CN105322808B - 逆变器系统、逆变器设备以及控制逆变器系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及逆变器系统、逆变器设备以及控制逆变器系统的方法。逆变器系统包括逆变器设备和平滑电容器充电设备。所述逆变器设备包括变压器和逆变器单元。所述变压器包括初级线圈和次级线圈。每个所述逆变器单元包转换器电路、平滑电容器、以及逆变器电路。所述转换器电路配置成将中间交流电压转换至直流电压。所述平滑电容器配置成使所述直流电压平滑。所述逆变器电路配置成从由所述平滑电容器平滑的直流电压至少部分地产生可变交流电压的相位电压。电力从不同于第一电源的第二电源供给至所述平滑电容器充电设备。所述平滑电容器充电设备电连接至所述初级线圈以将初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

Description

逆变器系统、逆变器设备以及控制逆变器系统的方法

技术领域

本发明涉及一种逆变器系统、逆变器设备以及控制逆变器系统的方法。

背景技术

在逆变器设备中设置的逆变器单元包括平滑电容器以使得直流(DC)电压平滑，所述直流电压是从交流(AC)电压通过逆变器单元的逆变器电路转换得到。该平滑电容器首先需要被充电以便进行用于使DC电压平滑的操作。

然而，当逆变器设备初始被供电时，该平滑电容器未被充电。

因此，对平滑电容器初始充电的技术已经在例如日本公开的未审查的申请2002-345258中公开。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种逆变器系统包括逆变器设备和平滑电容器充电设备。所述逆变器设备包括变压器和逆变器单元。所述变压器包括初级线圈和次级线圈。输入交流电压从第一电源被供给至所述初级线圈。所述次级线圈配置为电磁连接至所述初级线圈以产生中间交流电压。所述逆变器单元配置为从所述中间交流电压产生可变交流电压。每个逆变器单元包括转换器电路、平滑电容器、以及逆变器电路。所述转换器电路配置成将所述中间交流电压转换为直流电压。所述平滑电容器配置成使所述直流电压平滑。所述逆变器电路配置成从由所述平滑电容器平滑的直流电压至少部分地产生所述可变交流电压的相位电压。电力从不同于第一电源的第二电源被供给至所述平滑电容器充电设备。所述平滑电容器充电设备电连接至所述初级线圈以将初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

根据本发明的另一方面，一种逆变器设备包括变压器和逆变器单元。所述变压器包括初级线圈和次级线圈。输入交流电压从第一电源被供给至所述初级线圈。所述次级线圈配置为电磁连接至所述初级线圈以产生中间交流电压。所述逆变器单元配置为从所述中间交流电压产生可变交流电压。每个逆变器单元包括转换器电路、平滑电容器、以及逆变器电路。所述转换器电路配置为将所述中间交流电压转换为直流电压。所述平滑电容器配置成使所述直流电压平滑。所述逆变器电路配置为从由所述平滑电容器平滑的所述直流电压至少部分地产生所述可变交流电压的相位电压。初始充电控制器配置成控制平滑电容器充电设备，以利用从不同于所述第一电源的第二电源供给的电力，将初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

根据本发明的另一方面，在控制逆变器系统的方法中，输入交流电压从第一电源被供给至所述逆变器系统的变压器的初级线圈，以利用所述逆变器系统的逆变器单元产生可变交流电压。所述变压器包括次级线圈，所述次级线圈配置为电磁连接至所述初级线圈。在供给所述输入交流电压之前，利用从不同于所述第一电源的第二电源供给的电力，将初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈被供给至设置在每个所述逆变器单元中的平滑电容器。

根据本发明的其他方面，一种逆变器系统包括逆变器设备，所述逆变器设备包括变压器和逆变器单元。所述变压器包括初级线圈和次级线圈。每个所述初级线圈包括输入端、第一端、以及第二端。借助所述输入端供给输入交流电压。所述第一端限定了每个所述初级线圈的在所述输入端和所述第一端之间的第一匝数。所述第二端限定了每个所述初级线圈的在所述输入端和所述第二端之间的第二匝数。所述第二匝数不同于所述第一匝数。所述次级线圈配置为电磁连接至所述初级线圈以产生中间交流电压。所述逆变器单元配置成从所述中间交流电压产生可变交流电压。每个逆变器单元包括转换器电路、平滑电容器、以及逆变器电路。所述转换器电路配置为将所述中间交流电压转换为直流电压。所述平滑电容器配置成使所述直流电压平滑。所述逆变器电路配置成从由所述平滑电容器平滑的直流电压至少部分地产生所述可变交流电压的相位电压。所述平滑电容器充电设备电连接至所述第二端并且配置成将初始充电电力借助所述第二端供给至所述平滑电容器。

