CN1047895C - 电动机运行控制器和绝缘型双向直流电压转换器 - Google Patents

Abstract

一种电动机运行控制器，它能通过最小限度地改变使用通用电动机、线路等的电路结构来适应不同的供电电压，它在输入电源和诸电动机之间具有绝缘结构，从而具有动力模式和再生模式下的双向运行能力。电动机运行控制器包括转换器部分和向电动机供电的逆变器部分。在转换器部分中，具有绝缘型双向直流电压转换部分(32)提供的绝缘型双向直流电压转换功能，该转换部分(32)具有一绝缘型双向直流电压转换器(33)、一控制器(35)和一平滑电路(34)。

Description

电动机运行控制器和绝缘型双向直流电压转换器

本发明涉及适应于不同电源电压的电动机运行控制器和绝缘型双向直流电压转换器。

供电动机运行控制器用的电源电压大体随电动机的应用以及使用电动机所在的国家和地区而不同。例如，在日本，一般家庭供电电压为100伏交流电，而工业供电电压为200伏交流电。在海外诸国，工业供电电压为200—230伏交流电、380伏交流电、400伏交流电和415伏交流电(欧洲)，以及240伏交流电和460—480伏交流电(美国)。通常，粗略地把工业供电电压分成200伏交流电、240伏交流电、380伏交流电、415伏交流电和480伏交流电等各类。

电动机可在加速、正常输出和减速中任何一种运行状态下使用。因此，电动机运行控制器需要有两个功能。一个功能是，把能量从一输入电源馈电给电动机，以下将称之为“动力模式(powermode)”；第二功能是，将电动机作为发电机来操作，从而将电动机和固定于电动机的转子的旋转能量返回输入电源，以下将称之为“再生模式(regeneration mode)”。

图28为一方框图，表示常规电动机运行控制器的主要电路部分，其中标号1为输入电源，标号2为电动机运行控制器，而标号3为电动机。将电动机运行控制器2粗略地分为转换器部分4和逆变器部分5，其中，转换器部分4用作双向转换交流电输入部分和直流电部分，而逆变器部分5把直流电转换成交流电。在转换器4中，标号6为由二极管电桥等组成的整流器，标号7为由晶体管电桥等组成的电源逆变器，用以输出电源频率，标号8为电源逆变器控制器，用以控制电源逆变器7的运行，而标号9为由电解电容器等组成的平滑电路。在逆变器部分5中，标号10为逆变器，根据电动机3的运行状态而输出电压、电流和频率，标号11为逆变器控制器，用以控制逆变器10的运行，而标号12为接口电路，用以接收外界提供给电动机3的运行指令，诸如加速，减速和转速等。

图29举了一个常用的例子，适应于供电电压与电动机运行控制器2和电动机3的电压规格不一致的情况，其中标号1a为与电压规格不一致的输入电源，而标号13为变压器，用以把与电压规格不一致的供电电压转换成与规格一致的电压。

图30是一个连接的例子，其中包括多个电动机运行控制器2a、2b、和2c，以及多个电动机3a、3b和3c。例中，通过变压器13进行分批电压转换，为电动机运行控制器2a、2b和2c提供电源。电动机运行控制器2a、2b和2c分别从外界接收电动机运行指令a、b和c。

图31是日本特许公开号4—38192中所示的电路图，其中在转换器部分中的整流器6与逆变器部分5之间配备了一个直流电压转换器20，用以适应与电动机3的电压规格不一致的供电电压。图31中，标号21为初级平滑电路，标号22为次级平滑电路，标号23为放电电阻，标号24为放电开关，而标号25为用以控制直流电压转换器20和逆变器部分5的控制器。

接下来，将讨论运行情况。首先，描述图28中电动机运行控制器2的运行情况。在动力模式中，电动机运行控制器2通过整流器6把输入的交流电压1转换成直流电压，并且通过平滑电路9使直流电压变平滑。然后，电动机运行控制器再通过逆变器10把平滑的直流电压转换成具有操作电动机3所需的电压、电流和频率的交流电源。当接收到逆变器部分5的输出时，电动机就以预定的转速运行。其次，在再生模式中，逆变器10工作，从而将电动机作为发电机来驱动。结果，应用电气制动器，通过平滑电路9经电源逆变器7将电动机3的旋转能量反馈给输入电源1。逆变器控制器11控制逆变器10，以便根据从接口电路12上接收到的外部电动机运行指令来驱动电动机3。电源逆变器7输入电源电压的量值、频率和相位，以及平滑电路9的电压。当平滑电路的电压大于再生模式中的电源电压时，用与输入电源相同的频率和相位驱动电源逆变器7，从而把能量反馈给输入电源1。因此，转换器部分4具有多个组件，但只有一个功能，而逆变器部分5则有许多功能，例如，控制电动机速度和旋转位置，以及与外部控制器接口等，并起着电动机运行控制器2的主要功能和基本操作的作用。

接着，将讨论适用于与电动机3的电压规格不一致的供电电压的惯例。以下三种方法可用以适应与电压规格不一致的供电电压：

方法1：考虑电动机运行控制器2和电动机3的耐电压、容许电压和电流，从而根据输入电压来选择组件并设计结构。

方法2：如图29所示，将变压器13安插在输入电源1a和电动机运行控制器2之间，用于电压转换。

方法3：如图31所示，供有内部直流电压转换器20。

依照方法1，当考虑耐电压时，200伏交流电的电动机运行控制器和200伏交流电的电动机不可用于400伏交流电，并且当考虑主电路部分的载流量时，由于需要双倍的电流，所以不能用于100伏交流电(尽管电压与200伏交流电相比变成了一半)。因此，必须为各种供电电压提供不同类型的电动机运行控制器2和电动机3。

依照方法2，必须为各种电压提供不同类型的变压器。

依照方法3，可使用规格与供电电压1a不同的电动机3，但为了绝缘，需要一个如方法2中的变压器。尽管可将单一的内部逆变器部分用于各种供电电压，但需提供不同类型的电动机运行控制器。

图32是美国第5,027,264号专利中列出的绝缘型双向直流电压转换器的电路图。其中，标号21为初级平滑电路，标号22为次级平滑电路，标号100为绝缘型双向直流电压转换器，标号110为绝缘型双向直流电压转换器100的开关元件控制器，而标号120则为绝缘型双向直流电压转换器100的电压环路控制器。绝缘型双向直流电压转换器100包括初级开关元件101a—101d、内部变压器102和次级开关元件103a—103d。标号i1、iL1、iL2和i2表示图32中沿箭头方向流动的电流，而V1和V2则分别表示初级和次级电压。

图33列举了图32中开关元件控制器110的某一内部结构方框图，其中标号111为脉冲发生器，标号112为移相电路，用于输入相位差ph并用相位差ph移动脉冲发生器111输出脉冲的相位，而标号113和114为使脉冲信号倒相的“非”电路。设脉冲发生器111产生的脉冲为pls，则开关元件控制器110将pls输入初级开关元件101a和101d，并将倒相的pls输入初级开关元件101b和101c。此外，它使pls的相位移动相位差ph，然后输入次级开关元件103a和103d，并将相位移动了相位差ph的倒相pls输入次级开关元件103b和103c。

图34(a)为图32中电压环路控制器120的某一内部结构实例的方框图，其中标号121为减法器，用以求出绝缘型双向直流电压转换器100中次级电压检测值V2和次级电压目标值V2^*之间的差，而标号122为电压环路增益电路，例如，它可由比例元件和积分元件组成。

图34(b)为图34(a))中电压环路控制器120运行情况的流程图。步骤S101输入次级电压V2，步骤S102计算电压偏差V2er，步骤S103求出控制变量：相位差ph，以及在步骤S104输出相位差ph。

图35和36为初级和次级驱动电路运行状态的时间图和电流波形图。图35表示动力模式，而图36表示再生模式。图中，信号101a至101d和103a至103d表示赋于相同参考标号诸开关元件的工作情况；脉冲低部表示开关处于断开状态，而脉冲顶部表示开关处于接通状态。

接下来，将参看图35和36讨论运行情况。绝缘型双向直流电压转换器100双向地把初级直流电压V1转换成次级直流电压V2，同时使两者彼此绝缘。

图35中，由于在区间a内初级开关元件101a和101d以及次级开关元件103b和103c是接通的，所以当把电压V1加至内部变压器102的初级绕组时，初级电流从初级平滑电容器21流经→开关元件101a→内部变压器102→开关元件101d→初级平滑电容器21。若内部变压器102的匝数比为n∶1，则在内部变压器102的次级绕组上会出现约V1/n的电压，且电流从内部变压器102流经→开关元件103b→次级平滑电容器22→开关元件103c→内部变压器102。设内部变压器102的初级和次级电流分别为iL1和iL2，则电流值iL2为：

iL2＝n·iL1    ……(1)

现在，如果用Lh表示内部变压器102的漏电感，并与互感相比设置一个足够小的值，那么可以根据下式求出对应接通时间t的iL1：

iL1＝(V1＋n·V2)·t/Lh    ……(2)

现设相位重叠时间为ph，且此时的电流为IL1x。由式(2)可见，电流随V1＋n·V2正比例增长，在短时间内增长。

其次，在区间b内，开关元件103b和103c断开，而初级电流通路与前所述相同；次级电流从内部变压器102流经→开关元件103a(与元件一起安装的二极管)→次级平滑电容器22→开关元件103d(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。i2方向相反。因此，

iL1＝IL1x＋(V1－n·V2)·t/Lh    ……(3)

