[发明专利]具有集成固态断路器的软起动器AC-AC转换器及其操作方法

权利要求书

1.一种AC-AC电源转换器，包括：

输入，所述输入可连接到AC源的线路端子；

输出，所述输出可连接到AC负载的负载端子；

多条电源线，所述多条电源线连接所述输入和所述输出以将电力从所述AC源传输到所述AC负载，每条电源线对应于所述AC负载中的相；和

多个直列固态开关块，所述多个直列固态开关块连接在所述线路端子与所述负载端子之间，使得每条电源线包括所述多个直列固态开关块中的连接到其的相应一个；和

多个续流固态开关块，所述多个续流固态开关块在一端处连接到所述负载端子并且在另一端处一起连接在公共连接处，使得每条电源线包括所述多个续流固态开关块中的连接到其的相应一个；其中所述公共连接不同于所述线路端子；

其中所述多个直列固态开关块中的每一者和所述多个续流固态开关块中的每一者包括双向开关块，所述双向开关块选择性地在两个方向上控制电流并承受电压；

其中所述多个直列固态开关块中的每一者和所述多个续流固态开关块中的每一者包括：

第一固态开关，所述第一固态开关可在导通状态和非导通状态下操作；

第一二极管，所述第一二极管与所述第一固态开关反并联；

第二固态开关，所述第二固态开关可在导通状态和非导通状态下操作，所述第二固态开关相对于所述第一固态开关反串联地布置；和

第二二极管，所述第二二极管与所述第二固态开关反并联并在与所述第一二极管相反的方向上提供电流阻挡。

2.根据权利要求1所述的AC-AC电源转换器，还包括控制器，所述控制器可操作地连接到所述多个直列固态开关块，所述控制器被编程为：

基于由此接收到的电压值和电流值中的一者或多者来识别所述AC-AC电源转换器中的故障条件；并且

在识别出所述故障条件时将所述第一固态开关和所述第二固态开关切换到所述非导通状态，以便中断流过所述直列固态开关块的电流并提供所述AC-AC电源转换器中的断路能力。

3.根据权利要求2所述的AC-AC电源转换器，其中所述控制器还被编程为控制所述多个直列固态开关块中的每一者中的所述第一固态开关和所述第二固态开关的切换以控制从所述AC-AC电源转换器输出的电流，以便提供所述AC负载的软起动。

4.根据权利要求3所述的AC-AC电源转换器，其中所述控制器还被编程为：

在正电流半周期期间使所述第二固态开关在所述导通状态下操作并使所述第一固态开关在所述非导通状态下操作；

在负电流半周期期间使所述第一固态开关在所述导通状态下操作并使所述第二固态开关在所述非导通状态下操作。

5.根据权利要求4所述的AC-AC电源转换器，其中所述控制器还被编程为基于所述AC-AC电源转换器中的闭环电流值来延迟在电流过零之后将所述第一固态开关和所述第二固态开关从所述非导通状态切换到所述导通状态达一时间段，以便控制所述AC-AC电源转换器的占空比。

6.根据权利要求4所述的AC-AC电源转换器，其中所述控制器还被编程为控制所述多个直列固态开关块中的每一者和所述多个续流固态开关块中的每一者中的所述第一固态开关和所述第二固态开关的切换以执行对来自所述AC源的所述电力的脉宽调制(PWM)，其中所述控制器被编程为：

在期间所述开关处于所述导通状态的相应正或负电流半周期期间使所述多个直列固态开关块中的所述第一固态开关和所述第二固态开关以所期望的频率在所述非导通状态与所述导通状态之间切换；并且

当所述多个直列固态开关块中的所述第一固态开关和所述第二固态开关处于所述非导通状态时，选择性地使所述多个续流固态开关块中的所述第一固态开关和所述第二固态开关在所述导通状态下操作，以便向所述AC负载提供连续电流。