技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能量變換領(lǐng)域，更具體地涉及具有多個(gè)變換器的變換設(shè)備和在不同變換器間的功率分配。

背景技術(shù)：

通常，變換器提供功率，被認(rèn)作變換功率，以執(zhí)行變換功能。而且，變換器吸收功率用于其內(nèi)部操作。變換器的效率與變換功率和變換器吸收的功率之間的比率相關(guān)。

現(xiàn)有技術(shù)中公知的是使用具有多個(gè)變換器的變換設(shè)備，其中高功率的變換器由并聯(lián)工作的多個(gè)低功率變換器替代，以提供一個(gè)相當(dāng)于由高功率的變換器提供的功率的合成功率。因此，如果變換功率低，一些變換器可以不被啟用以節(jié)省其吸收的對(duì)應(yīng)的功率。

此外，如圖1所示，作為向其提供的功率C的函數(shù)的變換器的效率R并不是恒定的。效率對(duì)于低功率電源來說較低。因此顯得有必要防止變換器工作于效率低的低功率區(qū)Z1，并鼓勵(lì)變換器使用在效率高的額定區(qū)Z2和高功率區(qū)Z3。

因此，使用具有多個(gè)變換器的變換設(shè)備避免了當(dāng)變換功率低時(shí)在低效率區(qū)使用高功率變換器。

然而，多變換器的變換設(shè)備的使用涉及需要在不同變換器之間管理總的變換功率的分配。

圖2示出了作為時(shí)間t的函數(shù)的變換功率C的示例變化趨勢(shì)，以及在具有四個(gè)變換器的變換設(shè)備的情況下，不同變換器分別提供的功率的相應(yīng)變化趨勢(shì)。變換器的功率如圖所示為曲線A、B、C和D。因此，隨著總變換功率增加，第一變換器(曲線A)被使用直到在t1時(shí)刻達(dá)到的第一功率閾值S1(相當(dāng)于第一變換器的最大功率)。越過閾值S1，第二變換器(曲線B)也被使用直到在t2時(shí)刻達(dá)到的第二功率閾值S2(相對(duì)于第一和第二變換器的最大功率的和)的功率。同樣地，閾值S3和S4由第三和第四變換器(曲線C和D)限定。在t4時(shí)刻，四個(gè)變換器被使用，接著變換功率減少。如果變換功率持續(xù)減少，第四變換器的變換功率接著減少，然后第三變換器的變換功率減少，依次類推。

因此，通過這種功率分配，第一變換器(曲線A)幾乎經(jīng)常地使用，而第四變換器(曲線D)很少使用。這種不均衡的使用趨于由于第一變換器的過早磨損導(dǎo)致變換設(shè)備的過早磨損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是公開一種在多變換器的變換設(shè)備中多個(gè)變換器之間分配總變換功率的方法，其使能不同變換器的基本相等的使用。本發(fā)明的目的也是公開一種不需要復(fù)雜的實(shí)施手段的簡(jiǎn)單方法。

出于這種目的，本發(fā)明涉及一種用于在能量變換設(shè)備中至少兩個(gè)變換器間分配該能量變換設(shè)備的總功率的方法，一個(gè)變換器在無負(fù)載的情況下不被啟用，在有負(fù)載的情況下被啟用，變換器的變換功率的總和是變換設(shè)備的總功率，能量變換設(shè)備在第一電氣實(shí)體(electrical entity)和第二電氣實(shí)體之間變換能量，其特征在于：

-每個(gè)變換器對(duì)應(yīng)于在周期n的一個(gè)周期序列中的一個(gè)限定時(shí)段，n為變換設(shè)備中的變換器的數(shù)量，以及

-根據(jù)所述周期序列來逐步地切換使用所述變換器，以隨時(shí)間均衡至少兩個(gè)變換器的變換功率。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)所述周期序列切換使用所述變換器包括以下步驟：

-當(dāng)變換設(shè)備的總功率增加并且啟用的變換器中最后一個(gè)被啟用的變換器的變換功率大于或等于第一預(yù)定閾值時(shí)，該增加被應(yīng)用到周期序列中的下一個(gè)變換器，以及

-如果變換設(shè)備的總功率減少，該減少被應(yīng)用到啟用的變換器中第一個(gè)被啟用的變換器。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一預(yù)定功率閾值是變換器的最大功率。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如果單個(gè)變換器啟用，并且所述變換器在自啟用起隨時(shí)間累積的變換功率達(dá)到第二預(yù)定閾值，則在周期序列中下一個(gè)變換器被啟用。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，變換器是可逆的，并且能量變換可以首先對(duì)第二電氣實(shí)體實(shí)現(xiàn)，然后對(duì)第一電氣實(shí)體實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一實(shí)體是電壓源，而第二實(shí)體是用于加電電動(dòng)機(jī)的設(shè)備。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，能量變換設(shè)備具有四個(gè)變換器。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，變換器的功率按照變換器的效率特征的函數(shù)來分配。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)周期序列控制變換器啟用的持續(xù)的逐步切換。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，持續(xù)的逐步切換速度確定為變換器的熱時(shí)間常數(shù)的函數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如果變換效率低于第一預(yù)定效率值，第一預(yù)定速度值的持續(xù)的逐步切換速度增加。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如果變換效率高于第二預(yù)定效率值，第二預(yù)定速度值的持續(xù)的逐步切換速度減少。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述至少兩個(gè)變換器對(duì)應(yīng)于一個(gè)環(huán)上的至少兩個(gè)部分，各部分與其各自的變換器的預(yù)定功率值成比例，所述至少兩個(gè)部分的結(jié)合構(gòu)成整個(gè)環(huán)：

