CN107040153A - 电源转换器及其控制方法 - Google Patents
电源转换器及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107040153A CN107040153A CN201610388380.XA CN201610388380A CN107040153A CN 107040153 A CN107040153 A CN 107040153A CN 201610388380 A CN201610388380 A CN 201610388380A CN 107040153 A CN107040153 A CN 107040153A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power transfer
- power supply
- circuit
- transfer module
- changeover device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/30—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by dynamic converters
- H02M7/32—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by dynamic converters using mechanical contact-making and -breaking parts
- H02M7/36—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by dynamic converters using mechanical contact-making and -breaking parts with electromagnetically-operated vibrating contacts, e.g. chopper
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
- H02M1/007—Plural converter units in cascade
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
- H02M1/0074—Plural converter units whose inputs are connected in series
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
一种电源转换器及其控制方法于此公开。电源转换器包含多个电源转换模块以及多个开关电路。每一电源转换模块包含旁路元件用以于故障发生时导通。开关电路彼此以串联方式电性连接并分别以并联方式电性连接至电源转换模块。任一开关电路用以在相应的电源转换模块的旁路元件导通时导通。
Description
技术领域
本公开内容涉及一种电源转换器,且特别涉及具有级联(cascaded)电源模块的电源转换器。
背景技术
部分的电源转换系统采用级联(cascade)的标准模块以操作在中电压(mediumvoltage)输入,且当部分模块于操作过程中故障时,额外的标准模块可供系统的冗余设计。
然而,为了要移除故障模块并安装新的模块,由于安全性考量,转换器系统必须完全关机,在更换程序中电源转换器系统无法连续性地供电。
发明内容
本案的一态样为一种电源转换器。电源转换器包含:多个电源转换模块,其中每一电源转换模块包含一旁路元件,该旁路元件用以于一故障发生时导通;以及多个开关电路,彼此以串联形式电性耦接并分别以并联形式电性耦接于该些电源转换模块;其中任一开关电路用以在相应的该电源转换模块中的该旁路元件导通时导通。
在本案的部分实施例中,每一电源转换模块包含一输入端子与一输出端子,该些开关电路电性耦接于相应的该电源转换模块的该输入端子,该些输入端子以串联形式电性耦接,该些电源转换模块的该些输出端子彼此以并联形式电性耦接。
在本案的部分实施例中,该些电源转换模块用以通过该些输入端子接收一交流输入电压,并转换该交流输入电压以通过该些输出端子输出一直流输出电压。
在本案的部分实施例中,电源转换器还包含:一控制电路,电性耦接于该些开关电路以及该些电源转换模块,并用以响应于代表该故障的一故障信号,输出一旁路信号以导通相应的开关电路,其中该故障信号是自相应的电源转换模块接收。
在本案的部分实施例中,电源转换器还包含:多个闩锁,其中每一闩锁以并联形式连接于相应的开关电路。
在本案的部分实施例中,每一开关电路包含一继电器,该继电器包含一线圈,一第一接点与一第二接点,其中该第一接点与该第二接点为常开。
在本案的部分实施例中,该继电器的该线圈电性耦接于该控制电路与一接地端之间。
在本案的部分实施例中,每一电源转换模块还包含一保护元件,该保护元件用以导通相应电源转换模块中的该旁路元件并输出代表该故障的一故障信号。
本案的另一态样为一种电源转换器。电源转换器包含:一第一电源转换模块;一第二电源转换模块,电性耦接于该第一电源转换模块;以及一电源转换器电源柜架,包含:一第一开关电路,以并联形式电性耦接于该第一电源转换模块;一第二开关电路,以并联形式电性耦接于该第二电源转换模块,并以串联形式电性耦接于该第一开关电路;以及一控制电路,用以当该第一电源转换模块输出一故障信号至该控制电路时输出一旁路信号以导通该第一开关电路,用以当该第二电源转换模块输出该故障信号至该控制电路时输出该旁路信号以导通该第二开关电路。
在本案的部分实施例中,该第一电源转换模块与该第二电源转换模块每一者各自包含一旁路元件与一保护元件,其中当该保护元件检测一故障发生时,该旁路元件用以闭合,该保护元件用以输出该故障信号至该控制电路。
在本案的部分实施例中,该第一电源转换模块与该第二电源转换模块的输入端子彼此以串联形式电性耦接,该第一电源转换模块与该第二电源转换模块的输出端子彼此以并联形式电性耦接。