附图说明

通过参照结合所附附图进行的以下详细说明，本发明的更全面的说明和很多伴随的优点将容易地获得并且同时变得更容易理解，其中：

图1为示出了根据第一实施方式的逆变器系统的轮廓的示意框图；

图2为图1中示出的逆变器系统中设置的变压器的示意图；

图3为图1中示出的逆变器系统中设置的逆变器单元的示意图；

图4为图1中示出的逆变器系统中设置的逆变器控制器的示意框图；

图5为图1中示出的逆变器系统的控制流程图；

图6为图1中示出的逆变器系统的控制时间图；

图7示出了图1中示出的逆变器系统中设置的充电逆变器的电压等级的示例；

图8为示出根据第一实施方式的逆变器系统的另一示例性轮廓的示意框图；

图9为示出根据第一实施方式的逆变器系统的其他示例性轮廓的示意框图；

图10为示出了根据第二实施方式的逆变器系统的轮廓的示意框图；

图11为图10中示出的逆变器系统中设置的逆变器控制器的示意框图；以及

图12为图10中示出的逆变器单元中设置的平滑电容器的初始充电的流程图。

具体实施方式

现在将参照所附附图对实施方式进行描述，其中在全部的不同附图中，相同的附图标记指示相应的或相同的元件。

【第一实施方式】首先参照图1，根据第一实施方式，逆变器系统10配置成基于第一电源PS1供给的输入交流电产生可变的交流电。在示出的实施方式中，逆变器系统10为多逆变器系统，该多逆变器系统配置成基于具有R相、S相和T相的三相输入交流电压产生具有U相、V相和W相的可变的三相交流电压。然而，输入交流电压可以具有至少两相。逆变器系统10电连接至例如交流马达2的交流负载。例如开始指令、停止指令和电压指令的工作指令从外部设备4被输入。外部设备4的可行示例包括操作设备，该操作设备配置成被用户操作用来控制逆变器系统10和交流马达2。

如图1所示，逆变器系统10包括逆变器设备12。逆变器设备12包括变压器14和逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W。变压器14借助主开关电路18电连接至第一电源PS1。输入交流电压从第一电源PS1借助主开关电路18被供给至逆变器设备12的变压器14。主开关电路18配置成响应于来自逆变器控制器40的信号将逆变器设备12电连接至第一电源PS1以及将逆变器设备12与第一电源PS1断开。主开关电路18包括电磁开关，该电磁开关配置成响应于关闭信号而闭合。然而，如果需要和/或希望，其他的开关电路也可以设置在第一电源PS1和逆变器设备12之间。

如图1所示，变压器14包括初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T借助主开关电路18电连接至第一电源PS1。输入交流电压从第一电源PS1被供给至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T分别对应于输入交流电压的R相、S相和T相。

初级线圈20R包括输入端TRi、中性线端TR1(第一端的一个示例)和第一分接头TR2(第二端的一个示例)。初级线圈20S包括输入端TSi、中性线端TS1(第一端的一个示例)和第一分接头TS2(第二端的一个示例)。初级线圈20T包括输入端TTi、中性线端TT1(第一端的一个示例)和第一分接头TT2(第二端的一个示例)。输入交流电压从第一电源PS1借助输入端TRi、输入端TSi和输入端TTi供给至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。

中性线端TR1限定了初级线圈20R的输入端TRi和中性线端TR1之间的第一匝数NR1。中性线端TS1限定了初级线圈20S的输入端TSi和中性线端TS1之间的第一匝数NS1。中性线端TT1限定了初级线圈20T的输入端TTi和中性线端TT1之间的第一匝数NT1。在示出的实施方式中，中性线端TR1、中性线端TS1和中性线端TT1彼此电连接以充当中性点。

第一分接头TR2限定了初级线圈20R的输入端TRi和第一分接头TR2之间的第二匝数NR2。第一分接头TS2限定了初级线圈20S的输入端TSi和第一分接头TS2之间的第二匝数NS2。第一分接头TT2限定了初级线圈20T的输入端TTi和第一分接头TT2之间的第二匝数NT2。第二匝数NR2不同于第一匝数NR1。第二匝数NS2不同于第一匝数NS1。第二匝数NT2不同于第一匝数NT1。在示出的实施方式中，第二匝数NR2大于第一匝数NR1。第二匝数NS2大于第一匝数NS1。第二匝数NT2大于第一匝数NT1。也就是说，第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2可以充当正分接头(如，+5％分接头)。

初级线圈20R还包括第二分接头TR3(第三端的一个示例)，第二分接头TR3限定了输入端TRi和第二分接头TR3之间的第三匝数NR3。初级线圈20S还包括第二分接头TS3(第三端的一个示例)，第二分接头TS3限定了输入端TSi和第二分接头TS3之间的第三匝数NS3。初级线圈20T还包括第二分接头TT3(第三端的一个示例)，第二分接头TT3限定了输入端TTi和第二分接头TT3之间的第三匝数NT3。在示出的实施方式中，第三匝数NR3小于第一匝数NR1。第三匝数NS3小于第一匝数NS1。第三匝数NT3小于第一匝数NT1。也就说，第二分接头TR3、第二分接头TS3和第二分接头TT3可以充当负分接头(如，-5％分接头)。

如图2所示，变压器14包括次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T。在示出的实施方式中，变压器14包括三个次级线圈组WG1、WG2和WG3，次级线圈组WG1、次级线圈组WG2和次级线圈组WG3对应于供给至交流马达2的可变交流电压的U相、V相和W相。三个次级线圈组WG1、WG2和WG3中的每一个包括对应于输入交流电压的R相、S相和T相的次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T。

每个次级线圈组WG1、次级线圈组WG2和次级线圈组WG3的次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T配置成电磁连接至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以产生中间交流电压。次级线圈组WG1的次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T电连接至逆变器单元16U。次级线圈组WG2的次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T电连接至逆变器单元16V。次级线圈组WG3的次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T电连接至逆变器单元16W。逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W以串联方式电连接。逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W配置成从中间交流电压产生可变交流电压。

如图3所示，每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W包括转换器电路24、平滑电容器26和逆变器电路28。转换器电路24配置成将中间交流电压转换为直流(DC)电压。平滑电容器26配置成使得直流电压平滑。逆变器电路28配置成从被平滑电容器26平滑的直流电压产生可变交流电压的相位电压。

逆变器单元16U的逆变器电路28配置成从中间交流电压产生可变交流电压的U相电压。逆变器单元16V的逆变器电路28配置成从中间交流电压产生可变交流电压的V相电压。逆变器单元16W的逆变器电路28配置成从中间交流电压产生可变交流电压的W相电压。如图3所示，每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W的逆变器电路28例如包括晶体管28a和续流二级管(flywheel diode)28b。晶体管28a配置成响应栅极信号来导通或者切断。续流二级管28b配置成分别保护晶体管28a。

每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W包括电压检测器30，电压检测器30配置成检测平滑电容器26两端的电压(如，P-N电压)Vpn。每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W还包括闸控信号产生器32，该闸控信号产生器32配置成利用电压Vpn产生闸控信号以执行脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)控制。每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W的晶体管响应由闸控信号产生器32产生的闸控信号导通和切断。在示出的实施方式中，电压Vpn还用于控制平滑电容器26的初始充电。

如图1所示，逆变器系统10包括平滑电容器充电设备34，该平滑电容器充电设备34电连接至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T，以便将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。在示出的实施方式中，平滑电容器充电设备34电连接至第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2。平滑电容器充电设备34配置成将初始充电电力借助第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2供给至平滑电容器26。电力从不同于第一电源PS1的第二电源PS2被供给至平滑电容器充电设备34。

在示出的实施方式中，第二电源PS2独立于第一电源PS1设置，并且具有的额定电压不同于第一电源PS1的额定电压。例如，第二电源PS2具有的额定电压低于第一电源PS1的额定电压。然而，如果需要和/或希望，第二电源PS2具有的额定电压可以等于或者高于第一电源PS1的额定电压。

在示出的实施方式中，例如，初始充电电力为交流电压。然而，如果需要和/或希望，初始充电电力可以为直流电压。在该实施方式中，第二电源PS2和平滑电容器充电设备34可以为直流电源，例如电池或电池和直流-直流转换器的组合。

如图1所示，平滑电容器充电设备34包括充电逆变器36，充电逆变器36电连接至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。充电逆变器36配置成将可变的充电电压供给至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。平滑电容器充电设备34还包括充电开关电路38，充电开关电路38设置在充电逆变器36和变压器14之间。在示出的实施方式中，初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T的第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2借助充电开关电路38和充电逆变器36电连接至第二电源PS2。充电开关电路38配置成将充电逆变器36电连接至逆变器设备12以及切断充电逆变器36和逆变器设备12的电连接。充电开关电路38包括电磁开关，该电磁开关配置成响应闭合信号而闭合。然而，如果需要和/或希望，其他开关电路可以设置在第二电源PS2和充电逆变器36之间。

如图1所示，逆变器设备12包括逆变器控制器40。逆变器控制器40配置成控制主开关电路18、逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W、以及平滑电容器充电设备34。逆变器控制器40连接至主开关电路18、逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W、以及平滑电容器充电设备34。

如图4所示，逆变器控制器40包括处理器，该处理器装配有中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、以及随机存取存储器(RAM)。例如，在只读存储器中存储的程序被读入中央处理单元中，由此执行逆变器控制器40的各项功能。图4示出了逆变器控制器40的功能模块。

逆变器控制器40包括逆变器单元控制器42，逆变器单元控制器42配置成控制逆变器单元16U、逆变器单元16V以及逆变器单元16W以产生可变交流电压。交流马达2包括旋转速度传感器6，该旋转速度传感器6配置成感测交流马达2的旋转速度。逆变器单元控制器42配置成基于从外部设备4输出的旋转速度指令和由旋转速度传感器6感测到的旋转速度产生用于逆变器单元16U、逆变器单元16V以及逆变器单元16W的电压指令。例如，逆变器单元控制器42配置成利用比例-积分-微分(proportion-integral-derivative，PID)控制产生电压指令。每个逆变器单元16U、逆变器单元16V以及逆变器单元16W的闸控信号产生器32配置成基于电压指令产生闸控信号。

