[发明专利]用于全桥脉宽调制逆变器系统的电流感测系统

说明书

本发明公开了一种用于全桥脉宽调制逆变器系统的电流感测系统。根据一个方面，本发明的实施例提供了逆变器系统，包括：输入端，其具有耦合到DC电源以接收输入DC功率的正DC节点和负DC节点；输出端，其耦合到负载以提供输出AC功率；第一逆变器支路，其包括第一和第二开关设备；第二逆变器支路，其包括第三和第四开关设备，第一逆变器支路和第二逆变器支路适于将输入DC功率转换为输出AC功率；电流传感器，其耦合到负和正DC节点中的一个；以及控制器组件，其适于测量通过电流传感器的电流，并且至少部分地基于通过电流传感器的电流来确定通过耦合到输出端的电感器的电感器电流、输入电流和输出电流。

技术领域

本公开大体上涉及电力系统，并且特别涉及功率转换设备。

背景技术

单相全桥(FB)脉宽调制(PWM)功率转换器广泛用于许多太阳能系统和不间断电源(UPS)系统中。存在对于提高效率和减小这种转换器的大小和复杂度的不断增加的需求。因此，使用低损耗宽带隙设备的各种方法、高频过程、先进的冷却系统以及先进的磁性元件已经被提出以减小已知功率转换器的大小，并且特别是减小FB PWM逆变器的大小。

发明概述

各个方面和实施例提供了改进的电流感测系统和逆变器系统，其有效地增加了传统系统的功率密度同时降低了成本，并且消除了对于多个隔离电流传感器的需要。因此，各个方面和实施例还简化了硬件电路复杂度以及传统系统的印刷电路板(PCB)布局。至少一个方面包括逆变器系统，其包括耦合在逆变器系统的输入的负DC节点和正DC节点中的一个的电流传感器。在一个实施例中，耦合到单个电流传感器的控制器组件适于基于通过电流传感器的电流来确定至少电感器电流、输入电流和输出电流。另外的方面和实施例包括至少部分地基于通过电流传感器的电流值的过流保护系统。

一个方面包括逆变器系统。在一个实施例中，逆变器系统包括输入端，其具有适于耦合到DC电源且接收来自DC电源的输入DC功率的正DC节点和负DC节点；输出端，其适于耦合到至少一个负载且向至少一个负载提供输出AC功率；第一逆变器支路，其包括第一开关设备和第二开关设备；第二逆变器支路，其包括第三开关设备和第四开关设备，第一逆变器支路和第二逆变器支路被耦合在输入端和输出端之间且适于将输入DC功率转换到输出AC功率；电流传感器，其被耦合到负DC节点和正DC节点中的一个；以及控制器组件，其适于测量通过电流传感器的电流以及至少部分地基于通过电流传感器的电流来确定通过耦合到输出端的电感器的电感器电流、输入电流和输出电流。

根据一个实施例，电流传感器是无感电流感测电阻器。在一个实施例中，逆变器系统包括耦合在负DC节点和正DC节点之间的第一电容器以及耦合在负DC节点和正DC节点之间的第二电容器，其中无感电流感测电阻器被耦合在第一电容器和第二电容器之间。在另一实施例中，逆变器系统包括被定位成测量输入电压的第一电压传感器和被定位成测量输出电压的第二电压传感器，其中控制器组件适于基于通过电流传感器的电流和输入电压来确定输入电流的值，适于基于电感器电流和输出电压来确定输出电流的值，以及适于基于输入电流的值和输出电流的值来控制第一逆变器支路和第二逆变器支路。

在一个实施例中，控制器组件适于至少部分地基于第一电容器的模型来估计第一电容器两端的电压，比较在第一电容器两端的估计的电压和输入电压来确定通过第一电容器的电流，以及比较通过第一电容器的电流和通过电流传感器的电流以确定输入电流。根据实施例，逆变器系统包括耦合在输出端上的输出电容器，其中控制器组件适于至少部分地基于输出滤波电容器的模型来估计输出电容器两端的电压，比较在输出电容器两端的估计的电压和输出电压来确定通过输出电容器的电流；以及比较通过输出电容器的电流和电感器电流以确定输出电流。