在本案的部分实施例中,该第一电源转换模块与该第二电源转换模块每一者各自用以通过相应的输入端子接收一交流输入电压,并转换该输入电压以通过相应的输出端子输出一直流输出电压。
在本案的部分实施例中,该电源转换器电源柜架还包含:一第一闩锁,以并联形式连接于该第一开关电路;以及一第二闩锁,以并联形式连接于该第二开关电路。
在本案的部分实施例中,该第一开关电路与该第二开关电路每一者各自包含一继电器,该继电器包含一线圈、一第一接点以及一第二接点,其中该第一接点与该第二接点为常开。
在本案的部分实施例中,该继电器的该线圈电性耦接于该控制电路与一接地端之间。
本案的又一态样为一种电源转换器的控制方法。控制方法包含:由一控制电路自多个电源转换模块中的一者接收一故障信号;以及由该控制电路响应于该故障信号输出一旁路信号至一开关电路以导通该开关电路,其中该开关电路以并联形式电性耦接于相应的电源转换模块;其中该控制电路以及该些开关电路是设置于一电源柜架,该些电源转换模块安装于该电源柜架。
在本案的部分实施例中,控制方法,还包含:由该电源转换模块中的一保护元件检测故障是否发生;当检测到故障时通过导通该电源转换模块中的一旁路元件以旁路略过相应的电源转换模块;以及当该旁路元件导通时,由该保护元件输出该故障信号至该控制电路。
在本案的部分实施例中,检测故障是否发生包含检测该电源转换模块的一输入电压是否大于一第一预设值,检测该电源转换模块的一输出电压是否大于一第二预设值,或检测该电源转换模块的一温度是否大于一预设温度。
在本案的部分实施例中,控制方法还包含:当相应的电源转换模块被更换时,由该控制电路输出一重启信号至该开关电路以断开该开关电路。
在本案的部分实施例中,该些开关电路每一者各自包含一继电器,该继电器包含一线圈、一第一接点以及一第二接点,其中导通该开关电路包含:响应该旁路信号致能该线圈,以闭合该第一接点与该第二接点,其中该第一接点与该第二接点为常开。
附图说明
图1为根据本案部分实施例所绘示的电源转换器的示意图。
图2为根据本案部分实施例所绘示的电源转换器的示意图。
图3为根据本案部分实施例所绘示的操作图2所示的电源转换器的方法的流程图。
图4为根据本案部分实施例所绘示的电源转换器的示意图。
图5为根据本案部分实施例所绘示的电源转换器的示意图。
附图标记说明:
100 电源转换器
112、114 输入端子
116、118 输出端子
120a~120c 开关电路
122 继电器线圈
124、126 接点
130a~130c 旁路电路
140 控制电路
160a~160c 电源转换模块
162a~162c 旁路元件
164a~164c 转换器元件
180a~180c 闩锁
200 方法
S210~S260 操作
Vin 输入电压
Vout 输出电压
V1a~V1c、V2a~V2c 电压
BS1~BS3 旁路信号
FS 故障信号
具体实施方式
下文是举实施例配合说明书附图作详细说明,以更好地理解本公开内容的态样,但所提供的实施例并非用以限制本公开所涵盖的范围,而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序,任何由元件重新组合的结构,所产生具有均等技术效果的装置,皆为本公开所涵盖的范围。此外,根据业界的标准及惯常做法,附图仅以辅助说明为目的,并未依照原尺寸作图,实际上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。
在全篇说明书与权利要求所使用的用词(terms),除有特别注明外,通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论,以提供本领域技术人员在有关本公开的描述上额外的引导。
关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”一般通常是指数值的误差或范围于百分之二十以内,较好地是于百分之十以内,而更佳地则是于百分之五以内。文中若无明确说明,其所提及的数值皆视作为近似值,例如可如“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围,或其他近似值。
此外,在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指“包含但不限于”。此外,本文中所使用的“及/或”,包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。
于本文中,当一元件被称为“连接”或“耦接”时,可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外,虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件,该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明,否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位,亦非用以限定本发明。
请参考图1。图1为根据本案部分实施例所绘示的电源转换器100的示意图。电源转换器100使用多个电源转换模块160a、160b和160c将交流输入电压Vin转换为直流输出电压Vout,其中电源转换模块160a、160b和160c可安装于电源转换器100的电源柜架(powershelf)内,或自电源转换器100的电源柜架中移除。在部分实施例中,输入电压Vin为中压(如:600伏~69千伏)的电压层级,电源转换模块160a、160b和160c彼此于输入侧以串联形式电性连接,且于输出侧以并联形式电性连接,如图1中所示。如此一来,由于输入电压Vin被分配为由相应的电源转换模块接收的电压V1a、V1b、V1c,每一电源转换模块160a~160c的额定电压便得以降低。此外,低压半导体元件便可使用在电源转换模块160a~160c之中。