逆变器控制器40还包括主开关控制器44，主开关控制器44配置成控制主开关电路18以将逆变器设备12电连接至第一电源PS1和切断逆变器设备12与第一电源PS1的电连接。

如图1和图4所示，逆变器设备12还包括初始充电控制器46，初始充电控制器46配置成控制平滑电容器充电设备34以将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。更具体地说，如图1所示，初始充电控制器46配置成控制平滑电容器充电设备34以使用从不同于第一电源PS1的第二电源PS2供给的电力将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。在示出的实施方式中，初始充电控制器46设置在逆变器控制器40中。然而，如果需要或希望，初始充电控制器46可以与逆变器控制器40分开设置。

如图4所示，初始充电控制器46配置成基于由电压检测器30检测到的电压Vpn来控制平滑电容器充电设备34。更具体地说，初始充电控制器46包括充电状态确定装置48，该充电状态确定装置48配置成基于由电压检测器30检测到的电压Vpn来确定平滑电容器26的初始充电是否完成。

在示出的实施方式中，充电状态确定装置48包括参考电压存储器50和电压比较器52。参考电压存储器50配置成储存参考电压Vref。例如，参考电压Vref为逆变器设备12的额定母线电压的大约70％。电压比较器52配置成将由逆变器单元16U、逆变器单元16V以及逆变器单元16W的电压检测器30检测到的至少一个电压Vpn与参考电压Vref相比较。

在示出的实施方式中，电压比较器52配置成将每个电压Vpn与参考电压Vref相比较。如果每个电压Vpn低于参考电压Vref，充电状态确定装置48确定每个平滑电容器26的初始充电是否完成。然而，如果需要和/或希望，电压比较器52可以配置成将一个电压Vpn(如，逆变器单元16U的平滑电容器26两端的电压Vpn)与参考电压Vref相比较。

而且，如果需要和/或希望，充电状态确定装置48可以配置成基于由电压检测器30检测到的电压Vpn来计算算出电压，例如平均电压、最大电压和最小电压。在该实施方式中，充电状态确定装置48将算出电压与参考电压Vref相比较以确定每个平滑电容器26的初始充电是否完成。如果需要和/或希望，充电状态确定装置48可以配置成基于除电压Vpn之外的因素来确定每个平滑电容器26的初始充电是否完成。例如，充电状态确定装置48可以配置成基于平滑电容器充电设备34的工作时间来确定每个平滑电容器26的初始充电是否完成。

如图1所示，初始充电控制器46配置成基于从外部设备4输出的开始信号来控制平滑电容器充电设备34以开始将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。开始信号的可行示例包括逆变器开始信号和充电开始信号。逆变器开始信号为用于启动逆变器设备12以产生可变交流电压的信号。充电开始信号为用于开始平滑电容器26初始充电的信号且不同于该逆变器开始信号。在本实施方式中，外部设备4配置成输出开始信号，该开始信号既为逆变器开始信号又为充电开始信号。然而，外部设备4可以配置成将逆变器开始信号和充电开始信号输出为不同信号。

如图4所示，初始充电控制器46包括充电控制装置54，充电控制装置54配置成基于充电状态确定装置48的确定结果来控制平滑电容器充电设备34以借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T将初始充电电力供给至平滑电容器26。

更具体地说，如果充电状态确定装置48确定平滑电容器26的初始充电未完成，则充电控制装置54控制平滑电容器充电设备34以开始将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈供给至平滑电容器26。如果充电状态确定装置48确定平滑电容器26的初始充电完成，则充电控制装置54控制平滑电容器充电设备34停止将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈供给至平滑电容器26。

在示出的实施方式中，充电控制装置54配置成基于充电状态确定装置48的确定结果来控制充电逆变器36和充电开关电路38。更具体地说，充电控制装置54包括充电开关控制器56和充电逆变器控制器58。充电开关控制器56配置成控制充电开关电路38以将充电逆变器36电连接至逆变器设备12和切断充电逆变器36与逆变器设备12的连接。充电逆变器控制器58配置成控制充电逆变器36以将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。

如果充电状态确定装置48确定平滑电容器26的初始充电未完成，则充电开关控制器56控制充电开关电路38以将充电逆变器36与逆变器设备12电连接。如果充电状态确定装置48确定平滑电容器26的初始充电完成，则充电开关控制器56控制充电开关电路38以将充电逆变器36与逆变器设备12断开电连接。

如果充电状态确定装置48确定平滑电容器26的初始充电未完成，则充电逆变器控制器58控制充电逆变器36以开始将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。如果充电状态确定装置48确定平滑电容器26的初始充电完成，则充电逆变器控制器58控制充电逆变器36以停止将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。

初始充电控制器46配置成控制充电逆变器36以逐渐地增大可变的充电电压。在示出的实施方式中，充电控制装置54的充电逆变器控制器58配置成控制充电逆变器36以将可变的充电电压从零逐渐地增大至上限。

