[发明专利]功率转换器和操作方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及功率转换器，并且具体来说，涉及保护功率转换器免受故障电流。

背景技术

功率转换器(又称作逆变器)用于将直流(DC)转换为交流(AC)。功率转换器具有能够允许破坏性高故障电流流经其中的故障模式。故障电流能够足够大到损坏功率转换器的总线结构，或者破坏或以其它方式损坏故障通路中的功率半导体(例如，集成栅换向晶闸管(IGCT))。为了限制通过功率转换器以及其中的器件的故障电流的峰值，必须使故障电流中断或转移。

熔丝是中断故障电流的一种方法。熔丝能够安装在功率转换器的DC链路电容器与相位支路之间。另一种方式是利用所谓的“电流短路器”。一种类型的电流短路器利用在所检测故障电流的情况下接通的高速可控硅整流器(SCR)。当电流短路器被激活时，它提供将故障电流从功率转换器的相位支路转移开的低阻抗通路。已激活电流短路器还提供用于将DC链路电容器放电的低阻抗通道。

SCR的选通通常由感测DC链路组装件的导体中的电流的变化率的电路来控制。将电流变化率与阈值进行比较，并且在该变化率超过阈值电平时激活电流短路器。这种控制电路要求独立控制板(rack)和传感器。

发明内容

按照本发明的一个方面，公开了一种功率转换器。这个方面的功率转换器包括第一相位支路，其包括第一电流随时间变化(di/dt)电抗器和第一控制段，第一di/dt电抗器和第一控制段耦合在工作线(active line)与中性线之间。这个方面的功率转换器还包括耦合在工作线与中性点之间的第一电流短路器以及耦合到第一di/dt电抗器、控制段和第一电流短路器的控制器，并且控制器配置成基于第一di/dt电抗器两端的电压来激活电流短路器。

按照本发明的另一方面，公开了一种操作功率转换器的方法。这个方面的方法包括：在功率转换器的控制器处接收来自电流随时间变化(di/dt)转换器的电压；以及，在电压超过阈值的情况下激活耦合到控制器的电流短路器。

按照本发明的另一方面，公开了一种操作功率转换器的方法。这个方面的方法包括：在功率转换器的控制器处接收来自电流随时间变化(di/dt)转换器的电压；以及，在从电压所计算的值超过阈值的情况下激活耦合到控制器的电流短路器。

通过结合附图的以下描述，这些及其它优点和特征将变得更显而易见。

附图说明

在本说明书的结论部分的权利要求中具体指出作为本发明的主题并明确要求对其进行专利保护。通过结合附图的以下详细描述，本发明的上述及其它特征和优点显而易见，附图包括：

图1是按照本发明的一实施例的、包括集成保护电路的功率转换器的框图；

图2是图1所示功率转换器的一部分的框图；以及

图3是示出按照本发明的一实施例的方法的流程图。

详细描述参照附图、作为举例来说明本发明的实施例以及优点和特征。

具体实施方式

本发明的实施例为功率转换器提供集成的故障电流保护。按照一个实施例，跨过功率转换器的相位支路中的di/dt电抗器两端感测的电压用作确定相位支路中的电流并且在达到电流的阈值电平时触发电流短路器的基础。这种方式可允许功率转换器的降低的成本和提高的简洁性，并且允许更准确控制电流短路器的操作。

图1示出按照本发明的一个实施例的功率转换器100。如图所示，功率转换器100包括相位支路102、104。正如本领域普通技术人员将会知道的，可包含在功率转换器100中的相位支路102、104的数量能够根据应用而改变。例如，功率转换器100能够包括单个相位支路(例如，相位支路104)，并且因而作为单相逆变器进行操作。在另一个实施例中，功率转换器能够包括由整流桥(未示出)来馈电的两个或三个(或者更多)相位支路104，其中整流桥(未示出)接收多相功率输入。例如，功率转换器100可能是包括12脉冲源的三级逆变器。将会理解，相位支路102可配置成接收AC电流，将AC电流转换成DC电流，并且将DC电流提供给相位支路104供转换回AC。无论如何，相位支路104的一个或多个耦合到并且驱动负载106。当然，在一个实施例中，相位支路104的数量可与驱动负载106所需的相位数量相同。