专利名称：双源串联逆变器的制作方法
技术领域：
本发明的实施例一般涉及电功率转换器(converter ),且更具体地 涉及直流-交流逆变器(inverter)。
背景技术：
逆变器是用于将直流(DC)转换为交流(AC)的电子电路。逆变器 的应用广泛，从用于计算机的小型不间断电源到大型的电功率输送设施 应用，以及可变速度的工业驱动。 一种常见的应用是用于直流电压源利 用，诸如设计为从在汽车中提供的12伏直流源提供115伏交流的系统， 该12伏直流源首先通过直流/直流转换器被升压到200伏直流之上，然 后逆变器将高直流电压转换为115伏交流。逆变器提供交流功率以操作 通常从电力线供电的设备，或给交流电动机供电。逆变器也用来从燃料 电池或光伏太阳能电池电源提供交流功率源。不间断电源是另 一类型的 应用。当电力线不起作用或不可用时，不间断电源可以使用电池来储存 功率并使用逆变器来从该电池提供交流功率。当电力线恢复时，对电池 进行再充电。高压直流功率传输是另一个应用，其中交流功率^L整流为 高压直流且传输到另一位置。在接收位置处，逆变器将直流转换回交流。
术语逆变器源自机电转换器。历史上，使用机电旋转转换器(rotary converter)来完成直流-交流功率转换，所述旋转转换器将交流电动 机耦合到直流发电机以便将交流输入转换为直流输出。如果到转换器的 连接被反向，则输入为直流且输出为交流，因此历史上的反向转换器产 生了术语逆变器。
这些早先的机电装置在逆变器电路中被真空管开关和充气管开关取 代。因为它们具有更高的额定电压和额定电流，可以借助于控制信号而 接通和关断的晶体管半导体开关变成了用在逆变器电路中的优选开关 部件。特别地，绝缘栅双极晶体管(IGBT)是目前用于高电流应用(诸 如用于混合动力车辆)的最普遍使用的晶体管。
三相是常见的交流类型，其可以通过逆变器产生并用于电功率应用。 它是一类用来给电机、变压器和许多其它装置供电的多相系统。三相具有使其在电功率系统中非常理想的性质在适当平衡的负载中相电流 的和为零，使其有可能消除交流中性导体；到平衡负栽中的功率传递是 恒定的，减少了发电机和电动机振动；且三相系统可以产生沿指定方向 旋转的磁场，这简化了电动机的设计。三是具备这些性质的最低相序 (phase order )。
一种重要的三相负载类型是电动机。三相电动机具有简单设计、低 PWM下的高转矩和高效率。三相电机用于泵、风扇、吹风机、压缩机、 电机车和柴油电机车及许多其它类型的电机驱动设备。三相电机比具有 相同额定功率的单相电机更紧凑、更便宜、振动更少、耐久更长，并且 随后相比单相被优选用于10HP (7. 5kW)以上的电机。混合动力、燃料 电池和电动车辆经常使用三相电机，因为它们的高起动转矩可以用于将 车辆加速到有效速度。三相电机也可以用作用于再生制动的发电机。
混合动力、燃料电池和电动车辆经常具有超过一个的直流功率源。 例如，这些车辆可以使用电池、超电容器(ultra-capacitor)、燃料 电池和燃料供能的发电机，所有这些都产生直流功率。而且，不同的源 常常具有不同的电压，需要电压转换以组合它们的电压。传统的方法是 使用复杂且昂贵的直流/直流转换器。
因此，希望具有一种简单系统，该系统l吏用两个源用于三相逆变器 而无需使用直流/直流转换器。此外，结合附图和前述的技术领域及背 景技术，其它可取的特征和特性将从随后的详细说明及随附的权利要求 书而变得显而易见。
发明内容
公开了用于双源串联逆变器的系统和方法。该系统和方法将第 一 电 压源的操作与第二电压源组合以给开关结构(switching configuration)供电，从而给三相负载供电。该开关结构由多个控制 信号控制，所述控制信号是控制器基于各种控制模式产生的。