充电逆变器控制器58配置成产生充电指令。充电逆变器36基于由充电逆变器控制器58产生的充电指令将初始充电电力供给至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。充电控制指令包括充电电压指令和充电频率指令。充电逆变器控制器58以特定速率逐渐地增大由充电电压指令指示的目标电压，且以特定速率逐渐地增大由充电频率指令指示的目标频率。充电逆变器36基于充电电压指令和充电频率指令来改变初始充电电力的电压和频率。初始充电电压的增长率基本等于初始充电频率的增长率。然而，初始充电电压的增长率可以不同于初始充电频率的增长率。

以下将参考图5和图6来详述控制逆变器系统10的方法。

在控制逆变器系统10的方法中(更具体地说，在启动逆变器系统10的方法中)，在将输入的交流电压从第一电源PS1供给至逆变器设备12之前，利用从第二电源PS2供给的电力，初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T被供给至设置在每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W中的平滑电容器26。

如图5所示，在步骤S1和步骤S2中，当开始信号从外部设备4输入到逆变器控制器40中时，通过充电状态确定装置48来确定每个平滑电容器26的初始充电是否完成。更具体地说，在步骤S2中，平滑电容器26两端的电压Vpn由每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W中的电压检测器30来检测。

在步骤S3中，充电状态确定装置48确定由电压检测器30检测的每个电压Vpn是否低于参考电压Vref。如果每个电压Vpn等于或者高于参考电压Vref，则确定了每个平滑电容26的初始充电完成，从而结束过程而无需初始充电。

另一方面，在步骤S3中，如果每个电压Vpn低于参考电压Vref，则确定每个平滑电容26的初始充电未完成。在该情况下，过程进入到步骤S4以便开始初始充电。

在步骤S4中，充电逆变器36通过充电开关电路38电连接至变压器14的初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。更具体地说，ON信号(例如，闭合信号)从充电控制装置54输出至充电开关电路38。如图6所示，在由充电控制装置54维持ON信号的同时，充电开关电路38在充电逆变器36和每个初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T之间保持连接状态。

在步骤S5中，充电逆变器36被充电控制装置54控制以开始将初始充电电力供给至变压器14的初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。更具体地说，充电指令从充电控制装置54输出至充电逆变器36。充电逆变器36基于充电指令(即，充电电压指令和充电频率指令)将初始充电电力供给至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。

由于次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T电磁连接至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T，则从初始充电电力由初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T产生中间充电交流电压。中间充电交流电压通过在每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W中的转换器电路24转换为直流电压。被转换器电路24转换的直流电压被供给至平滑电容器26，该直流电压在每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W中的平滑电容器26中逐渐地积累电荷。

在步骤S6中，充电逆变器36被充电逆变器控制器58控制以逐渐地增大初始充电电力。更具体地说，如图6所示，充电电压指令的初始充电电压Vic被充电逆变器控制器58以特定速率逐渐地增大，且充电频率指令的初始充电频率Fic被充电逆变器控制器58以特定速率逐渐地增大。在示出的实施方式中，初始充电电压Vic和初始充电频率Fic通过充电逆变器控制器58线性地增大至上限值Vmax和Fmax。然而，如果需要和/或希望，初始充电电压Vic和初始充电频率Fic中的至少一者可以非线性地(例如，阶梯式地)增大。

在步骤S7和S8中，通过充电状态确定装置48来确定每个平滑电容器26的初始充电是否完成。更具体地说，在步骤S7中，平滑电容器26两端的电压Vpn被每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W中的电压检测器30检测。

在步骤S8中，通过充电状态确定装置48来确定由电压检测器30检测到的每个电压Vpn是否低于参考电压Vref。如果每个电压Vpn低于参考电压Vref，则确定了每个平滑电容器26的初始充电未完成，且过程返回至步骤S7以便继续对平滑电容器26初始充电。也就是说，在示出的实施方式中，在充电逆变器36开始供给初始充电电力之后，电压Vpn被每个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W中的电压检测器30周期性地检测。如果每个电压Vpn等于或者高于参考电压Vref，则确定了每个平滑电容器26的初始充电完成了，且过程进入到步骤S9。

在步骤S9中，如果确定每个平滑电容器26的初始充电完成了，则充电逆变器36被充电控制装置54控制以停止供给初始充电电力。更具体地说，如图6所示，充电指令的初始充电电压Vic和初始充电频率Fic通过充电控制装置54降低至零，其导致了初始充电电力停止。

在步骤S10中，在充电逆变器36停止供给初始充电电力之后，充电逆变器36通过充电开关电路38与变压器14断开电连接。更具体地说，发送至充电开关电路38的ON信号(例如，闭合信号)通过充电开关控制器56终止。当ON信号终止时，充电开关电路38将充电逆变器36与变压器14的初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T断开电连接。

