CN101257261A - 逆变器*** - Google Patents

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CN101257261A CNA2008100003381A CN200810000338A CN101257261A CN 101257261 A CN101257261 A CN 101257261A CN A2008100003381 A CNA2008100003381 A CN A2008100003381A CN 200810000338 A CN200810000338 A CN 200810000338A CN 101257261 A CN101257261 A CN 101257261A
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雅恩·达罗曼
伊格纳西奥·艾瓦雷兹-特隆科斯克
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Abstract

一种用于在给交流负载供电中使用的车辆***。该***可包括一个逆变器***，其与一个配电***协作运转。所述配电***可被配置成向所述逆变器***提供稳定的功率输出。所述逆变器***被配置成将所述稳定的功率输出逆变成适用于给所述交流负载供电的输出。

Description

逆变器***
技术领域
本发明涉及适用于给设备，例如交流驱动的家用设备供电的车辆逆变器(vehicle inverter)。
背景技术
混合电动车(HEV)和电动车(EV)技术可适用于支持许多车辆中的全部或部分电力驱动操作，例如但不局限于具有内燃机的汽车中的HEV及EV技术。这些技术可能包括有利的电气性能，诸如但不局限于再生制动、自动发动机停止/起动操作等等。但是与非电驱动/助动车辆不同的是，这些电气性能趋向在电气***中引入电压变化。这个当前的问题不同于那些通常在恒定电压车辆***如内燃机汽车中发现的问题。
图1描述了曲线图10，该曲线图10显示了通常与HEV和EV技术相关联的电气变化及其对电池电压的影响。曲线图一般地描述了影响车辆电池提供恒定12.8V的性能的电气变化(electrical variation)。一个变化可能由加速期间电池放电引起，另一个变化可能由减速(再发动)期间电池充电引起，另一个变化可能由车辆停止后的自动发动机关闭引起，另一个变化可能由车辆停止阶段的电池放电引起，另一个变化可能由发动机停滞期间的发动机热重启或发动机启动/停止引起，还有一个变化可能由受控制的电池充电引起。
对于车辆***和受制于同样问题的其它车辆负载，所述问题如但不局限于电压敏感负载，如仪表面板、娱乐***、照明***等，上述这些或其它电压变化可能是难以解决并具破坏性的。为了便于顾客接受HEV和EV技术，期望避免或限制电压敏感负载中出现显著的性能变化。
附图说明
在附加权利要求中，指明了本发明的特征。然而，通过结合附图参考下面详细描述，本发明的其它特征将变得更加明显，而且本发明将更易于理解，附图中：
图1描述了曲线图，该曲线图显示了通常与HEV和EV技术相关联的电气变化及其对电池电压的影响；
图2描述了依照本发明的一个非限定方面的配电***；
图3描述了依照本发明的一个非限定方面的逆变器***的集成；
图4描述了依照本发明的一个非限定方面的受控逆变器***；和
图5描述了依照本发明的一个非限定方面的转变转换器输出的***；
具体实施方式
图1描述了曲线图10，曲线图10示出了通常与HEV和EV技术相关联的电气变化及其对电池电压的影响。可以看出，电池电压可以在6-16V间变化。由于当这种电压变化传递到这里时一些电池负载可能经历中断或其它操作性的中断，这种变化可能是难以解决的。
图2描述了一个依照该发明的一个非限定方面的配电***20。***20可配置成便利于调节各种电气敏感负载的电压变化影响，即，期望提供一个恒定的电压(直流(DC)或交流(AC))。可选地，配电***20的电压调节性能足以为电压敏感负载维持恒定或可控制的12V(或其它电压电平)。
