電能變換系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種電能變換系統(tǒng)，其包括第一電能變換模塊，第二電能變換模塊和控制器。該第一電能變換模塊包括第一源側(cè)變換器，第一負(fù)載側(cè)變換器和連接在該第一源側(cè)變換器和該第一負(fù)載側(cè)變換器之間的第一直流母線。該第二電能變換模塊包括第二源側(cè)變換器，第二負(fù)載側(cè)變換器和連接在該第二源側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器之間的第二直流母線。該控制器用于根據(jù)該電源模塊或該負(fù)載模塊的電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多個開關(guān)信號，該開關(guān)信號被提供給該第一電能變換模塊和該第二電能變換模塊以使該第一直流母線的第一直流母線電壓和該第二直流母線上的第二直流母線電壓平衡。本發(fā)明還揭示了一種電能變換系統(tǒng)控制方法和風(fēng)電變換系統(tǒng)。
【專利說明】電能變換系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開的實(shí)施方式涉及電能變換系統(tǒng)和用于平衡至少第一直流母線電壓和 第二直流母線電壓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體開關(guān)器件常用于電能變換系統(tǒng)中，以傳導(dǎo)電能并實(shí)現(xiàn)電能變換功能(如直 流到交流和/或交流到直流的變換)。然而，由于單個半導(dǎo)體開關(guān)器件額定電壓/額定電流 的限制，大功率等級的電能變換系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)。因此，提高電壓等級或電流傳輸能力成為解 決大功率電能變換與傳輸?shù)闹匾夹g(shù)。
[0003] 在一些電能變換系統(tǒng)中，多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于提高電流傳輸能力。例如，采用兩組或 多組電能變換模塊相并聯(lián)的方式可以提高電流傳輸能力。然而當(dāng)負(fù)載電流增加時，電能變 換系統(tǒng)的傳導(dǎo)損耗也將大大增加。而且，當(dāng)負(fù)載電流過大時，很難選用合適的電纜和斷路器 以解決大電流問題。
[0004] 在一些電能變換系統(tǒng)中，設(shè)計成開式繞組結(jié)構(gòu)的負(fù)載常用于提高電壓等級?；?這種開式繞組結(jié)構(gòu)，負(fù)載可以通過雙并聯(lián)的電能變換模塊以推挽的方式接收電能。在一些 裝置中，為了獨(dú)立地以相同的方式控制并聯(lián)的電能變換模塊，希望不同電能變換模塊中的 直流母線電壓能達(dá)到平衡。然而，傳統(tǒng)的電壓平衡控制策略實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。
[0005] 因此，有必要提供一種改進(jìn)的系統(tǒng)和簡化的方法來解決上述技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 鑒于上面提及的技術(shù)問題，本發(fā)明的一個方面在于提供一種電能變換系統(tǒng)，該電 能變換系統(tǒng)包括第一電能變換模塊，第二電能變換模塊和控制器。該第一電能變換模塊通 過一個或多個第一輸入端子連接到電源模塊，該第一電能變換模塊用于將從該一個或多個 第一輸入端子接收的第一輸入功率變換為第一輸出功率，該第一輸出功率從一個或多個第 一輸出端子輸出給負(fù)載模塊，該第一電能變換模塊包括第一源側(cè)變換器，第一負(fù)載側(cè)變換 器和連接在該第一源側(cè)變換器和該第一負(fù)載側(cè)變換器之間的第一直流母線。該第二電能變 換模塊通過一個或多個第二輸入端子連接到該電源模塊，該第二電能變換模塊用于將從該 一個或多個第二輸入端子接收的第二輸入功率變換為第二輸出功率，該第二輸出功率從一 個或多個第二輸出端子輸出給該負(fù)載模塊，該第二電能變換模塊包括第二源側(cè)變換器，第 二負(fù)載側(cè)變換器和連接在該第二源側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器之間的第二直流母線。 該控制器與該第一電能變換模塊和該第二電能變換模塊相連接并通訊，該控制器用于根據(jù) 該電源模塊或該負(fù)載模塊的電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多個開關(guān)信號，該開關(guān)信號被提供給該第一電能 變換模塊和該第二電能變換模塊以使該第一直流母線的第一直流母線電壓和該第二直流 母線上的第二直流母線電壓平衡。
[0007] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該負(fù)載模塊包括開式繞組結(jié)構(gòu)的變壓器，該變壓 器用于提供該第一輸出功率和該第二輸出功率給電網(wǎng)，該變壓器包括副邊和開式繞組結(jié)構(gòu) 的原邊，該原邊連接在該一個或多個第一輸出端子和該一個或多個第二輸出端子之間。該 開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第一和第二 負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定 信號和一個或多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和相對 應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號包括相同的幅值和相反的相位。
[0008] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該第一輸入功率和該第二輸入功率共同由閉式 繞組電機(jī)提供。該開關(guān)信號包括分別提供給該第一源側(cè)變換器和該第二源側(cè)變換器的多個 第一和第二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一源側(cè)電流 給定信號和一個或多個第二源側(cè)電流給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制該 電能變換系統(tǒng)從該閉式繞組電機(jī)接收相等的第一輸入有功功率和第二輸入有功功率，以使 該第一直流母線電壓和該第二直流母線電壓平衡。
[0009] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該第一輸入功率由該電源模塊中的第一電源提 供，該第二輸入功率由該電源模塊中的第二電源提供，該第一電源和該第二電源彼此獨(dú)立 設(shè)置。該開關(guān)信號包括分別提供給該第一源側(cè)變換器和該第二源側(cè)變換器的多個第一和第 二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)第一源側(cè)功率給定信號和第二源側(cè) 功率給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制該電能變換系統(tǒng)分別從該第一電源 和該第二電源接收相等的第一輸入功率和第二輸入功率，以使該第一直流母線電壓和該第 二直流母線電壓平衡。
[0010] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該第一輸入功率和該第二輸入功率共同由開式 繞組電機(jī)提供。該開關(guān)信號包括分別提供給該第一源側(cè)變換器和該第二源側(cè)變換器的多個 第一和第二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一源側(cè)電壓 給定信號和一個或多個第二源側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制該 電能變換系統(tǒng)從該開式繞組電機(jī)接收相等的第一輸入有功功率和第二輸入有功功率，以使 該第一直流母線電壓和該第二直流母線電壓平衡，每個第一源側(cè)電壓給定信號和相對應(yīng)的 第二源側(cè)電壓給定信號之間設(shè)置源側(cè)動態(tài)系數(shù)。