如图6所示，在通过步骤S1至S10而完成初始充电之后，逆变器设备12开始产生可变交流电压。更具体地说，在步骤S11中，主开关电路18被主开关控制器44控制以将第一电源PS1电连接至逆变器设备12。例如，ON信号(例如，闭合信号)从主开关控制器44输出至主开关电路18。在ON信号被主开关控制器44维持的同时，主开关电路18保持在第一电源PS1和逆变器设备12之间的连接状态。因此，输入交流电压从第一电源PS1供给至逆变器系统10的变压器14的初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以利用逆变器系统10的逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W产生可变交流电压。

如图6所述，当输入交流电压从第一电源PS1供给至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T时，电压Vpn同时地增大至上限电压Vpnmax。由于平滑电容器26被充电至参考电压Vref，那么可以防止逆变器设备12由于在无电压的平滑电容器26中流动的巨大的励磁涌流而被损坏。

通过逆变器系统10，输入交流电压从第一电源PS1被供给至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。电力从不同于第一电源PS1的第二电源PS2被供给至平滑电容器充电设备34。而且，平滑电容器充电设备34电连接至初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。因此，可以借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T给平滑电容器26充电，而不设置用于给平滑电容器26充电的任何额外的线圈。

通过逆变器设备12，初始充电控制器46配置成控制平滑电容器充电设备34以使用从第二电源PS2供给的电力将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T提供至平滑电容器26。因此，可以利用用于给平滑电容器26充电的广义逆变器借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T给平滑电容器26充电。

图7示出了在充电逆变器36电连接至充当+5％分接头的第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2的情况下，相应于在变压器14的初级侧限定的额定电压的充电逆变器36的电压等级的示例。例如，在变压器14的初级侧的额定电压为3300V的情况下，+5％分接头的电压为165V。在该情况下，200V等级的逆变器用作充电逆变器36。充电逆变器36不限于图7中列出的逆变器。

通过逆变器系统10，平滑电容器充电设备34配置成将初始充电电力借助除了公共端以外的第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2供给至平滑电容器26。因此，可以借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T和次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T给平滑电容器26充电，而不设置用于给平滑电容器26充电的任何额外的线圈和/或端子。这允许利用用于给平滑电容器26充电的广义的逆变器借助第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2给平滑电容器26充电。

在示出的实施方式中，中性线端TR1、中性线端TS1和中性线端TT1彼此电连接，且平滑电容器充电设备34电连接至第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2。然而，公共端和充电端的布置不限于上述实施方式。如图8所示，例如，第二分接头TR3、第二分接头TS3和第二分接头TT3(第一端的一个示例)可以彼此电连接为中性点，且平滑电容器充电设备34可以电连接至中性线端TR1、中性线端TS1和中性线端TT1(第二端的一个示例)。如图9所示，第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2(第一端的一个示例)可以彼此电连接为中性点，且平滑电容器充电设备34可以电连接至中性线端TR1、中性线端TS1和中性线端TT1(第二端的一个示例)。中性点和充电端的其他布置可以应用在利用中性线端TR1、中性线端TS1和中性线端TT1、第一分接头TR2、第一分接头TS2和第一分接头TT2以及第二分接头TR3、第二分接头TS3和第二分接头TT3的逆变器系统10上。

在示出的实施方式中，如图2所示，每个次级线圈组WG1、次级线圈组WG2和次级线圈组WG3包括三个次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T。然而，在次级线圈组中，次级线圈的总数不限于示出的实施方式。而且，如图2所示，逆变器设备12包括三个次级线圈组WG1、次级线圈组WG2和次级线圈组WG3和三个逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W。然而，在逆变器设备中，次级线圈组的总数不限于示出的实施方式，且逆变器单元的总数不限于示出的实施方式。例如，对于一个次级线圈组可以设置多个逆变器单元。而且，多个逆变器单元可以设置成产生可变交流电压的一个相位电压。在该实施方式中，每个逆变器单元的逆变器电路配置成从由平滑电容器平滑的直流电压部分地产生可变交流电压的相位电压。

第二实施方式

以下将参照图10至图12描述根据第二实施方式的逆变器系统210。除了初始充电控制器46之外，逆变器系统210具有与逆变器系统10基本相同的构造。因此，具有与第一实施方式的那些元件基本相同功能的元件在此标注相同的标号，且为了简洁起见在此不再详述和/或详细示出。

如图10所示，逆变器系统210的逆变器控制器240包括初始充电控制器246，初始充电控制器246配置成控制平滑电容器充电设备34以将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。

初始充电控制器246配置成基于从外部设备4输出的开始信号来控制平滑电容器充电设备34以开始将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。在示出的实施方式中，如图10和图11所示，外部设备4配置成将逆变器开始信号和充电开始信号输出为不同信号。也就是说，初始充电控制器246配置成基于从外部设备4输出的充电开始信号(开始信号的一个示例)来控制平滑电容器充电设备34以开始将初始充电电力借助初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T以及次级线圈22R、次级线圈22S和次级线圈22T供给至平滑电容器26。逆变器单元控制器42配置成基于从外部设备4输出的逆变器开始信号控制逆变器单元16U、逆变器单元16V和逆变器单元16W。

