[发明专利]用于热力系统的隔离型功率变换器

说明书

本发明涉及一种功率变换器系统，其向加热器提供可调功率，并且包括输入整流器和全桥隔离变换器。输入整流器配置成对具有线路能量的线路电源进行整流。全桥隔离变换器配置成基于整流后的线路电源生成隔离输出电压。隔离输出电压与线路能量电隔离。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年5月6日提交的美国申请第16/868,230号的权益和优先权。上述申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于热力系统的功率装置。

背景技术

本节中的内容仅提供与本发明相关的背景信息，且不构成现有技术。

可操作以在一定的温度范围内加热负载的电加热器通常由功率控制装置供电，该功率控制装置向加热器提供可调功率。一些功率控制装置采用相角控制(即，相位触发控制)通过在预定相位下调制功率开关(例如，半导体闸流管或三端双向可控硅开关)来限制来自电源的功率。在另一个实例中，功率控制装置可以是将交流(AC)电力转换成DC(直流)电力的可变直流(DC)电源。尽管提供了具体的实例，但是还可以采用其他功率控制装置。

上述功率控制装置具有较差的谐波和更低的功率因数，这需要额外的部件来补偿功率因数。此外，对于相角控制，当功率设定点高于50％时，会难以限制加热器的电压。并且，可变DC电源需要大量的电子部件(例如，大容量电容器、电磁干扰(EMI)滤波器、高频变压器、复式整流器和/或DC/DC变换器)，所有这些电子部件都增加了装置的复杂性和尺寸。

本发明解决了与向加热器提供可调且可控的功率相关的这些问题和其他问题。

发明内容

本节提供了本发明的概述，并且不是其全部范围或所有特征的全面公开。

本发明涉及一种用于向加热器提供可调功率的功率变换器系统。该功率变换器系统包括：输入整流器，配置成对具有线路能量的线路电源进行整流；以及全桥隔离变换器，配置成基于整流后的线路电源生成隔离输出电压。隔离输出电压与线路能量电隔离。

在一个方式中，全桥隔离变换器还包括：全桥整流器；变压器，电耦合到全桥整流器，其中该变压器配置成生成隔离全波电压；以及输出整流器，配置成对隔离全波电压进行整流，以生成隔离输出电压。

在另一个方式的变型中，全桥整流器包括第一对电子开关和第二对电子开关，以利用整流后的线路电源来驱动变压器。在另一种变型中，该功率变换器系统包括功率控制器，该功率控制器配置成操作全桥整流器来生成隔离输出电压。

在另一个方式中，功率控制器配置成执行变频控制，以生成小于或等于限压功率设定点的输出电压来作为隔离输出电压。

在又一个方式中，该功率变换器系统还包括电桥传感器，该电桥传感器配置成检测通过变压器的初级绕组的电流，以检测磁通行走(flux walk)。

在一个方式中，该功率变换器系统包括滤波器，该滤波器配置成对隔离输出电压进行滤波，以输出所需的输出电压。

在另一个方式中，输入整流器配置成接收单相交流电(AC)或直流电(DC)中的一者作为线路电源。

在一个方式中，本发明涉及一种控制系统，该控制系统包括本文所述的功率变换器系统和主系统控制器，该主系统控制器配置成确定所需的输出电压并且控制功率变换器系统生成所需的输出电压。

在一个方式中，本发明涉及一种转换功率来操作由具有线路能量的线路电源供电的负载的方法。该方法包括：对线路电源进行整流，利用整流后的线路电源可切换地驱动变压器，以生成可调的电隔离全波电压；以及对电隔离全波电压进行整流，以获得指示施加给负载的所需输出电压的隔离输出电压，其中从线路电源中提取与隔离输出电压同相的电流。

在另一个方式中，该方法还包括：对隔离输出电压进行滤波，以获得所需的输出电压。