配电***20可以被配置成便利于实现从电池22到多个负载(未示出)的功率分配。由电池22所供电的负载通常可描述为敏感或不敏感的负载。敏感负载可能是需要相对恒定电源或优选地用相对恒定电源运转的负载类型，不敏感负载可能是具有更宽范围或不太需要恒定电源的负载类型。
位于不稳定电源总线(power bus)24上的负载，例如但不限于用于便利于起动/停止控制的集成启动发电机(ISG)，以及其它电力负载，如香烟打火机、座位电动机、窗户升降机，可能更不易受电压变化影响并适于接收不太稳定的电源，而稳定电源总线26上的负载可能更易受这样电压变化的影响，如后座娱乐、照明***和无线电装置。不敏感负载可以连接到不稳定的电源24上，敏感负载可以连接到稳定电源26上。
不稳定电源24可以简单地对应于一个电源总线或配置成直接向不敏感负载传递电力的其它部件。在所供给的电力被电压稳定模块30稳定后，稳定电源26可对应于一个相似的电源总线。如下面所描述的更多细节，电压稳定模块30可配置成便利于稳定电压电平和/或传递到更多敏感负载的其它电气变化。稳定器30可配置成稳定从不稳定网络24，即稳定器左边的部分接收到的不稳定电压，用于到电压敏感负载的输出。
依照本发明的一个非限定方面，稳定器30可包括一个输入滤波器32和一个输出滤波器34，用于滤除或除去噪声和来自电力传递能量的其它变量。可以包括电源设备(power plant)36，用于将引入的电压稳定/转换为一个适用于电压敏感负载使用的稳定电压。电源设备36可以是直流/交流转换器或所包括的其它适当设备，以控制输出到敏感负载的电压。
控制器38可以被包含以用于调节电源设备36的任何数量的运转，例如为便于控制电源设备36提供独立于输入电压变化的所期望的输出电压。可以包括旁路电路40对电源设备36进行旁路。当输入电压，即从不稳定网络24接收的输入电压，适合电压敏感负载使用时，旁路电路40受控于控制器38，并被配置成电旁路电源设备36。以此方式旁路电源设备36，通过直接将不稳定电压引导至敏感负载，可以有助于避免电源设备36的连续耗损和过应力。
图3描述了根据本发明一个非限定方面的逆变器***50与配电***20的集成。逆变器***50可以是电压敏感或不敏感负载之中的一种类型，它连接于电源设备36的右手(输出)侧，即连接于稳定的配电总线26。它可以被配置为向连接于那里的装置提供交流电压，所述装置可以为电压敏感负载52，它在比通过电池22所提供的更大电压电平下运转。这类负载通常被称为设备。逆变器***50的输出可与以下各项有关联：插头、香烟打火机，和/或车辆上包含的用于给另一个连接于那里的负载提供交流电压的其它部件。
逆变器***50可以被集成在接线盒或与配电***20有关联的其它车辆单元之内。相对于具有分立和/或孤立部件的***，逆变器***50与配电***20的集成，有利于减少***和组件成本。逆变器***50可以是具有如下性能的类型，即支持家用设备或其它可以***于和/或包含于车辆上的交流运转单元，例如但不局限于如真空吸尘器、电视、收音机、加热器等的设备。
逆变器***50可包括一个直流/直流转换器(converter)54，其连接于一个直流/交流转换器56。直流/直流转换器54可以被控制或预编程以提供一个恒定的直流电压给直流/交流逆变器56。直流/交流逆变器56可被设置为将恒定的直流电压逆变为适用于给交流负载52供电的相应交流电压。可以选择交流电压以符合通常与给美国或欧洲设备供电相关联的交流参数，如欧洲设备参数为交流220V，50Hz，美国设备参数为交流110V，60Hz。当然，并不意味本发明受此限制，并且充分考虑将***配置成按照各种运行参数输出交流信号。
***50可包括一个平滑电容器60，用于对转换器54和逆变器56之间的连接所携带的信号进行平滑处理。***50还可包括一个输出滤波器62，用来滤除外部噪声和与输出的交流信号相关联的其它变量。输出到负载52的电压电平可以通过固定转换器54和逆变器56的操作，在制造时或在其后的某个时间点被固定。将逆变器***50连接到稳定电源总线26允许逆变器***50利用稳定的电源，这样它就不需包含附加的控制和方法来确保所期望的交流输出。
更详细地，这个未受控制的逆变器***50，可以固定直流/直流转换器54，以实现将稳定的电源总线26上的直流电压增压到一个适于给期望设备供电的电压。逆变器56可以相似的被固定，以将增压的直流电压转换为适于给期望设备供电的交流电压。由于假设转换器54和逆变器56两者都被供给一个恒定电压，输入到转换器54的恒定电压允许转换器54和逆变器56两者的操作被固定，所以消除了对相应控制振幅的需要，否则如果转换器54不接收恒定电压则需要振幅控制。
