CN102377333A - 用于功率转换的设备和系统 - Google Patents

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CN102377333A CN2011102805321A CN201110280532A CN102377333A CN 102377333 A CN102377333 A CN 102377333A CN 2011102805321 A CN2011102805321 A CN 2011102805321A CN 201110280532 A CN201110280532 A CN 201110280532A CN 102377333 A CN102377333 A CN 102377333A
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Abstract

本发明涉及用于功率转换的设备和系统。一种设备包括DC链路(26)、电压转换器(14)、总线电压控制器(36)和监控器(12)。该电压转换器(14)配置成基于命令信号并且基于调节信号，将第一DC电压转换成第二DC电压，并且向该DC链路(26)供应该第二DC电压。该总线电压控制器(36)配置成迭代计算该调节信号，以向该电压转换器(14)传送对该调节信号的每个迭代计算。该监控器(12)配置成迭代计算该命令信号，并且向该电压转换器(14)和该总线电压控制器(36)传送对该命令信号的每个迭代计算。该总线电压控制器(36)用来传送对该调节信号的每个迭代计算的频率高于该监控器(12)用来传送对该命令信号的每个迭代计算的频率。

Description

用于功率转换的设备和系统
技术领域
本发明的实施例一般涉及功率电子系统，更特别地涉及对功率电子系统内功率转换的控制。
背景技术
在功率电子系统中，功率转换过程可包括将来自源的功率转换成负载功率，并向负载供应该负载功率。在一个示例中，DC链路或电压总线可向与其耦合的负载供应该负载功率，例如将DC/DC转换器连接到DC/AC逆变器或其它DC能量源/能量吸收装置等。
在示例性系统中，混合动力电动车辆可采用一个或多个公共的DC链路，其耦合于可用能源，例如，电池、电容器、飞轮、内燃机、燃料电池、燃气轮机或其类似物。该一个或多个公共的DC链路的DC链路电压应该保持在限定的工作范围内。由于效率优化的缘故，此工作范围可以根据牵引逆变器上的实际负载而改变。在其它情况下，可优选使DC链路电压为常数值。
一种用来保持期望的DC链路电压的方法是准确地平衡引导进入DC链路和从DC链路输出的功率命令，使得DC链路内的能量保持恒定。该策略牵涉将所有牵涉的转换器的动态以及可能在监控器内显现的任何通信延迟/采样率限制考虑在内。然而，测量误差(例如噪声、偏移)、未知的动态(例如，由于功率转换中的非线性度导致的那些等)和由监控器引起的通信时延以及采样和保持延迟可限制进入DC链路和从DC链路出来的功率的准确平衡。
典型地，DC链路配备有一个或多个电容装置(例如，电池或超电容器)，其提供相当大的电容来滤波由电流波动产生的电压波动，并且一旦存在流入和流出DC链路的功率的高频错配或失衡则缓冲能量。该相当大的电容有助于缓冲能量以防止功率转换的随后或新的功率命令/需求之间的DC链路电压的下降/上升，该电压下降/上升可能是由于进入DC链路和从DC链路出来的功率之间的失衡所导致的。例如，在DC链路上的电压相比功率失衡缓慢地变化的情况下，可使用大电容器。使用大电容器，监控器能够平衡DC链路上的电压。然而，这些大电容DC链路电容器往往是实体上较大的部件，其具有可观的尺寸和重量，这尤其对于例如在混合动力电动车辆应用中等移动应用可能是不利的。另外，这些电容器对使用这些电容器的系统/应用增加额外的成本。
因此，提供用于控制功率转换的设备和系统，其减小功率转换DC链路上用来缓冲能量的电容器的电容、尺寸和重量。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种设备包括DC链路、耦合于该DC链路的负载，以及能量转换系统。该能量转换系统包括第一能量存储装置、耦合于该第一能量存储装置且耦合于该DC链路的第一电压转换器、耦合于该DC链路且耦合于该第一电压转换器的第一总线电压控制器，以及耦合于该第一电压转换器且耦合于该第一总线电压控制器的监控器。该第一电压转换器配置成基于命令信号并且基于第一调节信号将来自该第一能量存储装置的第一DC电压转换成第二DC电压，并且向该DC链路供应该第二DC电压。该第一总线电压控制器配置成基于该命令信号并且基于该DC链路的测量电压迭代计算该第一调节信号，并且向该第一电压转换器传送对该第一调节信号的每个迭代计算。该监控器配置成基于该负载并且基于该负载的期望DC链路电压迭代计算该命令信号，并且向该第一电压转换器和该第一总线电压控制器传送该命令信号的每个迭代计算。该第一总线电压控制器用来传送该第一调节信号的每个迭代计算的频率高于该监控器用来传送该命令信号的每个迭代计算的频率。