以下将参考图12来详述控制逆变器系统210的方法(更具体地说，给平滑电容器26初始充电的方法)。

如图12所示，在步骤S201和步骤S4中，当充电开始信号从外部设备4输入到逆变器控制器240中时，充电逆变器36通过充电开关电路38而电连接至变压器14的初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。在示出的实施方式中，省略了来自第一实施方式的方法的步骤S2和步骤S3。然而，步骤S2和步骤S3可以包括在根据第二实施方式的方法中。

在步骤S5中，充电逆变器36被充电控制装置54控制以开始将初始充电电力供给至变压器14的初级线圈20R、初级线圈20S和初级线圈20T。由于步骤S4至S10与根据第一实施方式的步骤S4至S10相同，为了简洁起见在此不再详述。

通过逆变器系统210，可以得到与逆变器系统10相同的有利效果。而且，通过逆变器设备12，可以得到与逆变器设备12相同的有利效果。

在本发明中，在此所使用的术语“包括”及其派生词旨在为列举所述的特征、元件、组件、组、整体和/或步骤的存在而使用的开放端术语，但不排除其他未陈述的特征、元件、组件、组、整体和/或步骤的存在。该概念也适用于相似意思的词汇，例如术语“具有”、“包括”及其派生词。

在此所使用的描述一种装置的组件、部分或部件的术语“配置成”包括构造成和/或程序化为执行所需功能的硬件和/或软件。所需功能可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来执行。

在本发明中记载的序数(例如“第一”和“第二”)仅为标识符，但不具有任何其他意思，例如具体的顺序等。而且，例如，术语“第一元件”本身不暗示存在“第二元件”，且术语“第二元件”本身不暗示存在“第一元件”。

最后，在此所使用的程度术语(例如，“基本上”、“约”和“大约”)意味着修改术语的合理的偏差量，以便最终效果未明显地改变。

显然，根据上述教导，可以进行本发明的许多修改和变化。因此，可以理解在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于本文具体的描述而被施行。

Claims (22)

1.一种逆变器系统，其特征在于，包括：

逆变器设备，所述逆变器设备包括：

变压器，所述变压器包括：

初级线圈，输入交流电压从第一电源被供给至所述初级线圈，其中所述初级线圈设置有多个分接头，所述多个分接头中的一个分接头连接至所述第一电源；和

次级线圈，所述次级线圈配置成电磁连接至所述初级线圈以产生中间交流电压；以及

逆变器单元，所述逆变器单元配置成从所述中间交流电压产生可变交流电压，每个所述逆变器单元包括：

转换器电路，所述转换器电路配置成将所述中间交流电压转换为直流电压；

平滑电容器，所述平滑电容器配置成使所述直流电压平滑；和

逆变器电路，所述逆变器电路配置成从由所述平滑电容器平滑的直流电压至少部分地产生所述可变交流电压的相位电压；以及

平滑电容器充电设备，电力从不同于所述第一电源的第二电源供给至所述平滑电容器充电设备，所述平滑电容器充电设备电连接至所述初级线圈的另一分接头以将初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

2.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，每个所述初级线圈包括：

输入端，从所述第一电源借助所述输入端供给所述输入交流电压，

第一端，所述第一端限定了每个所述初级线圈的在所述输入端和所述第一端之间的第一匝数，以及

第二端，所述第二端限定了每个所述初级线圈的在所述输入端和所述第二端之间的第二匝数，所述第二匝数不同于所述第一匝数，以及

其中，所述平滑电容器充电设备电连接至所述第二端，且配置成将所述初始充电电力借助所述第二端供给至所述平滑电容器。

3.根据权利要求2所述的逆变器系统，

其中，所述第二匝数大于所述第一匝数。

4.根据权利要求3所述的逆变器系统，

其中，每个所述初级线圈还包括第三端，所述第三端限定了所述输入端和所述第三端之间的第三匝数，以及

其中所述第三匝数小于所述第一匝数。

5.根据权利要求1所述的逆变器系统，

其中，所述逆变器设备还包括初始充电控制器，所述初始充电控制器配置成控制所述平滑电容器充电设备将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

6.根据权利要求5所述的逆变器系统，

其中，每个所述逆变器单元包括电压检测器，所述电压检测器配置成检测所述平滑电容器两端的电压，以及

其中，所述初始充电控制器配置成基于由所述电压检测器检测到的电压来控制所述平滑电容器充电设备。

7.根据权利要求6所述的逆变器系统，

其中，所述初始充电控制器包括充电状态确定装置，所述充电状态确定装置配置成基于由所述电压检测器检测到的电压来确定所述平滑电容器的初始充电是否完成。

8.根据权利要求7所述的逆变器系统，

其中，所述初始充电控制器包括充电控制装置，所述充电控制装置配置成基于所述充电状态确定装置的确定结果来控制所述平滑电容器充电设备以将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