图4描述了一个依照该发明的非限定方面的受控逆变器***80。与图3所示的逆变器***50相比，图4所示的逆变器***80可以包括相应单元(共同编号的)和一个或更多控制器82-84，以便利于控制其运转。所描述的控制器82-84被表示为孤立部件，但如下所描述的关于它们的功能可以集成到一个单一控制器或与配电***20有关联的控制器38中。
可以包含附加的控制器82-84，以便易于控制逆变器***80的交流输出。如果转换器54和逆变器56被固定，图3所示的***只能提供一个输出电压，例如但不局限于用于欧洲设备的50Hz的220V交流电压或用于美国设备的60Hz的110V交流电压。图4所示的逆变器***80允许本发明在两个或更多交流输出电压和各自的电压差之间转换，例如便于使用能同时支持欧洲和美国设备的通用逆变器。
控制器84-86可以接收到来自转换器54输出和/或逆变器56输出的反馈。这个反馈可以被用于调节转换器54和/或逆变器56的工作参数，以实现输出期望的交流信号。可以控制转换器54输出一个恒定的直流电压给逆变器56，这样当由于逆变器的频率调节被编程为将恒定的直流电压处理为期望的交流电压时，就不必调节逆变器的运转来补偿的电压变化。通过这种方式，可以用有限的控制器对转换器54和逆变器56进行控制，只要假定输入到转换器54和逆变器56的输入电压通过与稳定的电源总线26的连接被固定，从而各自的控制器只需要控制增压和频率选择。
图5描述了一个依照该发明的非限定方面的转变转换器输出的***。转换器54可以是推挽式转换器，具有适于连接到逆变器的多个连接点86-90。第一组连接点86-88可以是适于为逆变器56提供200V直流电压，第二组连接点88-90可以是适于为逆变器56提供400V直流电压，以便支持在美国和欧洲负载间进行相应转变所必需的直流电压。
功率继电器92或其它部件可被控制，以实现逆变器56在转换器54的200V直流电压总线到400V直流电压间的转变。对于欧洲和美国电力网络，逆变器的第一个输入可连接到转换器的+200V直流端90。逆变器的第二个功率输入可在0V直流端86或转换器的-200V直流电压端90之间转变，其中0V直流端86可为抽头线圈。如果需要一个美国网络，则第二个输入可以被转变到0V直流端86，如果需要一个欧洲网络，第二个输入可以被转变到-200V直流电压端88，它将为逆变器提供+400V直流电压。
固定连接点86-90可以用于为转换器54提供二元输出控制。二元输出控制涉及转变输出以支持美国和欧洲设备。这个结构可以限制反馈控制和其它控制，只有有限的控制是在不同输出电压间进行转变所必需的。特别地，只需要有限的控制来转变继电器92，并且只需要有限的控制来调节逆变器54的负载循环(duty cycle)，来支持不同的美国和欧洲频率。这个有限的控制可以限制为转变转换器54和逆变器56的输出，而不需监控相应的输出，即不对转换器输出电压或逆变器输出频率进行管理或不使用反馈对它们进行调节。
在中低档车中较不关心提供在美国和欧洲负载网络间进行转变的前述性能。可以通过上面提到的非控制设计和/或固定控制设计来调节上述性能，进而补偿这个需要，至于转换器可以被固定为提供200V直流电压或者400V直流电压。然而，被控制的固定配置对车辆制造者仍是有利的，制造者可以通过包括对美国和欧洲配置所共用的变压器、线圈、电容器和场效应管的单个涉及，来节省一些费用。
由于需要，本文公开了本发明的具体实施方式；然而应当理解，公开的实施例只是本发明的示例，本发明可以以各种可替代形式体现。图形不需要按比例画出，一些部件可以被放大或最小化来展示特殊组件的细节。因此，这里公开的具体结构和功能细节不应被说明为限制性的，而应当仅仅作为权力要求的代表性基础，和/或作为教导本技术领域中技术人员不同地应用本发明的代表性基础。