根据本发明的另一方面，一种设备包括电压总线、耦合于该电压总线的负载，以及耦合于该电压总线且耦合于能量存储装置的电压转换器。该电压转换器配置成将来自该能量存储装置的能量转换成电压总线电压。该设备还包括监控器，其耦合于该电压总线和该电压转换器。该监控器程序化成基于该负载迭代地确定期望的电压总线电压，并且基于该期望的电压总线电压迭代地计算控制信号，该控制信号配置成促使该电压转换器将来自该能量存储装置的该能量转换成该电压总线电压。该设备进一步包括电压总线控制器，其耦合于该电压总线、耦合于该电压转换器以及耦合于该监控器。该电压总线控制器程序化成接收来自该电压总线的电压反馈，接收来自该监控器的该控制信号，并且基于该控制信号计算该期望的电压总线电压。该电压总线控制器还程序化成确定该电压反馈是否在该期望的电压总线电压的阈值内以及该电压反馈是否在该期望的电压总线电压的该阈值外，基于该电压反馈并且基于该期望的电压总线电压计算调整设定点信号，该调整设定点信号配置成促使该电压转换器调节来自该能量存储装置的能量的转换，使得该电压总线电压上的电压处于该阈值内。该电压总线控制器用来接收该电压反馈和计算该调整设定点信号的带宽高于该监控器用来迭代地接收该电压反馈和计算该控制信号的带宽。
根据本发明的再另一方面，一种系统包括DC链路、耦合于该DC链路并且配置成将来自该DC链路的DC电压转换成第一AC电压的电压逆变器、耦合于该电压逆变器并且配置成将该第一AC电压转换成机械输出的机电装置，以及能量转换系统。该能量转换系统包括配置成存储DC能量的多个能量存储装置、多个电压转换器、耦合于该多个电压转换器的功率管理控制器，以及第一DC链路电压控制器，该第一DC链路电压控制器耦合于该多个电压转换器中的第一电压转换器且耦合于该功率管理控制器。每个电压转换器耦合于相应的能量存储装置，并且配置成基于设定点信号，将来自该相应的能量存储装置的存储电压转换成DC供应电压，并且向该DC链路供应该DC供应电压。该功率管理控制器耦合于该多个电压转换器，并且配置成基于该DC链路的目标电压迭代地计算该设定点信号，并且迭代地将该设定点信号供应给该多个电压转换器。该第一DC链路电压控制器配置成基于该设定点信号迭代地确定该目标电压，基于该目标电压与该DC供应电压之间的差异迭代地计算第一调节信号，并且迭代地将该第一调节信号供应给该第一电压转换器，其中该第一电压转换器进一步配置成基于该第一调节信号转换该存储电压。该功率管理控制器用来迭代地计算该设定点信号和向该多个电压转换器供应该设定点信号的频率低于该第一DC链路电压控制器用来计算该第一调节信号和向该第一电压转换器供应该第一调节信号的频率。
各种其它的特征和优势将从以下的详细描述和附图中变得明显。
附图说明
附图图示目前预想用于实行本发明的实施例。
在附图中：
图1是根据本发明的实施例的功率电子系统的示意框图。
图2是根据本发明的另一个实施例的功率电子系统的示意框图。
图3是根据本发明的另一个实施例的功率电子系统的示意框图。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施例的功率电子系统10的基础结构的示意框图。功率电子系统10包括监控器12，其耦合于多个DC-DC电压转换器14、16、18。DC-DC电压转换器14-18耦合于多个能量存储装置20、22、24。在一个实施例中，每个能量存储装置20-24可以是功率电池、飞轮系统、燃料电池、超电容器或其类似物。虽然显示了三对DC-DC电压转换器/能量存储装置，但是本发明的实施例并不局限于此，而预想了或多于或少于所示DC-DC电压转换器和能量存储装置的数量的DC-DC电压转换器和能量存储装置。
DC-DC电压转换器14-18还耦合于DC链路或电压总线26，其向DC-AC逆变器28或其它负载供应来自DC-DC电压转换器14-18的电压或能量。在一个实施例中，使DC链路26上的DC电压或能量逆变成AC电压或能量的DC-AC逆变器28耦合于机电装置或马达30来电驱动马达30，该马达30机械地驱动混合动力电动车辆或纯电动车辆的车轮32。混合动力电动车辆除了电动马达30和能量存储装置20-24之外还可结合内燃机(未显示)来推进车辆。这样的组合可通过使该内燃机和该电动马达30每个在相应增加的效率范围内运行来增加整体燃料效率。例如，电动马达可在从静止起步加速时是高效的，而内燃机可在恒定的引擎运行持续期期间是高效的，例如在公路驾驶时等。利用电动马达来助推初始加速允许混合动力车辆中的内燃机更小且具有更大的燃料效率。
纯电动车辆使用存储的电能为例如机电装置30等电动马达供电，其推进车辆而且还可运行辅助的驱动。纯电动车辆可使用一个或多个存储的电能源，例如能量存储装置20-24等。例如，第一存储电能源可用来提供更持久的能量，而第二存储电能源可以用来提供更高功率能量，例如用于加速。
在另一个实施例中，功率电子系统10可以是非车辆系统，并且可耦合马达30来机械地驱动轴以进行工作。
根据一个实施例，监控器12基于例如DC-AC逆变器28和马达30等负载的功率需求来确定DC链路26的目标或期望电压。例如，基于马达30的给定速度和负载，监控器12计算系统的效率优化。基于该计算，监控器12计算命令或功率设定点控制信号，并向DC-DC电压转换器14-18发送该命令信号。计算该命令信号以促使DC-DC电压转换器14-18将能量存储装置20-24内存储的能量转换成基本上与该目标电压匹配的电压。监控器12配置成迭代地更新对该命令信号的计算，并且向DC-DC电压转换器14-18供应该更新后的命令信号计算，来解决马达30的速度和负载需求。