如图1中所绘示,电源转换器100包含输入端子112、114,输出端子116、118,开关电路120a~120c以及控制电路140。在部分实施例中,开关电路120a~120c和控制电路140被设置于电源转换器100的电源柜架内。输入端子112和114用以接收输入电压Vin。举例来说,输入端子112可电性耦接至三相交流电源(如:电网)的其中一相端点,输入端子114可电性耦接至三相交流电源的中性端点。输出端子116和118电性连接于电源转换模块160a~160c的输出侧并用以提供直流输出电压Vout至负载。
举例而言,开关电路120a~120c分别以并联形式电性耦接至电源转换模块160a~160c。换言之,开关电路120a的第一端耦接至电源转换模块160a于输入侧的第一端,开关电路120a的第二端耦接至电源转换模块160a于输入侧的第二端。相似地,开关电路120b、120c的第一端与第二端亦分别耦接至电源转换模块160b、160c于输入侧的第一端与第二端。
在部分实施例中,开关电路120a~120c为继电器(Relay)。举例来说,开关电路120a包含继电器线圈122、接点124和126。继电器线圈122通过第一端点电性连接于控制电路140,并通过第二端点电性连接于接地端GND。接点124和126分别耦接至开关电路120a的第一端与第二端。接点124、126为常开(normally-open),使得第一端与第二端电性分离。当继电器线圈122被致能时,接点124与接点126闭合使得第一端与第二端电性耦接,相应的电源转换模块160a被旁路略过(bypass)。
开关电路120b和120c的结构与开关电路120a的结构相似,为求简洁起见于此不再赘述。值得注意的是,绘示于图1中并于以上描述的开关电路120a~120c的设置仅为释例之用。各种开关电路120a~120c的设置方式亦落入本公开内容所涵盖的范围,且开关电路120a~120c可由不同类型的开关或继电器实作。
在部分实施例中,电源转换模块160a~160c可安装于电源柜架中。当电源转换模块160a~160c安装完成,电源转换模块160a~160c1分别接收交流电压V1a、V1b及V1c并分别转换交流电压为直流电压V2a、V2b、V2c。
请参考图2。图2为根据本案部分实施例所绘示的电源转换器100的示意图。于图2中,与图1的实施例有关的相似元件是以相同的参考标号表示以便于理解。举例而言。在部分实施例中,每一电源转换模块160a~160c包含相应的旁路元件(如:旁路元件162a~162c)、相应的转换器元件(如:转换器元件164a~164c)以及相应的保护元件(未绘示于图中)。
旁路元件162a~162c可由各种半导体装置,例如闸流晶体管(thyristor)实现,并用以导通电源转换模块160a~160c的输入侧,以避免相应的电源转换模块160a~160c故障时,电压V1a~V1c流经转换器元件164a~164c。转换器元件164a~164c分别电性耦接至旁路元件162a~162c并用以于正常操作下将交流电压V1a~V1c转换为直流电压V2a~V2c。具体来说,在部分实施例中,转换器元件164a~164c可由各种切换式电源供应器电路实作,例如降压式转换器(buck converter)、反激式转换器(flyback converter)、顺向式转换器(forward converter),或本领域具通常知识者所熟知的任何其他适合的电源转换电路。保护元件用以检测相应的电源转换模块160a~160c中是否发生故障。当故障被检测到时,保护元件导通相应的旁路元件162a~162c并输出相应的故障信号FS至控制电路140。具体来说,在部分实施例中,保护元件可由各种过电压(over-voltage)保护电路、过电流(over-current)保护电路、过温度(over-temperature)保护电路、本领域具通常知识者所熟知的其他保护电路,或以上提及保护电路的任意组合。
举例来说,在部分实施例中,保护元件可检测相应的电源转换模块160a~160c的输入电压V1a~V1c是否大于第一预设值(如:输入电压上限值),检测相应的电源转换模块160a~160c的输出电压V2a~V2c是否大于第二预设值(如:输出电压上限值),检测相应的电源转换模块160a~160c的温度是否大于预设温度。
控制电路140电性耦接于安装的电源转换模块160a~160c以及开关电路120a~120c。在部分实施例中,开关电路140电性耦接于电源转换模块160a~160c的保护元件以自电源转换模块160a~160c接收故障信号FS,并电性耦接于开关电路120a-120c的继电器线圈122以输出旁路信号BS1~BS3至开关电路120a-120c的继电器线圈122。在部分实施例中,控制电路140可由微控制器(microcontroller)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、微过程控制器(Microprogrammed Control Unit,MCU)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA),或本领域具通常知识者所熟知的其他相似的处理装置。为更好地理解本公开内容,控制电路140的操作将于以下段落中配合图3所绘示的方法进行说明,但本案并不以此为限。
请参考图3。图3为根据本案部分实施例所绘示的操作图2所示的电源转换器100的方法200的流程图。图2中电源转换器100的操作亦将配合图3中所绘示的方法200描述如下。举例来说,方法200包含操作S210、S220、S230、S240以及S250。值得注意的是,方法200配合图2中所示的电源转换器100进行说明仅为释例之用,并非用以限制本案。于图3中,与图2的实施例有关的相似元件是以相同的参考标号表示以便于理解。
首先,于操作S210中,电源转换模块160a~160c的保护元件检测相应的电源转换模块160a~160c是否发生故障。举例来说,如先前段落所述,保护元件可检测输入电压V1a~V1c、输出电压V2a~V2c以及电源转换模块160a~160c的温度。值得注意的是,保护元件可执行过电流保护、过电压保护、过温度保护或其他本领域具通常知识者所熟知的保护。