该系统具有串联耦合到电压组合器(voltage combiner)的第一电 压源和第二电压源。该电压组合器使用二极管、电容器和开关的结构来 組合第一电压源和第二电压源的电压，以驱动逆变器产生交流输出。多 相负栽可以耦合到逆变器交流输出。控制器耦合到电压组合器和逆变 器，且配置成控制通过电压组合器和逆变器的电流。如本文所述的操作方法开始于确定用于具有多个控制信号和反馈信 号的控制器的控制模式。该方法然后同时操作电压组合器与逆变器。电 压组合器基于控制信号经由开关控制来自第一电压源的第一电流和来 自第二电压源的第二电流的流动。逆变器基于该多个控制信号和反馈信 号产生用于给负栽供电的交流输出。该方法然后经由逆变器将功率传递 给负载。
下面将结合附图描述双源串联逆变器的实施例，在附图中相同的数 字表示相同的元件，并且
图l是示范性双源串联逆变器系统的实施例的示意图2是双源串联逆变器系统的另一个实施例示范性的示意图；以及
图3是示出双源串联逆变器系统操作过程的流程图。
具体实施例方式
下列详细描述本质上仅仅是示范性的，且并不打算限制本发明或本 发明的应用及用途。此外，不打算被前述的技术领域、背景技术、发明
内容或下列详细说明中给出的明示或暗示的理论约束。
此处可以根据功能块和/或逻辑块部件以及各种处理步骤来描述本 发明的实施例。应理解，这些块部件可以通过配置成执行指定功能的任 何数目的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本发明的实施例可 以采用各种集成电路部件，比如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑 元件、查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控 制下执行各种功能。另外，本领域的技术人员将理解，本发明的实施例 可以结合任何数目的车辆应用加以实践，且本文中描述的系统仅是本发 明的一个示例实施例。
为简洁起见，与车辆电气部分和系统的其它功能方面(以及系统的 各个操作部件)有关的常规技术和部件不在此处进行详细描述。此外， 这里包含的各附图中所示的连接线旨在代表各元件之间的示例功能关 系和/或物理耦合。应注意到，许多可选的或附加的功能关系或物理连 接可以存在于本发明的实施例中。如此处所使用的，"节点"是指任何内部或外部参考点、连接点、 接合处、信号线、传导元件等，在该节点处存在给定信号、逻辑电平、 电压、数据;f莫式、电流或数量。此外，两个或多个节点可以由一个物理 元件实现(且两个或更多个信号可以被多路复用、调制、或以其他方式 区分，即使它们是在共用^t式被接收或输出)。
以下描述可能引用"连接"或"耦合"在一起的元件或节点或零件
(feature)。如本文中使用的，除非另有明确声明，"连接"是指一 个元件/节点/零件直接接合到另一个元件/节点/零件(或直接与其通 信)，且不一定是通过机械方式。同样地，除非另有明确声明，"耦合" 是指一个元件/节点/零件直接或间接接合到另一个元件/节点/零件(或 者直接或间接与其通信)，且不一定是通过机械方式。因而，尽管在图 1、 2中图示的示意图描绘了元件的示例布置，但是其它的插入元件、装 置、零件或部件可以存在于本发明的实施例中(假定系统的功能性没有 受到不利影响)。
这里在一个实际非限制性应用的情况下描述本发明的实施例，所述 非限制性应用即用于具有三相电动机的车辆的双源串联逆变器系统。在 此情况下，示例技术可应用于适于车辆的系统的操作。然而，本发明的 实施例不限于这种车辆应用，且本文中描述的技术也可以被用在其它功 率转换系统中。
三相逆变器被用于可变频率驱动应用。在逆变器设计中使用了许多 不同的功率电路拓朴和控制策略。依赖于打算使用逆变器的方式，不同
的设计方法可用来解决重要程度不同的各种问题。
图1是用于车辆的双源串联逆变器系统100的示意图，其适当地配 置成执行这里详细描述的操作。系统IOO适于与具有电力牵引电动机的 车辆一起使用。实际的双源串联逆变器系统IOO可以包括除了图1中所 示那些以外的许多电气部件、电路和控制器单元。将不在这里详细描述 双源串联逆变器系统100的常规子系统、特征和方面。对于该示例实施 例，如图1所示，系统100—般可以包^fe:电压源^4、电压源B、电压 组合器102、逆变器104、机器(machine) 106或其它负栽以及控制器 108。