[0011] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該源側(cè)動態(tài)系數(shù)基于該第一直流母線電壓和該 第二直流母線電壓的比值或差值其中之一計算得到。
[0012] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該電源模塊包括開式繞組結(jié)構(gòu)的變壓器，該變壓 器用于從電網(wǎng)接收電能以提供該第一輸出功率和該第二輸出功率，該變壓器包括原邊和開 式繞組結(jié)構(gòu)的副邊，該副邊連接在該一個或多個第一輸入端子和該一個或多個第二輸入端 子之間。該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第 一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè) 電壓給定信號和一個或多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信 號和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號包括相同的幅值和相反的相位。
[0013] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該第一輸出功率和該第二輸出功率提供給直流 負(fù)載。該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第一 和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)第一負(fù)載側(cè)功率給定信號 和第二負(fù)載側(cè)功率給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號控制該電能變換系統(tǒng)提 供相等的第一輸出功率和第二輸出功率，以使該第一直流母線電壓和該第二直流母線電壓 平衡。
[0014] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該第一輸出功率和該第二輸出功率提供給開式 繞組電機(jī)。該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個 第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載 側(cè)電壓給定信號和一個或多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān) 信號控制該電能變換系統(tǒng)提供相等的第一輸出有功功率和第二輸出有功功率給該開式繞 組電機(jī)，以使該第一直流母線電壓和該第二直流母線電壓平衡，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定 信號和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號之間設(shè)置負(fù)載側(cè)動態(tài)系數(shù)。
[0015] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該負(fù)載側(cè)動態(tài)系數(shù)基于該第一直流母線電壓和 該第二直流母線電壓的比值或差值其中之一計算得到。
[0016] 如上所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該負(fù)載模塊包括變壓器，以將從該第一輸出功率 和該第二輸出功率得到的輸出功率提供給電網(wǎng)。該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè) 變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一負(fù)載側(cè)開關(guān)信號 通過將一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號與相對應(yīng)的一個或多個第一載波信號相比較 得到，該第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號通過將一個或多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號與相對應(yīng)的一個 或多個第二載波信號相比較得到，每個第一載波信號和相對應(yīng)的第二載波信號之間設(shè)置相 移。
[0017] 本發(fā)明的另一個方面在于提供一種電能變換系統(tǒng)控制方法，該方法至少包括如下 步驟：根據(jù)電源模塊或負(fù)載模塊其中之一的電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多個開關(guān)信號。提供該多個開關(guān) 信號給第一電能變換模塊和第二電能變換模塊以使第一直流母線上的第一直流母線電壓 和該第二直流母線上的第二直流母線電壓平衡。
[0018] 如上所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟：當(dāng)該負(fù)載模塊 包括開式繞組結(jié)構(gòu)的變壓器時，分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和一個或多 個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定 信號和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號包括相同的幅值和相反的相位。
[0019] 如上所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟：當(dāng)該電源模塊 包括閉式繞組電機(jī)時，分別根據(jù)一個或多個第一源側(cè)電流給定信號和一個或多個第二源側(cè) 電流給定信號來產(chǎn)生第一和第二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制該電能變 換系統(tǒng)從該閉式繞組電機(jī)接收相等的第一輸入有功功率和第二輸入有功功率。
[0020] 如上所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟：當(dāng)該電源模塊 包括開式繞組電機(jī)時，分別根據(jù)一個或多個第一源側(cè)電壓給定信號和一個或多個第二源側(cè) 電壓給定信號來產(chǎn)生第一和第二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制該電能變 換系統(tǒng)從該開式繞組電機(jī)接收相等的第一輸入有功功率和第二輸入有功功率，每個第一源 側(cè)電壓給定信號和相對應(yīng)的第二源側(cè)電壓給定信號之間設(shè)置源側(cè)動態(tài)系數(shù)。
[0021] 如上所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該源側(cè)動態(tài)系數(shù)基于該第一直流母線 電壓和該第二直流母線電壓的比值或差值其中之一計算得到。