接着,在操作S220中,当检测到故障时,相应的电源转换模块160a~160c中的旁路元件162a~162c自动导通以旁路略过相应的电源转换模块160a~160c。举例来说,若电源转换模块160a中的保护元件检测到故障发生而电源转换模块160a的温度超过上限,则保护元件启动旁路元件162a使其导通。因此,流入电源转换模块160a的电流便会经过旁路元件162a而不会有电流流入转换器元件164a。
接着,在操作S230中,当旁路元件导通时,保护元件输出故障信号FS至控制电路140。举例来说,当旁路元件162a启动并导通时,相应的电源转换模块160a通过保护元件输出故障信号FS至控制电路140。
接着,在操作S240中,控制电路140接收代表故障发生的电源转换模块(如:电源转换模块160a)的故障信号FS。
接着,在操作S250中,响应于接收的故障信号FS,控制电路140输出相应的旁路信号BS1~BS3至以并联形式电性耦接于相应电源转换模块160a~160c的开关电路120a~120c,使得开关电路120a~120c导通。举例来说,当故障信号FS代表电源转换模块160a由于故障而被旁路忽略,则控制电路140输出旁路信号BS1至开关电路120a以导通开关电路120a。举例来说,在部分实施例中,开关电路120a中的继电器线圈122相应于旁路信号BS1而被致能,据以使接点124与接点126闭合。
由于开关电路120a于相应的电源转换模块160a故障时导通,于电源转换模块160a输入侧之间的电压V1a大致为零。因此,没有电流流入电源转换模块160a,且操作者可安全地移除并更换故障的电源转换模块160a。
在部分实施例中,由于电源转换模块160a的数量具有冗余设计,因此输入电压Vin可分配至由其余正常的电源转换模块160b与160c接收的电压V1b与电压V1c,藉此转换器100可仍继续操作并执行电能转换以电源转换模块160b与160c输出直流输出电压Vout。
在部分实施例中,方法200还包含操作S260。在操作S260中,当相应的电源转换模块160a~160c更换完成时,控制电路140输出重启信号至开关电路120a-120c以重新断开开关电路120a-120c。举例来说,当新的电源转换模块安装好以取代故障的电源转换模块160a时,控制电路140输出重启信号至开关电路120a以去能继电器线圈122,使接点124和126回到常开状态。
在部分实施例中,电源转换器100可暂时关机并在更换故障电源转换模块后重新启动。可通过设置额外的电源,例如电池,电性耦接于输出端子116与输出端子118以于重启电源转换器100的过程中供应输出电压Vout。在其他部分实施例中,新的电源转换模块可于相应的开关电路重新断开后直接执行电能转换,无须重启电源转换器100以实现不中断的电源供应。
于上述的内容中,包含示例性的步骤。然而此些步骤并不必需依序执行。在本实施方式中所提及的步骤,除特别叙明其顺序者外,均可依实际需要调整其前后顺序,甚至可同时或部分同时执行。
值得注意的是,于图1与图2实施例中所绘示的开关电路及电源转换模块的数量仅为释例之用,并为了说明上的方便而简化。本领域具通常知识者可在不超出本案的精神或范围的情况下修改电源转换器100以设置更多的开关电路以及电源转换模块。举例来说,在部分实施例中,只要剩余的电源转换模块可承受输入电压Vin,电源转换器100可在一个以上的电源转换模块被相应的开关电路旁路忽略的情形下正常地执行电能转换。
请参考图4。图4为根据本案部分实施例所绘示的电源转换器100的示意图。于图4中,与图2的实施例有关的相似元件是以相同的参考标号表示以便于理解。与图2相较,在图4中所示的电源转换器100还包含机械式闩锁(latch)180a、180b以及180c。
如图4中所示,每一闩锁180a~180c以并联形式连接于相应的开关电路120a~120c。具体来说,闩锁180a并联连接于开关电路120a,闩锁180b并联连接于开关电路120b,闩锁180c并联连接于开关电路120c。闩锁180a~180c设置于电源转换器100的电源柜架内。当操作者自电源柜架移除故障的电源转换模块时,相应的闩锁180a~180c相应地导通以确保没有电流流经故障的电源转换模块。因此,即便开关电路120a~120c没有适当地闭合,仍可确保操作者于移除程序中的安全。
请参考图5。图5为根据本案部分实施例所绘示的电源转换器100的示意图。于图5中,与图2的实施例有关的相似元件是以相同的参考标号表示以便于理解。与图2相较,电源转换模块160a~160c中分别省略了旁路元件162a~162c。
另一方面,旁路电路130a~130c设置于电源转换器100的电源柜架内。具体来说,在部分实施例中,旁路电路130a~130c分别以并联形式电性耦接于电源转换模块160a~160c。换言之,旁路电路130a的第一端耦接至电源转换模块160a的输入侧的第一端,旁路电路130a的第二端耦接至电源转换模块160a的输入侧的第二端。相似地,旁路电路130b、130c的第一端与第二端亦分别耦接至电源转换模块160b、160c于输入侧的第一端与第二端。
此外,如图5所绘示,每一旁路电路130a~130c以并联形式连接于相应的开关电路120a~120c。具体来说,旁路电路130a以并联形式连接于开关电路120a,旁路电路130b以并联形式连接于开关电路120b,旁路电路130c以并联形式连接于开关电路120c。
与前述各个实施例相似,旁路电路130a~130c可由各种半导体装置,如闸流晶体管实现,并用以导通电源转换模块160a~160c的输入侧,以避免相应的电源转换模块160a~160c故障时,电压流经电源转换模块160a~160c。换言之,当检测到故障时,保护元件导通相应旁路电路130a~130c并输出相应的故障信号FS至控制电路140。具体来说,在部分实施例中,保护元件可由各种过电压(over-voltage)保护电路、过电流(over-current)保护电路、过温度(over-temperature)保护电路、本领域具通常知识者所熟知的其他保护电路,或以上提及保护电路的任意组合。旁路电路130a~130c的操作已于前述实施例中详细说明,为求简洁故于此不在赘述。