设此时电流值为IL1y。

然后，在区间C内，由于开关元件101a和101d是断开的，故初级电流的方向被切换，此时电流从内部变压器102流经→开关元件101c(与元件一起安装的二极管)→初级平滑电容器21→开关元件101b(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。次级电流与上述相同。电流值按下式下降：

iL1＝-IL1y＋(V1＋n·V2)·t/Lh    ……(4)

并且继续下降直至iL1＝0。

在区间d内，由于初级开关元件101b和101c以及次级开关元件103a和103d是接通的，因此初级电流从初级平滑电容器21流经→开关元件101c→内部变压器102→开关元件101b→初级平滑电容器21。次级电流从内部变压器102流经→开关元件103d→次级平滑电容器22→开关元件103a→内部变压器102。电流值与式(2)中的相同。因此，在相同的相位重叠时间ph，电流变为IL1x。

接着，在区间e内，开关元件103a和103d断开，而初级电流通路与前所述相同；次级电流从内部变压器102流经→开关元件103c(与元件一起安装的二极管)→次级平滑电容器22→开关元件103b(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。i2方向相反。因此，电流值与(3)式中相同。

随后，在区间f内，由于开关元件101b和101c是断开的，故初级电流的方向被切换，且电流从内部变压器102流经→开关元件101a(与元件一起安装的二极管)→初级平滑电容器21→开关元件101d(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。次级电流与上述相同。电流值与式(4)中的相同，并继续下降直至iL1＝0。

接下来，将讨论再生模式情况下的运行情况。由于再生模式时，电动机作为发电机运行，故次级电压V2增大且电能从次级绕组反向流向初级绕组。首先，图36中，由于在区间g内初级开关元件101b和101c以及次级开关元件103a和103d是接通的，故当将电压V2加至内部变压器102的次级绕组时，次级电流从次级平滑电容器22流经→开关元件103a→内部变压器102→开关元件103d→次级平滑电容器22。在内部变压器102的初级绕组上会出现大约n·V2的电压，且电流从内部变压器102流经→开关元件101b→初级平滑电容器21→开关元件101c→内部变压器102。电流值根据下式求出：

iL1＝(V1＋n·V2)·t/Lh    ……(5)

现设相位重叠时间为Tx，以及此时的电流为IL1x。由式(5)可见，电流随V1＋n·V2成正比增长，且在短时间内增长。

接着，在区间h内，开关元件101b和101c断开，而次级电流通路与前所述相同；初级电流从内部变压器102流经→开关元件101a(与元件一起安装的二极管)→初级平滑电容器21→开关元件101d(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。i1方向相反。因此，

iL1＝-iL1x＋(n·V2－V1)·t/Lh    ……(6)

设此时电流值为IL1y。

随后，在区间i内，由于开关元件103a和103d是断开的，故次级电流的方向被切换，且电流从内部变压器102流经→开关元件103c(与元件一起安装的二极管)→次级平滑电容器22→开关元件103b(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。初级电流与上述相同。电流值按下式下降：

iL1＝-ILIy＋(V1＋n·V2)·t/Lh    ……(7)

且继续下降直至iL1＝0。

在区间j内，由于初级开关元件101a和101d以及次级开关元件103b和103c是接通的，因此次级电流从次级平滑电容器22流经→开关元件103c→内部变压器102→开关元件103b→次级平滑电容器22。初级电流从内部变压器102流经→开关元件101d→初级平滑电容器21→开关元件101a→内部变压器102。电流值与式(5)中的相同。因此，在相同的相位重叠时间ph，电流变为IL1x。

接下来，在区间k内，开关元件101a和101d断开，而次级电流通路与前述相同；初级电流从内部变压器102流经→开关元件101c(与元件一起安装的二极管)→初级平滑电容器21→开关元件101b(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。i1方向相反。因此，电流值与式(6)中相同。

然后，在区间1内，由于开关元件103b和103c是断开的，故次级电流的方向被切换，且电流从内部变压器102流经→开关元件103a(与元件一起安装的二极管)→次级平滑电容器22→开关元件103d(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。初级电流与上述相同。电流值与式(7)中的相同，且继续下降直至iL1＝0。

因此，如图35和36所示，电流i1、iL1和i2变为梯形波，且其传输功率P近似为：

P＝(i2的平均电流)×V2≌n·IL1·V2    ……(8)

这样，直流电压能以绝缘方式双向地转换。

接下来，将讨论图32中转换器的特性。图37表示当内部变压器102的漏电感Lh为40微亨，匝数比n为2且初级电压V1为600伏时，当负载电阻R0＝3欧姆连接至次级绕组且相位差ph在切换周期Ts＝50微秒的状态下变化时的次级电压V2图形。如图37所示，可通过改变相位差ph来控制次级电压。

接着，图38(a)表示当初有电压V1为150伏和125伏，用设为2的内部变压器102的匝数比n将次级电压V2控制固定为75伏时，内部变压器102次级电流iL2的观察结果。结果表明，当V1＝n·V2时，iL2变为梯形波，而当V1≠n·V2时，iL2不呈梯形波，且iL2的峰值电流增大。图38(b)表明当初级电压V1在与图38(a)相同的条件下变化时iL2的峰值电压是如何变化的。因此，通过对图32中绝缘型双向直流电压转换器进行相位差控制，除了保持关系V1＝n·V2之外，峰值电流要增大。

我们已经讨论了使用图32所示单相变压器的绝缘型双向直流电压转换器。在美国第5,027,264号专利中，还描述了图39所示的三相绝缘型双向直流电压转换器和多相绝缘型双向直流电压转换器；它们具有与上述特性类似的特性。

由于常规的电动机运行控制器是如此构造的，所以必须提供下列装置来适应各种供电电压：

1.提供与供电电压一致的不同类型电动机运行控制器和电动机；

2.对于每种供电电压，提供与电动机运行控制器和电动机的电压规格和输出容量一致的不同类型变压器；或者

3.对于通用电动机，提供具有直流电压转换器的不同类型电动机运行控制器。

然而，出现了设备开发、生产率、库存管理、维修管理等问题。

用于电动机控制的主电源电压为300—600伏直流电，且是施加给经常与人们接触的设备的(如电动机)，故需在输入电源和设备之间提供完全绝缘的装置。为此，必须在上述1或2中安装附加的变压器。

由于电路部分是根据供电电压规格为电动机运行控制器、电动机和变压器选择的(基于耐电压和载流量)，因此外形尺寸、外形结构及重量都会随供电电源有很大变化。对电动机运行控制器、电动机和变压器进行标准化是非常困难的。

依据其各自的电压规格，需把电动机运行控制器、电动机和变压器安装在使用某种电动机的设备上，诸如工厂设备和工具机械等。由于难免要改变电压规格，这样，不仅需替换电动机运行控制器、电动机、变压器和线路结构，而且亦要改变设备的结构、外形和安装位置。

电动机运行控制器和电动机是直接电气连接的，绝缘老化很可能引起触电事故的发生。

第5,027,264号美国专利中发表的绝缘型双向直流电压转换器容易过电流，并且需要载流量大的开关元件和内部变压器。

因此，本发明的一个目的是，提供一种电动机运行控制器，它能通过最小限度地改变电路结构和使用通用的电动机、线路等等来适应不同的供电电压，且在输入电源和电动机之间具有一个绝缘结构，以提供动力模式和再生模式情况下的双向运行能力。

本发明的另一个目的是，提供一种绝缘型双向直流电压转换器，它能够抑制美国专利第5,027,264号中所示绝缘型双向直流电压转换器的过电流。

本发明的再一个目的是，提供一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，该方法能够抑制峰值电流，抑制过电流。

依照本发明，提供一种电动机运行控制器，它包括一转换器部分和一逆变器部分，其中转换器部分具有一能将交流供电电压转换成直流电的整流器、一能将直流电压转换成交流供电电压的电源逆变器电路和一个绝缘型双向直流电压转换器，而逆变器部分向电动机供电。

依照本发明，提供一种电动机运行控制器，它包括一转换器部分和一逆变器部分，其中转换器部分具有一能将交流供电电压转换成直流电的整流器、一能将直流电压转换成交流供电电压的电源逆变器电路和一个绝缘型双向直流电压转换器，而逆变器部分向电动机供电。这里，电动机运行控制器分为转换器部分和逆变器部分两块，两部分被装在分立的机箱中。

依照本发明，提供一种绝缘型双向直流电压转换器，它包括一初级转换器、一变压器和一次级转换器，其中初级转换器具有开关元件，用以将初级直流电压转换成交流电压，变压器具有与初级转换器的交流电压输出相连的初级绕组，次经转换器具有开关元件，用以将与变压器次级绕组相连的交流电压转换成次级直流电压。在此，通过对所有电力传输开关元件和某些电力接收开关元件的驱动相位差控制来控制传输功率。

依照本发明，绝缘型双向直流电压转换器还包括一电压控制环路，用以保持初级和次级电压的比例不变。

依照本发明，绝缘型双向直流电压转换器还包括一电压控制环路，用以保持由初级电压换算成的次级电压和次级电压之间的差不变。

依照本发明，绝缘型双向直流电压转换器还包括一电压控制环路，其通过根据运行状态选择次级电压不变的控制、初级电压换算成的次级电压与次级电压间之差不变的控制，以及初级-次级电压比不变的控制，来获得所需的控制。