[0022] 如上所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟：當(dāng)該電源模塊 包括開式繞組變壓器時，分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和一個或多個第二 負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和 相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號包括相同的幅值和相反的相位。
[0023] 如上所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟：當(dāng)該負(fù)載模塊 包括閉式繞組電機(jī)時，分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電流給定信號和第二負(fù)載側(cè)電流給 定信號來產(chǎn)生第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號控制該電能變換 系統(tǒng)提供相等的第一輸出有功功率和第二輸出有功功率。
[0024] 如上所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟：當(dāng)該負(fù)載模塊 包括開式繞組電機(jī)時，分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和一個或多個第二負(fù) 載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號控制 該電能變換系統(tǒng)提供相等的第一輸出有功功率和第二輸出有功功率給該開式繞組電機(jī)，每 個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號之間設(shè)置負(fù)載側(cè)動態(tài)系 數(shù)。
[0025] 本發(fā)明的另一方面在于提供一種風(fēng)電變換系統(tǒng)，該風(fēng)電變換系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)，第一 電能變換模塊，第二電能變換模塊和控制器。該風(fēng)機(jī)用于提供第一輸入功率和第二輸入功 率。該第一電能變換模塊通過一個或多個第一輸入端子連接到該風(fēng)機(jī)，該第一電能變換模 塊用于將從該一個或多個第一輸入端子接收的第一輸入功率變換為第一輸出功率，該第一 輸出功率通過一個或多個第一輸出端子提供給負(fù)載模塊，該第一電能變換模塊包括第一整 流裝置，第一逆變裝置和連接在該第一整流裝置和該第一逆變裝置之間的第一直流母線。 該第二電能變換模塊通過一個或多個第二輸入端子連接到該風(fēng)機(jī)，該第二電能變換模塊用 于將從該一個或多個第二輸入端子接收的第二輸入功率變換為第二輸出功率，該第二輸出 功率通過一個或多個第二輸出端子提供給該負(fù)載模塊，該第二電能變換模塊包括第二整流 裝置，第二逆變裝置和連接在該第二整流裝置和該第二逆變裝置之間的第二直流母線。該 控制器與該第一電能變換模塊和該第二電能變換模塊相電性連接并通訊，該控制器用于根 據(jù)該風(fēng)機(jī)的電路結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生多個開關(guān)信號，該多個開關(guān)信號被提供給該第一電能變換模塊 和該第二電能變換模塊以減小該第一直流母線上的第一直流母線電壓和該第二直流母線 上的第二直流母線電壓之間的電壓差。
[0026] 本發(fā)明提供的電能變換系統(tǒng)以及電能變換系統(tǒng)控制方法與傳統(tǒng)的方法相比，電源 模塊和負(fù)載模塊均可采用開式繞組結(jié)構(gòu)或閉式繞組結(jié)構(gòu)，基于電源模塊或負(fù)載模塊的不同 電路結(jié)構(gòu)，控制器可根據(jù)不同的控制策略產(chǎn)生源側(cè)開關(guān)信號或負(fù)載側(cè)開關(guān)信號以提供給雙 電能變換模塊。通過簡單易行的控制方法，最終可實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的平衡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖 中：
[0028] 圖1所示為電能變換系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的模塊圖；
[0029] 圖2所示為電源模塊采用閉式繞組電機(jī)的電能變換系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的示意 圖；
[0030] 圖3所示為電源模塊采用閉式繞組電機(jī)的電能變換系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式的示 意圖；
[0031] 圖4所示為電源模塊采用雙獨(dú)立電源的電能變換系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的示意圖；
[0032] 圖5所示為電源模塊采用開式繞組電機(jī)的電能變換系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的示意 圖；
[0033] 圖6所示為負(fù)載模塊采用電機(jī)的電能變換系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的示意圖；
[0034]圖7所示為負(fù)載模塊采用直流負(fù)載的電能變換系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的示意圖；
[0035] 圖8所示為用于控制如圖2或3所示的第一和第二源側(cè)變換器的一種電流控制實(shí) 施方式的框圖；
[0036] 圖9所示為電源模塊采用開式結(jié)構(gòu)的電能變換系統(tǒng)的部分等效電路的一種實(shí)施 方式的示意圖；
[0037] 圖10所示為計算源側(cè)動態(tài)系數(shù)的一種實(shí)施方式示意圖；
[0038] 圖11所示為用于控制如圖6所示的第一和第二負(fù)載側(cè)變換器的一種電流控制實(shí) 施方式的框圖；
[0039]圖12所示為負(fù)載模塊采用開式結(jié)構(gòu)的電能變換系統(tǒng)的部分等效電路的一種實(shí)施 方式的示意圖；
[0040] 圖13所示為用于控制如圖1所示的電能變換系統(tǒng)的基于載波移相調(diào)制方法的多 個載波和調(diào)制波的波形的一種實(shí)施方式示意圖；
[0041] 圖14所示為用于控制如圖1所示的電能變換系統(tǒng)的基于載波移相調(diào)制方法的多 個載波和調(diào)制波的波形的另一種實(shí)施方式示意圖；以及
[0042] 圖15所示為用于控制如圖1所示的電能變換系統(tǒng)的基于載波移相調(diào)制方法的多 個載波和調(diào)制波的波形的另一種實(shí)施方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 以下將描述本發(fā)明的一個或者多個【具體實(shí)施方式】。首先要指出的是，在這些實(shí)施 方式的具體描述過程中，為了進(jìn)行簡明扼要的描述，本說明書不可能對實(shí)際的實(shí)施方式的 所有特征均作詳盡的描述。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在任意一種實(shí)施方式的實(shí)際實(shí)施過程中，正 如在任意一個工程項(xiàng)目或者設(shè)計項(xiàng)目的過程中，為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，或者為了滿 足系統(tǒng)相關(guān)的或者商業(yè)相關(guān)的限制，常常會做出各種各樣的具體決策，而這也會從一種實(shí) 施方式到另一種實(shí)施方式之間發(fā)生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開發(fā)過程中所作 出的努力可能是復(fù)雜并且冗長的，然而對于與本發(fā)明公開的內(nèi)容相關(guān)的本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員而言，在本公開揭露的技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些設(shè)計，制造或者生產(chǎn)等變更只是 常規(guī)的技術(shù)手段，不應(yīng)當(dāng)理解為本發(fā)明公開的內(nèi)容不充分。
