[发明专利]具有交叉链接的超级电容器网络的双端逆变器系统

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求在2007年7月30日申请的、序列号为60/952,784的美国临时 专利申请的优先权(该临时专利申请的全部内容在此引用以供参考)。

技术领域

这里描述的主题通常涉及电力牵引系统。更特别地，该主题涉及用于混合 动力或电动车辆的双端逆变器系统，该双端逆变器系统包括阻抗源逆变器和至 少一个超级电容器，该超级电容器提供额外的能量用于驱动车辆。

背景技术

如今，技术上的发展以及在样式上的不断发展的体验，已经在汽车的设计 上引起了重大变化。其中一个变化包括汽车中的功率使用和各种电气系统的复 杂性，尤其是代用燃料车辆，例如混合动力、电动和燃料电池车辆。

包括用在电动和混合电动车辆中的电动机的许多电气部件从交流(AC)电 源接收电功率。然而，在这些应用中使用的功率源(例如，电池(battery))只 提供直流(DC)功率。因此，称为功率逆变器的设备被用来将DC功率转换为 AC功率。另外，双端逆变器拓扑结构可以用来驱动带有两个DC功率源的单 AC电动机。

在双端逆变器系统中可能希望使用燃料电池作为DC功率源。燃料电池 (fuel cell)能够以许多低压电池的串联连接实现。这种类型的实施方式有利于低 电压、大电流叠加(stack)技术。这些燃料电池动力系统要求升压转换器和另 外的能量存储器以高效地运行高压电力牵引部件。然而，在车辆应用中使用单 独的、不同的升压转换器和与燃料电池相关的逆变器部件是不现实的，因为这 些附加的部件会增加车辆的成本、重量和制造复杂性。

发明内容

提供了一种用于车辆的AC牵引电动机的双端逆变器系统。该双端逆变器 系统包括配置为提供DC电压的燃料电池，和耦合到燃料电池的阻抗源逆变器 子系统。该阻抗源逆变器子系统包括超级电容器并且配置为驱动AC牵引电动 机。该双端逆变器系统还包括DC电压源和耦合到DC电压源的逆变器子系统。 该逆变器子系统配置为驱动AC电力牵引电动机。

还提供了用于具有AC牵引电动机的车辆的电力牵引系统的实施例。该电 力牵引系统包括燃料电池、超级电容器和双端逆变器系统，其中燃料电池配置 为提供驱动AC牵引电动机的DC电压，超级电容器配置为提供驱动AC牵引电 动机的DC电压并且双端逆变器系统耦合到AC牵引电动机。该双端逆变器系 统配置为使用从燃料电池获得的能量和从超级电容器获得的能量驱动AC牵引 电动机。该双端逆变器系统包括耦合到AC牵引电动机的第一逆变器部分，耦 合在第一逆变器部分和燃料电池之间的交叉LCX形链路(X-link)和耦合在超 级电容器和AC牵引电动机之间的第二逆变器部分，其中交叉LCX形链路包括 电池。

提供了用于车辆的AC牵引电动机的电力牵引系统的另一个实施例。该系 统的此实施例包括燃料电池、可再充电电池和双端逆变器系统，其中燃料电池 配置为提供驱动AC牵引电动机的DC电压，可再充电电池配置为提供驱动AC 牵引电动机的DC电压并且双端逆变器系统耦合到AC牵引电动机。该双端逆 变器系统配置为使用从燃料电池获得的能量和从可再充电电池获得的能量驱动 AC牵引电动机。该双端逆变器系统包括：耦合到AC牵引电动机的第一逆变器 部分；耦合在第一逆变器部分和燃料电池之间的交叉LCX形链路，交叉LCX 形链路包括配置为提供驱动AC牵引电动机的DC电压的超级电容器；和耦合 在可再充电电池和AC牵引电动机之间的第二逆变器部分。

提供发明内容以简单的形式介绍一些精选的概念，这些概念将在下面进行 详细的描述。此发明内容并不是用来确定所要求保护的主题的关键特征或者实 质特征，也不打算用来帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

结合以下附图，通过参考具体实施方式和权利要求书可以对本主题有更全 面的了解，其中在所有附图中相同的附图标记表示相似的元件。

图1是合并了双端逆变器系统的实施例的示例性车辆的示意图。

图2是适于与电动或者混合电动车辆一起使用的双端逆变器系统的第一实 施例的示意性电路图。

图3是适于与电动或者混合电动车辆的双端逆变器系统的第二实施例的示 意性电路图。

图4是适用于电动或者混合电动车辆的双端逆变器系统的第三实施例的示 意性电路图。