依照本发明的绝缘型双向直流电压转换器(其特征是，用以确定绝缘型双向直流电压转换器控制模式的运行状态为传输功率)还包括一电压控制环路，若传输功率较小，则进行次级电压不变的控制，或者若传输功率较大，则进行初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制，或进行初级-次级电压比不变的控制。

依照本发明的绝缘型双向直流电压转换器(其特征是，用以确定绝缘型双向直流电压转换器控制模式的运行状态为初级电压)还包括一电压控制环路，若初级电压高于某一设定值，则进行次级电压不变的控制，若初级电压低于设定值，则控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变或控制初级-次级电压比不变。

依照本发明，绝缘型双向直流电压转换器还包括一电压控制环路，当选用控制初级-次级电压比不变、控制由初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变，以及控制次级电压不变诸方法中的一种控制时，环路通过改变取决于所述控制方法的控制系统增益来进行控制。

依照本发明，绝缘型双向直流电压转换器还包括一电压控制环路，当选用控制初级-次级电压比不变、控制由初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变，以及控制次级电压不变诸方法中的一种控制时，环路用以确定指令变化率的最大值，从而当改变控制方法时，次级电压的指令值不会迅速变化。

依照本发明，绝缘型双向直流电压转换器还包括一个滤波器，它能衰减整流后初级电压的纹波。

依照本发明，提供一种绝缘型双向直流电压转换器，它包括一初级转换器、一变压器、一次级转换器和一电压控制环路，其中初级转换器具有开关元件，用以将初级直流电压转换成交流电压，变压器具有与初级转换器的交流电压输出相连的初级绕组，次级转换器具有开关元件，用以将与变压器次级绕组相连的交流电压转换成次级直流电压，电压控制环路用以控制初级和次级电压。在此根据初级电压和次级电压换算成的初级电压之间的差，来改变脉冲宽度。

依照本发明，提供了一种电动机运行控制器，它包括一转换器部分和一逆变器部分，其中转换器部分具有一能将交流供电电压转换成直流电的整流器、一能将直流电压转换成交流供电电压的电源逆变器电路和一个绝缘型双向直流电压转换器，而逆变器部分向电动机供电。这里，当接通电源时，整流器和绝缘型双向直流电压转换器同时运行。

依照本发明，提供了一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，该方法包括：输入所述初级电压；输入所述次级电压；计算次级电压偏差；将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，该方法还包括：计算作为一次级参考值函数的所述次级电压偏差，所述次级参考值与所述初级电压的比值不变。

依照本发明，提供了一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，该方法包括：输入所述初级电压；输入所述次级电压；计算次级电压偏差；将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，该方法还包含：计算作为一次级参考值函数的所述次级电压偏差，所述次级参考值是初级电压和电压差指令值的函数，从而使所述次级电压与初级电压之差除以变压器匝数比的商不变。

依照本发明，提供了一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，所述绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，该方法包括：输入所述初级电压；输入所述次级电压；计算次级电压偏差；将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，该方法还包括：检测开关元件的温度，将所述被测温度与一设定值相比较，并在所述比较的基础上，控制所述开关元件的切换，从而当开关元件温度大于设定值时，能控制初级-次级电压比不变，并当开关元件温度小于所述设定值时，能控制次级电压不变。

依照本发明，提供了一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，该方法包括：输入所述初级电压；输入所述次级电压；计算次级电压偏差；将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，该方法还包括：输入一次级电流；确定所述次级电流的平均值；输入所述次级电压；计算所述次级线圈的功率；确定所述次级功率是否大于一预定值，若所述次级功率大于或等于所述预定值，则根据初级-次级电压比不变的控制计算所述次级电压参考值，而若所述次级功率小于所述预定值，则根据次级电压不变的控制计算所述次级电压参考值。

依照本发明，提供了一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，该方法包括：输入所述初级电压；输入所述次级电压；计算次级电压偏差；将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，其特征在于，该方法包括：确定所述初级电压是否为小于一设定下限值或大于一设定上限值的第一值，并且若为所述第一值，则进行初级-次级电压比不变的控制或初级电压换算成的次级电压与所述次级电压之差不变的控制。

依照本发明，在控制绝缘型双向直流电压转换器的方法中，若所述初级电压为第二值，而非所述第一值，则进行次级电压不变的控制。

依照本发明，提供了一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，该方法包括：输入所述初级电压；输入所述次级电压；计算次级电压偏差；将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，该方法包括：确定所述初级电压是否为小于一设定下限值和大于一设定上限值的第一值，并且若为所述第一值，则进行初级-次级电压比不变的控制，或进行初级电压换算成的次级电压与所述次级电压之差不变的控制，以及若为所述第一值，则确定所述作为结果的次级电压与参考次级电压之差是否大于某一最大值，若大于，则计算一新的次级参考电压，而若小于，则使用所述输出次级参考电压。

本发明中的电动机运行控制器(包括一绝缘型双向直流电压转换器)能就不同的供电电压，在给定的范围内，将转换器部分的输出电压转换成直流电压，并能进行双向电压转换。

本发明的电动机运行控制器分为转换器和逆变器两部分，转换器部分能就不同的电源电压，在给定的范围内，对直流电压进行双向的电压转换，两个部分包含在分立的机箱中。因此，只需改变转换器部分，而不必改变电动机、逆变器、线路等就能适应不同的电源电压。

本发明的绝缘型双向直流电压转换器通过对内部变压器电力传输开关元件和电能接收单侧桥臂开关元件进行驱动相位控制来控制传输功率。由此，使电流波形斜率减少一半，从而改善了可控性。

由于将次级电压控制得与初级电压的变化成正比，因此，即使初级电压改变，也能抑制最大电流。

由于进行了控制，致使由初级电压换算成的次级电压与次级电压之间的差保持不变，因此，当初级电压变化或逆变器部分的输出变化时均可抑制最大电流。

由于控制是根据运行状态，选择次级电压不变的控制、初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制，或初级-次级电压比不变的控制来进行的，因此，可以在诸如电源电压变化或电动机输出变化的情况下抑制最大电流。

由于控制是通过在小功率输出情况下选择次级电压不变的控制，或者在大功率输出的情况下选择初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制或初级-次级电压比不变的控制等诸方法来进行的，因此当电源电压变化或电动机输出变化时，能够抑制最大电流。

由于控制是通过当初级电压高于某设定值时选择次级电压不变的控制，或者当初级电压低于设定值时选择由初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制或初级-次级电压比不变的控制等方法来进行的，因此当电源接通或电源不正常时，均能抑制最大电流。

当控制次级电压不变时，增益适当增加，并当控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变或控制初级-次级电压比不变时，增益被抑制。因此，当控制次级电压不变时，电压环路迅速响应，而当控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变或控制初级-次级电压比不变时，可防止初级电压的纹波引起电流振荡。

当选用控制次级电压不变、控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变，以及控制初级-次级电压比不变诸控制方法中的一种控制时，可在此时确定次级电压指令值的指令变化率最大值。从而，可抑制当次级电压指令快速变化时产生的过电流。

当控制初级-次级电压比不变或控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变时，利用滤波器衰减整流后初级电压的纹波。由此，可防止初级电压的纹波引起电流振荡。

由绝缘型双向直流电压转换器的初级电压与次级电压之差来计算使电流变成设定的最大峰值电流所需的最大脉冲宽度，并限制脉冲宽度的上限。因此，当电源接通或电压下降时，能抑制最大电流。

在本发明中，电动机运行控制器包括一转换器部分和一逆变器部分，其中转换器部分具有一能将交流供电电压转换成直流电的整流器、一能将直流电压转换成交流供电电压的电源逆变器电路和一个绝缘型双向直流电压转换器，而逆变器部分向电动机供电。当电源接通时，整流器和绝缘型双向直流电压转换器同时运行，从而使初级和次级电压同时变化。因此，抑制了过电流。

图1为一本发明的电动机运行控制器方框图；

图2表示绝缘型双向直流电压转换器的一个结构图例；

图3(a)—3(c)为本发明的电动机运行控制器方框图；

图4表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图5为图4中开关元件控制器的内部方框图；

图6为本发明中绝缘型双向直流电压转换器在动力模式情况下的时间图和电流波形图；

图7为本发明中绝缘型双向直流电压转换器在再生模式情况下的时间图和电流波形图；

图8表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图9(a)为一内部方框图，而图9(b)为图8中电压环路控制器的流程图；

图10表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图11(a)为一内部方框图，而图11(b)为图10中电压环路控制器的流程图；

图12表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图13(a)为一内部方框图，而图13(b)为图12中电压环路控制器的流程图；

图14表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图15(a)为一内部方框图，而图15(b)为图14中电压环路控制器的流程图；

图16表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图17(a)为一内部方框图，而图17(b)为图16中电压环路控制器的流程图；

图18表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图19(a)为一内部方框图，而图19(b)为图18中电压环路控制器的流程图；

图20表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图21(a)为一内部方框图，而图21(b)为图20中电压环路控制器的流程图；

图22表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图23(a)为一内部方框图，而图23(b)为图22中电压环路控制器的流程图；

图24表示本发明一绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图25(a)为一内部方框图，而图25(b)为图24中开关元件控制器的流程图；