[0044]除非另作定義，在本說明書和權(quán)利要求書中使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為 本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權(quán)利要求書 中使用的"第一"或者"第二"以及類似地詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是 用來區(qū)分不同的組成部分。"一個"或者"一"等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在 至少一個。"或"包括所列舉的項(xiàng)目中的任意一者或者全部。"連接"或者"相連"等類似地 詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間 接的。此外，"電路"以及"控制模塊"等可以包括單一組件或者由多個主動元件或者被動元 件直接或者間接相連的集合，例如一個或者多個集成電路芯片，以提供所對應(yīng)描述的功能。 [0045]本發(fā)明中使用的"可"、"可以"與"可能"等詞語表明在某些環(huán)境中事件發(fā)生的可 能性；擁有一種特定屬性、特征或功能；和/或通過與某一合格動詞結(jié)合表示一個或多個能 力、性能或可能性。相應(yīng)地，"可能"的使用表明：被修飾的術(shù)語對于所示的能力、功能或用 途是明顯適當(dāng)、可匹配或合適的；同時考慮到在某些情況的存在，被修飾的術(shù)語有時可能不 適當(dāng)，不匹配或不合適。例如，在某些情況下，可能預(yù)期出現(xiàn)某一結(jié)果或性能；而在其他情況 下，該結(jié)果或性能可能不出現(xiàn)。這一區(qū)別由表示"可能"的詞語體現(xiàn)。
[0046] 圖1所示為本發(fā)明揭示的電能變換系統(tǒng)100的一種實(shí)施方式的模塊圖。如圖1所 示，該電能變換系統(tǒng)1〇〇包括電源模塊101，第一電能變換模塊111，第二電能變換模塊121， 控制器123和負(fù)載模塊131。該電能變換系統(tǒng)100用于將該電源模塊101提供的輸入電能 轉(zhuǎn)換成輸出電能以提供給該負(fù)載模塊131。在其他實(shí)施方式中，該電能變換系統(tǒng)100可將該 負(fù)載模塊131產(chǎn)生的電能變換為特定形式的能量以提供給該電源模塊101。
[0047] 如圖1所示，單一電源用作該電源模塊101以分別在一個或多個第一輸入端子102 和一個或多個第二輸入端子104上提供第一輸入功率和第二輸入功率。根據(jù)該單一電源的 不同形式，該第一輸入功率和第二輸入功率均可包括直流功率和/或交流功率。該第一電 能變換模塊111和該第二電能變換模塊121分別通過該一個或多個第一輸入端子102和該 一個或多個第二輸入端子104與該電源模塊101相連接。
[0048] 如圖1所示，該第一電能變換模塊111和該第二電能變換模塊121可包括相同的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在該實(shí)施方式中，該第一電能變換模塊111包括第一源側(cè)變換器112,第一負(fù)載 側(cè)變換器116和連接在該第一源側(cè)變換器112和該第一負(fù)載側(cè)變換器116之間的第一直流 母線114。該第一源側(cè)變換器112通過該一個或多個第一輸入端子102與該電源模塊101 相連接。該第一負(fù)載側(cè)變換器116通過一個或多個第一輸出端子132與該負(fù)載模塊131相 連接。
[0049] 類似地，該第二電能變換模塊121包括第二源側(cè)變換器122,第二負(fù)載側(cè)變換器 126和連接在該第二源側(cè)變換器122和該第二負(fù)載側(cè)變換器126之間的第二直流母線124。 該第二源側(cè)變換器122通過該一個或多個第二輸入端子104與該電源模塊101相連接。該 第二負(fù)載側(cè)變換器126通過一個或多個第二輸出端子134與該負(fù)載模塊131相連接。
[0050] 在一些實(shí)施方式中，該第一和第二源側(cè)變換器112,122,該第一和該第二負(fù)載側(cè)變 換器116,126其中任意一個均可包括單一變換器。在其他實(shí)施方式中，該第一和第二源側(cè) 變換器112,122,該第一和該第二負(fù)載側(cè)變換器116,126其中任意一個均可包括兩個或兩 個以上并聯(lián)的變換器。這種結(jié)構(gòu)可加強(qiáng)該電能變換系統(tǒng)100的容錯能力。即當(dāng)該第一和第 二源側(cè)變換器112,122,該第一和該第二負(fù)載側(cè)變換器116,126其中一個變換器發(fā)生故障 或無法正常工作時，該電能變換系統(tǒng)100可在其他正常工作的變換器的作用下正常運(yùn)行。
[0051] 該第一電能變換模塊111用于將該第一輸入功率變換為該一個或多個第一輸出 端子132上的第一輸出功率以提供給該負(fù)載模塊131。該第二電能變換模塊121用于將該 第二輸入功率變換為該一個或多個第二輸出端子134上的第二輸出功率以提供給該負(fù)載 模塊131。該負(fù)載模塊131可在該第一輸出功率和該第二輸出功率的共同作用下進(jìn)行工作。
[0052] 在一些實(shí)施方式中，該電源模塊101可包括一個或多個直流電源以提供直流電給 該第一和第二電能變換模塊111，121。在其他實(shí)施方式中，該電源模塊101可包括提供直流 電的太陽能電源例如太陽能電池板和/或電池模塊如燃料電池。
[0053] 對于直流電源模塊101，該第一輸入功率是第一直流輸入功率，該第二輸入功率是 第二直流輸入功率。該第一源側(cè)變換器112和該第二源側(cè)變換器122包括直流/直流電能 變換器，以分別將該第一直流輸入功率和該第二直流輸入功率轉(zhuǎn)換成該第一直流母線114 上的第一直流母線功率和該第二直流母線124上的第二直流母線功率。在其他實(shí)施方式 中，該直流/直流電能變換器可包括升壓電路，降壓電路或其他形式的可以將一種直流電 變換為另一種直流電的電路。
[0054] 在其他實(shí)施方式中，該電源模塊101提供交流電。更具體地，該電源模塊101包括 風(fēng)力渦輪機(jī)，交流發(fā)電機(jī)或電網(wǎng)。
[0055] 對于交流電源模塊101，該第一輸入功率是第一交流輸入功率，該第二輸入功率是 第二交流輸入功率。該第一源側(cè)變換器112和該第二源側(cè)變換器122包括交流/直流電能 變換器，以分別將該第一交流輸入功率和該第二交流輸入功率轉(zhuǎn)換成該第一直流母線114 上的第一直流母線功率和該第二直流母線124上的第二直流母線功率。在其他實(shí)施方式 中，該交流/直流電能變換器可包括H橋變換器，三相整流器或其他形式的可將一種交流電 變換為一種直流電的電路。
[0056] 在一些實(shí)施方式中，當(dāng)該負(fù)載模塊131運(yùn)行于直流電時，該第一負(fù)載側(cè)變換器116 和該第二負(fù)載側(cè)變換器126包括直流/直流電能變換器，以分別將該第一直流母線功率和 該第二直流母線功率轉(zhuǎn)換成第一直流輸出功率和第二直流輸出功率。
[0057] 在一些實(shí)施方式中，當(dāng)該負(fù)載模塊131運(yùn)行于交流電時，該第一負(fù)載側(cè)變換器116 和該第二負(fù)載側(cè)變換器126包括直流/交流電能變換器，以分別將該第一直流母線功率和 該第二直流母線功率轉(zhuǎn)換成第一交流輸出功率和第二交流輸出功率。
