CN114362635B - 用于电机的逆变器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电机的逆变器电路。描述了一种用于在DC电源与多相电机之间传递电力的新颖的功率逆变器系统，并且该功率逆变器系统包括功率逆变器、Z源逆变器、第一开关和第二开关。第一开关布置在电连接到DC电源的高压总线的正导体与负导体之间，并且第二开关布置成在高压总线的正导体上联入。

Description

用于电机的逆变器电路
技术领域
本公开涉及用于电动马达/发电机的逆变器电路。
背景技术
电机（例如，多相电动马达/发电机）具有定子绕组，所述定子绕组通过由电连接到高压DC电源总线的功率逆变器生成的交流电被供能。可在电气化动力总成系统上采用电机。减少电力传导损耗是有益的。
发明内容
描述了一种用于在DC电源与多相电机之间传递电力的新颖的功率逆变器系统，并且该功率逆变器系统包括功率逆变器、Z源逆变器、第一开关、第二开关以及包括正导体和负导体的高压总线。第一开关布置在电连接到DC电源的高压总线的正导体与负导体之间，并且第二开关布置成在高压总线的正导体上联入。
本公开的一方面包括第一开关布置在高压总线的正导体与负导体之间以及在功率逆变器与Z源逆变器之间。
本公开的另一方面包括Z源逆变器具有第一电感器，其布置成在高压总线的正导体中联入（in line）；第二电感器，其布置成在高压总线的负导体中联入；第一电容器，其布置在第一电感器的第一侧与第二电感器的第二侧之间；以及第二电容器，其布置在第一电感器的第二侧与第二电感器的第一侧之间。
本公开的另一方面包括一种总线电容器，其布置在高压总线的正导体与负导体之间，并且布置在Z源逆变器与DC电源之间。
本公开的另一方面包括第二开关布置成在总线电容器与Z源逆变器之间在高压总线的正导体中联入。
本公开的另一方面包括第一开关是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。
本公开的另一方面包括第一开关是氮化镓（GaN）晶体管。
本公开的另一方面包括第一开关和第二开关是氮化镓（GaN）晶体管。
本公开的另一方面包括第一开关和第二开关是碳化硅（SiC）晶体管。
本公开的另一方面包括：操作性地连接到功率逆变器的栅极驱动器电路，和操作性地连接到栅极驱动器电路的控制器，第一开关和第二开关。
本公开的另一方面包括控制器操作性地连接到栅极驱动器电路、第一开关和第二开关以在正常模式、提升模式或再生制动模式中控制功率逆变器系统。
本公开的另一方面包括控制器操作以通过将第一开关控制在关断（OFF）状态而在正常模式中控制功率逆变器系统。
本公开的另一方面包括控制器操作以通过主动地控制第一开关而在提升模式中控制功率逆变器系统。
本公开的另一方面包括选择脉宽调制占空比以在高压总线上达到期望的电压水平。
本公开的另一方面包括控制器操作以主动地控制第一开关和控制第二开关处于导通（ON）状态以在再生制动模式中控制功率逆变器系统。
本公开的另一方面包括一种用于经由高压总线在DC电源与多相电机之间传递电力的功率逆变器系统，其中该功率逆变器系统具有功率逆变器、Z源逆变器和开关，其中，该开关被构造成当功率逆变器系统连接到高压总线时布置在高压总线的正导体与负导体之间，并且布置在高压总线的正导体与负导体之间以及在功率逆变器与Z源逆变器之间。
本公开的另一方面包括Z源逆变器是第一电感器，其布置成在高压总线的正导体中联入；第二电感器，其布置成在高压总线的负导体中联入；第一电容器，其布置在第一电感器的第一侧与第二电感器的第二侧之间；以及第二电容器，其布置在第一电感器的第二侧与第二电感器的第一侧之间。
本公开的另一方面包括开关是碳化硅（SiC）晶体管。
本公开的另一方面包括操作性地连接到功率逆变器的栅极驱动器电路，和操作性地连接到栅极驱动器电路的控制器，以及开关。
本公开的另一方面包括控制器，其操作以在提升模式中控制功率逆变器系统，其中控制器操作以控制开关的脉宽调制占空比，其中，选择脉宽调制占空比以在高压总线上达到期望的电压水平。
本发明包括以下技术方案：
