路，该控制电路被构造成基于感测到的电流来检测流过矩阵转换器的电力中的故障，以控制开关矩阵以驱动外部设备，并且响应于检测到流过矩阵转换器的电力的故障来控制开关矩阵切换以防止电力流过矩阵转换器内部或外部设备的外部。

附图说明

当结合附图阅读时，可以从以下优选的实施方案描述中获得对本发明所公开的概念的完整理解，其中：

图1是矩阵转换器的示意图；

图2是电动马达和驱动系统的示意图；

图3是包括根据本发明所公开的概念的示例性实施方案的包括矩阵转换器的电动马达和驱动系统的示意图；

图4-图8是根据本发明所公开的概念的其他示例性实施方案的矩阵转换器的示意图。

优选实施方案描述

本文使用的方向短语，诸如例如左、右、前、后、顶部、底部、以及它们的衍生词，涉及附图中所示的元件的取向，并且并不限制权利要求书，除非在其中明确地表述。