[发明专利]能量变换设备及相关的分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及能量变换领域，更具体地涉及具有多个变换器的变换设备和在不同变换器间的功率分配。

背景技术

通常，变换器提供功率，被认作变换功率，以执行变换功能。而且，变换器吸收功率用于其内部操作。变换器的效率与变换功率和变换器吸收的功率之间的比率相关。

现有技术中公知的是使用具有多个变换器的变换设备，其中高功率的变换器由并联工作的多个低功率变换器替代，以提供一个相当于由高功率的变换器提供的功率的合成功率。因此，如果变换功率低，一些变换器可以不被启用以节省其吸收的对应的功率。

此外，如图1所示，作为向其提供的功率C的函数的变换器的效率R并不是恒定的。效率对于低功率电源来说较低。因此显得有必要防止变换器工作于效率低的低功率区Z1，并鼓励变换器使用在效率高的额定区Z2和高功率区Z3。

因此，使用具有多个变换器的变换设备避免了当变换功率低时在低效率区使用高功率变换器。

然而，多变换器的变换设备的使用涉及需要在不同变换器之间管理总的变换功率的分配。

图2示出了作为时间t的函数的变换功率C的示例变化趋势，以及在具有四个变换器的变换设备的情况下，不同变换器分别提供的功率的相应变化趋势。变换器的功率如图所示为曲线A、B、C和D。因此，随着总变换功率增加，第一变换器(曲线A)被使用直到在t1时刻达到的第一功率阈值S1(相当于第一变换器的最大功率)。越过阈值S1，第二变换器(曲线B)也被使用直到在t2时刻达到的第二功率阈值S2(相对于第一和第二变换器的最大功率的和)的功率。同样地，阈值S3和S4由第三和第四变换器(曲线C和D)限定。在t4时刻，四个变换器被使用，接着变换功率减少。如果变换功率持续减少，第四变换器的变换功率接着减少，然后第三变换器的变换功率减少，依次类推。

因此，通过这种功率分配，第一变换器(曲线A)几乎经常地使用，而第四变换器(曲线D)很少使用。这种不均衡的使用趋于由于第一变换器的过早磨损导致变换设备的过早磨损。

发明内容

因此，本发明的目的是公开一种在多变换器的变换设备中多个变换器之间分配总变换功率的方法，其使能不同变换器的基本相等的使用。本发明的目的也是公开一种不需要复杂的实施手段的简单方法。

出于这种目的，本发明涉及一种用于在能量变换设备中至少两个变换器间分配该能量变换设备的总功率的方法，一个变换器在无负载的情况下不被启用，在有负载的情况下被启用，变换器的变换功率的总和是变换设备的总功率，能量变换设备在第一电气实体(electrical entity)和第二电气实体之间变换能量，其特征在于：

-每个变换器对应于在周期n的一个周期序列中的一个限定时段，n为变换设备中的变换器的数量，以及

-根据所述周期序列来逐步地切换使用所述变换器，以随时间均衡至少两个变换器的变换功率。

根据一个实施例，根据所述周期序列切换使用所述变换器包括以下步骤：

-当变换设备的总功率增加并且启用的变换器中最后一个被启用的变换器的变换功率大于或等于第一预定阈值时，该增加被应用到周期序列中的下一个变换器，以及

-如果变换设备的总功率减少，该减少被应用到启用的变换器中第一个被启用的变换器。

根据一个实施例，第一预定功率阈值是变换器的最大功率。

根据一个实施例，如果单个变换器启用，并且所述变换器在自启用起随时间累积的变换功率达到第二预定阈值，则在周期序列中下一个变换器被启用。

根据一个实施例，变换器是可逆的，并且能量变换可以首先对第二电气实体实现，然后对第一电气实体实现。

根据一个实施例，第一实体是电压源，而第二实体是用于加电电动机的设备。

根据一个实施例，能量变换设备具有四个变换器。

根据一个实施例，变换器的功率按照变换器的效率特征的函数来分配。

根据一个实施例，根据周期序列控制变换器启用的持续的逐步切换。

根据一个实施例，持续的逐步切换速度确定为变换器的热时间常数的函数。

根据一个实施例，如果变换效率低于第一预定效率值，第一预定速度值的持续的逐步切换速度增加。

根据一个实施例，如果变换效率高于第二预定效率值，第二预定速度值的持续的逐步切换速度减少。

根据一个实施例，所述至少两个变换器对应于一个环上的至少两个部分，各部分与其各自的变换器的预定功率值成比例，所述至少两个部分的结合构成整个环：