方案1. 一种用于在DC电源与多相电机之间传递电力的功率逆变器系统，所述功率逆变器系统包括：
功率逆变器、Z源逆变器、第一开关、第二开关，以及包括正导体和负导体的高压总线；
其中，所述第一开关布置在电连接到所述DC电源的高压总线的正导体与负导体之间；并且
其中，所述第二开关布置成在所述高压总线的正导体上联入。
方案2. 根据方案1所述的功率逆变器系统，其进一步包括所述第一开关布置在所述高压总线的正导体与负导体之间以及在所述功率逆变器与所述Z源逆变器之间。
方案3. 根据方案1所述的功率逆变器系统，其中，所述Z源逆变器包括：
第一电感器，其布置成在所述高压总线的正导体中联入；
第二电感器，其布置成在所述高压总线的负导体中联入；
第一电容器，其布置在所述第一电感器的第一侧与所述第二电感器的第二侧之间；以及
第二电容器，其布置在所述第一电感器的第二侧与所述第二电感器的第一侧之间。
方案4. 根据方案1所述的功率逆变器系统，其进一步包括总线电容器，所述总线电容器布置在所述高压总线的正导体与负导体之间，并且布置在所述Z源逆变器与DC电源之间。
方案5. 根据方案4所述的功率逆变器系统，其中，所述第二开关布置成在所述总线电容器与所述Z源逆变器之间在所述高压总线的正导体中联入。
方案6. 根据方案1所述的功率逆变器系统，其中，所述第一开关包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。
方案7. 根据方案1所述的功率逆变器系统，其中，所述第一开关包括氮化镓（GaN）晶体管。
方案8. 根据方案1所述的功率逆变器系统，其中，所述第一开关和所述第二开关包括氮化镓（GaN）晶体管。
方案9. 根据方案1所述的功率逆变器系统，其中，所述第一开关和所述第二开关包括碳化硅（SiC）晶体管。
方案10. 根据方案1所述的功率逆变器系统，其进一步包括：栅极驱动器电路，其操作性地连接到所述功率逆变器；以及控制器，其操作性地连接到所述栅极驱动器电路、所述第一开关和所述第二开关。
方案11. 根据方案10所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作性地连接到所述栅极驱动器电路、所述第一开关和所述第二开关以在正常模式、提升模式或再生制动模式中控制所述功率逆变器系统。
方案12. 根据方案11所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以在所述正常模式中控制所述功率逆变器系统包括所述控制器操作以将所述第一开关控制在关断（OFF）状态。
方案13. 根据方案11所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以在所述提升模式中控制所述功率逆变器系统包括所述控制器操作以主动地控制所述第一开关。
方案14. 根据方案13所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以控制所述第一开关的脉宽调制占空比，其中，选择所述脉宽调制占空比以在所述高压总线上达到期望的电压水平。
方案15. 根据方案11所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以在所述再生制动模式中控制所述功率逆变器系统包括所述控制器操作以主动地控制所述第一开关并将所述第二开关控制在导通（ON）状态。
方案16. 一种用于经由高压总线在DC电源与多相电机之间传递电力的功率逆变器系统，所述功率逆变器系统包括：
功率逆变器、Z源逆变器和开关；并且
其中，所述开关被构造成当所述功率逆变器系统连接到所述高压总线时布置在所述高压总线的正导体与负导体之间；并且
其中，所述开关布置在所述功率逆变器与所述Z源逆变器之间。
方案17. 根据方案16所述的功率逆变器系统，其中，所述Z源逆变器包括：
第一电感器，其布置成在所述高压总线的正导体中联入；
第二电感器，其布置成在所述高压总线的负导体中联入；
第一电容器，其布置在所述第一电感器的第一侧与所述第二电感器的第二侧之间；以及