變換設(shè)備的總功率對(duì)應(yīng)于在可沿環(huán)移動(dòng)的第一游標(biāo)和第二游標(biāo)的位置之間的該環(huán)的弧線；其中

在變換器之間的功率分配通過可沿環(huán)移動(dòng)的第一游標(biāo)和第二游標(biāo)的位置來確定。

本發(fā)明還涉及一種在能量變換設(shè)備中的至少兩個(gè)變換器之間分配該能量變換設(shè)備的總功率的方法，變換器的變換功率的總和是變換設(shè)備的總功率，能量變換設(shè)備在第一電氣實(shí)體和第二電氣實(shí)體之間變換能量，其特征在于：

所述至少兩個(gè)變換器對(duì)應(yīng)于一個(gè)環(huán)上的至少兩個(gè)部分，各部分與其各自的變換器的預(yù)定功率值成比例，該至少兩個(gè)部分的組合構(gòu)成整個(gè)環(huán)，以及其中

變換設(shè)備的總功率對(duì)應(yīng)于可沿該環(huán)移動(dòng)的第一游標(biāo)和第二游標(biāo)位置之間的該環(huán)的弧線，并且

在變換器之間的功率分配通過可沿環(huán)移動(dòng)的第一游標(biāo)和第二游標(biāo)的位置來確定。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一和第二可移動(dòng)的游標(biāo)的位置被調(diào)整從而：

-當(dāng)變換設(shè)備的總功率增加時(shí)，第一移動(dòng)游標(biāo)在一個(gè)預(yù)定方向與功率增加成比例地沿環(huán)移動(dòng)；

-當(dāng)變換設(shè)備的總功率下降時(shí)，第二移動(dòng)游標(biāo)在一個(gè)預(yù)定方向與功率減少成比例地沿環(huán)移動(dòng)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該環(huán)的各部分的位置可以環(huán)繞該環(huán)的中心輪作移動(dòng)，各部分的移動(dòng)對(duì)應(yīng)于在不同的變換器之間功率分配的改變。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，各部分的輪作移動(dòng)是變換器的效率特征的函數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，各部分持續(xù)地輪作移動(dòng)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，各部分的輪作移動(dòng)的速度是變換器的熱時(shí)間常數(shù)的函數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如果變換設(shè)備的變換效率小于第一預(yù)定效率值，則個(gè)部分的輪作移動(dòng)的速度增加第一預(yù)定速度值。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如果變換設(shè)備的變換效率大于第二預(yù)定效率值，則各部分的輪作移動(dòng)的速度減少第二預(yù)定速度值。

本發(fā)明也涉及一種用于在第一電氣實(shí)體和第二電氣實(shí)體之間變換能量的設(shè)備，該能量變換設(shè)備包括至少兩個(gè)變換器，其特征在于還包括一個(gè)處理單元，其配置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的功率分配方法。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元包括：

-一個(gè)包含幾何環(huán)的表示的模塊，所述至少兩個(gè)變換器對(duì)應(yīng)于該環(huán)的至少兩個(gè)部分，各部分與其各自的變換器的預(yù)定功率值成比例，該至少兩個(gè)部分的組合構(gòu)成整個(gè)環(huán)；

-一個(gè)存儲(chǔ)第一游標(biāo)和第二游標(biāo)的位置的存儲(chǔ)器，第一游標(biāo)和第二游標(biāo)可沿該環(huán)移動(dòng)，變換設(shè)備的總功率對(duì)應(yīng)于在可沿環(huán)移動(dòng)的第一和第二游標(biāo)的位置之間的該環(huán)的弧線，以及

-一個(gè)用于在變換器之間分配功率的模塊，該功率的分配通過可沿該環(huán)移動(dòng)的第一和第二游標(biāo)的位置來確定。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述至少兩個(gè)變換器包括：

-第一輸入端，其首先連接到包括兩個(gè)串聯(lián)安裝的開關(guān)的支路的第一末端，其次連接到第一輸出端，以及

-第二輸入端，其通過一個(gè)電感元件連接到該支路的中點(diǎn)，該支路的第二末端為第二輸出端，

變換器的第一輸入端相互連接，變換器的第二輸入端相互連接，變換器的第一輸出端相互連接，以及變換器的第二輸出端也相互連接。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，變換器開關(guān)包括一個(gè)與二極管并聯(lián)安裝的晶體管。

附圖說明

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)參考附圖在以下提供的內(nèi)容中體現(xiàn)，并且通過非限制示例方式示出可能的實(shí)施例。