图26为一内部方框图，而图26(b)为图24中电压环路控制器的流程图；

图27表示具有本发明绝缘型双向直流电压转换功能的转换器部分的方框图；

图28为一常规电动机运行控制器主电路部分的方框图；

图29为一惯例，适于与规格不一致的供电电压；

图30为一常用以连接电动机运行控制器和电动机的例子；

图31为一方框图，表明具有直流电压转换器的常规电动机运行控制器的主电路；

图32表示常规绝缘型双向直流电压转换器的方框图；

图33为图32中开关元件控制器的内部方框图；

图34(a)为一内部方框图，而图34(b)为图32中电压环路控制器的流程图；

图35为常规绝缘型双向直流电压转换器在动力模式情况下的时间图和电流波形图；

图36为常规绝缘型双向直流电压转换器在再生模式情况下的时间图和电流波形图；

图37表示常规绝缘型双向直流电压转换器的特性；

图38(a)和38(b)表示常规绝缘型双向直流电压转换器的电学特性；以及

图39为另一常规绝缘型双向直流电压转换器的主电路图。

下面，结合附图叙述本发明的较佳实施例。实施例1

参照图1，讨论本发明的一个实施例。

图1为具有本发明一个实施例的绝缘型双向直流电压转换器的电动机运行控制器方框图。在图1中，与所述图28相同或相似的电路部分用相同的标号表示，此处不再讨论。标号30表示包括一绝缘型双向直流电压转换器的电动机运行控制器，标号31为具有绝缘型双向直流电压转换功能的转换器部分，标号32为绝缘型双向直流电压转换部分，标号33为绝缘型双向直流电压转换器，标号34为平滑电路，而标号35则为绝缘型双向直流电压转换器33的控制器。

在运行过程中，绝缘型双向直流电压转换部分32双向地把随输入电压1a的大小变化的初级直流电压V1转换成次级电压V2，同时使两者彼此绝缘。这样，输入电源和设备之间是完全绝缘的，不需要提供外部变压器，而且即使是经常与人体接触的设备也是安全的，不会有触电的危险。

除了图32和39中所示的常规绝缘型双向直流电压转换器之外，诸如图2所示的各种电路均设计成绝缘型双向直流电压转换器33。图2为在1993年全国电气学会会议(the national conference ofElectricity Society)上提出的电路图，其中标号33a为绝缘型双向直流电压转换器。实施例2

图3(a)为一结构方框图，其中电动机运行控制器分成两个组件，一个组件为具有双向直流电压转换功能的转换器部分31，另一组件为逆变器部分5，两组件装在分立的机箱中。

图3(b)表示驱动多个电动机3a、3b和3c的电路结构。具有双向直流电压转换功能的转换器部分31是公用的，而逆变器部分5a、5b和5c则分别与电动机3a、3b和3c相连。

图3(c)表示逆变器部分和电动机的电压规格与输入电压1的电压规格相匹配的一个例子。该例中，不再需要图1中具有双向直流电压转换部分32的转换器部分31，且图27所示的常规电动机运行控制器的转换器部分4可作为连接逆变器部分的一个组件来设置。

因此，可组合使用分割成诸组件的转换器部分31(具有双向直流电压转换功能)或转换器部分4和逆变器部分5，从而易于适应不同的输入电压。可按原方式使用以复杂方式连有许多外部电缆的逆变器部分和替换时需要精确和熟练技术人员的电动机，因此能够不依赖供电电压，建立起通用的结构，即使用电动机的设备的线路。电动机运行控制器和电动机的类型也可以降到最少。例如，若转换器部分4、逆变器部分5和电动机采用200伏交流电，而具有双向直流电压转换功能的转换器部分31采用400伏交流电，则可组合转换器部分4和逆变器部分5，用于国内200伏交流电源，以及组合具有双向直流电压转换功能的转换器部分31和逆变器部分5，用于国外400伏交流电源。结果，为国内制造的设备只要简单地用具有400伏交流电压转换功能的转换器部分31替换具有200伏交流电压转换功能的转换器部分就能制成适用于国外的设备，并且逆变器部分5和电动机3，以及连接其上的线路和电缆类型(诸如耐压和尺寸)亦可不考虑供电电压而制成通用型的。实施例3

图4为本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器的方框图。它表明图4中的绝缘型双向直流电压转换器在开关元件控制器110a方面不同于图32所示的常规直流电压转换器。图5表示一开关元件控制器110a内部结构实例的方框图。该开关元件控制器110a在动力/再生模式判定电路115和驱动开关变换电路116方面不同于图33所示的常规开关元件控制器，其中动力/再生模式判定电路115能根据相位差ph确定动力或再生模式。例如，若相位差ph为正，则动力/再生模式判定电路115为动力模式输出1；若ph为负，则电路为再生模式输出0。当接收到输出1(动力模式)时，驱动开关变换电路116切断次级开关元件103c和103d，从而用所有的初级开关元件和某些次级开关元件来进行相位差控制。若接收到的输出为0(再生模式)，则驱动开关变换电路116切断初级开关元件101c和101d，从而用若干初级开关元件和所有次级开关元件进行相位差控制。图6和7是时间图和电流波形图，表示内部变压器102初级和次级驱动电路的运行状态；图6为动力模式，而图7为再生模式。

现将讨论本实施例的运行情况。本实施例同时驱动初级和次级开关元件并控制相位差，从而控制传输功率并延长相位重叠时间ph(相位差)，以提高控制能力。图6和7中只有a、d、g和j区间与图35所示的不同，因而将予以讨论。首先，由于图6中在区间a内，初级开关元件101a和101d以及次级开关元件103b是接通的，因此当把电压V1加至内部变压器102的初级绕组两端时，初级电流从初级平滑电容器21流经→开关元件101a→内部变压器102→开关元件101d→初级平滑电容器21。内部变压器102次级绕组上会产生大约V1/n的电压，同时电流从内部变压器102流经→开关元件103b→开关元件103d(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。电流值可按下式求得：

iL1＝V1·t/Lh                     ……(9)

式(9)中，iL1大约以一半于式(2)中的速度增大，这样，与常规的例子相比，可将ph加倍以使IL1x达到相同的程度，且便于控制。

由于在区间d中，初级开关元件101b和101c以及次级开关元件103a是接通的，因此初级电流从初级平滑电容器21流经→开关元件101c→内部变压器102→开关元件101b→初级平滑电容器21。次级电流从内部变压器102流经→开关元件103c(与元件一起安装的二极管)→开关元件103a→内部变压器102。电流值与式(9)中的相同。

在再生模式中，图7的区间g内，初级开关元件101b以及次级开关元件103a和103d是接通的，因此次级电流从次级平滑电容器22流经→开关元件103a→内部变压器102→开关元件103d→次级平滑电容器22。初级电流从内部变压器102流经→开关元件101b→开关元件101d(与元件一起安装的二极管)→内部变压器102。电流值根据式(9)求得。

由于在区间j内，初级开关元件101a以及次级开关元件103b和103c是接通的，因此次级电流从次级平滑电容器22流经→开关元件103c→内部变压器102→开关元件103b→次级平滑电容器22。初级电流从内部变压器102流经→开关元件101c(与元件一起安装的二极管)→开关元件101a→内部变压器102。电流值与式(9)中的相同。

由图6和7可见，在动力模式情况下，区间a和d内无电流返回次级平滑电路22；再生模式情况下，区间g和j内元电流返回初级平滑电路21。因此，平滑电解电容器的纹波电流减小。从而可以使用小容量和长寿命的电解电容器。实施例4

图8为本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器方框图。它表明图8中的绝缘型双向直流电压转换器在电压环路控制器120a方面不同于图32中所示的常规直流电压转换器。在实施例4中，电压环路控制器120a进行控制，从而在V1和V2之间保持一个比例常数，这对于常规电压环路控制器使V2保持常数的控制是一个提高。

图9(a)表示一电压环路控制器120a内部结构实例的方框图。该电压环路控制器120a不同于图34(a)中所示的常规电压环路控制器，不同之处在于，它具有能从初级电压V1求得次级电压指令值V2ref的电压比乘法器123。在此，初级和次级电压之间的比设为nk，从而进行控制以保持初级和次级电压之比为常数。

图9(b)表示图9(a)中电压环路控制器120a运行的流程图。于步骤S1输入初级电压V1，并于步骤S2用nk去除初级电压V1，以求得次级电压指令值V2ref。接着，用V2ref执行步骤S101至S104，这些步骤类似于图34(b)所示的常规电压环路控制器中的步骤。

现将描述运行情况。

图38(b)表示常规绝缘型双向直流电压转换器的特性，如图38(b)所示，变压器电流iL2具有随初级电压V1与次级电压V2之间的比值急剧变化的峰值。当V1＝n·V2时，峰值为最小。相反，若按V1/n＝V2ref进行控制(换言之V1/n∶V2ref＝1∶1)，则随后在某点V1处可使电流峰值最低。意即可通过将初级和次级电压之间的比值nk设置成变压器102的匝数比n，在峰值电流抑制的条件下进行控制。例如，即使按nk＝n·0.9进行控制(换句话说，V1/n∶V2ref＝0.9∶1)，与保持次级电压不变的控制相比亦能防止峰值电流过度增长。实施例5

图10为本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器方框图。它表明图10的绝缘型双向直流电压转换器在电压环形控制器120b方面不同于图32所示的常规直流电压转换器。在实施例5中，电压环路控制器120b进行控制以保持V1/n与V2之间的差值为常数，这对于常规的电压环路控制器为了保持V2不变而进行的控制是一种改进。

图11(a)为表示电压环路控制器120b内部结构某例的方框图。该电压环路控制器120b不同于图34(a)所示的常规电压环路控制器，不同之处在于，它具有一个能将初级电压V1换算成次级电压的次级电压转换电路124，其中用加法器把电压差指令ΔV^*加至初级电压换算成的次级电压V1/n上，以求得次级电压指令V2ref，由此控制以使初极电压换算成的次级电压与次级电压之差保持不变。