[0058] 如圖1所示的電能變換模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有助于該電能變換系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)高等級功率 傳輸。而且，多個變換器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)可以加強(qiáng)該電能變換系統(tǒng)1〇〇的可靠性。然而，對于該 第一和第二電能變換模塊111，121上直流母線電壓平衡的控制可直接影響系統(tǒng)性能。而 且，負(fù)載電流波形需要根據(jù)負(fù)載模塊的需求進(jìn)行優(yōu)化控制。因此，在該控制器123中實(shí)施多 種簡單易行的控制策略/算法可使該第一直流母線114和該第二直流母線124上的第一直 流母線電壓和第二直流母線電壓保持一致。
[0059] 該控制器123至少與該第一電能變換模塊111和該第二電能變換模塊121相 連接并通訊。在一些實(shí)施方式中，該控制器123可以包括任何合適的可編程電路或者裝 置，包括數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列（Field ProgrammableGateArray，F(xiàn)PGA)、可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController， PLC)以及專用集成電路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)等。在一些 實(shí)施方式中，該控制器123可以通過硬件或軟件或軟硬件結(jié)合的形式實(shí)現(xiàn)。在一種實(shí)施方 式中，該控制器123用于根據(jù)該電源模塊101或該負(fù)載模塊131的電路結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生多個開 關(guān)信號。為了方便說明，該控制器123為單個控制器。在其他實(shí)施方式中，該控制器123可 包括兩個或多個獨(dú)立的控制器。
[0060] 在一些實(shí)施方式中，當(dāng)該電源模塊101包括不同的電路結(jié)構(gòu)時，該開關(guān)信號包括 根據(jù)不同策略/算法產(chǎn)生的多個第一和第二源側(cè)開關(guān)信號。該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號分 別提供給該第一源側(cè)變換器112和該第二源側(cè)變換器122,以控制該電能變換系統(tǒng)從該電 源模塊101接收相等的第一輸入功率和第二輸入功率。
[0061] 在這些實(shí)施方式中，該開關(guān)信號包括根據(jù)電壓控制策略產(chǎn)生的多個第一和第二負(fù) 載側(cè)開關(guān)信號。該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器116和該第 二負(fù)載側(cè)變換器126,以保證該第一直流母線114和該第二直流母線124上的第一直流母線 功率和第二直流母線功率可全部提供給該負(fù)載模塊131。通過該第一和第二源側(cè)控制信號 控制該第一源側(cè)控制器112和該第二源側(cè)控制器122可使直流母線電壓達(dá)到平衡。
[0062] 在一些實(shí)施方式中，當(dāng)該負(fù)載模塊131包括不同的電路結(jié)構(gòu)時，該開關(guān)信號包括 根據(jù)不同策略/算法產(chǎn)生的多個第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號。該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信 號分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器116和該第二負(fù)載側(cè)變換器126,以控制該第一電能變 換模塊111和該第二電能變換模塊121提供相同的功率給該負(fù)載模塊131。
[0063] 在這些實(shí)施方式中，該開關(guān)信號包括根據(jù)電壓控制策略產(chǎn)生的多個第一和第二源 側(cè)開關(guān)信號。該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號分別提供給該第一源側(cè)變換器112和該第二源側(cè) 變換器122,以保證該電壓模塊101可提供給該負(fù)載模塊131所需的功率。通過該第一和第 二負(fù)載側(cè)控制信號控制該第一負(fù)載側(cè)控制器116和該第二負(fù)載側(cè)控制器126可使直流母線 電壓達(dá)到平衡。
[0064] 當(dāng)該電源模塊101包括風(fēng)機(jī)，該負(fù)載模塊131包括變壓器，當(dāng)該變壓器可將從該第 一輸出功率和該第二輸出功率得到的輸出功率提供給電網(wǎng)時，該電能變換系統(tǒng)1〇〇可以看 做風(fēng)電變換系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，第一整流器和第二整流器分別用作該第一源側(cè)變換 器112和該第一源側(cè)變換器122。該第一和第二整流器112,122分別用于將該第一交流輸 入功率和該第二交流輸入功率轉(zhuǎn)換成第一直流母線功率和第二直流母線功率。第一逆變器 和第二逆變器分別用作該第一負(fù)載側(cè)變換器116和該第二負(fù)載側(cè)變換器126。該第一和第 二逆變器116,126分別用于將第一直流母線功率和該第二直流母線功率轉(zhuǎn)換成該第一交 流輸出功率和該第二交流輸出功率。該控制器123用于根據(jù)該風(fēng)機(jī)101的電路結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生 多個開關(guān)信號，該開關(guān)信號提供給該第一電能變換模塊111和該第二電能變換模塊121以 減小該第一直流母線114上的第一直流母線電壓和該第二直流母線124上的第二直流母線 電壓之間的電壓差。
[0065]圖2所示為電源模塊采用閉式繞組電機(jī)的電能變換系統(tǒng)200的一種實(shí)施方式的示 意圖。與圖1所示的電能變換系統(tǒng)1〇〇相比，類似地，該電能變換系統(tǒng)200包括電源模塊 201，第一電能變換模塊211，第二電能變換模塊221，控制器223和負(fù)載模塊231。
[0066] 然而，該第一輸入功率和該第二輸入功率共同由閉式繞組電機(jī)201提供。如圖2 所示的實(shí)施方式中，單組三相Y形連接繞組電機(jī)用作該閉式繞組電機(jī)201。該電機(jī)201包 括三個繞組W1、W2和W3,每個繞組包括兩個端子。其中每個繞組的一個端子共同連接到一 個節(jié)點(diǎn)〇,每個繞組的另一個端子分別通過輸入端A，B和C連接到該第一電能變換模塊211 和該第二電能變換模塊221。在其他實(shí)施方式中，該電機(jī)201可包括任意數(shù)量的繞組。這些 繞組也可包括其他的連接方式如三角形連接。
[0067] 如圖2所不實(shí)施方式，在該第一電能變換模塊211中，第一變換器212和第一逆變 器216分別用作該第一源側(cè)變換器和該第一負(fù)載側(cè)變換器。在該第二電能變換模塊221中， 第二變換器222和第二逆變器226分別用作該第二源側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器。