第二电容器，其布置在所述第一电感器的第二侧与所述第二电感器的第一侧之间。
方案18. 根据方案16所述的功率逆变器系统，其中，所述开关包括碳化硅（SiC）晶体管。
方案19. 根据方案16所述的功率逆变器系统，其进一步包括：栅极驱动器电路，其操作性地连接到所述功率逆变器；以及控制器，其操作性地连接到所述栅极驱动器电路和所述开关。
方案20. 根据方案19所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以在提升模式中控制所述功率逆变器系统包括所述控制器操作以控制所述开关的脉宽调制占空比，其中，选择所述脉宽调制占空比以在所述高压总线上达到期望的电压水平。
当结合附图理解时，本教导的以上特征和优点以及其他特征和优点容易从用于实施如所附权利要求中限定的本教导的最佳模式和其他实施例中的一些的以下详细描述显而易见到。
附图说明
现在将参考附图通过示例来描述一个或多个实施例，附图中：
图1示意性地图示了根据本公开的用于控制多相电机的操作的逆变器电路的第一实施例。
图2以图形方式图示了根据本公开的电机的扭矩-速度曲线，例如参考图1所描述的电机的实施例的电机。
图3示意性地示出了根据本公开的与在第一状态下操作电力系统的实施例相关联的细节。
图4示意性地示出了根据本公开的与在第二状态下操作电力系统的实施例相关联的细节。
图5示意性地示出了根据本公开的与在第三状态下操作电力系统的实施例相关联的细节。
具体实施方式
如本文中所描述和图示的，所公开的实施例的部件可以以各种不同的构型来布置和设计。因此，以下详细描述不旨在限制如所要求保护的本公开的范围，而是仅代表其可能的实施例。另外，虽然在以下描述中阐述了众多具体细节以便提供对本文中所公开的实施例的透彻理解，但是能够在没有这些细节中的一些的情况下实践一些实施例。此外，出于清楚的目的，没有详细描述在相关领域中所理解的某些技术材料，以便避免不必要地使本公开模糊。此外，如本文中所图示和描述的，可在不存在本文中未具体公开的元件的情况下实践本公开。贯穿若干附图，相似的附图标记对应于相似或类似的部件。如本文中所使用的，术语“系统”可指代被布置以提供所描述的功能的机械和电硬件、传感器、控制器、专用集成电路（ASIC）、组合逻辑电路、软件、固件和/或其他部件中的一者或其组合。
现在参考附图，其中，这些描绘仅出于说明某些实施例的目的，并且不出于限制这些实施例的目的，图1示意性地图示了电力系统100的实施例，该电力系统100布置在DC电源10与多相电机140之间以在其间转换和传递电力。在一个实施例中，在车辆上采用电力系统100和多相电机140以提供推进扭矩。车辆可包括但不限于呈商用车辆、工业车辆、农用车辆、乘用车辆、飞机、船只、火车、全地形车辆、个人运动设备、机器人等形式的移动平台，以实现本公开的目的。
电力系统100包括布置在高压总线101上的功率逆变器110、第一开关156、Z源逆变器150、第二开关155和DC总线电容器142，该高压总线101包括正导体（HV+）102和负导体（HV-）104。HV+ 102电连接到DC电源10的正电极，并且HV- 104电连接到DC电源10的负电极。由控制器105控制功率逆变器110、第一开关156和第二开关155的操作。在一个实施例中，多相电机140布置在车辆（未示出）上并联接到一个或多个车辆车轮以生成用于车辆推进和再生制动的牵引扭矩。
电力系统100有利地被构造成分离以其他方式可能在功率逆变器110中发生的不希望的切换损耗和传导损耗，并且代替地在某些操作条件下采用第一开关156，从而导致效率提高。在提升状态下操作电力系统100（即，在第一开关156处于导通（ON）状态（即，传导）的情况下）对Z源逆变器150进行充电，因此增加了其电压水平。由于第一开关156被激活，对Z源逆变器150的这种充电得以以更低的导电损耗完成，否则这将需要激活串联布置的两个逆变器开关。这使得电机140能够在提升DC电压下操作，该提升DC电压可以是用于在部分载荷点处操作电机140的更加有效的电压。通过示例，在一个实施例中，DC电源10的电压水平可以是350V DC，而提升DC电压可以是425V DC。此外，通过第一开关156的选择性激活，提升DC电压的大小是可控制的。