耦合于DC链路26的电压测量装置34提供电压测量反馈信号。在一个实施例中，该电压测量反馈信号表示DC链路26上的平均电压。在一个实施例中，电压测量装置34向监控器12提供该电压测量反馈信号。使用该电压测量反馈信号，监控器12确定DC链路26上的电压是否与目标电压匹配，或是否在目标电压的给定阈值内。例如，监控器12可找到DC链路26上的电压与目标电压之间的差异。如果DC链路26上的电压没有基本上与目标电压匹配，或如果DC链路26上的电压与目标电压之间的差异大于阈值，监控器12重新计算控制信号，以促使DC-DC电压转换器14-18调节电压，使得DC链路26上的电压基本上与目标电压匹配或是在目标电压的阈值内。
功率电子系统10还包括耦合于监控器12的DC链路电压控制器36。DC链路电压控制器36接收来自监控器12的命令信号，并从中确定目标或期望的DC链路电压。DC链路电压控制器36还耦合于电压测量装置34，用于接收来自电压测量装置34的电压测量反馈信号。使用该电压测量反馈信号，DC链路电压控制器36确定DC链路26上的电压是否与目标电压匹配或是在目标电压的给定阈值内。例如，DC链路电压控制器36可找到DC链路26上的电压和目标电压之间的差异。如果DC链路26上的电压没有基本上与目标电压匹配或如果DC链路26上的电压与目标电压之间的差异大于阈值，DC链路电压控制器36计算调节或调整设定点信号。
DC-DC电压转换器14耦合于DC链路电压控制器36，并且配置或程序化成基于来自监控器12的命令信号以及基于来自DC链路电压控制器36的调节信号，转换来自能量存储装置20的能量。因此，DC链路电压控制器36向DC-DC电压转换器14发送调节信号，以促使DC-DC电压转换器14调节要被转换的电压，使得DC链路26上的电压基本上与目标电压匹配或在目标电压的阈值内。DC链路电压控制器36配置成迭代地更新对调节信号的计算，并且向DC-DC电压转换器14供应该更新后的调节信号，来解决进入或从DC链路26出来的功率之间的任何失衡。
根据本发明的实施例，DC链路电压控制器36具有比监控器12更高的带宽。即，DC链路电压控制器36用来迭代地更新对调节信号的计算和向DC-DC电压转换器14供应该更新后的调节信号的频率比监控器12用来迭代地更新对命令信号的计算和向DC-DC电压转换器14-18供应该更新后的命令信号计算的频率更快或更高。DC链路电压控制器36的更高带宽控制从而减少了在与DC链路的反馈回路中的通信的时延。例如电池、电容器或超电容器等电容装置38可耦合于DC链路26，来减少随后或新的功率命令/需求之间的DC链路电压的下降或上升或滤波DC链路26上的电压波动或缓冲DC链路26上的能量。DC-DC电压转换器14、电压测量装置34和DC链路电压控制器36的反馈回路的高带宽允许电容装置38的减少的电容要求，并且从而允许减小的电容器尺寸和重量。
DC-DC电压转换器14相似地具有比监控器12更高的带宽。在一个实施例中，DC-DC电压转换器14的带宽基本上与DC链路电压控制器36的带宽匹配。能量存储装置20能够快速读取或以微周期循环，这也是优选的。
图1进一步图示多个电压测量装置40、42、44，其耦合于监控器12，并且配置成测量能量存储装置20-24的电压或充电状态。该测量的电压可指示能量存储装置20-24的功率和能量的可用性。根据本发明的实施例，监控器12可配置或程序化成随着时间接收和监测该测量的电压。监控器12可使用该测量的电压来计算到DC-DC电压转换器14-18的命令信号，使得优化能量存储装置20-24的运行寿命期和/或短期操作。
图2是根据本发明的另一个实施例的功率电子系统10的示意框图。如图2中示出的，功率电子系统10包括耦合于第二DC-DC电压转换器16的第二DC链路电压控制器46以及耦合于第三DC-DC电压转换器18的第三DC链路电压控制器48。虽然图2中的实施例示出DC链路电压控制器耦合于每个DC-DC电压转换器，但是本发明的实施例可包括少于电压转换器数量的电压控制器。例如，本发明的实施例可包括两个DC链路电压控制器以及三对或更多对DC-DC电压转换器和能量存储装置。
相似于DC链路电压控制器36，DC链路电压控制器46、48耦合于监控器12，并且接收来自监控器12的命令信号，并且从中确定目标或期望的DC链路电压。DC链路电压控制器46、48还耦合于电压测量装置34，用于接收电压测量反馈信号。使用电压测量反馈信号，DC链路电压控制器46、48确定DC链路26上的电压是否与目标电压匹配或在目标电压的给定阈值内。例如，DC链路电压控制器46、48可找到DC链路26上的电压与目标电压之间的差异。如果DC链路26上的电压没有基本上与目标电压匹配或如果DC链路26上的电压与目标电压之间的差异大于阈值，DC链路电压控制器46、48计算相应的调节或调整设定点信号。
DC-DC电压转换器16、18分别耦合于DC链路电压控制器46、48，并且配置或程序化成基于来自监控器12的命令信号以及基于来自DC链路电压控制器46、48的相应调节信号转换来自能量存储装置22、24的能量。因此，DC链路电压控制器46、48向DC-DC电压转换器16、18发送相应调节信号，以促使DC-DC电压转换器16、18调节它们相应的转换的电压，使得DC链路26上的电压基本上与目标电压匹配或在目标电压的阈值内。DC链路电压控制器46、48配置成迭代地更新对相应调节信号的计算，并且向DC-DC电压转换器16、18供应该相应的更新后的调节信号，来解决进入和从DC链路26出来的功率之间的任何失衡。