电压源^配置成支持混合动力车辆或电动车辆的操作。电压源^具 有连接到节点UO的第一极或端子、以及连接到节点112的第二极或端子。节点IIO和112分别是正参考电位和负(地)参考电位，但不限于 此。电压源^可以通过这种方式连接到电压组合器102，电压组合器102 继而提供功率到逆变器104。电压源^配置成经由节点110和112提供 电压和电流到电压组合器102。由电压源」提供的电压是高直流电压， 其对于该应用而言可以是大约数百伏。电压源^可以是例如发电机、 燃料电池、电池(诸如铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池)、或超电容 器。
电压源S也配置成支持混合动力车辆的操作。电压源fi具有连接到 节点114的第一极或端子、以及连接到节点116的第二极或端子。节点 114和116分别是正参考电位和负(地)参考电位，但不限于此。电压 源万可以通过这种方式连接到电压组合器102，电压组合器102继而提 供功率到逆变器104。电压源^配置成经由节点114和116提供电压和 电流到电压组合器102。由电压源^提供的电压是高直流电压，其对于 该应用而言可以是大约数百伏。电压源B可以是例如发电机、燃料电 池、电池(诸如铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池)、或超电容器。
基于多个控制信号154和反馈信号103，电压组合器102控制来自 电压源Z和电压源S的电流的流动。电压组合器102包括但不限于受 控开关ei、栅极触点(gate contact) 150、电容器C1/C2、和二极管 Z)l/Z)2/Z)3。电压组合器102具有在节点110处耦合到电压源J的笫一极 的第一输入、以及在节点112处耦合到电压源^的第二极的第二输入。 电压组合器102还具有在节点114处耦合到电压源B的第一极的第三输 入、以及在节点116处耦合到电压源^的第二极的第四输入。本描述提 到电压组合器102的这些"输入"，因为在大多数操作条件下，电流将 流入这些输入，然而在某些操作条件下，诸如再生制动，电流将沿负方 向流动(再充电电流)。电压组合器102还具有在系统100中如下布置 的直流输出第一输出节点118、和笫二输出节点116。
示出的实施例采用IGBT受控开关。然而，在实践中，也可以利用其 它受控开关类型。受控开关0连接在节点110和节点118之间。在此实 施例中，受控开关01的集电极对应于节点110,且受控开关0的发射极 对应于节点118。受控开关的电流容量取决于机器106的额定功率，且 对于每个受控开关实例可以变化。在该示例实施例中，对于所有的受控 开关，电流容量相同。栅极触点150耦合到控制器108并受其控制。栅极触点150配置成响应于来自控制器108的控制信号而允许电流流动或 阻断电流流动。电压源^可以通过二极管Z)3而再充电，二极管Z)3允许再 充电电流从三相负载流动到电压源^ ，其中再充电电流是从在发电机才莫 式下运行的三相电机流出的电流。受控开关gl控制来自电压源^的电 流。在这方面，消除了对直流/直流转换器的需要。通过来自控制器108 的控制信号，接通和切断受控开关21,以便控制从电压源^到逆变器104 的功率流(电流)，逆变器104将直流转换为适合由机器106使用的交 流。受控开关^和逆变器104—起控制并提供功率到机器106。受控开
关0确定功率/电流是从串联的源^和S流出、仅从源^和C1流出、或是 仅从源^流出。
电容器C1被包括在电压组合器102中以提供功率调节并平滑逆变器 的电压浪涌。电容器C1具有连接到节点112的第一极和连接到节点116 的第二极。电容器Cl被包括以緩冲电压源S和输出节点118之间的电能。 实际上，电容器C1可以被实现为超电容器或任何适当的电容元件。电容 器C1也可以代表自然存在于混合动力车辆的其它部件中的电容，所述其
它部件例如但不限于有源电气总线和/或功率电子器件。这些装置中的 每个可以包含电容器、功率输出级，等等。电容器C1的电容可以根据应 用而变化，取决于机器106所需的功率。在此示例实施例中，电容器C1 具有大约10， OOO微法的电容。