通过将旁路元件162a~162c自电源转换模块160a~160c中移动至电源柜架,电源转换模块160a~160c的体积可减小并进而简化电源转换模块160a~160c的设计。因此,电源转换模块160a~160c的制造成本可降低,并仍然可通过设置于电源柜架的开关电路120a~120c以及旁路电路130a~130c的操作,确保操作者于移除程序中的安全。
虽然本公开内容已以实施方式公开如上,然其并非用以限定本公开内容,任何本领域技术人员,在不脱离本公开内容的精神和范围内,当可作各种变动与润饰,因此本公开内容的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
Claims (20)
1.一种电源转换器,包含:
多个电源转换模块,其中每一电源转换模块包含一旁路元件,该旁路元件用以于一故障发生时导通;以及
多个开关电路,彼此以串联形式电性耦接并分别以并联形式电性耦接于该些电源转换模块;
其中任一开关电路用以在相应的该电源转换模块中的该旁路元件导通时导通。
2.如权利要求1所述的电源转换器,其中每一电源转换模块包含一输入端子与一输出端子,该些开关电路电性耦接于相应的该电源转换模块的该输入端子,该些输入端子以串联形式电性耦接,该些电源转换模块的该些输出端子彼此以并联形式电性耦接。
3.如权利要求2所述的电源转换器,其中该些电源转换模块用以通过该些输入端子接收一交流输入电压,并转换该交流输入电压以通过该些输出端子输出一直流输出电压。
4.如权利要求1所述的电源转换器,还包含:
一控制电路,电性耦接于该些开关电路以及该些电源转换模块,并用以响应于代表该故障的一故障信号输出一旁路信号以导通相应的开关电路,其中该故障信号是自相应的电源转换模块接收。
5.如权利要求1所述的电源转换器,还包含:多个闩锁,其中每一闩锁以并联形式连接于相应的开关电路。
6.如权利要求1所述的电源转换器,其中每一开关电路包含一继电器,该继电器包含一线圈,一第一接点与一第二接点,其中该第一接点与该第二接点为常开。
7.如权利要求6所述的电源转换器,其中该继电器的该线圈电性耦接于一控制电路与一接地端之间。
8.如权利要求1所述的电源转换器,其中每一电源转换模块还包含一保护元件,该保护元件用以导通相应电源转换模块中的该旁路元件并输出代表该故障的一故障信号。
9.一种电源转换器,包含:
一第一电源转换模块;
一第二电源转换模块,电性耦接于该第一电源转换模块;以及
一电源转换器电源柜架,包含:
一第一开关电路,以并联形式电性耦接于该第一电源转换模块;
一第二开关电路,以并联形式电性耦接于该第二电源转换模块,并以串联形式电性耦接于该第一开关电路;以及
一控制电路,用以当该第一电源转换模块输出一故障信号至该控制电路时输出一旁路信号以导通该第一开关电路,用以当该第二电源转换模块输出该故障信号至该控制电路时输出该旁路信号以导通该第二开关电路。
10.如权利要求9所述的电源转换器,其中该第一电源转换模块与该第二电源转换模块每一者各自包含一旁路元件与一保护元件,其中当该保护元件检测一故障发生时,该旁路元件用以闭合,该保护元件用以输出该故障信号至该控制电路。
11.如权利要求9所述的电源转换器,其中该第一电源转换模块与该第二电源转换模块的输入端子彼此以串联形式电性耦接,该第一电源转换模块与该第二电源转换模块的输出端子彼此以并联形式电性耦接。
12.如权利要求11所述的电源转换器,其中该第一电源转换模块与该第二电源转换模块每一者各自用以通过相应的输入端子接收一交流输入电压,并转换该交流输入电压以通过相应的输出端子输出一直流输出电压。
13.如权利要求9所述的电源转换器,其中该电源转换器电源柜架还包含:
一第一闩锁,以并联形式连接于该第一开关电路;以及
一第二闩锁,以并联形式连接于该第二开关电路。
14.如权利要求9所述的电源转换器,其中该第一开关电路与该第二开关电路每一者各自包含一继电器,该继电器包含一线圈、一第一接点以及一第二接点,其中该第一接点与该第二接点为常开。
15.如权利要求14所述的电源转换器,其中该继电器的该线圈电性耦接于该控制电路与一接地端之间。
16.一种电源转换器的控制方法,包含:
由一控制电路自多个电源转换模块中的一者接收一故障信号;以及
由该控制电路响应于该故障信号输出一旁路信号至多个开关电路中的一者以导通该开关电路,其中该些开关电路以并联形式电性耦接于相应的电源转换模块;
其中该控制电路以及该些开关电路是设置于一电源柜架,该些电源转换模块安装于该电源柜架。
17.如权利要求16所述的控制方法,还包含:
由该些电源转换模块中的一保护元件检测故障是否发生;
当检测到故障时通过导通该些电源转换模块中的一旁路元件以旁路略过相应的电源转换模块;以及
当该旁路元件导通时,由该保护元件输出该故障信号至该控制电路。
18.如权利要求17所述的控制方法,其中检测故障是否发生包含检测该些电源转换模块的一输入电压是否大于一第一预设值,检测该些电源转换模块的一输出电压是否大于一第二预设值,或检测该些电源转换模块的一温度是否大于一预设温度。
19.如权利要求16所述的控制方法,还包含:
当相应的电源转换模块被更换时,由该控制电路输出一重启信号至该开关电路以断开该开关电路。
20.如权利要求16所述的控制方法,其中该些开关电路每一者各自包含一继电器,该继电器包含一线圈、一第一接点以及一第二接点,其中导通该开关电路包含:
响应该旁路信号致能该线圈,以闭合该第一接点与该第二接点,其中该第一接点与该第二接点为常开。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/014,025 US9812946B2 (en) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | Power converter and operating method thereof |
