[发明专利]用于提高效率及电力电子装置使用期限的协调功率转换器

说明书

一种控制电源系统中的多个功率转换器的方法包含：使用主控制器控制接收输入的所述多个功率转换器的切换时间，使得所述多个功率转换器中的至少一个与所述多个功率转换器中的至少一个其它功率转换器在不同时间进行切换以在耦合点处提供输出的求和；和调整从所述主控制器到每一功率转换器的控制信号以将所述输出的所述求和控制为所要输出。所述方法还包含：确定基频；将操作频率指配给所述功率转换器，其中对于所述功率转换器中的每一个，所述操作频率是所述基频的倍数；以所指配频率操作所述多个功率转换器；和对所述功率转换器的个别输出进行求和以产生输出。一种调谐一组功率转换器的方法包含将切换时间指配给所述功率转换器中的每一个，其中更新所述切换时间不需要额外通信。

本公开涉及功率转换器，更确切地说，涉及提高效率同时维持或缩减功率转换器中的总谐波失真。

功率转换器包含例如太阳能逆变器、用于电动车辆(EV)的充电系统、用于风力涡轮机中的转换器、用于电子装置的电源等的物品。通常，其用于将直流(DC)电力转换为交流(AC)电力，或将AC电力转换为DC。在许多类型的功率转换器中，例如使用脉宽调制的功率转换器，需要相对快速(通常2到20KHz)调制频率以便将总谐波失真(THD)保持在规定的界限内。这些快速的切换速度导致晶体管中的显著切换损耗，进而会影响总体转换效率。这些损耗引起晶体管中的热量产生，这通常会导致缩减电子装置的使用期限的热循环。

一种现有技术方法通过控制脉宽调制(PWM)序列的触发角度改进来自单个转换器的总谐波失真，如美国专利公开案第2013/0033907号中所论述。在太阳能状况中还可使来自多个逆变器的触发角度交错，以使用最小有源/无源滤波器生成低谐波电流，如美国专利公开案第2009/0283129号中所论述。另一方法使用电网运营商的有功电流注入来缩减谐波，如美国专利第5,345,375号中所公开。

然而，期望具有较高转换效率及较长电子装置使用期限的其它方法。

根据此处所说明的方面，存在一种控制电源系统中的多个功率转换器的方法，其包含：使用主控制器控制接收输入的所述多个功率转换器的切换时间，使得所述多个功率转换器中的至少一个与所述多个功率转换器中的至少一个其它功率转换器在不同时间进行切换以在耦合点处提供输出的求和；和调整从所述主控制器到每一功率转换器的控制信号以将所述输出的所述求和控制为所要输出。

根据此处所说明的方面，存在一种控制电源系统中的多个功率转换器的方法，其包含：确定基频；将操作频率指配给所述功率转换器，其中对于所述功率转换器中的每一个，所述操作频率是所述基频的倍数；以所指配的频率操作所述多个功率转换器；和对所述功率转换器的个别输出进行求和以产生输出。

根据此处所说明的方面，存在一种调谐一组功率转换器的方法，其包含将切换时间指配给所述功率转换器中的每一个，使得所述功率转换器中的至少一个与至少一个其它功率转换器在不同时间进行切换，其中更新所述切换时间不需要额外通信。

图1展示具有公共耦合点的功率转换器的阵列的一实施例。

图2展示确定切换时间-两个不同功率转换器之间的调制波的不同相位偏移-的图形表示。

图3展示两个不同相位偏移功率转换器的切换状态。

图4展示两个不同相位偏移功率转换器中的每一个的电流输出。

图5展示公共耦合点处的电流输出。

图6展示用于控制多个功率转换器以提高效率同时将THD保持在界限内的方法。

图7展示双逆变器系统的一个相位的图形表示，在所述双逆变器系统中，两个逆变器可以不同相位偏移操作。

图8展示一实施例，其中功率转换器是整流器。