DC链路电压控制器46、48具有比监控器12更高的带宽。即，DC链路电压控制器46、48用来迭代地更新对相应调节信号的计算和向DC-DC电压转换器16、18供应该更新后的调节信号的频率比监控器12用来迭代地更新对命令信号的计算和向DC-DC电压转换器14-18供应该更新后的命令信号计算的频率更快或更高。DC-DC电压转换器16、18相似地具有相对于监控器12更高的带宽。此外，能量存储装置22、24能够快速读取和以微周期循环，这也是优选的。
DC链路电压控制器36、46-48可配置或程序化成基于独立的阈值水平计算或修改它们相应的调节信号。例如，DC链路电压控制器36可配置成对于DC链路/目标电压之间高于第一阈值的差异调节DC链路26上的电压。DC链路电压控制器46可配置成对于DC链路/目标电压之间低于第一阈值但高于第二阈值的差异调节DC链路26上的电压，而DC链路电压控制器48可配置成对于DC链路/目标电压之间低于第二阈值的差异调节DC链路26上的电压。DC链路电压控制器36、46-48从而可设计成对于它们相应的范围或阈值水平提供最佳的DC链路26的电压水平调节。
图3是根据本发明的另一个实施例的功率电子系统10的示意框图。如在图3中示出的，DC-DC电压转换器14经由一个或多个通信线路50耦合于DC-DC电压转换器16、18中的一个或多个。DC-DC电压转换器16、18配置或程序化成基于来自监控器12的命令信号以及基于来自DC-DC电压转换器14的调节或调整设定点信号转换来自相应能量存储装置22、24的能量。
根据一个实施例，DC-DC电压转换器14被配置或程序化成接收来自DC链路电压控制器36的调节信号，并且从命令信号并且从调节信号确定DC-DC电压转换器14的总期望输出电压。DC-DC电压转换器14然后确定它的输出容量或能力来提供该总期望输出电压。如果DC-DC电压转换器14确定它可以提供该总期望输出电压，那么DC-DC电压转换器14供应该总期望输出电压。然而，如果DC-DC电压转换器14确定它不能提供该总期望输出电压，DC-DC电压转换器14确定它可以提供的输出电压与该总期望输出电压之间的差异。
DC-DC电压转换器14然后计算并向DC-DC电压转换器16、18中任何一个或它们两个发送调整设定点信号。由DC-DC电压转换器14计算的该调整设定点信号配置成促使DC-DC电压转换器16、18中任何一个或它们两个转换并供应电压来至少弥补DC-DC电压转换器14可以提供的输出电压与总期望输出电压之间的差异。DC-DC电压转换器16、18还可以是高带宽转换器，并且可放置在与DC-DC电压转换器14相同的硬件或控制板上。在一个实施例中，DC-DC电压转换器16、18用相似或相同的调整设定点信号来控制。
在另一个实施例中，DC-DC电压转换器14可配置成基于一个或多个阈值水平来计算调整设定点信号，使得DC-DC电压转换器分别根据相应的第一和第二调节范围来提供增加的电压。例如，根据该第二调节范围，可促使DC-DC电压转换器18增加或减少它的电压输出的量比根据该第一调节范围的DC-DC电压转换器16的要更小或更低。照这样，可控制DC-DC电压转换器16来解决DC链路26上的大电压差异，而可控制DC-DC电压转换器18来解决DC链路上的小电压差异。
根据另一个实施例，DC-DC电压转换器14可程序化成处理大或小的电压调节，同时计算调整设定点信号来促使DC电压转换器16例如处理小或大的调节。
本发明的实施例从而允许对目标DC链路电压与实际DC链路电压之间的DC链路电压变化进行高带宽或高频控制。照这样，可减小DC链路电容器的尺寸和重量，从而提供更高的运行效率，以及提供减小的尺寸、重量和成本约束。
公开的设备的技术贡献在于它提供了一种用于控制功率电子系统中的功率转换的控制器实现技术。
根据本发明的一个实施例，一种设备包括DC链路、耦合于该DC链路的负载，以及能量转换系统。该能量转换系统包括第一能量存储装置、耦合于该第一能量存储装置且耦合于该DC链路的第一电压转换器、耦合于该DC链路且耦合于该第一电压转换器的第一总线电压控制器，以及耦合于该第一电压转换器且耦合于该第一总线电压控制器的监控器。该第一电压转换器配置成基于命令信号并且基于第一调节信号将来自该第一能量存储装置的第一DC电压转换成第二DC电压，并且向该DC链路供应该第二DC电压。该第一总线电压控制器配置成基于该命令信号并且基于该DC链路的测量电压迭代计算该第一调节信号，并且向该第一电压转换器传送对该第一调节信号的每个迭代计算。该监控器配置成基于该负载并且基于该负载的期望DC链路电压迭代计算该命令信号，并且向该第一电压转换器和该第一总线电压控制器传送该命令信号的每个迭代计算。该第一总线电压控制器用来传送该第一调节信号的每个迭代计算的频率高于该监控器用来传送该命令信号的每个迭代计算的频率。