US15/014,025 | 2016-02-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107040153A true CN107040153A (zh) | 2017-08-11 |
CN107040153B CN107040153B (zh) | 2019-11-22 |
Family
ID=59387205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610388380.XA Active CN107040153B (zh) | 2016-02-03 | 2016-06-02 | 电源转换器及其控制方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9812946B2 (zh) |
CN (1) | CN107040153B (zh) |
RU (1) | RU2636749C2 (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108233689A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-29 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种功率变换装置及控制方法 |
CN111756229A (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-09 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 高压侧串联低压侧并联的变换系统 |
CN111756232A (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-09 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 功率单元 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018051390A1 (ja) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | 株式会社日立製作所 | 変圧器および電力変換器 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050162836A1 (en) * | 2004-01-23 | 2005-07-28 | James Briggs | Modular UPS |
US20100314937A1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-12-16 | Jacobson Boris S | Reconfigurable multi-cell power converter |
CN102201728A (zh) * | 2010-03-25 | 2011-09-28 | Abb瑞士有限公司 | 桥接单元 |
CN202004680U (zh) * | 2011-04-15 | 2011-10-05 | 国网电力科学研究院 | 具有可变电流比的正弦波逆变器并联系统 |
CN102349223A (zh) * | 2009-03-11 | 2012-02-08 | Abb技术有限公司 | 模块化的电压源变换器 |
CN102868290A (zh) * | 2012-09-05 | 2013-01-09 | 华北电力大学 | 全桥型mmc-hvdc子模块故障就地诊断与保护方法 |
CN103036415A (zh) * | 2011-09-29 | 2013-04-10 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 一种功率半导体开关串联电路及其控制方法 |
CN103368197A (zh) * | 2013-07-15 | 2013-10-23 | 国网智能电网研究院 | 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法 |
WO2014026840A2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-02-20 | Abb Technology Ag | Electrical power distribution system for data centers |
WO2014056742A2 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-17 | Abb Technology Ag | Controlling a mocular converter |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1319155A1 (ru) * | 1986-02-06 | 1987-06-23 | Научно-производственное объединение по сельскохозяйственному машиностроению | Устройство дл защиты силовых преобразователей |
RU2119231C1 (ru) * | 1996-03-04 | 1998-09-20 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения" | Силовой транзисторный преобразователь |