出于与电容器C1相同的原因，电容器。被包括在电压组合器102中。 电容器^具有连接到节点110的第一极和连接到节点112的第二极。注 意电容器Q与电压源^平行耦合。 一般而言，对电容器C1的上述描述也 适用于电容器C2。
二极管D1/Z)2/Z)3控制电压组合器102中的电流流动的方向。二极管 Dl连接在节点112和节点118之间。二极管D1仅允许电流在一个方向 上流动-从节点112到节点118,但阻断从节点118到节点112的电流。 因而，二极管川使得电流能够从电压源B或电容器Cl流到逆变器104和 机器106,但不能从逆变器104流到电压源丑或电容器C1。 二极管￡>2连 接在节点U2和节点114之间，且仅允许电流在一个方向上流动-从节 点114到节点112。因而，二极管m使得电流能够从电压源S流到电容 器C1。 二极管仍连接在节点110和节点118之间，且仅允许电流在一个方向上流动-从节点U8到节点110。因而，二极管"3使得再充电电 流能够从逆变器104流到串联的电压源J和Cl 。
逆变器104配置成基于该多个控制信号156和反馈信号105产生用 于负栽/机器的交流输出。逆变器104本身是单电压源逆变器的普通体 系结构，且可以是三相或多相逆变器。对于该示例，逆变器104是包括 如下的逆变器电路受控开关Q2-Q7、 二极管(附图标记为120、 122、 124、 126、 128和130)、和栅极触点(附图标记132、 134、 136、 138、 140和142)。逆变器104具有连接到节点118的第一输入和连接到节 点116的第二输入。逆变器104也具有如下连接的一组交流输出对应 于节点144的第一交流输出、对应于节点146的第二交流输出、和对应 于节点148的第三交流输出。在此实施例中受控开关22-g7的相应集电 极和发射极如下连接02介于节点118与节点144之间、Q4介于节点 118与节点146之间、Q6介于节点118与节点148之间、^3介于节点116 与节点144之间、05介于节点116与节点146之间、27且介于节点116 与节点148之间。
受控开关的电流容量取决于机器106的额定功率，且对于每个受控 开关其可以变化。在该示例实施例中，对于受控开关Q2-27的所有受控 开关，电流容量相同。因为大多数负栽包含电感，二极管(附图标记120、 122、 124、 126、 128和130)跨接在每个受控开关上以提供双向电流。
在这方面，受控开关22-27中的每一个包含介于其发射极和集电极之间 的相应二极管以允许来自负载的负电流给电压源充电。在实践中，机器
充电装置)。在来自机器106的再生制动期间，这些输入可以具有负电 流(再充电电流)。该实施例使用栅极触点132、 134、 136、 138、 140 和142来处理这种电流。在这方面，栅极触点耦合到控制器108并受其 控制(为清楚起见，从控制器108到每个栅极触点的各个控制信号在图 1中未示出)。受控开关Q2-Q7配置成响应于来自控制器108的控制信 号的电压而允许电流流动或阻断电流流动。
机器106耦合到受控开关g2-Q7的交流输出节点144/146/148。用 于该示例的机器106包括提供功率或额外功率给动力系和再生制动的交 流电机。交流电机经常用于此应用，因为它们在负载下提供高转矩以及高功率。机器106是交流电机，且可以是但不限于感应或同步三相或多 相交流电机器。
通过适当配置的控制器108来驱动电压组合器102和逆变器104布 置，所述控制器108可以经由控制输入154/156耦合到布置102/104， 所述控制输入154/156由控制器108基于各种控制模式和反馈信号 103/105产生。控制器108可以被实施为车辆计算模块、集中式车辆处 理器、专用于开关布置的子系统计算模块等的部分。在操作中，控制 器108接收命令信号107和反馈信号103/105,并根据车辆的当前状态 或所需功率流，例如是再生制动模式还是正常操作模式有效，控制受控 开关的驱动。控制器108基于控制信号的预定模式激活受控开关0-Q7。 在这方面，计算出控制信号的控制模式用于激活受控开关^-07。根据 如下在图3的情况中解释的预定占空比，每个开关可以经由其相应的控 制输入而被激活。控制器108—般是软件控制的装置。在正常条件下， 在车辆运行期间其操作受控开关0 - 07以产生三相交流电流。
图2是双源串联逆变器系统200的另一实施例的示意图，其适用于 混合动力车辆或电动车辆。系统200适合与具有电力牵引电动机的车辆 一起使用。实际的双源串联逆变器系统200可以包括除了图2中所示那 些以外的许多电气部件、电路和控制器单元。将不在这里详细描述双源 串联逆变器系统200的常规子系统、特征和方面。系统200具有类似于 系统100的结构，且在此处将不赘述公共特征、功能和元件。对于该示 例实施例，如图2所示，系统200 —般可以包括电压源4、电压源"、 电压组合器202、三相逆变器204、机器206或其它负载、以及控制器 208。
前述部件以与系统100中那些部件相同的方式起作用，除了系统200
不具有受控开关ei的反并联二极管^3。相反，电压源^经由二极管
218/220/222连接到三相逆变器的交流输出以调节交流输出 224/226/202与电压源^之间的电流。在该实施例中，二极管218连接 在节点210与节点224之间，二极管220连接在节点210与节点226之 间且二极管222连接在节点210与节点228之间。注意节点210对应于 受控开关gl的集电极，节点224对应于受控开关22的发射极，节点226 对应于受控开关04的发射极，且节点228对应于受控开关g6的发射极。与系统100相比，在该实施例中，二才及管218/220/222允许来自;f几 器206的反向电流对电压源」进行再生充电。电压源力到二极管 218/220/222的直接连接取代了系统100中的二极管仍，以便允许再充 电电流从机器106流到电压源^。与系统IOO相比该实施例的优点在于 系统2 0 0可以允许从机器206收回更多电流，因为其迫使续流二极管电 流流到电压源J,并且可以减少成本，因为通过去除二极管D3其需要更 少的电路元件。
图3是示出用于电动车辆、混合电动车辆、或燃料电池车辆的双源 串联逆变器操作过程300的流程图，其可以通过如上所述的系统100-200执行。过程300确定控制模式，操作第一开关，操作第一组开关， 并传递功率给三相负栽。结合过程300执行的各种任务，可以通过软件、 硬件、固件或它们的任意组合来执行。为了说明性的目的，过程300的 下列描述可以引用上面结合图l-2描迷的元件。在实际实施例中，过程 300的多个部分可以由双源串联三相逆变器系统100 - 200的不同元件 执行，所述不同元件例如电压源^、电压源B、电压组合器102、逆变器 104、以及控制器108。
双源串联逆变器操作过程300开始于确定控制模式(任务302 )。 可以通过考虑各种状态条件，例如车轮的RPM、汽油发动机的功率输出、 汽油发动才几的RPM、电压源^的电荷量(amount of charge)、电压源" 的电荷量以及这些参数之间的各种关系，进行此确定。例如，如果车辆 在制动，那么机器应发送功率到电压源(如果它们是可再充电的)，并 确定再生模式。在这方面，控制模式可以允许仅来自电压源^的正电流、 或仅来自电压源5的正电流、或来自它们两者的正电流，负电流仅对电 压源」，以及C1再充电。
接下来，过程300经由笫一开关0操作电压组合器(任务304 )。 连同第一开关和适当控制，使用第一组开关，可以更精确地控制到机器 的电流。具有预定占空比的开关01控制来自电压源力和/或^的功率分配 流(power sharing flow)。第一组开关和第一开关可以一起或独立地 操作，以使用脉宽调制(PWM)来单独地或组合地提供功率给机器。由 每秒的窄脉沖数表示的频率被称作切换频率或栽波频率。组合来自第一 组开关和第一开关的电流允许甚至更大数目的选项，因为电压源』可以具有不同于电压源B的电压，且使用例如开关0与第一组开关22-27 — 起的各开关模式的组合将产生更多变化水平的电压。