根据本发明的另一个实施例，一种设备包括电压总线、耦合于该电压总线的负载，以及耦合于该电压总线且耦合于能量存储装置的电压转换器。该电压转换器配置成将来自该能量存储装置的能量转换成电压总线电压。该设备还包括监控器，其耦合于该电压总线和该电压转换器。该监控器程序化成基于该负载迭代地确定期望的电压总线电压，并且基于该期望的电压总线电压迭代地计算控制信号，该控制信号配置成促使该电压转换器将来自该能量存储装置的该能量转换成该电压总线电压。该设备进一步包括电压总线控制器，其耦合于该电压总线、该电压转换器和该监控器。该电压总线控制器程序化成接收来自该电压总线的电压反馈，接收来自该监控器的该控制信号，并且基于该控制信号计算该期望的电压总线电压。该电压总线控制器还程序化成确定该电压反馈是否在该期望的电压总线电压的阈值内以及该电压反馈是否在该期望的电压总线电压的该阈值外，基于该电压反馈并且基于该期望的电压总线电压计算调整设定点信号，该调整设定点信号配置成促使该电压转换器调节来自该能量存储装置的能量的转换，使得该电压总线电压上的电压处于该阈值内。该电压总线控制器用来接收该电压反馈和计算该调整设定点信号的带宽高于该监控器用来迭代地接收该电压反馈和计算该控制信号的带宽。
根据本发明的再另一个实施例，一种系统包括DC链路、耦合于该DC链路并且配置成将来自该DC链路的DC电压转换成第一AC电压的电压逆变器、耦合于该电压逆变器并且配置成将该第一AC电压转换成机械输出的机电装置，以及能量转换系统。该能量转换系统包括配置成存储DC能量的多个能量存储装置、多个电压转换器、耦合于该多个电压转换器的功率管理控制器，以及第一DC链路电压控制器，该第一DC链路电压控制器耦合于该多个电压转换器中的第一电压转换器且耦合于该功率管理控制器。每个电压转换器耦合于相应的能量存储装置，并且配置成基于设定点信号，将来自该相应的能量存储装置的存储电压转换成DC供应电压，并且向该DC链路供应该DC供应电压。该功率管理控制器耦合于该多个电压转换器，并且配置成基于该DC链路的目标电压迭代地计算该设定点信号，并且迭代地将该设定点信号供应给该多个电压转换器。该第一DC链路电压控制器配置成基于该设定点信号迭代地确定该目标电压，基于该目标电压与该DC供应电压之间的差异迭代地计算第一调节信号，并且迭代地将该第一调节信号供应给该第一电压转换器，其中该第一电压转换器进一步配置成基于该第一调节信号转换存储的电压。该功率管理控制器用来迭代地计算该设定点信号和向该多个电压转换器供应该设定点信号的频率低于该第一DC链路电压控制器用来计算该第一调节信号和向该第一电压转换器供应该第一调节信号的频率。
尽管本发明仅连同有限数量的实施例详细描述，应该容易理解本发明不限于这样公开的实施例。相反，本发明可以修改以包含此前未描述的许多变化、改动、替代或等同设置，但其与本发明的精神和范围相当。另外，尽管描述了本发明的各种实施例，要理解本发明的方面可仅包括描述的实施例中的一些。因此，本发明不视为由前面的描述限制，而仅由附上的权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种设备，包括：
DC链路(26)；
耦合于所述DC链路的负载(28，30)；以及
能量转换系统(10)，其包括：
第一能量存储装置(20)；
耦合于所述第一能量存储装置(20)且耦合于所述DC链路(26)的第一电压转换器(14)，所述第一电压转换器(14)配置成：
基于命令信号并且基于第一调节信号，将来自所述第一能量存储装置(20)的第一DC电压转换成第二DC电压；以及
向所述DC链路(26)供应所述第二DC电压；
耦合于所述DC链路(26)且耦合于所述第一电压转换器(14)的第一总线电压控制器(36)，所述第一总线电压控制器(36)配置成：
基于所述命令信号并且基于所述DC链路(26)的测量的电压，迭代计算所述第一调节信号；以及
向所述第一电压转换器(14)传送对所述第一调节信号的每个迭代计算；
耦合于所述第一电压转换器(14)且耦合于所述第一总线电压控制器(36)的监控器(12)，所述监控器(12)配置成：
基于所述负载(28，30)并且基于所述负载(28，30)的期望DC链路(26)电压，迭代计算所述命令信号；以及
向所述第一电压转换器(14)以及向所述第一总线电压控制器(36)传送对所述命令信号的每个迭代计算；以及
其中，所述第一总线电压控制器(36)用来传送对所述第一调节信号的每个迭代计算的频率高于所述监控器(12)用来传送对所述命令信号的每个迭代计算的频率。
2.如权利要求1所述的设备，进一步包括电压测量装置(34)，其耦合于所述DC链路(26)并且配置成：
测量所述DC链路(26)的电压；以及
向所述第一总线电压控制器(36)传送所测量的电压。
3.如权利要求1所述的设备，进一步包括：
第二能量存储装置(22)；
耦合于所述第二能量存储装置(22)且耦合于所述DC链路(26)的第二电压转换器(16)，所述第二电压转换器(16)配置成：
基于所述命令信号，将来自所述第二能量存储装置(22)的第三DC电压转换成第四DC电压；以及
向所述DC链路(26)供应所述第四DC电压。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述第二电压转换器(16)进一步配置成基于所述命令信号并且基于从所述第一电压转换器(14)发送的调整设定点信号，将所述第三DC电压转换成所述第四DC电压。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述第一电压转换器(14)配置成：
从所述命令信号并且从所述第一调节信号，确定所述第一电压转换器(14)的总期望输出电压；
确定供应给所述DC链路(26)的所述第二DC电压与所述总期望输出电压之间的差异；
基于所述差异来计算所述调整设定点信号，所述调整设定点信号配置成促使所述第二电压转换器(16)将所述第四DC电压增加所述差异；以及
向所述第二电压转换器(16)发送所述调整设定点信号。
6.如权利要求3所述的设备，其中所述能量转换系统(10)进一步包括：
耦合于所述DC链路(26)且耦合于所述第二电压转换器(16)的第二总线电压控制器(46)，所述第二总线电压控制器(46)配置成：
基于所述命令信号并且基于所述DC链路(26)的测量的电压，迭代计算第二调节信号；以及
向所述第二电压转换器(16)传送对所述第二调节信号的每个迭代计算；
其中，所述第二电压转换器(16)进一步配置成基于所述命令信号并且基于所述第二调节信号，将所述第三DC电压转换成所述第四DC电压。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述第一能量存储装置(20)包括电池和超电容器之一。
8.如权利要求1所述的设备，进一步包括第二能量存储装置(22)，其耦合于所述DC链路(26)，并且配置成滤波所述DC链路(26)上的电压波动并且缓冲能量。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述第二能量存储装置(22)包括电池和超电容器之一。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述负载(28，30)包括：
电压逆变器(28)，其耦合于所述DC链路(26)，并且配置成将来自所述DC链路(26)的DC电压转换成第一AC电压；以及
机电装置(30)，其耦合于所述电压逆变器(28)，并且配置成将所述第一AC电压转换成机械输出。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104347897A (zh) * 2013-07-25 2015-02-11 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于调整蓄电池电压限值的方法和系统

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8310083B2 (en) * 2010-07-21 2012-11-13 General Electric Company Apparatus and system for power conversion
US9073438B2 (en) 2011-10-28 2015-07-07 General Electric Company System for selectively coupling an energy source to a load and method of making same
KR101319989B1 (ko) 2012-04-25 2013-10-18 한국에너지기술연구원 복수의 전력변환모듈을 제어하는 장치 및 방법과, 전력량 불균형 분석 장치 및 방법
CN105730257B (zh) 2014-12-08 2018-05-22 通用电气公司 推进系统、能量管理系统及方法
CN105071398B (zh) * 2015-08-24 2017-04-12 国电南瑞科技股份有限公司 电容器投切母线电压增量递推求解方法
KR102467843B1 (ko) * 2018-08-23 2022-11-16 삼성전자주식회사 보조 전원 장치의 모니터링 방법과 장치, 및 그 장치를 포함한 전자 시스템
WO2020161767A1 (ja) * 2019-02-04 2020-08-13 Tdk株式会社 直流給電システム
CN113241780B (zh) * 2021-06-11 2023-01-20 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于秃鹰搜索算法的电网二次调频控制方法与系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335491A (zh) * 2007-06-27 2008-12-31 通用电气公司 用于功率转换器系统的横流控制
CN101572502A (zh) * 2008-04-29 2009-11-04 通用电气公司 用于控制向负载供电的变换器的系统和方法
CN101577490A (zh) * 2008-05-08 2009-11-11 通用汽车环球科技运作公司 用于多源功率转换的系统和方法
US20100145561A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Kia Motors Corporation Method for preventing secondary overvoltage-breakage in a hybrid vehicle