图11(b)表示图11(a)中电压环路控制器120b运行情况的流程图。步骤S1输入初级电压V1，在步骤S3中，将初级电压换算成的次级电压V1/n与ΔV^*相加，以求出次级电压指令V2ref。接着，用V2ref执行步骤S101至步骤S104，这些步骤与图34(b)所示的常规电压环路控制器120的步骤类似。

现将描述运行情况。

如实施例4所述，变压器电流iL2具有一个峰值，该峰值随初级电压V1和次级电压V2的比有很大变化。当V1＝n·V2时，峰值变得最小。相反，如果按V1/n＝V2ref进行控制，则随后在某点V1可使峰值电流最低。该工作可以通过在实施例5中设置ΔV^*＝0伏，以类似的方式完成。

例如，即使设置ΔV^*＝33.3伏，与保持次级电压不变的控制相比，也能防止峰值电流过度增长。

实施例4与5的不同之处如下：

例如，在实施例4中，当按nk＝n·0.9和n＝2进行控制时，若V1＝600，则V2ref＝333.3伏，若V1＝700，则V2ref＝388.9伏，若V1＝500，则V2ref＝277.8伏。

另一方面，依照实施例5中差值不变的控制，当设置ΔV^*＝33.3伏时，若V1＝600，则V2ref＝333.3伏，若V1＝700，则V2ref＝383.3伏，若V1＝500，则V2ref＝283.3伏。

与实施例4中比值不变的控制相比，就相同的V1变化而论，V2ref的变化范围略窄了些。

但在V1=500伏处，V1/n∶V2ref＝0.88∶1，与实施例4中0.9∶1相比，峰值电流增大。

为了部分抑制峰值电流以及对次级电压的变化稍加抑制，采用实施例5中保持初级电压换算成的次级电压和次级电压之差不变的控制方法。为了可靠地抑制峰值电流，采用实施例4中保持初级和次级电压比不变的控制方法。实施例6

为了在实施例4中保持V1和V2的比不变，以及在实施例5中保持V1/n和V2之差不变，一般进行保持V2不变的控制。本发明的实施例6提供了一种经改进的电压环路控制器。

在必须如同绝缘型双向直流电压转换器中一样保持次级电压不变的应用中，可如惯例一样进行保持次级电压不变的控制。在这种情况下，如图38(b)所示，初级电压使峰值电流增大。于是，通过实施例4中电压比不变的控制或实施例5中电压差不变的控制来抑制峰值电流。然而，在实施例4和5中，初级电压的变化直接影响次级电压，并且在必须保持次级电压不变的应用中出现了问题。于是，在实施例6中，根据运行状态，选用次级电压不变、初级-次级电压比不变和初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变诸控制中的一种控制。由此，在实际运行状态下进行次级电压不变的控制，而当想要抑制峰值电流时，进行初级-次级电压比不变的控制或者初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制。

接下来，将讨论本实施例的运行情况。这里，在所举的例子中，根据绝缘型双向直流电压转换器开关元件的温度来变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制。

图12是本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器方框图。它表明图12中的绝缘型双向直流电压转换器在其使用温度检测器126和电压环路控制器120c方面与图32所示的常规直流电压转换器不同。图13(a)为表示电压环路控制器120c内部结构某例的方框图。该电压环路控制器120c不同于图34(a)中所示的常规电压环路控制器，不同之处在于，它具有一电压比乘法器123、一温度测定电路127，以及开关128a和128b，其中电压比乘法器用来由初级电压V1求出次级电压指令值V2ref，温度测定电路127用于比较从图12中温度检测器126输入的开关元件温度th和设定温度th0，以确定温度th和th0之间的大于、等于或小于的关系，开关128a和128b用于随温度测定电路127的输出来转换控制方式，从而可根据开关元件温度th来变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制。

图13(b)表示图13(a)中电压环路控制器120c运行情况的流程图。步骤S4输入开关元件温度th，并在步骤S5中将之与th0作比较。如果开关元件温度th大于设定温度th0，则在步骤S6中，开关128a被断开而开关128b被接通。另一方面，如果开关元件温度th小于设定温度th0，则在步骤S7中，开关128a被接通，而开关128b断开。如果控制进行至步骤S6，则进行初级-次级电压比不变的控制。于是，在步骤S8输入初级电压V1，并在步骤S9中用目标电压比nk除以初级电压V1，以求出次级电压指令V2ref。若控制进行至步骤S7，则进行次级电压不变的控制。于是，在步骤S10，将次级电压目标值V2^*(固定值)指定为次级电压指令V2ref。这样，次级电压指令随开关元件温度th而变化。接着，用V2ref执行步骤S101至S104，这些步骤与图34(b)所示的常规电压环路控制器120中的步骤类似。

因此，当绝缘型双向直流电压转换器中的开关元件温度较高时，为抑制温度的升高，要尽可能地抑制电流，从而防止双向直流电压转换器中的开关元件由于发热而损伤。当绝缘型双向直流电压转换器中的开关元件温度较低时，尽管峰值电流略大，仍能保持次级电压不变。实施例7

在实施例6中，根据运行状态选用次级电压不变、初级-次级电压比不变以及初级电压换算成的次级电压和次级电压之差不变诸控制中的一种控制。本发明实施例7提供了一种改进的电压环路控制器，其特征在于，用传输功率对运行状态进行转换控制。

在实施例6中，开关元件温度被举例用作控制开关的确定标准，但通常不能准确地检测出开关元件的接头温度，而是用表面温度或类似温度来代替。这样，当负载快速变化或类似的变化使温度急剧上升时，则认为接头温度为低，这将导致热破坏。因此，实施例7适于根据传输功率，在轻负载下进行次级电压不变的控制，或者在重负载下进行初级-次级电压比不变的控制以及初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制。

接着，将讨论运行情况。这里，在所给的例子中，根据绝缘型双向直流电压转换器的次级传输功率来变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制。

图14是本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器方框图。它表明图14中的绝缘型双向直流电压转换器在电压环路控制器120d方面，与图32中的常规直流电压转换器不同。图15(a)为表示电压环路控制器120d内部结构某例的方框图。该电压环路控制器120d与图13(a)所示实施例6的电压环路控制器不同，不同之处在于，它具有一次级电流平均电路129、一功率检测器130和一功率测定电路131，后者用于根据次级功率来变换开关128a和128b，以转换控制方式，从而可根据次级传输功率来变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制。

图15(b)是表示图15(a)中电压环路控制器120d运行情况的流程图。在步骤S11，输入次级电流i2；在步骤S12，求出次级电流i2的平均值12；在步骤S13，输入次级电压V2，并在步骤S14，求出次级传输功率P。接着，在步骤S15中，将传输功率P与设定功率P0作比较。若传输功率P大于设定功率P0，则在步骤S6断开开关128a并接通开关128b。另一方面，如果传输功率P小于设定功率P0，则在步骤S7接通128a并断开开关128b。如果控制进行至步骤S6，则进行初级-次级电压比不变的控制。于是，步骤S8输入初级电压V1，并在步骤S9，用目标电压比nk去除初级电压V1，以求出次级电压指令V2ref。若控制进行至步骤S7，则进行次级电压不变的控制。于是，在步骤S10中把次级电压目标值V2^*(固定值)指定为次级电压指令V2ref。这样，次级指令电压就随传输功率P而变化。随后，用V2ref执行步骤S101至S104，这些步骤与图34(b)所示常规电压环路控制器120中的步骤类似。

因此，当负载迅速变化使传输功率增大时，为了即时防止温度上升，从而防止热破坏，进行初级-次级电压比不变的控制，以抑制电流峰值。当双向直流电压转换器中的传输功率较低时，尽管峰值电流略微变大，仍能保持次级电压不变。实施例8

在实施例6中，根据运行状态选用次级电压不变、初级-次级电压比不变和初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变诸控制中的一种控制。本发明实施例8提供了一种改进的电压环路控制器，其特征在于，用初级电压对运行状态进行转换控制。

当供电电压有很大变化，如电源接通或不正常时，若进行次级电压不变的控制，则电流峰值将按惯例中所讨论的图38(b)而上升。于是，在实施例8中，当初级电压V1小于设定的下限值V1n或大于设定的上限值V1p时，进行初级-次级电压比不变的控制或者进行初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制；通常，进行次级电压不变的控制。

接着，将讨论运行情况。这里，在所给的例子中，根据绝缘型双向直流电压转换器的初级电压来变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制。

图16是本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器方框图。它表示图16中的绝缘型双向直流电压转换器在电压环路控制器120e方面，与图32中常规的直流电压转换器不同。图17(a)为表示电压环路控制器120e内部结构某例的方框图。该电压环路控制器120e与图13(a)所示实施例6的电压环路控制器不同，不同之处在于，它具有一功率测定电路132，用于随初级电压来变换开关128a和128b，以转换控制方式，从而可以根据初级电压来变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制。

图17(b)表示图17(a)中电压环路控制器120e运行情况的流程图。步骤S16输入初级电压V1，并在步骤S17将其与设定的下限电压V1n和设定的上限电压V1p作比较。如果V1小于V1n或大于V1p，则在步骤S6断开开关128a，并接通开关128b。另一方面，如果V1大于V1n并小于V1p，则在步骤S7中接通开关128a并断开开关128b。如果控制进行至步骤S6，则进行初级-次级电压比不变的控制。于是，步骤S8输入初级电压V1，并在步骤S9，用目标电压比nk去除初级电压V1，以求出次级电压指令V2ref。若控制进行至步骤S7，则进行次级电压不变的控制。于是，在步骤S10中将次级电压目标值V2^*(固定值)指定为次级电压指令V2ref。这样，次级指令电压就随初级电压V1而变化。接着，用V2ref执行步骤S101至S104，这些步骤与图34(b)所示的常规电压环路控制器120中的步骤类似。