接下来，过程300借助于第一组开关02-27操作逆变器(任务306 )。 对于该实施例，通过脉宽调制(PWM)控制信号接通或切断第一组开关 的每一个。PWM提供控制信号以操作受控开关来产生所需的平均输出电 压。例如，如果300伏电池连接到装置且占空比为大约50%，在大约300 伏与大约零伏之间交变，有效输出电压为恒定的300伏或150伏的输出 电压的大约50%。类似地，％%的占空比占可以给出"％的电压范围的 输出电压，且相应地，可用功率可能小于总功率。各控制模式可以使用 PWM信号来控制双源串联逆变器系统100或系统200的行为。
通过控制发送到开关0的控制信号的占空比，调节来自每个源的功 率。基于需要多少来自电压源^和/或A的功率来确定占空比。在电动 期间，当0被接通时，电压源X和万，或电压源J和电容器C1串联连接， 它们经由逆变器104向机器106提供电流(功率)。当0被切断时， 电压源B经由逆变器104向机器106提供电流(功率)。在发电期间， 电流(功率)在一个实施例中经由逆变器104和二极管"3、或在另一实 施例中经由二极管218、 220和222,从机器106流到电压源J和电容器 Cl。开关0的占空比受如上在图1情况下所述的控制器的控制。例如， 在占空比为30%的情况下，开关2l在切换周期的30%内是接通的。
过程300然后将功率传递到负载(任务308 )。对于该实施例，负 栽是电机器。取决于车辆操作模式，电机可以作为通过逆变器从电压源 ^和电压源S接收功率的负载运行，或作为通过第一开关和笫一开关组 将功率返回到第一电压源」的发电机而运行。该电机的性能取决于来自 第一组开关和第一开关的切换的电流水平，如下所述。过程300然后 返回任务302。
用此方法，所提出的拓朴结构具有从串联的两个不同源提供功率的 灵活性，且可以控制该功率流对其中一个源充电，而不损害传递到机器 的功率。
尽管已经在前述详细描述中给出了至少一个示范性实施例，应理解， 存在大量的变型。也应理解，示范性实施例仅是示例，且不打算以任何 方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将给本 领域技术人员提供实施示范性实施例的便利指南。应理解，可以对元件的功能与布置作出多种改变，而不脱离由随附的权利要求书及其法律等 效物记载的本发明的范围。
权利要求
1. 一种双源串联逆变器系统，该系统包括第一电压源；第二电压源；逆变器，其具有第一直流输入、第二直流输入、交流输出和第一控制输入，其中该交流输出被配置成耦合到负载；具有第二控制输入的电压组合器，该电压组合器连接到第一直流输入和第二直流输入，且耦合到第一电压源和第二电压源；以及控制器，其耦合到第一控制输入和第二控制输入，该控制器配置成接收分别来自逆变器和电压组合器的第一反馈信号和第二反馈信号，且配置成控制通过电压组合器和逆变器的电流。
2. 根据权利要求l所述的系统，其中所述逆变器包括单源多相逆变器。
3. 根据权利要求l所述的系统，其中电压组合器还包括 耦合到第一电压源的第一端子的第一节点； 耦合到第一电压源的第二端子的第二节点； ' 耦合到第二电压源的第一端子的第三节点；耦合到第二电压源的第二端子以及逆变器的第二直流输入的第四节点；耦合到逆变器的第一直流输入的第五节点；连接在第一节点和笫二节点之间的第一电容器；连接在第二节点和第四节点之间的第二电容器；连接在第二节点和第三节点之间的第一二极管；连接在第二节点和第五节点之间的第二二极管；连接在第一节点和第五节点之间的开关；以及连接在第一节点和笫五节点之间的第三二极管。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中所述电压組合器还包括 耦合到第一电压源的第一端子的第一节点； 耦合到第一电压源的第二端子的第二节点； 耦合到第二电压源的第一端子的第三节点；耦合到第二电压源的第二端子以及耦合到逆变器的第二直流输入的 第四节点；耦合到逆变器的第一直流输入的第五节点； 连接在第一节点和第二节点之间的第一电容器； 连接在第二节点和第四节点之间的第二电容器； 连接在第二节点和第三节点之间的第一二极管； 连接在第二节点和第五节点之间的第二二极管； 连接在第一节点和第五节点之间的开关；以及 多个二极管，每个二极管分别连接在笫一节点和其中一个交流输入 之间。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中所述电压组合器还包括 耦合到第一电压源的第一端子的笫一节点； 耦合到第一电压源的第二端子的第二节点； 耦合到第二电压源的第一端子的第三节点；耦合到笫二电压源的第二端子以及耦合到逆变器的第二直流输入的 第四节点；耦合到逆变器的第 一直流输入的第五节点；连接在第一节点和第二节点之间的第一电容器；连接在第二节点和第四节点之间的第二电容器；连接在第二节点和第三节点之间的第一二极管；连接在第二节点和第五节点之间的第二二极管；连接在笫一节点和第五节点之间的开关；第一连接，其介于第一节点和逆变器中的第一逆变器二极管之间； 第二连接，其介于第一节点和逆变器中的第二逆变器二极管之间；和第三连接，其介于第一节点和逆变器中的第三逆变器二极管之间。
6. 根据权利要求1所述的系统，其中控制器还配置成控制第一控制 输入和第二控制输入的占空比。
7. 根据权利要求1所迷的系统，还包括耦合到交流输出的多相负栽。
8. 根据权利要求1所述的系统，其中电压组合器还包括配置成限制 电流方向的多个二极管。
9. 一种用于操作双源串联逆变器的方法，该方法包括 确定控制器的控制模式，所述控制器配置成产生多个控制信号和反馈信号；同时操作电压组合器和逆变器；其中电压组合器基于反馈信号和该多个控制信号的其中之一控制来自第 一电压源的第一电流和来自第二电压源的第二电流的流动，和逆变器被配置成基于该多个控制信号及反馈信号产生交流输出用于 给负载供电；以及经由逆变器将功率传递给该负栽。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中该多个控制信号被调制以表 示经过脉宽调制的信号。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中控制模式对应于允许来自第 一电压源的电流同时阻止来自第二电压源的电流的操作状态。
12. 根据权利要求9所述的方法，其中控制模式对应于允许来自第 二电压源的电流同时阻止来自笫 一电压源的电流的操作状态。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中控制模式对应于允许来自第 一电压源和第二电压源两者的电流的操作状态。
14. 根据权利要求9所述的方法，其中控制模式对应于允许到第一 电压源的再充电电流同时阻止到第二电压源的再充电电流的操作状态。
15. 根据权利要求9所述的方法，其中基于第一组占空比操作逆变器。
16. 根据权利要求9所述的方法，其中基于第二占空比操作电压组 合器。
17. —种双源串联逆变器系统，该系统包括 第一电压源；笫二电压源；逆变器，其具有直流输入、交流输出和第一控制输入，其中交流输 出被配置成耦合到负载；电压组合器，其具有第二控制输入和开关，该电压组合器连接到逆 变器直流输入且耦合到第 一 电压源和第二电压源；控制器，其耦合到第一控制输入和第二控制输入，该控制器配置成 接收分别来自逆变器和电压组合器的第一反馈信号和第二反馈信号，且 配置成控制通过开关和电压组合器的电流；以及多个二极管，其配置成调节该交流输出和第 一 电压源的第 一端之间的电流o
全文摘要
本发明涉及双源串联逆变器。公开了用于双源串联逆变器的系统和方法。该系统和方法组合了串联的第一电压源和第二电压源的操作，所述第一和第二电压源经由开关结构给新颖的电压组合装置和常规的逆变器供电，从而以给负载供电。该开关结构是由控制器基于各种控制模式产生的控制信号和反馈信号控制的。
文档编号H02M7/515GK101447745SQ20081021386
公开日2009年6月3日 申请日期2008年9月11日 优先权日2007年9月11日
发明者G·S·史密斯, G·约翰, G·高莱戈斯-洛佩斯, M·佩里西克, S·海蒂 申请人:通用汽车环球科技运作公司