[0068] 如圖2所示實(shí)施方式中，該負(fù)載模塊231包括開式繞組結(jié)構(gòu)。與如圖2所示的閉 式繞組電機(jī)201不同的是，該開式繞組沒有共同連接節(jié)點(diǎn)。開式繞組結(jié)構(gòu)包括多個獨(dú)立的 繞組，每個繞組包括兩個端子。每個繞組的該兩個端子分別連接到該第一電能變換模塊211 和該第二電能變換模塊221。因此，該開式繞組負(fù)載231與該第一電能變換模塊211和該第 二電能變換模塊221相串聯(lián)以允許相同的電流流經(jīng)對應(yīng)的該第一逆變器116和該第二逆變 器126的輸出端子。在一些實(shí)施方式中，該負(fù)載模塊131包括閉式繞組結(jié)構(gòu)。
[0069]如圖2所示的實(shí)施方式，該負(fù)載模塊231包括三相開式繞組變壓器。該變壓器231 包括副邊和開式繞組原邊。在該開式繞組原邊，每個繞組Tl，T2和T3分別通過該第一輸出 端子232和該第二輸出端子234連接到該第一逆變器216和該第二逆變器226。在一些實(shí) 施方式中，該變壓器231的副邊包括開式繞組結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，該副邊用于提供電 能給電網(wǎng)。
[0070]圖3所示為電源模塊采用閉式繞組電機(jī)的電能變換系統(tǒng)300的一種實(shí)施方式的示 意圖。與圖2所示的電能變換系統(tǒng)200相比，類似地，該電能變換系統(tǒng)300包括電源模塊 301，第一電能變換模塊311，第二電能變換模塊321，控制器323和負(fù)載模塊331。
[0071] 不同地，雙組三相Y形連接繞組電機(jī)用作該電源模塊301以提供該第一輸入功率 和該第二輸入功率。一組Y形連接的三個繞組Wal，Wbl和Wcl各通過一個端子連接到節(jié)點(diǎn) 01，通過另一個端子連接到該第一變換器312。另一組Y形連接的三個繞組Wa2，Wb2和Wc2 各通過一個端子連接到節(jié)點(diǎn)02,通過另一個端子連接到該第二變換器322。
[0072] 圖4所示為電源模塊采用雙獨(dú)立電源的電能變換系統(tǒng)400的一種實(shí)施方式的示意 圖。與圖2所示的電能變換系統(tǒng)200相比，類似地，該電能變換系統(tǒng)400包括電源模塊401， 第一電能變換模塊411，第二電能變換模塊421，控制器423和負(fù)載模塊431。
[0073] 不同地，該電源模塊401包括第一電源403和第二電源405,該第一電源403和該 第二電源405彼此獨(dú)立設(shè)置。該第一電源403用于提供該第一輸入功率。該第二電源405 用于提供該第二輸入功率。
[0074] 如圖4所示實(shí)施方式中，第一直流電源如第一太陽能電池板和/或燃料電池可用 作該第一電源403。第二直流電源如第二太陽能電池板和/或燃料電池可用作該第二電源 405。
[0075] 圖5所示為電源模塊采用開式繞組電機(jī)的電能變換系統(tǒng)500的一種實(shí)施方式的示 意圖。與圖2所示的電能變換系統(tǒng)200相比，類似地，該電能變換系統(tǒng)500包括電源模塊 501，第一電能變換模塊511，第二電能變換模塊521，控制器523和負(fù)載模塊531。
[0076] 不同地，該電源模塊501包括開式繞組電機(jī)以提供該第一輸入功率和該第二輸入 功率。在該實(shí)施方式中，該電機(jī)501為三相開式繞組電機(jī)。每個繞組W1，W2和W3的其中一 個端子通過第一輸入端子502與該第一變換器512相連接，每個繞組W1，W2和W3的另一個 端子通過對應(yīng)的第二輸入端子504與該第一變換器512相連接。
[0077] 圖6所不為負(fù)載模塊米用電機(jī)的電能變換系統(tǒng)600的一種實(shí)施方式的不意圖。與 圖1所示的電能變換系統(tǒng)1〇〇相比，類似地，該電能變換系統(tǒng)600包括電源模塊601，第一電 能變換模塊611，第二電能變換模塊621，控制器623和負(fù)載模塊631。
[0078] 不同地，該電源模塊601包括變壓器，該變壓器用于接收電網(wǎng)輸出的電能并提供 該第一輸入電能和該第二輸入電能。在一些實(shí)施方式中，該變壓器601包括如圖2所不的 開式繞組結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施方式中，該變壓器601包括閉式繞組結(jié)構(gòu)。
[0079] 如圖6所示的實(shí)施方式，該電源模塊601包括三相開式繞組變壓器。該變壓器601 包括原邊和開式繞組副邊。在該開式繞組副邊，每個繞組Tl，T2和T3分別通過該第一輸入 端子602和該第二輸入端子604連接到該第一變換器612和該第二變換器622。在一些實(shí) 施方式中，該變壓器的601的原邊包括開式繞組結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，該原邊用于接收 電網(wǎng)提供的電能。
[0080] 如圖6所示的實(shí)施方式中，該負(fù)載模塊631包括電機(jī)。該電機(jī)631分別通過該第 一輸入端子632和該第二輸出端子634以連接在該第一電能變換模塊611和該第二電能變 換模塊621之間。
[0081] 在一些實(shí)施方式中，閉式繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)如圖2所示的單組Y形連接繞組電機(jī)201 或如圖3所示的雙組Y形連接繞組電機(jī)301用作該電機(jī)631。在其他實(shí)施方式中，三角形連 接繞組電機(jī)用作該電機(jī)631。
[0082] 在其他實(shí)施方式中，如圖5所示的開式繞組電機(jī)501用作該電機(jī)631。
[0083] 圖7所不為負(fù)載模塊米用直流負(fù)載的電能變換系統(tǒng)700的一種實(shí)施方式的不意 圖。與圖6所示的電能變換系統(tǒng)600相比，類似地，該電能變換系統(tǒng)700包括電源模塊701， 第一電能變換模塊711，第二電能變換模塊721，控制器723和負(fù)載模塊731。
[0084] 不同地，該負(fù)載模塊731包括直流負(fù)載。該直流負(fù)載731分別通過該第一輸入端子 732和該第二輸出端子734以連接在該第一電能變換模塊711和該第二電能變換模塊721 之間。
[0085] 圖2-5闡明了用于該電能變換系統(tǒng)100中的多種電路結(jié)構(gòu)的電壓模塊101。接下 來將對該電源模塊101的電路結(jié)構(gòu)如何影響開關(guān)信號進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0086] 根據(jù)電壓控制策略產(chǎn)生該第一負(fù)載側(cè)開關(guān)信號和該第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號。該第一 負(fù)載側(cè)開關(guān)信號和該第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別提供給該第一逆變器如216和該第二逆變 器如226。以圖2所示的該電能變換系統(tǒng)200為例進(jìn)行說明。該第一逆變器216和該第二 逆變器226相對應(yīng)的輸出電壓矢量可控制為具有相同的幅值和相反的相位。因此，提供給 該第一逆變器216和該第二逆變器226的每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和相對應(yīng)的第二負(fù) 載側(cè)電壓給定信號為：
[0087]
【權(quán)利要求】