US20100156186A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Photovoltaic and fuel cell hybrid generation system using dual converters and single inverter and method of controlling the same

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956608A (en) 1989-05-01 1990-09-11 General Electric Company Apparatus for propagating a quench in a superconducting magnet
US5373195A (en) * 1992-12-23 1994-12-13 General Electric Company Technique for decoupling the energy storage system voltage from the DC link voltage in AC electric drive systems
US5627709A (en) 1995-08-11 1997-05-06 General Electric Company Electrical circuit for protecting a superconducting magnet during a quench
US5649353A (en) 1995-08-11 1997-07-22 General Electric Company Method for making an electrical coil
US5512870A (en) 1995-08-11 1996-04-30 General Electric Company Superconducting switch
US5987097A (en) 1997-12-23 1999-11-16 General Electric Company X-ray tube having reduced window heating
US5995585A (en) 1998-02-17 1999-11-30 General Electric Company X-ray tube having electron collector
US6281610B1 (en) 1999-06-29 2001-08-28 General Electric Company Slip ring brush assembly and method
US6421422B1 (en) 1999-08-25 2002-07-16 General Electric Company Apparatus and method for increasing X-ray tube power per target thermal load
US6486568B1 (en) 1999-12-21 2002-11-26 General Electric Company Power system using a multi-functional power interface unit
US6768244B2 (en) 2000-04-25 2004-07-27 General Electric Canada Inc. Stator, dynamoelectric machine, and methods for fabricating same
US6441581B1 (en) 2001-03-20 2002-08-27 General Electric Company Energy management system and method
US7137344B2 (en) 2001-03-27 2006-11-21 General Electric Company Hybrid energy off highway vehicle load control system and method
US7027559B2 (en) 2001-09-07 2006-04-11 General Electric Company Method and apparatus for generating x-ray beams
US6985799B2 (en) * 2003-05-13 2006-01-10 Bae Systems Controls, Inc. Energy storage modules and management system
US7061131B2 (en) 2003-06-13 2006-06-13 General Electric Company Method and system for optimizing energy storage in hybrid off-highway vehicle systems and trolley connected OHV systems
US7078877B2 (en) 2003-08-18 2006-07-18 General Electric Company Vehicle energy storage system control methods and method for determining battery cycle life projection for heavy duty hybrid vehicle applications
US7489093B2 (en) 2003-11-25 2009-02-10 General Electric Company Method and apparatus for producing tractive effort
US7155075B2 (en) 2004-03-29 2006-12-26 General Electric Company Optical battery temperature monitoring system and method
US7190133B2 (en) 2004-06-28 2007-03-13 General Electric Company Energy storage system and method for hybrid propulsion
US7750641B2 (en) 2005-11-30 2010-07-06 General Electric Company Battery system and method for monitoring a battery
US7489048B2 (en) 2006-01-09 2009-02-10 General Electric Company Energy storage system for electric or hybrid vehicle
JP4396666B2 (ja) * 2006-07-06 2010-01-13 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備える車両
US7723932B2 (en) 2007-05-07 2010-05-25 General Electric Company Propulsion system
JP5148380B2 (ja) * 2008-06-18 2013-02-20 本田技研工業株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置、電気車両及びｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法
US8274173B2 (en) * 2008-12-02 2012-09-25 General Electric Company Auxiliary drive apparatus and method of manufacturing same
US8310083B2 (en) * 2010-07-21 2012-11-13 General Electric Company Apparatus and system for power conversion

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335491A (zh) * 2007-06-27 2008-12-31 通用电气公司 用于功率转换器系统的横流控制
CN101572502A (zh) * 2008-04-29 2009-11-04 通用电气公司 用于控制向负载供电的变换器的系统和方法
CN101577490A (zh) * 2008-05-08 2009-11-11 通用汽车环球科技运作公司 用于多源功率转换的系统和方法
US20100145561A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Kia Motors Corporation Method for preventing secondary overvoltage-breakage in a hybrid vehicle
US20100156186A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Photovoltaic and fuel cell hybrid generation system using dual converters and single inverter and method of controlling the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104347897A (zh) * 2013-07-25 2015-02-11 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于调整蓄电池电压限值的方法和系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20130057063A1 (en) 2013-03-07
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