9.根据权利要求8所述的逆变器系统，

其中，如果所述充电状态确定装置确定所述平滑电容器的所述初始充电未完成，则所述充电控制装置控制所述平滑电容器充电设备以开始将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

10.根据权利要求8所述的逆变器系统，

其中，如果所述充电状态确定装置确定所述平滑电容器的所述初始充电完成了，则所述充电控制装置控制所述平滑电容器充电设备以停止将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

11.根据权利要求5所述的逆变器系统，

其中，所述初始充电控制器配置成基于从外部设备输出的开始信号来控制所述平滑电容器充电设备以开始将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

12.根据权利要求5所述的逆变器系统，

其中，所述平滑电容器充电设备包括充电逆变器，所述充电逆变器电连接至所述初级线圈且配置成将可变充电电压供给至所述初级线圈。

13.根据权利要求12所述的逆变器系统，

其中，所述初始充电控制器配置成控制所述充电逆变器以逐渐地增大所述可变充电电压。

14.一种逆变器设备，所述逆变器设备包括：

变压器，所述变压器包括：

初级线圈，输入交流电压从第一电源被供给至所述初级线圈，其中所述初级线圈设置有多个分接头，所述多个分接头中的一个分接头连接至所述第一电源；以及

次级线圈，所述次级线圈配置成电磁连接至所述初级线圈以产生中间交流电压；

逆变器单元，所述逆变器单元配置成从所述中间交流电压产生可变交流电压，每个所述逆变器单元包括：

转换器电路，所述转换器电路配置成将所述中间交流电压转换为直流电压；

平滑电容器，所述平滑电容器配置成使所述直流电压平滑；以及

逆变器电路，所述逆变器电路配置成从由所述平滑电容器平滑的所述直流电压至少部分地产生所述可变交流电压的相位电压；以及

初始充电控制器，所述初始充电控制器配置成控制平滑电容器充电设备以利用从不同于所述第一电源的第二电源供给的电力将初始充电电力借助所述初级线圈的另一分接头和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

15.根据权利要求14所述的逆变器设备，

其中，每个所述逆变器单元包括电压检测器，所述电压检测器配置成检测所述平滑电容器两端的电压，以及

其中，所述初始充电控制器配置成基于所述电压检测器检测到的电压来控制所述平滑电容器充电设备。

16.根据权利要求15所述的逆变器设备，

其中，所述初始充电控制器包括充电状态确定装置，所述充电状态确定装置配置成基于所述电压检测器检测到的电压来确定所述平滑电容器的初始充电是否完成。

17.根据权利要求16所述的逆变器设备，

其中，所述初始充电控制器包括充电控制装置，所述充电控制装置配置成基于所述充电状态确定装置的确定结果控制所述平滑电容器充电设备，以将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

18.根据权利要求17所述的逆变器设备，

其中，如果所述充电状态确定装置确定所述平滑电容器的所述初始充电未完成，则所述充电控制装置控制所述平滑电容器充电设备以开始将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

19.根据权利要求17所述的逆变器设备，

其中，如果所述充电状态确定装置确定所述平滑电容器的所述初始充电完成了，则所述充电控制装置控制所述平滑电容器充电设备以停止将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

20.根据权利要求14所述的逆变器设备，

其中，所述初始充电控制器配置成基于从外部设备输出的开始信号来控制所述平滑电容器充电设备以开始将所述初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至所述平滑电容器。

21.一种逆变器设备，所述逆变器设备包括：

变压器，所述变压器包括：

初级线圈，输入交流电压从第一电源被供给至所述初级线圈，其中所述初级线圈设置有多个分接头，所述多个分接头中的一个分接头连接至所述第一电源；以及

次级线圈，所述次级线圈配置成电磁连接至所述初级线圈以产生中间交流电压；

逆变器单元，所述逆变器单元配置成从所述中间交流电压产生可变交流电压，每个所述逆变器单元包括：

转换器电路，所述转换器电路配置成将所述中间交流电压转换为直流电压；

平滑电容器，所述平滑电容器配置成使所述直流电压平滑；以及

逆变器电路，所述逆变器电路配置成从由所述平滑电容器平滑的所述直流电压至少部分地产生所述可变交流电压的相位电压；以及

用于控制所述平滑电容器充电设备以利用从不同于所述第一电源的第二电源供给的电力将初始充电电力借助所述初级线圈的另一分接头和所述次级线圈供给至所述平滑电容器的装置。

22.一种控制根据权利要求1所述的逆变器系统的方法，所述方法包括：

将来自第一电源的输入交流电压供给至所述逆变器系统的变压器的初级线圈，以利用所述逆变器系统的逆变器单元产生可变交流电压，所述变压器包括次级线圈，所述次级线圈配置成电磁连接至所述初级线圈；以及

在供给所述输入交流电压之前，利用由不同于所述第一电源的第二电源供给的电力，将初始充电电力借助所述初级线圈和所述次级线圈供给至设置在每个所述逆变器单元中的平滑电容器。