1. 一種電能變換系統(tǒng)，其特征在于： 該電能變換系統(tǒng)包括第一電能變換模塊，第二電能變換模塊和控制器。 該第一電能變換模塊通過一個或多個第一輸入端子連接到電源模塊，該第一電能變換 模塊用于將從該一個或多個第一輸入端子接收的第一輸入功率變換為第一輸出功率，該第 一輸出功率從一個或多個第一輸出端子輸出給負(fù)載模塊，該第一電能變換模塊包括第一源 側(cè)變換器，第一負(fù)載側(cè)變換器和連接在該第一源側(cè)變換器和該第一負(fù)載側(cè)變換器之間的第 一直流母線； 該第二電能變換模塊通過一個或多個第二輸入端子連接到該電源模塊，該第二電能變 換模塊用于將從該一個或多個第二輸入端子接收的第二輸入功率變換為第二輸出功率，該 第二輸出功率從一個或多個第二輸出端子輸出給該負(fù)載模塊，該第二電能變換模塊包括第 二源側(cè)變換器，第二負(fù)載側(cè)變換器和連接在該第二源側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器之間 的第二直流母線； 該控制器與該第一電能變換模塊和該第二電能變換模塊相連接并通訊，該控制器用于 根據(jù)該電源模塊或該負(fù)載模塊的電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多個開關(guān)信號，該開關(guān)信號被提供給該第一 電能變換模塊和該第二電能變換模塊W使該第一直流母線的第一直流母線電壓和該第二 直流母線上的第二直流母線電壓平衡。
2. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中， 該負(fù)載模塊包括開式繞組結(jié)構(gòu)的變壓器，該變壓器用于提供該第一輸出功率和該第二 輸出功率給電網(wǎng)，該變壓器包括副邊和開式繞組結(jié)構(gòu)的原邊，該原邊連接在該一個或多個 第一輸出端子和該一個或多個第二輸出端子之間；W及 該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第一 和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電 壓給定信號和一個或多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號 和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號包括相同的幅值和相反的相位。
3. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中， 該第一輸入功率和該第二輸入功率共同由閉式繞組電機(jī)提供；W及 該開關(guān)信號包括分別提供給該第一源側(cè)變換器和該第二源側(cè)變換器的多個第一和第 二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一源側(cè)電流給定信號 和一個或多個第二源側(cè)電流給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制該電能變換 系統(tǒng)從該閉式繞組電機(jī)接收相等的第一輸入有功功率和第二輸入有功功率，W使該第一直 流母線電壓和該第二直流母線電壓平衡。
4. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中， 該第一輸入功率由該電源模塊中的第一電源提供，該第二輸入功率由該電源模塊中的 第二電源提供，該第一電源和該第二電源彼此獨(dú)立設(shè)置；W及 該開關(guān)信號包括分別提供給該第一源側(cè)變換器和該第二源側(cè)變換器的多個第一和第 二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)第一源側(cè)功率給定信號和第二源側(cè) 功率給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制該電能變換系統(tǒng)分別從該第一電源 和該第二電源接收相等的第一輸入功率和第二輸入功率，W使該第一直流母線電壓和該第 二直流母線電壓平衡。
5. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中， 該第一輸入功率和該第二輸入功率共同由開式繞組電機(jī)提供；W及 該開關(guān)信號包括分別提供給該第一源側(cè)變換器和該第二源側(cè)變換器的多個第一和第 二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一源側(cè)電壓給定信號 和一個或多個第二源側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制該電能變換 系統(tǒng)從該開式繞組電機(jī)接收相等的第一輸入有功功率和第二輸入有功功率，W使該第一直 流母線電壓和該第二直流母線電壓平衡，每個第一源側(cè)電壓給定信號和相對應(yīng)的第二源側(cè) 電壓給定信號之間設(shè)置源側(cè)動態(tài)系數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該源側(cè)動態(tài)系數(shù)基于該第一直流母線電 壓和該第二直流母線電壓的比值或差值其中之一計算得到。
7. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中， 該電源模塊包括開式繞組結(jié)構(gòu)的變壓器，該變壓器用于從電網(wǎng)接收電能W提供該第一 輸出功率和該第二輸出功率，該變壓器包括原邊和開式繞組結(jié)構(gòu)的副邊，該副邊連接在該 一個或多個第一輸入端子和該一個或多個第二輸入端子之間；W及 該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第一 和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電 壓給定信號和一個或多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號 和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號包括相同的幅值和相反的相位。
8. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中， 該第一輸出功率和該第二輸出功率提供給直流負(fù)載；W及 該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第一 和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)第一負(fù)載側(cè)功率給定信號 和第二負(fù)載側(cè)功率給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號控制該電能變換系統(tǒng)提 供相等的第一輸出功率和第二輸出功率，W使該第一直流母線電壓和該第二直流母線電壓 平衡。
9. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中， 該第一輸出功率和該第二輸出功率提供給開式繞組電機(jī)；W及 該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第一 和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電 壓給定信號和一個或多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號 控制該電能變換系統(tǒng)提供相等的第一輸出有功功率和第二輸出有功功率給該開式繞組電 機(jī)，W使該第一直流母線電壓和該第二直流母線電壓平衡，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號 和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號之間設(shè)置負(fù)載側(cè)動態(tài)系數(shù)。
10. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中，該負(fù)載側(cè)動態(tài)系數(shù)基于該第一直流母線 電壓和該第二直流母線電壓的比值或差值其中之一計算得到。
11. 如權(quán)利要求1所述的電能變換系統(tǒng)，其中， 該負(fù)載模塊包括變壓器，W將從該第一輸出功率和該第二輸出功率得到的輸出功率提 供給電網(wǎng)；W及 該開關(guān)信號包括分別提供給該第一負(fù)載側(cè)變換器和該第二負(fù)載側(cè)變換器的多個第一 和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一負(fù)載側(cè)開關(guān)信號通過將一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信 號與相對應(yīng)的一個或多個第一載波信號相比較得到，該第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號通過將一個或 多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號與相對應(yīng)的一個或多個第二載波信號相比較得到，每個第一 載波信號和相對應(yīng)的第二載波信號之間設(shè)置相移。
12. -種電能變換系統(tǒng)控制方法，其特征在于；該方法至少包括如下步驟： 根據(jù)電源模塊或負(fù)載模塊其中之一的電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多個開關(guān)信號；W及 提供該多個開關(guān)信號給第一電能變換模塊和第二電能變換模塊W使第一直流母線上 的第一直流母線電壓和該第二直流母線上的第二直流母線電壓平衡。
13. 如權(quán)利要求12所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟；當(dāng)該 負(fù)載模塊包括開式繞組結(jié)構(gòu)的變壓器時，分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和 一個或多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，每個第一負(fù)載側(cè) 電壓給定信號和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號包括相同的幅值和相反的相位。
14. 如權(quán)利要求12所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟；當(dāng)該 電源模塊包括閉式繞組電機(jī)時，分別根據(jù)一個或多個第一源側(cè)電流給定信號和一個或多個 第二源側(cè)電流給定信號來產(chǎn)生第一和第二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制 該電能變換系統(tǒng)從該閉式繞組電機(jī)接收相等的第一輸入有功功率和第二輸入有功功率。
15. 如權(quán)利要求12所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟；當(dāng)該 電源模塊包括開式繞組電機(jī)時，分別根據(jù)一個或多個第一源側(cè)電壓給定信號和一個或多個 第二源側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生第一和第二源側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二源側(cè)開關(guān)信號控制 該電能變換系統(tǒng)從該開式繞組電機(jī)接收相等的第一輸入有功功率和第二輸入有功功率，每 個第一源側(cè)電壓給定信號和相對應(yīng)的第二源側(cè)電壓給定信號之間設(shè)置源側(cè)動態(tài)系數(shù)。
16. 如權(quán)利要求15所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該源側(cè)動態(tài)系數(shù)基于該第一 直流母線電壓和該第二直流母線電壓的比值或差值其中之一計算得到。
17. 如權(quán)利要求12所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟；當(dāng)該 電源模塊包括開式繞組變壓器時，分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和一個或 多個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給 定信號和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號包括相同的幅值和相反的相位。
18. 如權(quán)利要求12所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟；當(dāng)該 負(fù)載模塊包括閉式繞組電機(jī)時，分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電流給定信號和第二負(fù)載 側(cè)電流給定信號來產(chǎn)生第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號控制該 電能變換系統(tǒng)提供相等的第一輸出有功功率和第二輸出有功功率。
19. 如權(quán)利要求12所述的電能變換系統(tǒng)控制方法，其中，該方法還包括如下步驟；當(dāng)該 負(fù)載模塊包括開式繞組電機(jī)時，分別根據(jù)一個或多個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和一個或多 個第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號來產(chǎn)生第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān)信號，該第一和第二負(fù)載側(cè)開關(guān) 信號控制該電能變換系統(tǒng)提供相等的第一輸出有功功率和第二輸出有功功率給該開式繞 組電機(jī)，每個第一負(fù)載側(cè)電壓給定信號和相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)電壓給定信號之間設(shè)置負(fù)載 側(cè)動態(tài)系數(shù)。
20. -種風(fēng)電變換系統(tǒng)，其特征在于： 該風(fēng)電變換系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)，第一電能變換模塊，第二電能變換模塊和控制器； 該風(fēng)機(jī)用于提供第一輸入功率和第二輸入功率； 該第一電能變換模塊通過一個或多個第一輸入端子連接到該風(fēng)機(jī)，該第一電能變換模 塊用于將從該一個或多個第一輸入端子接收的第一輸入功率變換為第一輸出功率，該第一 輸出功率通過一個或多個第一輸出端子提供給負(fù)載模塊，該第一電能變換模塊包括第一整 流裝置，第一逆變裝置和連接在該第一整流裝置和該第一逆變裝置之間的第一直流母線； 該第二電能變換模塊通過一個或多個第二輸入端子連接到該風(fēng)機(jī)，該第二電能變換 模塊用于將從該一個或多個第二輸入端子接收的第二輸入功率變換為第二輸出功率，該第 二輸出功率通過一個或多個第二輸出端子提供給該負(fù)載模塊，該第二電能變換模塊包括第 二整流裝置，第二逆變裝置和連接在該第二整流裝置和該第二逆變裝置之間的第二直流母 線；W及 該控制器與該第一電能變換模塊和該第二電能變換模塊相電性連接并通訊，該控制器 用于根據(jù)該風(fēng)機(jī)的電路結(jié)構(gòu)W產(chǎn)生多個開關(guān)信號，該多個開關(guān)信號被提供給該第一電能變 換模塊和該第二電能變換模塊W減小該第一直流母線上的第一直流母線電壓和該第二直 流母線上的第二直流母線電壓之間的電壓差。
【文檔編號】H02J3/38GK104348342SQ201310334563
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】楊文強(qiáng), 佘宏武, 奈克.雷詹德拉, 艾耶.希夫庫瑪 申請人:通用電氣公司