因此，当电源接通或电源不正常时，即使初级电压V1变化很大，变压器电流峰值也不会过度增长，且通常可保持次级电压不变。实施例9

在实施例6中，当根据运行状态选用次级电压不变、初级-次级电压比不变和初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变诸控制中的一种控制时，无论选择何种控制方式，均使用相同的增益K。本发明的实施例9提供了一种改进的电压环路控制器，其特征在于，按所选的控制方法来改变增益。

当进行初级-次级电压比不变的控制或者进行初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制时，如果初级电压含有纹波，则次级电压也将有某种纹波。纹波可能或可能不引起某个与负载相关的问题。然而，即使没有关于负载的问题发生，当增益增大时，指令中所含的纹波可能会使绝缘型双向直流电压转换器的变压器电流发生振荡，从而增大峰值电流并损坏绝缘型双向直流电压转换器的开关元件。

因此，必须抑制增益，从而不会受初级电压纹波的影响。另一方面，在次级电压不变的控制中，初级电压的纹波不会影响指令，并且与初级-次级电压比不变的控制或初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制相比，能加大增益，以产生快速的电压环路响应。

于是，若如实施例8中描述的，当只在电源接通或电源不正常时进行初级-次级电压比不变的控制或初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制，则只在此时采用低增益K1。当在正常运行期间进行次级电压不变的控制时，用高增益K2，以产生所需的快速电压环路响应。

接下来将讨论运行情况。这里，在所给的例子中，根据绝缘型双向直流电压转换器的初级电压来变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制，并且用低增益K1进行初级-次级电压比不变的控制，用高增益K2进行次级电压不变的控制。

图18是本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器方框图。它表明图18中的绝缘型双向直流电压转换器在电压环路控制器120f方面，与图32所示的常规直流电压转换器不同。图19(a)为表示电压环路控制器120f内部结构某例的方框图。该电压环路控制器120f与图17(a)所示实施例8的电压环路控制器不同，不同之处在于，它具有一用于控制初级-次级电压比不变的电压环路增益电路122a和一用于控制次级电压不变的电压环路增益电路122b，在两个增益电路后面有变换控制用的开关128a和128b，从而能根据初级电压变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制，并且能进一步按所选的控制方法变换增益。

图19(b)是表示图19(a)中电压环路控制器120f运行情况的流程图。步骤S18输入次级电压V2，步骤S19输入初级电压V1，并且在步骤S20中，将初级电压V1与设定的下限电压V1n和设定的上限电压V1p作比较。若V1小于V1n或大于V1p，则在步骤S6中断开开关128a并接通开关128b。而若V1大于V1n且小于V1p，则在步骤S7中接通开关128a并断开开关128b。若控制进行至步骤S6，则进行初级-次级电压比不变的控制。于是，在步骤S9，用目标电压比nk去除初级电压V1，以求出次级电压指令V2ref；在步骤S21中，把次级电压指令V2ref减去次级电压V2，以求出电压偏差V2er，并在步骤S22中，用低增益K1乘以电压偏差V2er，以求出相位差ph。若控制进行至步骤S7，则进行次级电压不变的控制。于是，在步骤S10中，将次级电压目标值V2^*(固定值)指定为次级电压指令V2ref，并在步骤S24中，用高增益K2乘以电压偏差V2er以求得相位差ph。由此，相位差随初级电压V1而变化。随后，在步骤S104中，输出相位差ph。

这样，当进行初级-次级电压比不变的控制或初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制时，可以防止初级电压纹波引起绝缘型双向直流电压转换器的变压器电流产生振荡。当进行次级电压不变的控制时，可以增加增益，以产生快速的响应。实施例10

在实施例6中，当根据运行状态，选用次级电压不变、初级-次级电压比不变，以及初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变诸控制中的一种控制时，次级电压指令可能突变。本发明的实施例10提供了一种改进的电压环路控制器，其特征在于，当选择控制方法时，能平滑地改变次级电压指令。

实验表明，当次级电压指令迅速上升时，变压器电流不稳定地增长，并且当次级电压指令迅速下降时，变压器峰值电压不会增大。当初级电压为低时，若进行初级-次级电压比不变的控制并变换成次级电压不变的控制，或者若当初级电压为高时，进行次级电压不变的控制并变换成初级-次级电压比不变的控制，则次级电压指令将迅速上升。为了避免这种情况，要限定指令变化率的最大值。

接下来，将讨论运行情况。这里，在所举的例子中，根据绝缘型双向直流电压转换器的初级电压，变换次级电压不变的控制和初级-次级电压比不变的控制。为简化起见，在本例中，说明当初级电压为低，由初级-次级电压比不变的控制变换成次级电压不变的控制时，抑制次级电压指令迅速变化的情况。

图20是本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器方框图。它表明图20中的绝缘型双向直流电压转换器在电压环路控制器120g方面，与图32所示的常规直流电压转换器不同。

图21(a)为表示电压环路控制器120g内部结构某例的方框图；其中一部分由软件构成。电压环路控制器120g不同于图17(a)所示实施例8的电压环路控制器，不同之处在于，它具有一个用于输出次级电压指令V2ref抽样前的值的1-抽样延迟电路133，和一个用于限制指令变化率的电路134，当接收了1-抽样延迟电路133的输出，指令产生变化时，这能缓和指令的迅速改变，从而当初级电压为低，由初级-次级电压比不变的控制变换成次级电压不变的控制时，能够抑制次级电压指令的迅速变化。

图21(b)为表示图21(a)中电压环路控制器120g运行情况的流程图。除了下面将作讨论的步骤S25和S26外，其他步骤与实施例8中图17(b)的流程图一样。当略低于设定的下限电压V1n的初级电压V1变为略高于V1n时，次级电压指令V2ref(在实施例8中由V1/nk确定)变为V2^*并迅速上升。执行图21(b)中步骤S25和S26可防止这种情况。当V2ref由V1/nk变为V2^*时，在步骤S25，将V2^*和前一次抽样获得的V2ref之差与指令电压的最大变化值ΔV2max作比较。若前者大于后者，则执行步骤S26；若前者等于或小于后者，则执行步骤S10。在步骤S26中，将ΔV2max加至前一次采样所获得的V2ref上，从而提供新的V2ref。

由此，当变换初级-次级电压比不变的控制和次级电压不变的控制时，能够防止次级电压指令迅速变化，从而抑制绝缘型双向直流电压转换器的变压器电流峰值增长。

在实施例10中，为简化起见，我们只讨论了当初级电压为低时，由初级-次级电压比不变的控制变换成次级电压不变的控制的例子。然而，当初级电压为高，变换是由次级电压不变的控制变换成初级-次级电压比不变的控制时，或者是控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变，而不是控制初级-次级电压比不变的情况，则用类似的方法也能防止次级电压指令迅速变化，从而抑制电流峰值。实施例11

我们已经讨论了实施例4中控制初级-次级电压比不变的情况，和实施例5中控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的情况，但当初级电压含有纹波时，如实施例9描述的，提高增益会使绝缘型双向直流电压转换器的变压器电流产生振荡。于是，实施例11提供了一种改进的电压环路控制器，其特征在于，它具有一个滤波器，能衰减初级-次级电压比不变的控制中或初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制中初级电压检测值的纹波，从而即使提高增益，绝缘型双向直流电压转换器的变压器电流也不会振荡。

为了抑制绝缘型双向直流电压转换器变压器电流的振荡，如实施例9所描述的，可以使用低的增益或者只需降低增益。然而，这会使电压环路响应变慢，引起负载变化等等，从而导致次级电压有大的变化。在实施例9中，正常运行时进行次级电压不变的控制，从而升高增益，以产生快速的电压环路响应。但当初级电压变化时，会在某种程度上使峰值电流增大。本发明的实施例11适用于升高增益，以产生快速电压环路响应，同时与次级电压不变的控制相比尽可能地抑制了峰值电流。

接下来，将讨论运行情况。这里，在所举的例子中，只进行初级-次级电压比不变的控制。

图22是本发明一实施例的绝缘型双向直流电压转换器方框图。它说明图22中的绝缘型双向直流电压转换器在电压环路控制器120h方面，不同于图32所示的常规直流电压转换器。图23(a)表示电压环路控制器120h内部结构某例的方框图。该电压环路控制器120h不同于图9(a)所示实施例4的电压环路控制器，不同之处在于，它具有一个能衰减整流后初级电压V1纹波的滤波器电路135，从而即使初级电压含有纹波，也能升高增益，以产生快速的电压环路响应，而不引起绝缘型双向直流电压转换器变压器电流振荡。

图23(b)为一表示图23(a)中电压环路控制器120h运行情况的流程图。除了衰减整流后初级电压纹波的步骤S27外，该流程图与实施例4中图9(b)的流程图相同。这里，若绝缘型双向直流电压转换器的初级一侧是一个三相全波整流器，且电源频率为60赫兹，则滤波器可以是能够衰减360赫兹频率分量的滤波器。

将能衰减360赫兹频率分量的一次滞后滤波器作为滤波器电路进行了某一实验。在实验中，即使在某种程度上升高增益，变压器电流也不会振荡，且可产生好的结果。实施例12

根据实施例2所述的式(2)，在相位重叠区，电流的升高正比于初级电压和次级电压换算成的初级电压之和(V1＋n·V2)。当相位不重叠时，如表达式(3)所示，电流的升高正比于初级电压和次级电压换算成的初级电压之差。现在，假设初级电压与次级电压换算成的初级电压之差较大，电流不仅在相位重叠区上升得相当快，而且在相位不重叠的区域也上升得很快；结果，峰值电流变大。这意味着，如果初级电压与次级电压换算成的初级电压之差较大，则峰值电流会不可避免地变大。

本发明的实施例12提供了一种改进的电压环路控制电路和一个改进的开关元件控制器，其中当用设定的最大峰值进行操作时，一直要监测初级电压与次级电压换算成的初级电压之差；由电压差和漏电感计算使电流成为设定最大峰值电流所需的最大脉冲宽度；并且一直使脉冲宽度降至低于最大脉冲宽度。

由式(3)，初级电流iL1变成初级最大电流设定值Ipeak所需的时间Tmax为：

Tmax＝(Ipeak－IL1x)·Lh/|(V1－n·V2)|    ……(10)

在此，若脉冲宽度变窄，则相位重叠时间消除，从而使相位重叠所引起的电流IL1x变为零。因此，式(10)变成：

Tmax＝Ipeak·Lh/|(V1－n·V2)|            ……(11)

当(V1－n·V2)为负时，由于Ipeak为正，所以Tmax变为负的。为了避免这种情况，式(10)和(11)中采用了V1－n·V2的绝对值。

在正常的控制相位差的运行中，设切换周期为T，由于占空比(duty)为50％，则脉冲宽度变为T/2。此时，由于|(V1－n·V2)|较小，所以Tmax变大且T/2不超过Tmax。然而，当电源接通或电压下降时，由于|(V1－n·V2)|变大，所以Tmax变小，T/2就超过了Tmax。这意味着有电流Ipeak或更大电流流动。于是，当T/2超出Tmax时，Tmax限制了脉冲宽度，从而防止设定电流Ipeak或更大电流流过。

接下来，将讨论运行情况。这里所给的例子是关于在次级电压不变的控制情况下，当|(V1－n·V2)|变大时，如何来限制脉冲宽度。

图24是本发明一实施例的绝缘型双向电压转换器方框图。它说明图24中的绝缘型双向直流电压转换器在开关元件控制器110i和电压环路控制器120i方面，不同于图32中的常规直流电压转换器。

图25(a)为表示开关元件控制器110i内部结构某例的方框图。图25(b)是开关元件控制器的时间图。在图25(a)中，标号117为一三角波发生器，输出范围0至1内的三角波；标号118为一倒相器，用于把三角波发生器117的输出倒相；标号119a和119b为脉冲宽度调制(PWM)电路；而标号112a和112b为移相电路。开关元件控制器110i不同于图33所示的常规开关元件控制器110，不同之处在于，可以根据DU(占空比)输入来限制脉冲宽度。例如，当DU＝0.5时，输出至开关元件的信号与惯例中的相同。如图25(b)所示，当DU小于0.5时，脉冲宽度随DU而变小。相移与常规例中的相同。

接着，图26(a)为表示电压环路控制器120i内部结构某例的方框图，其中标号136是将次级电压换算成初级电压的初级电压换算电路；标号137是最大占空比计算电路，用于输入初级电压与次级电压换算成的初级电压之差，并计算使电流变成最大设定电流Ipeak的最大占空比；而标号138为一选择器电路，用于最大占空比计算电路137的输出Dumax与0.5间的比较，且若Dumax为0.5或更大，则输出DU＝0.5；否则输出DU＝Dumax。

图26(b)为表示图26(a)中电压环路控制器120i运行情况的流程图。步骤S28输入次级电压V2，在步骤S29求出次级电压目标值V2^*和次级电压V2间的偏差V2er，并在步骤S30求出相位差ph。然而，相位差ph是暂时的。步骤S28至S30与常规的次级电压不变控制中的相同。接着，在步骤S31输入初级电压V1，并在步骤S32中，用式(11)求出的Tmax除以切换周期T来计算最大占空比Dumax：

Dumax＝Ipeak·Lh/(T·|(V1－n·V2)|)……(12)

随后，在步骤S33中比较Dumax和0.5。若Dumax等于或大于0.5，则在步骤S34中将DU设定为0.5，而在步骤S35将ph设定为php。步骤S34和S35的路线与常规的次级电压不变的控制相同。反之，若Dumax小于0.5，则在步骤S36将DU设定为Dumax，而在步骤S37中将ph设定为0。当初级电压和次级电压换算成的初级电压之差较大时，进行步骤S36和S37的路线，以限制脉冲宽度，从而不使峰值电流增长。按两个路线中的任何一个路线都可确定DU和ph，然后在步骤S38输出DU，在步骤S39输出ph。

因此，只有当初级电压与次级电压换算成的初级电压之差较大时，才能根据差值限制脉冲宽度，从而当电压差变大时防止峰值电流升高。实施例13

图27是本发明一实施例的具有绝缘型双向直流电压转换功能的转换器部分方框图；该方框图表明了实施例13对于图1所示的实施例1中具有绝缘型双向直流电压转换功能的转换器部分31的改进。图32所示的绝缘型双向直流电压转换器100用作为绝缘型双向直流电压转换器33。加入一用于切断输入电源1电压的断路电路36和一启动信号序列控制器37，以便控制具有绝缘型双向直流电压转换功能的转换器的操作程序。

接着，将讨论运行情况。当输入交流电时，整流器6立即开始工作，从而用直流电压对平滑电路9充电。若在用足够的直流电压给平滑电路9充电之后运行双向直流电压转换器，则双向直流电压转换器中初级电压V1与次级电压V2换算成的初级电压之差较大，而若接通时间t较短，则如式(3)所示的初级电流iL1将变大。于是，安装了图27中的启动信号序列控制器37，它在电源接通时断路电路被迫导通之前，启动双向直流电压转换器100，然后迫使断路电路36导通，从而使整流器6和双向直流电压转换器100同时运行，在电源接通的同时保持初级电压V1与次级电压V2换算成的初级电压之差较少。也就是说，当电源接通时，能够抑制电流峰值的增长。

本发明产生下列效果：

依照本发明，发明中(包括一个双向直流电压转换器)的电动机运行控制器能对不同的电源电压，在给定的范围内，将转换器部分的输出电压转换成直流电压，并能进行双向电压转换。由此，无论电源电压如何，都能通用逆变器电路结构、电动机、线路等等。

再则，可以不考虑电源电压和诸如电源运行控制器等部件的类型来构造使用电动机的设备，并能大幅度地削减电动机。因此，能大大改善设备开发、生产率、库存管理和维修管理。由于通过内部变压器使输入电源和电动机相互绝缘，因此电击事故的危险较小。

电动机运行控制器分为两部分，一部分为转换器部分，它能对不同的电源电压在给定范围内进行直流电压的双向电压转换，另一部分为逆变器部分，两个部分包含在分立的机箱中。由此，无论电源电压如何，均可通用电动机运行控制器逆变器部分、电动机、线路等等，还可通用使用电动机的设备的结构，并减少部件的类型。另外，由于可以不顾及电源电压，通用具有许多连接电动机的电缆和连接外部控制器的接口的逆变器，并且根据电源电压，只替换转换器部分，故进一步大大地改善了设备开发、生产率、库存管理和维修管理。

依照本发明，绝缘型双向直流电压转换器驱动内部变压器的初级开关元件和次级单侧桥臂的开关元件，并且根据相位差控制传输功率。因此改善了电流波形比(current waveform ratio)并将最大电流值减少一半，从而获得效率高的绝缘型双向直流电压转换器。通过改善相位差的控制，可以提高传输功率的控制能力，并降低平滑电路的纹波，从而实现电路的小型化和长寿命。

由于用绝缘型双向直流电压转换器的控制方法将次级电压控制得正比于初级电压的变化，因此即使初级电压改变也能抑制最大电流。这样，可以选择适当的开关元件载流量，并提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。

由于对绝缘型双向直流电压转换器进行了控制，从而使初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变，因此，对于初级电压的变化或逆变器部分输出的变化而言，均可以抑制最大电流。这样，可适当地选择开关元件的载流量，并提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。

由于通过根据逆变器部分中双向直流电压转换器的运行状态，选择次级电压不变的控制、初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制，或者初级-次级电压比不变的控制，来控制绝缘型双向直流电压转换器，因而可按某个条件抑制最大电流。这样，就能选择适当的开关元件载流量，并能提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。以及，能够在实用范围内提供次级电压不变的绝缘型双向直流电压转换器。

由于控制了绝缘型双向直流电压转换器，故当输出功率较低时保持次级电压不变，或者当输出功率较高时保持初级和次级电压的比值不变或保持初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变，因此，对于初级电压的变化或逆变器部分输出的变化来说，均能够抑制最大电流。这样，就能选择适当的开关元件载流量，并能提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。另外，还能在实用范围内提供次级电压不变的绝缘型双向直流电压转换器。

由于控制了绝缘型双向直流电压转换器，从而当双向直流电压转换器的初级电压高于一设定值时，保持次级电压不变，或者当初级电压低于设定值时，保持初级与次级电压之比不变或保持初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变，因此，当电源接通或电源不正常时，即使初级电压下降，也能抑制最大电流。这样，就能选择适当的开关元件载流量，并能提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。另外，还能在实用范围内提供次级电压不变的绝缘型双向直流电压转换器。

控制了绝缘型双向直流电压转换器，从而当进行初级-次级电压比不变的控制或进行初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制时，抑制增益，或者当进行次级电压不变的控制时，适当升高增益。这样，当控制初级-次级电压比不变或控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变时，能够防止初级电压的纹波使电流产生振荡。因此，能够选择适当的开关元件载流量，并能提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。另外，还能在实用范围内提供能使次级电压保持不变的绝缘型双向直流电压转换器。

当选用了初级-次级电压比不变、初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变，和次级电压不变诸控制中的一种控制时，限定了指令变化率的最大值，故此时次级电压的指令值不会迅速变化。这样，就能抑制由于指令的迅速变化而产生的过电流。因此，能够选择适当的开关元件载流量，并能提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。

在绝缘型双向直流电压转换器的控制方法中，当控制初级-次级电压比不变或控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变时，利用滤波器来衰减整流后的初级电压纹波。这样，就能抑制电流振荡。因此，可选择适当的开关元件载流量，并能提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。

通过绝缘型双向直流电压转换器中初级电压与次级电压换算成的初级电压之差来计算使电流变成设定的最大峰值电流所需的最大脉冲宽度，并且限制脉冲宽度的上限。这样，当电源接通或电压下降时，能够抑制最大电流。因此，能选择适当的开关元件载流量，并可提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。

在本发明的电动机运行控制器中，转换器部分中的整流器和绝缘型双向直流电压转换器是同时运行的。这样，当电源接通时，可使绝缘型双向直流电压转换器中的初级电压和次级电压同时变化，并能抑制过电流。因此，能选择适当的开关元件载流量，并可提供效率高的绝缘型双向直流电压转换器。

尽管本申请根据某些特殊的实施例描述了本发明，但发明不局限于此。因此，申请人通过参照所有外国优先权文件中包含的技术一并进行综合阐述，其优点即在于此。

Claims (21)

1.一种电动机运行控制器，其特征在于，包括一转换器部分和一逆变器部分，所述转换器部分具有一能将交流供电电压转换成直流电压的整流器、一能将直流电压转换成交流供电电压的电源逆变器电路和一个绝缘型双向直流电压转换器，所述逆变器部分向电动机供电。

2.一种电动机运行控制器，其特征在于，包括：

一转换器部分，其具有一个能将交流供电电压转换成直流电压的整流器，一电源逆变器电路，用于将直流电压转换成交流供电电压，以及一双向直流电压转换器；和

一向电动机供电的逆变器部分，其中所述电动机运行控制器包括装在第一机箱中的所述转换器部分和装在分立的第二机箱中的所述逆变器部分。

3.一种绝缘型双向直流电压转换器，它包括：

一初级转换器，其具有能将初级直流电压转换成交流电压并在输出端提供所述交流电压的开关元件，

一变压器，其具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的一个交流电电压输出端相连，和

一次级转换器，其具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，

其特征在于，所述次级转换器还包括通过对所有电力传输开关元件和某些电力接收开关元件进行驱动相位差控制来控制传输功率的装置。

4.一种绝缘型双向直流电压转换器，它包括一初级转换器、一变压器和一次级转换器，其中初级转换器具有将初级直流电压转换成交流电压的开关元件，变压器具有两端跨接有初级电压的初级绕组和两端跨接有次级电压的次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的交流电压输出端相连，次级转换器具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，

其特征在于，还包括一个电压控制环路，所述电压控制环路能保持所述初级电压和所述次级电压间的比值不变。

5.一种绝缘型双向直流电压转换器，它包括一初级转换器、一变压器的一次级转换器，其中初级转换器具有将初级直流电压转换成交流电压的开关元件，变压器具有两端跨接有初级电压的初级绕组和两端跨接有次级电压的次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的交流电压输出端相连，次级转换器具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，

其特征在于，还包括一电压控制环路，所述电压控制环路能保持所述初级电压换算成的所述次级电压与所述次级电压之间的差不变。

6.一种绝缘型双向直流电压转换器，它包括一初级转换器、一变压器和一次级转换器，其中初级转换器具有将初级直流电压转换成交流电压的开关元件，变压器具有两端跨接有初级电压的初级绕组和两端跨接有次级电压的次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的交流电压输出端相连，次级转换器具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，

其特征在于，还包括一电压控制环路，所述电压控制环路能按某种运行状态的特征，至少基于下列控制中的一种来进行控制：(i)次级电压不变的控制，(ii)初级电压换算成的次级电压与所述次级电压之差不变的控制，或(iii)初级-次级电压比不变的控制。

7.如权利要求6所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，用来确定所述绝缘型双向直流电压转换器控制模式的运行状态特征为传输功率，若传输功率较小，则控制次级电压不变，而若传输功率较大，则控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变或控制初级-次级电压比不变。

8.如权利要求6所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，用来确定所述绝缘型双向直流电压转换器控制模式的运行状态特征为初级电压值，若初级电压高于某一设定值，则进行次级电压不变的控制，而若初级电压低于设定值，则进行初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制或进行初级-次级电压比不变的控制。

9.如权利要求6所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，还包括能根据控制方法改变控制系统增益的装置。

10.如权利要求6所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，限定指令变化率的最大值，从而当改变控制方法时，所述次级电压的指令值不会迅速变化。

11.如权利要求4所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，还包括一个能衰减整流后的初级电压纹波的滤波器。

12.如权利要求5所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，还包括一个能衰减整流后初级电压纹波的滤波器。

13.一种绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，包括一初级转换器、一变压器和一次级转换器，其中初级转换器具有将初级直流电压转换成交流电压的开关元件，变压器具有两端跨接有初级电压的初级绕组和两端跨接有次级电压的次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的交流电压输出端相连，次级转换器具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，

其特征在于，还包括一电压控制环路，所述电压控制环路用于控制所述初级电压和次级电压，在此能根据所述初级电压和所述次级电压换算成的所述初级电压之差来改变脉冲宽度。

14.一种电动机运行控制器，其特征在于，包括一转换器部分和一逆变器部分，所述转换器部分具有一能将交流供电电压转换成直流电压的整流器、一能将直流电压转换成交流供电电压的电源逆变器电路和一个绝缘型双向直流电压转换器，而所述逆变器部分向电动机供电，所述控制器还包括当电源接通时运行的装置，用于同时运行所述整流器和所述绝缘型双向直流电压转换器。

15.一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，所述绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，所述方法包括：

输入所述初级电压；

输入所述次级电压；

计算次级电压偏差；

将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且

用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，其特征在于，所述方法包括：

计算作为一次级参考值函数的所述次级电压偏差，所述次级参考值与所述初级电压的比值不变。

16.一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，所述绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，所述方法包括：

输入所述初级电压；

输入所述次级电压；

计算次级电压偏差；

将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且

用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，其特征在于，所述方法包含：

计算作为一次级参考值函数的所述次级电压偏差，所述次级参考值是初级电压和电压差指令值的函数，从而使所述次级电压与初级电压之差除以变压器匝数比的商不变。

17.一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，所述绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，所述方法包括：

输入所述初级电压；

输入所述次级电压；

计算次级电压偏差；

将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且

用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，其特征在于，所述方法包括：

检测开关元件的温度，将所述被测温度与一设定值相比较，并在所述比较的基础上，控制所述开关元件的切换，从而当开关元件温度大于设定值时，能控制初级-次级电压比不变，并当开关元件温度小于所述设定值时，能控制次级电压不变。

18.一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，所述绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，所述方法包括：

输入所述初级电压；

输入所述次级电压；

计算次级电压偏差；

将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且

用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，其特征在于，所述方法包括：

输入一次级电流；

确定所述次级电流的平均值；

输入所述次级电压；

计算所述次级线圈的功率；

确定所述次级功率是否大于一预定值，若所述次级功率大于或等于所述预定值，则根据初级-次级电压比不变的控制计算所述次级电压参考值，而若所述次级功率小于所述预定值，则根据次级电压不变的控制计算所述次级电压参考值。

19.一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，所述绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，所述方法包括：

输入所述初级电压；

输入所述次级电压；

计算次级电压偏差；

将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且

用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，其特征在于，所述方法包括：

确定所述初级电压是否为小于一设定下限值或大于一设定上限值的第一值，并且

若为所述第一值，则进行初级-次级电压比不变的控制或初级电压换算成的次级电压与所述次级电压之差不变的控制。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，若所述初级电压为第二值，而非所述第一值，则进行次级电压不变的控制。

21.一种控制绝缘型双向直流电压转换器运行的方法，所述绝缘型双向直流电压转换器连接在一个两端跨接有初级电压的初级平滑电路和一个两端跨接有次级电压的次级平滑电路之间，并包括其间装有内部变压器的初级开关元件和次级开关元件，所述方法包括：

输入所述初级电压；

输入所述次级电压；

计算次级电压偏差；

将某相位差控制变量确定为所述次级电压偏差的函数；并且

用所述相位差控制所述初级和次级开关元件，其特征在于，所述方法包括：

确定所述初级电压是否为小于一设定下限值和大于一设定上限值的第一值，并且

若为所述第一值，则进行初级-次级电压比不变的控制，或进行初级电压换算成的次级电压与所述次级电压之差不变的控制，以及

若为所述第一值，则确定所述作为结果的次级电压与参考次级电压之差是否大于某一最大值，若大于，则计算一新的次级参考电压，而若小于，则使用所述输出次级参考电压。

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