US7359223B2 (en) * | 2005-03-30 | 2008-04-15 | General Electric Company | Power converter system and method |
US7679941B2 (en) | 2007-06-06 | 2010-03-16 | General Electric Company | Power conversion system with galvanically isolated high frequency link |
US8242704B2 (en) * | 2008-09-09 | 2012-08-14 | Point Somee Limited Liability Company | Apparatus, method and system for providing power to solid state lighting |
CN101882863B (zh) | 2010-06-30 | 2012-11-21 | 上海发电设备成套设计研究院 | 一种单元级联高压变频器的单元旁路电路 |
DE102010039640A1 (de) | 2010-08-23 | 2012-02-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Traktionsstromrichter |
DE102011004328B4 (de) | 2011-02-17 | 2022-01-27 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Verfahren zum Überbrücken eines Submoduls eines modularen Mehrstufenumrichters |
CN105610312A (zh) | 2011-11-11 | 2016-05-25 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 一种级联型变频器及功率单元 |
US20130313906A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | General Electric Company | Remote load bypass system |
KR101449736B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-10-08 | 주식회사 효성 | 컨버터의 바이패스 장치 |
US10389224B2 (en) * | 2013-12-31 | 2019-08-20 | Samsung Display Co., Ltd. | Power converter system and method of operating thereof |
-
2016
- 2016-02-03 US US15/014,025 patent/US9812946B2/en active Active
- 2016-05-11 RU RU2016118256A patent/RU2636749C2/ru active
- 2016-06-02 CN CN201610388380.XA patent/CN107040153B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050162836A1 (en) * | 2004-01-23 | 2005-07-28 | James Briggs | Modular UPS |
CN102349223A (zh) * | 2009-03-11 | 2012-02-08 | Abb技术有限公司 | 模块化的电压源变换器 |
US20100314937A1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-12-16 | Jacobson Boris S | Reconfigurable multi-cell power converter |
CN102201728A (zh) * | 2010-03-25 | 2011-09-28 | Abb瑞士有限公司 | 桥接单元 |
CN202004680U (zh) * | 2011-04-15 | 2011-10-05 | 国网电力科学研究院 | 具有可变电流比的正弦波逆变器并联系统 |
CN103036415A (zh) * | 2011-09-29 | 2013-04-10 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 一种功率半导体开关串联电路及其控制方法 |
WO2014026840A2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-02-20 | Abb Technology Ag | Electrical power distribution system for data centers |
CN102868290A (zh) * | 2012-09-05 | 2013-01-09 | 华北电力大学 | 全桥型mmc-hvdc子模块故障就地诊断与保护方法 |
WO2014056742A2 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-17 | Abb Technology Ag | Controlling a mocular converter |
CN103368197A (zh) * | 2013-07-15 | 2013-10-23 | 国网智能电网研究院 | 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