在這些附圖中，同一參考數(shù)字代表同一元件。

圖1是作為變換功率的函數(shù)的變換器的效率特征的曲線圖。

圖2是在隨時(shí)間的變換功率以及在多變換器變換設(shè)備中不同變換器間功率的對(duì)應(yīng)分配的示例性變化趨勢(shì)圖。

圖3是變換器的接線圖。

圖4是包含兩個(gè)并聯(lián)安裝的變換器的變換設(shè)備的接線圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的功率環(huán)的示意圖。

圖6a)-b)是隨時(shí)間功率變化趨勢(shì)的第一實(shí)施例，和作為該變化趨勢(shì)的函數(shù)的圖5中功率環(huán)的應(yīng)用。

圖7a)-b)是隨時(shí)間功率變化趨勢(shì)的第二實(shí)施例，和作為該變化趨勢(shì)的函數(shù)的圖5中功率環(huán)的應(yīng)用。

圖8a)-c)是如圖5所示功率環(huán)中功率轉(zhuǎn)移的第一實(shí)施例。

圖9a)-e)是如圖5所示功率環(huán)中功率轉(zhuǎn)移的第二實(shí)施例。

圖10a)-b)是用于兩種不同配置的變換器的功率和溫度隨時(shí)間的示例性變化趨勢(shì)。

具體實(shí)施方式

以下的一般定義適用于下文：

術(shù)語“絕緣柵雙極晶體管(IGBT)”是一個(gè)混合型晶體管，包含了一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)輸入和一個(gè)雙極晶體管輸出。

術(shù)語“周期n的周期序列(periodic sequence of period n)”代表限定時(shí)段(term)x_i的序列，這樣第i和第i+1個(gè)限定時(shí)段是相同的。

換句話說，術(shù)語“周期n的周期序列”對(duì)應(yīng)于“有序的循環(huán)序列(ordered and looped sequence)”。應(yīng)用于多個(gè)元件的術(shù)語“有序的循環(huán)序列”對(duì)應(yīng)于在循環(huán)中從第一個(gè)元件到最后一個(gè)元件來排列各元件，每個(gè)元件在循環(huán)中僅出現(xiàn)一次，從而排在最后一個(gè)元件之后的元件是第一個(gè)元件(并且意味著在第一個(gè)元件之前的元件是最后一個(gè)元件)。如果有標(biāo)為1，2，3的三個(gè)元件，可以有兩種有序的閉合循環(huán)序列：

第一序列對(duì)應(yīng)于循環(huán)1-2-3(對(duì)應(yīng)于循環(huán)2-3-1和3-1-2)，以及

第二序列對(duì)應(yīng)于循環(huán)1-3-2(對(duì)應(yīng)于循環(huán)3-2-1和2-1-3)。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及在多變換器的能量變換設(shè)備(也就是包含多個(gè)變換器的能量變換設(shè)備)的變換器之間的總變換功率的分配。

變換設(shè)備能夠?qū)牡谝浑姎鈱?shí)體接收到的第一形式的能量轉(zhuǎn)換為傳送到第二電氣實(shí)體的第二能量形式。第一電氣實(shí)體例如是一個(gè)電壓源，比方說蓄電裝置。第二電氣實(shí)體例如是一個(gè)用于向驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)供電的設(shè)備，比方說電動(dòng)機(jī)的電力控制電路。在這種情況下，兩種能量形式體現(xiàn)為分別具有第一幅值和第二幅值的兩個(gè)直流電壓。

然而，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不限于這些電氣實(shí)體的例子，也不限于如下文記載的變換器的例子。本發(fā)明適用于所有連接兩種電氣實(shí)體的變換器。

附圖3示出示例的變換器1，包括：

第一輸入端3，其首先連接到包含兩個(gè)串聯(lián)安裝的開關(guān)9的支路7的第一末端5，以及其次連接到第一輸出端11，以及

第二輸入端13，其通過一個(gè)電感元件17連接到支路7的中點(diǎn)15(對(duì)應(yīng)位于兩個(gè)開關(guān)9之間的點(diǎn))，支路7的第二末端19連接到第二輸出端21。

開關(guān)9包括一個(gè)與二極管25并聯(lián)安裝的晶體管23，通常是一個(gè)IGBT，這構(gòu)成一個(gè)可逆的變換器。因此，變換能夠?qū)崿F(xiàn)于從輸入端3和13到輸出端11和21，反之亦然。如果變換是實(shí)現(xiàn)于從輸入端3和13到輸出端11和21，則該變換器是升壓電路。如果變換是實(shí)現(xiàn)于從輸出端11和21到輸入端3和13，則該變換器是降壓電路。

圖4為包含圖3所示的并聯(lián)安裝的兩個(gè)變換器的變換設(shè)備27。并聯(lián)涉及如下：

-第一輸入端3相互連接，-第二輸入端13相互連接，-第一輸出端11相互連接，以及-第二輸出端21相互連接。

因此，如同在單個(gè)變換器中，變換設(shè)備27包括兩個(gè)輸出端11、21和兩個(gè)輸入端3、13。

通過以相同的方式連接變換器1的輸入端和輸出端，任意數(shù)目的變換器1可以并聯(lián)。因此變換器1構(gòu)成變換設(shè)備27。變換器設(shè)備27的總功率是變換器1的變換功率的總和。因此，大量的低功率變換器1，也就是能夠發(fā)送較低功率的變換器，可以取代高功率變換器，也就是發(fā)送較高功率的變換器。

將變換器1并聯(lián)使得可以使用某些變換器1同時(shí)不啟用其它變換器。例如，在總變換功率低的情況下，一些變換器1可以不啟用以節(jié)省能量，從而優(yōu)化變換設(shè)備27的總的效率。因此，如果變換器不再有負(fù)載(也就是該變換器的變換功率為零)，則該變換器不被啟用從而其不吸收功率。

在圖4所示的變換器1的情況中，不啟用可以通過將相應(yīng)變換器1的開關(guān)9打開來實(shí)現(xiàn)。

此外，為了防止變換器隨時(shí)間的使用的不平衡，以及使不同變換器具有均勻的磨損，本發(fā)明的實(shí)施例記載了通過處理單元應(yīng)用與不同變換器的使用有關(guān)的“輪作(rotation)”或切換。

為了應(yīng)用這種輪作，每個(gè)變換器1對(duì)應(yīng)于周期n的周期序列中的一個(gè)限定時(shí)段。周期序列的周期n是變換設(shè)備27中變換器1的數(shù)目。

因此，依據(jù)周期序列相繼切換各變換器的使用。這可以平衡變換器1隨時(shí)間的變換功率。

在變換設(shè)備的首次使用期間(或者在變換設(shè)備的每次啟用中)，初始化過程按照預(yù)定或者隨機(jī)的方式選擇一個(gè)要啟用的變換器。選擇的變換器開始向變換設(shè)備27供電。

一旦初始化過程結(jié)束，變換器中的一個(gè)被啟用，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，功率接著如下分配。

當(dāng)變換設(shè)備27的總功率增加時(shí)，該增加應(yīng)用到啟用的變換器1的最后啟用的一個(gè)。換句話說，最后一個(gè)被啟用的變換器1的變換功率的增加符合變換設(shè)備27的總功率的增加。

當(dāng)變換設(shè)備27的總功率增加并且啟用的變換器1的最后一個(gè)被啟用的變換器1的變換功率達(dá)到第一預(yù)定閾值時(shí)，變換設(shè)備27的總功率的增加被應(yīng)用到在周期序列中的下一個(gè)變換器1上。如果其沒有啟用，則在周期序列中的下一個(gè)變換器1被啟用。

例如，第一預(yù)定閾值的值被定義從而優(yōu)化變換器的效率。

例如，變換器1的第一預(yù)定閾值是變換器能夠提供的最高功率電平。因此，當(dāng)所有變換器1在等于其相應(yīng)的預(yù)定閾值的功率電平處被啟用時(shí)，變換設(shè)備27提供最大功率。

如果變換設(shè)備27的總功率減少，該減少將應(yīng)用到啟用的變換器1的第一個(gè)啟用的變換器1。

如果啟用的變換器的第一個(gè)啟用的變換器不再有負(fù)載(也就是變換功率為零)，則其不被啟用。當(dāng)一個(gè)變換器不被啟用時(shí)，由該變換器吸收的功率為零。因此，由變換設(shè)備27吸收的功率減少。然后在周期序列中的下一個(gè)變換器變成啟用的變換器的第一個(gè)啟用的變換器。隨后的功率減少也將應(yīng)用到該變換器。

此外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，為了防止在變換設(shè)備的一個(gè)工作循環(huán)期間(其中功率變化在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)很小)總是使用同一變換器，可以確定自其啟動(dòng)起的時(shí)間內(nèi)的總變換功率，也就是變換器自被啟用起提供的能量。因此，如果單個(gè)變換器啟用，并且該變換器自被啟用起隨時(shí)間累積的變換功率達(dá)到第二預(yù)定閾值，則在周期序列中的下個(gè)變換器被啟用。因此，如果設(shè)備的總變換功率增加，該功率增加到新啟用的變換器的變換功率上(如果變換設(shè)備的總變換功率減少，該功率減少應(yīng)用到啟用的變換器的第一個(gè)啟用的變換器的變換功率上)。

第二預(yù)定閾值，例如，根據(jù)變換器的熱時(shí)間常數(shù)來確定。這防止變換器1過熱。

功率分配可以簡(jiǎn)單地采用下文稱作功率環(huán)的幾何環(huán)代表。在圖5提供在四個(gè)相同功率的變換器并聯(lián)安裝的情況中此類環(huán)29的表示。不同的變換器對(duì)應(yīng)環(huán)29的一部分。各部分在一起構(gòu)成整個(gè)環(huán)29。該部分與相應(yīng)變換器的第一功率閾值成比例。在圖5所示的實(shí)施例中，四個(gè)變換器1具有相同的第一預(yù)定閾值，不同的部分大小相同。在特定實(shí)施例中，第一閾值是變換器能夠提供的最大功率電平。

例如，如果每個(gè)變換器的功率為10kW，四分之一環(huán)等同于10kW，并且整個(gè)環(huán)對(duì)應(yīng)于40kW。因此，如果功率達(dá)到15kW，僅需要兩個(gè)變換器，而其余兩個(gè)變換器可以不啟用。

圖5中，功率環(huán)29分成四個(gè)部分，由垂直軸Δ和水平軸β來限定。該部分是分別標(biāo)為C1、C2、C3和C4的四分之一環(huán)。在說明書的剩余部分中，相應(yīng)的變換器還分別稱為C1、C2、C3和C4。

而且，環(huán)29具有第一游標(biāo)31和第二游標(biāo)33，能夠沿環(huán)29移動(dòng)并在四個(gè)變換器中限定功率的分配。變換設(shè)備27的總功率對(duì)應(yīng)于在可沿環(huán)29移動(dòng)的第一游標(biāo)31和第二游標(biāo)33之間環(huán)29的弧線100。

因此，第一移動(dòng)游標(biāo)31和第二移動(dòng)游標(biāo)33的位置被確定成，當(dāng)變換設(shè)備27的總功率增加時(shí)，第一移動(dòng)游標(biāo)31沿環(huán)29在預(yù)定方向上與功率的增加成比例地移動(dòng)。

如果變換設(shè)備27的總功率下降，第二移動(dòng)游標(biāo)33沿環(huán)29在相同的預(yù)定方向上與功率的下降成比例地移動(dòng)。

因此，游標(biāo)31、33的位置限定了功率設(shè)備27的變換器1的功率分配。

例如，預(yù)定方向是順時(shí)針。為了更好地解釋功率環(huán)29的操作，功率分配隨時(shí)間的示例變化趨勢(shì)參照?qǐng)D6描述。

圖6包括兩個(gè)部分a)、b)。上部分a)示出了變換設(shè)備27的總功率作為時(shí)間t的函數(shù)的變化趨勢(shì)。下部分b)示出了第一游標(biāo)31和第二游標(biāo)33沿環(huán)29的相應(yīng)位置的變化趨勢(shì)。

開始時(shí)，兩個(gè)游標(biāo)31、33安置在環(huán)29上的相同位置，位于環(huán)29的兩個(gè)部分之間的中間點(diǎn)。例如，如果變換器C1在初始化過程中被選擇則兩個(gè)游標(biāo)31、33被安置在點(diǎn)P0。

緊接在t0時(shí)刻之后，設(shè)備27的總功率增加到第一功率電平L1，接著第一游標(biāo)31沿環(huán)29移動(dòng)一個(gè)與第一功率電平L1成比例的距離達(dá)到位置P1。第一游標(biāo)31的路徑全部在變換器C1的部分內(nèi)。因此功率的增加僅由第一變換器C1承受，這樣僅有第一變換器啟用。由于功率在t0和t1時(shí)刻之間恒定，故第一游標(biāo)31保持在位置P1上。

緊接在t1時(shí)刻之后，設(shè)備27的總功率增加到第二功率電平L2。第一游標(biāo)31沿環(huán)29移動(dòng)一個(gè)與設(shè)備27的功率增加值L2-L1成比例的的距離。第一游標(biāo)31達(dá)到位置P2，其位于對(duì)應(yīng)于變換器C2的部分內(nèi)。因此設(shè)備27的功率增加值L2-L1先由第一變換器C1再由第二變換器C2承受。因此，在t2時(shí)刻，變換器C1、C2均啟用。

緊接在t2時(shí)刻之后，設(shè)備27的功率電平下降到電平L3。第二游標(biāo)33沿環(huán)29移動(dòng)一個(gè)與功率下降值L2-L3成比例的的距離。第二游標(biāo)33從位置P0移動(dòng)到位置P3。位置P0和P3位于對(duì)應(yīng)于變換器C1的部分上。然后功率下降應(yīng)用到第一變換器C1(其是啟用的變換器的第一個(gè)啟用的變換器)。因此，在t3時(shí)刻，變換器C1、C2均啟用。

緊接在t3時(shí)刻之后，設(shè)備27的功率電平回落至電平L2。第一游標(biāo)31沿環(huán)29移動(dòng)一個(gè)與功率增加值L2-L3成比例的的距離。第一游標(biāo)31從位置P3移動(dòng)到位置P4，其位于對(duì)應(yīng)于變換器C3的部分內(nèi)。因此設(shè)備的功率增加值L2-L3先由第二變換器C2再由第三變換器C3承受。因此，在t4時(shí)刻，全部三個(gè)變換器C1、C2、C3都啟用。

緊接在t4時(shí)刻之后，功率電平下降到電平L4。第二游標(biāo)33沿環(huán)29移動(dòng)一個(gè)與功率下降值L2-L4成比例的的距離。第二游標(biāo)33從位置P3移動(dòng)到位置P5，其位于對(duì)應(yīng)于變換器C3部分內(nèi)。因此，在t5時(shí)刻，第一變換器C1和第二變換器C2都沒有啟用，僅有變換器C3啟用。

因此，該實(shí)施例的應(yīng)用能夠在功率增加和減少的周期中在所有變換器中分配總變換功率，即使瞬時(shí)總變換功率較低。

而且，如上所述，變換設(shè)備27是可逆的，因此可以工作在兩個(gè)方向，從第一電氣實(shí)體到第二電氣實(shí)體，或者從第二電氣實(shí)體到第一電氣實(shí)體。

再次假設(shè)連接到變換設(shè)備的電氣實(shí)體分別是蓄電裝置和用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)的電力控制電路，第一變換方向?qū)?yīng)于使用蓄電裝置供電發(fā)動(dòng)機(jī)，而相反方向?qū)?yīng)于再生制動(dòng)，以使蓄電裝置再充電。在兩種功率轉(zhuǎn)移方向上，采用相同的方法在不同的變換器之間進(jìn)行功率分配。

相反方向的功率變換可以認(rèn)為是“負(fù)(negative)”功率。換句話說，負(fù)功率對(duì)應(yīng)于從第二電氣實(shí)體向第一電氣實(shí)體的功率轉(zhuǎn)移。然而，第一游標(biāo)31和第二游標(biāo)33的移動(dòng)也正如上所述。

因此，在功率環(huán)29上：

－如果“負(fù)”功率增加一個(gè)絕對(duì)值，也就是變換設(shè)備的總功率負(fù)向增加，第二游標(biāo)33沿預(yù)定方向移動(dòng)，和

－如果“負(fù)”功率減少一個(gè)絕對(duì)值，也就是變換設(shè)備的總功率負(fù)向減少，第一游標(biāo)31沿預(yù)定方向移動(dòng)。

參考圖7可以更好地理解。圖7對(duì)應(yīng)于圖6，其中已經(jīng)增加對(duì)應(yīng)于在t5和t6之間的時(shí)間段的變換周期。該周期對(duì)應(yīng)于其中變換設(shè)備27的總功率為負(fù)并對(duì)應(yīng)于電平L5的周期。

在t5時(shí)刻，功率降低到0。在功率環(huán)29上，這對(duì)應(yīng)于第一游標(biāo)31和第二游標(biāo)33在位置上的重疊(未示出)。

接著變換設(shè)備27的總功率變?yōu)樨?fù)，表示功率由第二實(shí)體轉(zhuǎn)移到第一實(shí)體?？偟淖儞Q功率降低到電平L5。第二游標(biāo)33接著由位置P5移動(dòng)到位置P6。因此，第二游標(biāo)33在第一游標(biāo)31“之前”，位于兩個(gè)游標(biāo)33和31“之間”的部分對(duì)應(yīng)于“負(fù)”功率。

因此，兩個(gè)游標(biāo)31、33的使用能夠管理兩個(gè)變換方向上的功率分配。

然而，當(dāng)應(yīng)用上述實(shí)施例記載的功率分配時(shí)，一些變換器1可以在低功率區(qū)使用，這樣總效率并不是最優(yōu)的，可以進(jìn)一步被優(yōu)化。

返回到圖2，標(biāo)記為參考符號(hào)2的變換功率對(duì)應(yīng)于變換器1的低效率，見圖1所示的區(qū)域Z1。

為了防止這種情況，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，作為變換器1的效率特征的函數(shù)，變換設(shè)備27的總功率被分配以優(yōu)化變換器1之間的變換效率。

因此，特別地，如果功率恒定，如果多個(gè)變換器1被啟用，在最后一個(gè)啟用的變換器1和第一個(gè)啟用的變換器1之間逐步進(jìn)行切換(或功率轉(zhuǎn)移)，以獲得對(duì)應(yīng)于變換設(shè)備27的優(yōu)化的變換效率的功率分配。

事實(shí)上，基于作為用于變換器1的變換功率的函數(shù)的效率(如圖1所示)，可以計(jì)算或確定用于包括一組變換器1的變換設(shè)備27的作為功率的函數(shù)的優(yōu)化的功率分配。

盡管如此，為了簡(jiǎn)化這種分配的實(shí)施，并基于這樣一個(gè)事實(shí)，即變換器工作在其最大的變換功率處是有效率的，本實(shí)施例涉及優(yōu)化部分使用的變換器1的分配，也就是最后啟用的變換器1和第一個(gè)啟用的變換器1(其它變換器工作于全功率或者未啟用)。

在功率環(huán)29上，這種功率分配由功率環(huán)29的各部分的輪作移動(dòng)顯示。

圖8示出了如之前圖5記載的功率環(huán)29的三種配置，對(duì)應(yīng)于這種優(yōu)化實(shí)施的三個(gè)階段或時(shí)刻。

圖8的第一部分a)顯示了功率分配的示例，其中第一變換器C1工作于全功率，第二變換器C2工作于低功率(其對(duì)應(yīng)于變換器C2的低效率)。變換設(shè)備27的功率隨時(shí)間保持恒定。

功率由第一變換器C1轉(zhuǎn)移到第二變換器C2。該轉(zhuǎn)移在環(huán)29上由沿環(huán)29的中心的各部分的輪作表示。

圖8的部分b)示出了這種功率轉(zhuǎn)移的中間階段。也可得出功率能夠被轉(zhuǎn)移到變換器C4。在這種情況下，各部分在相反的方向輪作。各部分被輪作以獲得對(duì)應(yīng)于優(yōu)化效率的功率分配。該優(yōu)化的效率例如基于作為變換功率的函數(shù)的代表變換器1的效率的特征來確定，并由變換設(shè)備27的制造商建立，并記錄在變換設(shè)備27的存儲(chǔ)器中。

因此，在該實(shí)施例中，優(yōu)化分配(對(duì)應(yīng)于變換設(shè)備27的優(yōu)化的效率)對(duì)應(yīng)于變換設(shè)備27的總功率在兩個(gè)變換器C1和C2之間的平均分配，如圖8在部分c)上的軸的位置所示。

此外，在變換設(shè)備27的總功率在較長(zhǎng)一段時(shí)間保持恒定的情況下，同一變換器1在整個(gè)過程中一直被使用，這尤其會(huì)造成其過熱進(jìn)而過早磨損。為了防止這種過熱，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)周期序列來控制變換器1的持續(xù)的逐步切換啟用，從而

-如果僅有一個(gè)變換器被啟用，功率從啟用的變換器轉(zhuǎn)移到在周期序列中的下個(gè)變換器(適用于這種情況，第二變換器啟用，這樣接著采用下一個(gè)示例)。

如果有多個(gè)變換器被啟用，功率從第一個(gè)啟用的變換器轉(zhuǎn)移到最后一個(gè)啟用的變換器。

因此本實(shí)施例的實(shí)施使得變換功率可以持續(xù)地一個(gè)接一個(gè)地轉(zhuǎn)移到所有的變換器1。不考慮變換設(shè)備27的總功率的變化趨勢(shì)，這種轉(zhuǎn)移可以在變換設(shè)備27的總功率恒定或連續(xù)時(shí)實(shí)現(xiàn)。

此外，也可得出該功率可以轉(zhuǎn)移到在前的變換器中。

在功率環(huán)29上，功率轉(zhuǎn)移由環(huán)29的各部分輪作的持續(xù)的移動(dòng)來表示(輪作方向則限定了轉(zhuǎn)移的方向(到在周期序列中在前的變換器或下一個(gè)變換器))

然而，根據(jù)一個(gè)替換的實(shí)施例，環(huán)29的各部分輪作的移動(dòng)可以周期性地實(shí)現(xiàn)，幅值和輪作周期由作為特征的函數(shù)，優(yōu)選地變換器的熱時(shí)間常數(shù)的函數(shù)，被預(yù)先確定。

圖9示出了本實(shí)施例的應(yīng)用期間在5個(gè)不同的時(shí)刻功率分配隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。在圖9的示例中，變換設(shè)備27的總功率在5個(gè)時(shí)刻保持恒定，并且功率轉(zhuǎn)移到周期序列中的在前的變換器1。

在第一時(shí)刻(部分a))，變換設(shè)備27的總功率被全部分配到第一變換器C1。在第二時(shí)刻(部分b))，功率的一部分從第一變換器C1轉(zhuǎn)移到第四變換器C4。在第三時(shí)刻(部分c))，功率平均地分配到第一變換器C1和第四變換器C4。在第四時(shí)刻(部分d))，功率全部分配到第四變換器C4。在第五時(shí)刻(部分e))，功率的一部分從第四變換器C4轉(zhuǎn)移到第三變換器C3。

因此，功率持續(xù)地從一個(gè)變換器1轉(zhuǎn)移到周期序列中的下一個(gè)變換器，從而獲得變換器1隨時(shí)間的幾乎均等的使用。

因此，應(yīng)用各部分的持續(xù)輪作(對(duì)應(yīng)于到在前(或下一個(gè))的變換器的持續(xù)地轉(zhuǎn)移)，同樣對(duì)所有變換器1隨時(shí)間分配功率，而不考慮功率變化趨勢(shì)。

剛剛解釋了從一個(gè)變換器1到下一個(gè)變換器的持續(xù)的相繼的功率切換(或轉(zhuǎn)移)，但并未討論這種切換的速度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，切換速度是由作為變換器1的熱時(shí)間常數(shù)的函數(shù)來確定，從而限制變換器1的過熱。

圖10示出了在密集使用(部分a)的情況下和在間歇使用(部分b)的情況下變換器1的變換功率C和溫度T隨時(shí)間t的采樣的變化趨勢(shì)。

在密集使用的情況下(部分a)，這經(jīng)常發(fā)生在根據(jù)圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的功率分配中，變換功率是恒定的并且對(duì)應(yīng)于變換器1的最大功率。溫度從t0時(shí)刻開始到在t3時(shí)刻到達(dá)到穩(wěn)定溫度Tm之前逐漸增加。對(duì)應(yīng)于這個(gè)溫度水平的溫度Tm較高，這會(huì)對(duì)變換設(shè)備27的操作有害。

在間歇使用的情況下(部分b)，其發(fā)生在使用如上文所述的持續(xù)切換中，當(dāng)變換設(shè)備27并沒有用于全功率時(shí)，功率從時(shí)刻t0開始到在時(shí)刻t2達(dá)到穩(wěn)定之前逐漸增加，該穩(wěn)定水平對(duì)應(yīng)于變換器1的最大變換功率。該穩(wěn)定水平持續(xù)到時(shí)刻t2。該功率接著逐漸下降，一旦根據(jù)周期序列在切換(或“輪作”)期間所有變換器1都被使用，該周期重復(fù)一次。

在該情況下中，溫度逐漸增加，但是比在部分a)中慢，因?yàn)樵趖0和t1之間功率更低，接著溫度持續(xù)增加直到t2，并在t2達(dá)到最大溫度Tn，該溫度隨著功率降低再次逐漸降低。獲得的溫度Tn比溫度Tm小，因?yàn)槿β蕛H應(yīng)用了有限的時(shí)間，這有助于防止變換器1的過度過熱。

由于作為變換功率的函數(shù)的隨時(shí)間的變換器1的溫度變化趨勢(shì)依賴于變換器1的熱時(shí)間常數(shù)，轉(zhuǎn)移速度則與該時(shí)間常數(shù)相關(guān)地來確定，以通過優(yōu)化的方式限制過熱。在功率環(huán)29上，切換速度(或轉(zhuǎn)移速度)由沿環(huán)29的中心的各部分的輪作中的移動(dòng)速度表示。

此外，轉(zhuǎn)移速度可以是相同的，但是也可以作為一個(gè)參數(shù)的函數(shù)來調(diào)節(jié)以改進(jìn)變換設(shè)備27的總體效率。如之前在圖8中所述，一些功率分配對(duì)應(yīng)于未被優(yōu)化的變換設(shè)備27的效率，而一些功率分配對(duì)應(yīng)于變換設(shè)備27的優(yōu)化的效率。在持續(xù)切換的應(yīng)用期間，具有對(duì)應(yīng)于未被優(yōu)化的效率緊接著優(yōu)化的效率的一系列配置。為了改進(jìn)設(shè)備27的效率，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，功率轉(zhuǎn)移速度進(jìn)行以下調(diào)節(jié)：

-如果變換效率低于第一預(yù)定效率值，則第一預(yù)定速度值的持續(xù)漸進(jìn)的切換速度增加，并且

-如果變換效率大于第二預(yù)定效率值，則第二預(yù)定速度值的持續(xù)漸進(jìn)的切換速度減少。

第一和第二預(yù)定速度值設(shè)定成變換器1的特征的函數(shù)，尤其是其熱時(shí)間常數(shù)的函數(shù)。第一和第二預(yù)定效率值設(shè)定成代表變換器1的效率的特征的函數(shù)，該效率作為變換功率的函數(shù)。

第一和第二效率值可以相同。對(duì)于第一和第二預(yù)定速度值也是相同的。

這種調(diào)節(jié)相當(dāng)于減少花在效率未被優(yōu)化的功率分配配置上的時(shí)間，增加了花在效率被優(yōu)化的功率分配配置上的時(shí)間。

在功率環(huán)29上，沿環(huán)29的各部分的輪作的速度上的變化代表切換速度的變化。

因此，通過應(yīng)用一個(gè)相繼的切換到包括并聯(lián)安裝的多個(gè)變換器的變換設(shè)備27，本發(fā)明的實(shí)施例使能該設(shè)備的所有變換器隨時(shí)間按照幾乎相同的方式使用，而不考慮變換設(shè)備27的總的變換功率。此外，通過在變換器1之間實(shí)施持續(xù)的功率切換，本發(fā)明的實(shí)施例能夠抑制變換器1中的過熱。

最終，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，功率環(huán)29的使用使得在變換器1之間的功率分配被簡(jiǎn)單地管理。

事實(shí)上，不需要實(shí)時(shí)存儲(chǔ)使用次數(shù)或者變換器1吸收的相應(yīng)功率，以均衡其服務(wù)壽命，或者在其中分配功率。如果總變換功率改變，概率上來講在變換設(shè)備27的使用周期內(nèi)，第一游標(biāo)31和第二游標(biāo)33的移動(dòng)保證變換器1被使用達(dá)基本上相同的時(shí)間段。這也適用于瞬時(shí)總體變換功率小于由一個(gè)變換器1提供的功率的情況。

該方法也使能當(dāng)提供持續(xù)的變換功率時(shí)在變換器1之間的功率分配被優(yōu)化。事實(shí)上，在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，如果總的變換功率低于一個(gè)閾值，一個(gè)或多個(gè)變換器被停用，其它變換器的輸出增加以便在相同的總變換功率之下提高設(shè)備的總效率。這導(dǎo)致總變換功率的不連續(xù)，至少在轉(zhuǎn)換階段如此。通過環(huán)29上的第一游標(biāo)31和第二游標(biāo)33的位置來管理功率分配，保證了每個(gè)變換器1的輸出信號(hào)相繼地增加和減少。變換設(shè)備27的變換器1不會(huì)突然停用。

此外，環(huán)29的各部分的輪作(或，等同地，軸Δ，β來分離各部分)有助于改進(jìn)功率分配和當(dāng)總變換功率是恒定時(shí)均衡變換器1的使用。環(huán)29的各部分的輪作也提供了在總變換功率是恒定的而變換器1的使用被改變的情況下總變換功率的持續(xù)性。

能量變換設(shè)備27可以包括一個(gè)處理單元，其配置為根據(jù)本發(fā)明來實(shí)施該方法。

例如，處理單元包括一個(gè)包含幾何環(huán)29的表示的模塊。特別地，環(huán)29可以以多個(gè)角度間隔(每個(gè)對(duì)應(yīng)于各自的變換器1)的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)。第一游標(biāo)31和第二游標(biāo)33的位置可以對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器的各自的角度值。

此外，變換器1之間的功率分配可以在顯示單元上通過環(huán)29表示，以通知能量變換設(shè)備27的用戶。