尽管已经展示和描述了本发明的实施方案，但是这些实施方案并非旨在展示和描述本发明的所有可能形式。而是，说明书中使用的词汇是描述性词汇而不是限制性词汇，且应当理解，可进行各种改变而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于与交流设备一同使用的车辆***，所述***包括：
配电***，其被配置成用于稳定所述车辆的不稳定的直流电池电压，所述配电***将所述稳定的电压输出到稳定的电源总线上；以及
逆变器***，其连接于所述稳定的电源总线，所述逆变器***包括转换器和逆变器，所述转换器被配置成增压所述稳定的电压，并且所述逆变器被配置成将所述增压的电压逆变为适用于给所述交流设备供电的交流电压。
2.如权利要求1所述的***，其中所述配电***包含一个用于稳定所述不稳定的电压的转换器。
3.如权力要求2所述的***，还包含一个旁路电路，所述旁路电路用于在所述不稳定的电压足以输出到所述稳定的电源总线的情况下，旁路所述转换器。
4.如权利要求1所述的***，所述转换器和逆变器的控制是固定的，使得在没有反馈控制的情况下提供所述交流电压。
5.如权利要求1所述的***，所述转换器和逆变器的控制是二元的，使得可以提供两个不同的交流电压。
6.如权利要求5所述的***，其中，所述逆变器包括第一输入和第二输入，所述第一输入被连接至所述转换器的第一输出，并且其中所述***还包括一个继电器，所述继电器被配置成使所述逆变器的第二输入在所述转换器的第二输出和第三输出之间转变，以便提供所述两个不同的交流电压。
7.如权利要求1所述的***，其中所述交流电压适用于给美国设备供电。
8.如权利要求1所述的***，其中所述交流电压适用于给欧洲设备供电。
9.一种用于与交流设备一同使用的车辆***，所述***包括：
配电***，其被配置成用于稳定所述车辆的不稳定的直流电池电压，所述配电***将所述稳定的电压输出到稳定的电源总线上；以及
非受控的逆变器***，其被连接到所述稳定的电源总线，所述逆变器***包括转换器和逆变器，所述转换器被配置成增压所述稳定的电压，并且所述逆变器被配置成将所述增压的电压逆变为适用于给所述交流设备供电的交流电压，而无需反馈控制。
10.如权利要求9所述的***，其中所述配电***包括一个用于稳定所述不稳定电压的转换器。
11.如权利要求10所述的***，还包含一个旁路电路，用于在所述不稳定的电压足以输出到所述稳定的电源总线的情况下，旁路所述转换器。
12.如权利要求9所述的***，其中所述交流电压适用于给美国设备供电。
13.如权利要求9所述的***，其中所述交流电压适用于给欧洲设备供电。
14.一种用于在给交流设备供电中使用的车辆***，所述***包括：
配电***，其被配置成用于稳定所述车辆的不稳定的直流电池电压，所述配电***将所述稳定的电压输出到稳定的电源总线上；以及
逆变器***，其被连接到所述稳定的电源总线，所述逆变器***包括转换器和逆变器，所述转换器被配置成增压所述稳定的电压，并且所述逆变器被配置成将所述增压的电压逆变为适用于给所述交流设备供电的交流电压，而不对转换器和逆变器的输出进行监控。
15.如权利要求14所述的***，其中所述转换器的输出是可控的，以便支持给需要不同交流电压电平的设备供电。
16.如权利要求14所述的***，其中所述逆变器的输出是可控的，以便支持给需要不同交流频率的设备供电。
17.如权利要求14所述的***，其中，所述转换器的输出是二元的，使得所述逆变器***只能给两类设备供电。
18.如权利要求17所述的***，其中，通过继电器来选择所述转换器的所述二元输出，所述继电器被配置成使所述逆变器的输入在所述转换器的两个输出之间转变。
19.如权利要求14所述的***，其中所述配电***包括一个用于稳定所述不稳定电压的转换器。
20.如权利要求19所述的***，还包括一个旁路电路，用于在所述不稳定电压足以输出到所述稳定的电源总线的情况下，旁路所述转换器。
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