CHUANHONG ZHAO,ET AL: "Power Electronic Transformer (PET) Converter:Design of a 1.2MW Demonstrator for Traction Applications", 《INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON POWER ELECTRONICS POWER ELECTRONICS, ELECTRICAL DRIVES, AUTOMATION AND MOTION》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108233689A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-29 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种功率变换装置及控制方法 |
CN111756229A (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-09 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 高压侧串联低压侧并联的变换系统 |
CN111756232A (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-09 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 功率单元 |
US11217993B2 (en) | 2019-03-27 | 2022-01-04 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd | Conversion system with high voltage side and low voltage side |
US11394292B2 (en) | 2019-03-27 | 2022-07-19 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd | Power unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170222541A1 (en) | 2017-08-03 |
RU2016118256A (ru) | 2017-11-16 |
RU2636749C2 (ru) | 2017-11-28 |
US9812946B2 (en) | 2017-11-07 |
CN107040153B (zh) | 2019-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107819356B (zh) | 带有扼流圈旁路开关的隔离并联不间断电源系统 | |
CN107819357B (zh) | 带有故障位置检测的隔离并联ups系统 | |
CN102664465B (zh) | 具有双电源转换功能的断路器控制器、切换系统及方法 | |
CN107040153B (zh) | 电源转换器及其控制方法 | |
US8039989B2 (en) | Apparatus, system, and method for a low cost multiple output redundant power supply | |
WO2009067467A2 (en) | Method and apparatus for protection of ac-dc power converters | |
CN104283441A (zh) | 一种直流电源及提供直流电源的方法 | |
CN102460887A (zh) | 配电装置 | |
KR101794858B1 (ko) | 회생 에너지 전력변환장치 | |
CN113489046A (zh) | 一种光伏系统、直流汇流箱及接线错误检测方法 | |
CN104143921B (zh) | 组合式模块化变频器及供电系统 | |
EP3203621A1 (en) | Modular multicell ac/dc converter with ac-side series connection and bypassing switches | |
CN110649565B (zh) | 一种高铁再生制动能量回馈系统的保护方法 | |
CN107918302B (zh) | 一种具有多重保护机制的急停控制系统及控制方法 | |
CN116488322A (zh) | 并联型低压大电流输出的直流电源装置及控制方法 | |
US9969341B2 (en) | Assistance device and method for a power generation system of an aircraft | |
CN101714776B (zh) | 采用三取二逻辑的换流站10kv站用电控制系统 | |
EP4430717A1 (en) | Modular static transfer switches | |
CN109245291A (zh) | 变电站双母线双分段供电系统的检修安全措施布置方法 | |
KR101905631B1 (ko) | 한류기 유지 보수 시스템 및 방법 | |
CN105720554A (zh) | 过电压保护装置及其操作方法 | |
JP6248716B2 (ja) | 故障対処装置、および電源システム | |
CN104993486B (zh) | 有源电力滤波器 | |
JP6211739B1 (ja) | Pvプラントのdc部分における設置エラーを判断するための方法および当該方法を実行するためのdc部分の集電箱 | |
CN203339935U (zh) | 一种具有欠电压保护功能的低压变频器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |