[发明专利]直流－直流转换器及应用该转换器的电动机驱动系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及直流-直流转换器及应用该转换器的电动机驱动 系统。

背景技术

直流-直流转换器总体上将直流电压(“DC”)从第一电压水平变换(即 转换)到第二电压水平。将较低的输入电压变换成较高的输出电压(即升 高电压)的直流-直流转换器可以被称为“升压”转换器。同样地，将较高 的输入电压变换成较低的输出电压(即降低电压)的直流-直流转换器可 以被称为“降压”转换器。

参照图1(a)，其表示的是常规的双向直流-直流转换器10的示意图。 总体上，Va，Vb和Vc表示三个可能的端电压，Vb大于或等于Va(即 Vb≥Va)，Vc等于Vb和Va的差值(即Vc＝Vb-Va)。常规的直流-直流转 换器10是双向的，因此Va，Vb或Vc中的任何一个电压可以作为输入电 压而其余的一个或两个电压可以作为输出电压。举例来说，当Va作为输 入电压而Vb作为输出电压时，转换器10总体上是升压转换器。同样地， 当Vb作为输入电压而Va作为输出电压时，转换器10总体上是降压转换 器。同样地，当Va作为输入电压而Vc作为输出电压时，转换器10总体 上是升压-降压转换器。同样地，当Vc作为输入电压而Va作为输出电压 时，转换器10总体上是降压-升压转换器。常规的转换器10的电容器 Ca和Cb是滤波电容器，电感器La是直流扼流圈。

现参照图1(b)，其表示的是另外一种常规的双向直流-直流转换器 20的示意图。总体上，转换器20除了多个电容器22，如Cb和Cc，可以 串联在电压Vb间之外，可以与转换器10同样的操作。多个电容器22的 使用总体上为端电压Vb提供了更高的额定电压。因此，图1(b)中的转 换器20可以用在与应用转换器10的系统相比具有高直流电压或具有较低 额定电压的电容器的系统中。

然而，众所周知，多个电容器22之间参数的变化，如不匹配的电容， 漏磁阻等等，可以导致电容器22间不均匀的电压分配。而不均匀的电压 分配可以导致电容器22中的一个或多个的过电压状态。常规的限制过电 压状态出现的意图总体上需要使用十分匹配的电容器或具有较高额定电 压的电容器。这些十分匹配的或较高额定电压的电容器的使用总体上导致 控制器20的制造成本增加。

发明内容

因此，需要一种直流-直流转换器，可配置使用于高直流电压，其中 直流-直流转换器可以用具有较低额定和/或与常规的转换器如10和20 相比不易受参数变化影响的电容器实现。这样的转换器可以通过减少十分 匹配的电容器的需求和/或具有较高额定电压的电容器的需求来降低制造 成本。

根据本发明的一个实施例，提供一种直流-直流转换器。该直流-直 流转换器包括各具有第一和第二端的第一和第二电容器，具有第一和第二 端的电感器，以及各具有第一和第二端的第一和第二开关装置。电感器的 第一端连接到第二电容器的第一端和第一电容器的第二端上形成第一节 点。第一开关装置的第一端连接到第一电容器的第一端形成第二节点。第 二开关装置的第一端连接到第一开关装置的第二端和电感器的第二端形 成第三节点。第二开关装置的第二端连接到第二电容器的第二端形成第四 节点。第一开关装置设置成响应第一控制信号、电连接第一开关装置的第 一和第二端。类似地，第二开关装置设置成响应第二控制信号、电连接第 二开关装置的第一和第二端。

根据本发明的另外一个实施例，提供一种电动机驱动系统。该系统包 含具有正和负端的储能装置，具有第一和第二端的驱动单元，与驱动单元 电连通的电动机，以及直流-直流转换器。直流-直流转换器包括各具有 第一和第二端的第一和第二电容器，具有第一和第二端的电感器，以及各 具有第一和第二端的第一和第二开关装置。电感器的第一端连接到第二电 容器的第一端和第一电容器的第二端上形成第一节点。第一开关装置的第 一端连接到第一电容器的第一端形成第二节点。第二开关装置的第一端连 接到第一开关装置的第二端和电感器的第二端上形成第三节点。第二开关 装置的第二端连接到第二电容器的第二端形成第四节点。储能装置的正端 连接到第一节点上，储能装置的负端连接到第四节点上。驱动单元的第一 和第二端分别连接到第二和第四节点。第一开关装置设置成响应第一控制 信号电连接第一开关装置的第一和第二端。类似地，第二开关装置设置成 响应第二控制信号电连接第二开关装置的第一和第二端。