高压DC电源10包括高压电能存储装置，例如高压电池、电容器、高压电力发电机或另一个相关的装置或系统。
第一开关156电连接在HV+ 102与HV-104之间，以控制其间的电力流动（electricpower flow）。第一开关156安置在功率逆变器110外部。在一个实施例中，第一开关156是碳化硅（SiC）功率电子装置，例如SiC MOSFET。在一个实施例中，第一开关156是氮化镓（GaN）功率电子装置。在一个实施例中，第一开关156是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。当被采用时，相比于其他功率电子装置，SiC MOSFET具有相对低的漏极至源极导通电阻，这可有利地应用于系统中以有效地提供高功率水平，同时以减小的封装尺寸使功率损耗最小化。
第二开关155布置成在HV+ 102上、在总线电容器142与Z源逆变器150之间联入，并被构造成控制HV+ 102中的电力流动。在一个实施例中，第二开关155是SiC MOSFET装置。在一个实施例中，第二开关155是GaN装置。在一个实施例中，第二开关155是IGBT装置。
DC总线电容器142与DC电源10并联地布置在HV+ 102与HV-104之间。
Z源逆变器150包括第一电感器151、第二电感器152、第一电容器153和第二电容器154。第一电感器151在HV+ 102中电连接联入，并且第二电感器152在HV-104中电连接联入。第一电容器153电连接在第一电感器151的第一侧与第二电感器152的第二侧之间。第二电容器154电连接在第一电感器151的第二侧与第二电感器152的第一侧之间。如本文中所采用的，第一电感器151的第一侧在第一电感器151与DC电源10之间，并且第一电感器151的第二侧在第一电感器151与功率逆变器110之间。如本文中所采用的，第二电感器152的第一侧在第二电感器152与DC电源10之间，并且第二电感器152的第二侧在第二电感器152与功率逆变器110之间。与第一开关156和第二开关155的导通（ON）/关断（OFF）状态的控制相协调，Z源逆变器150的预期功能是在电机140的某些操作条件下提高高压总线101上的电压水平，这使得电机140能够更有效地操作且因此可降低电力消耗。
在一个实施例中，多相电机140被构造为三相永磁马达/发电机，其具有以星形构型布置的定子腿部。替代地，多相电机140可以是另一种多相构型。
电力系统100经由正高压DC电源总线（HV+）102和负高压DC电源总线（HV-）104电连接到高压DC电源10。高压DC电源10能够包括高压电能存储装置（例如，高压电池或电容器）、高压电力发电机或另一个相关的装置或系统。逆变器140包括串联电连接在HV+ 102与HV-104之间的多个逆变器开关对112和114、122和124，以及132和134。这些逆变器开关对中的每一对对应于多相电机140的一个相，并且其中第一逆变器开关在节点处与对应的第二逆变器开关串联连接。具体地，逆变器开关对112和114在节点116处串联连接，逆变器开关对122和124在节点126处串联连接，且逆变器开关对132和134在节点136处串联连接。节点116、126和136电连接到多相电机140的标称的第一相、第二相和第三相以向其传递电力。在一个实施例中，第一栅极驱动电路106控制第一高侧逆变器开关112、122和132的激活和停用，且第二栅极驱动电路108控制第二低侧逆变器开关114、124和134的激活和停用。替代地，可采用单个栅极驱动电路来控制第一高侧逆变器开关112、122和132以及第二低侧逆变器开关114、124和134的激活和停用。第一栅极驱动电路106和第二栅极驱动电路108包括能够激活和停用逆变器开关112和114、122和124以及132和134以响应于源自控制器105处的控制信号在HV+ 102和HV-104中的一者与多相电机140的一个相之间实现功率传递的任何合适的电子装置。
传感器布置成监测电力系统100和电机140的元件的操作，这些元件包括：电压传感器146，其布置成监测高压总线101上的接近功率逆变器110的电压；一个或多个电流传感器145，其布置成监测功率逆变器110与电机140之间的相电流；以及旋转位置传感器147，其布置成监测电机140的转子的旋转位置和速度。作为各种控制例程的一部分，由控制器105监测电压传感器146、（一个或多个）电流传感器145和旋转位置传感器147。
控制器105监测来自传感器的信号输入并控制第一栅极驱动器106和第二栅极驱动器108的操作，以响应于扭矩或速度命令在PWM模式或另一种模式中控制功率逆变器110。控制器105生成控制信号，这些控制信号被传达到第一栅极驱动电路106和第二栅极驱动电路108，以响应于逆变器开关控制模式（其能够包括脉宽调制（PWM）模式、六步控制模式或另一种控制模式）来激活和停用逆变器开关112和114、122和124以及132和134，以便在扭矩驱动（motoring）模式中生成扭矩或反作用于扭矩以在再生制动模式中生成电力。电力系统100包括其他电部件，包括电容器（例如，DC总线电容器142）、电阻器（例如，总线电阻器）以及其他电路部件，以完成与电噪声抑制、载荷平衡等有关的功能。
电力系统100在正常牵引模式、提升（boost）牵引模式和再生制动模式中操作以控制电机140。在正常牵引模式中的操作包括将第二开关155控制在导通（ON）状态（即，激活的或传导的）以及将第一开关156控制在关断（OFF）状态（即，停用的或不传导的）。在脉宽调制（PWM）模式、六步控制模式或另一种控制模式中控制逆变器开关112和114、122和124以及132和134以控制电机140生成牵引扭矩。在一个实施例中，高压总线101上的电压水平等于DC电源10的电压水平，例如350V DC。在提升牵引模式中的操作包括将第二开关155控制在导通（ON）状态；以及经由脉宽调制主动地控制第一开关156，以将高压总线101上的电压水平增加和控制到大于DC电源10的电压水平的期望的电压水平，从而在部分载荷条件下允许电机140的更有效的操作。主动地控制第一开关156的脉宽调制占空比以在高压总线101上达到期望的电压水平。再次地，在脉宽调制（PWM）模式、六步控制模式或另一种控制模式中控制逆变器开关112和114、122和124以及132和134，以控制电机140生成牵引扭矩。在再生制动模式中的操作包括将第二开关155控制在导通（ON）状态；或者将第一开关156控制到关断（OFF）状态，或者经由脉宽调制主动地控制第一开关156以将高压总线101上的电压水平增加和控制到大于DC电源10的电压水平的电平，从而允许在部分载荷条件下电机140在再生制动模式中的更有效的操作。
图2以图形方式图示了电机（例如，参考图1所描述的电机140的实施例）的扭矩-速度曲线200，并且其中扭矩210在垂直轴线上描绘且转速220在水平轴线上描绘。指示了最大扭矩202。还图示了理想的场弱化扭矩边界203，其指示电机140的最大能力。还指示了道路载荷206，其被确定为在静风条件下维持特定车辆在平坦表面上的巡航速度所需的功率的大小。如图所示，道路载荷206小于最大扭矩202，并且可被称为部分载荷。线204图示了与在标称的操作电压（即，与DC电源10相关联的电压水平）下操作电机140相关联的第一场弱化扭矩边界。线205图示了与在提升的操作电压下操作电机140相关联的第二场弱化扭矩边界。经由第一开关156和第二开关155的选择性控制通过Z源逆变器150的操作，能够在高压总线101上达到该提升的操作电压。因此，在部分载荷条件下，只要不超过最大扭矩202或理想的场弱化扭矩边界203，就能够在增加的电压水平下以对应的增加的效率操作电机140。通过示例，点207指示与当在标称的操作电压下操作电机140时的第一场弱化扭矩边界204相关联的最大道路载荷速度。点208指示与当在提升的操作电压下操作电机140时的第二场弱化扭矩边界204相关联的最大道路载荷速度。
当在车辆上采用电力系统100和电机140时，Z源逆变器150被设计和控制为在稳态条件下针对预期的道路载荷提升如在高压总线101上测得的DC电压。道路载荷206由一条线表示，其大小取决于许多条件，包括道路坡度、道路摩擦、风力载荷、车辆重量、乘客重量、有效载荷重量等。因为系统旨在在峰值功率条件下不提升输出电压，因此基础系统的扭矩速度曲线相对不变。在一个实施例中，该基础设计有利地采用已知的逆变器零件、额定值和电机。在操作中，电力系统100操作以将输出电压提升直到合理地预期的最大操作速度。电机140的扭矩速度曲线能够以更高的速度操作，然而，当速度超过场弱化边界时，系统的效率能够遭受损害。通过增加道路载荷速度下的可用电压，电机140在更加有利的操作点处操作，因此提高了高速公路速度驱动效率。
图3示意性地示出了与在与提升模式相关联的第一状态下操作电力系统100的实施例相关联的细节。电力系统100包括功率逆变器110、第一开关156、Z源逆变器150和第二开关155。功率逆变器110包括第一逆变器开关112、122和132，以及第二逆变器开关114、124和134。在该第一状态下，第一开关156被激活，且第二开关155被停用。第一逆变器开关112、122和132被激活（即，导通（ON）），且第二逆变器开关114、124和134被停用（即，关断（OFF））。该操作在零序矢量操作期间发生。箭头310指示穿过Z源逆变器150的功率流动，且箭头320指示穿过第一逆变器开关112、122和132的功率流动。该操作用于通过在提升模式期间不传导通过逆变器开关中的两个来减少相腿（phase leg）上的传导损耗，并且在第一开关156中耗散损耗。
图4示意性地示出与在与提升模式相关联的第二状态下操作电力系统100的实施例相关联的细节。在该第二状态下，第一开关156被激活，且第二开关155被停用。在与提升模式相关联的第二状态下，第一逆变器开关112、122和132被停用，且第二逆变器开关114、124和134被激活。箭头410指示穿过Z源逆变器150的功率流动，且箭头420指示穿过第二逆变器开关114、124和134的功率流动。该操作用于通过在提升模式期间不传导通过逆变器开关中的两个来减少相腿上的传导损耗，并且在第一开关156中耗散损耗。
图5示意性地示出了与在与提升模式相关联的第三状态下操作电力系统100的实施例相关联的细节。在第三状态下，第一开关156被停用，且第二开关155被激活，因此实现在提升模式的该部分期间对Z源逆变器150的充电。作为马达控制调制的一部分，第一逆变器开关112、122和132以及第二逆变器开关114、124和134被选择性地激活。箭头510指示穿过Z源逆变器150的功率流动，且箭头520指示穿过激活的第二逆变器开关114的功率流动。该操作与三相马达控制调制相关联。如所了解的，如图所示的第三状态可被标记为V011控制状态，其指示第一逆变器开关112、122和132以及第二逆变器开关114、124和134的激活和停用。与在提升模式中的操作相关联的其他控制状态涉及第一逆变器开关112、122和132以及第二逆变器开关114、124和134的激活和停用，并且被指定为V011、V001、V010、V101、V110、V100。顺序地选择控制状态以响应于逆变器开关控制模式来激活和停用逆变器开关112和114、122和124、以及132和134，该逆变器开关控制模式能够包括脉宽调制（PWM）模式、六步控制模式或另一种控制模式。
术语“控制器”和相关术语（诸如，控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语）指代以下各者中的一者或各种组合：（一个或多个）专用集成电路（ASIC）、（一个或多个）电子电路、（一个或多个）中央处理单元（例如，（一个或多个）微处理器）、以及呈存储器和存储装置（只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等）的形式的（一个或多个）相关联的非暂时性存储器部件。非暂时性存储器部件能够存储呈以下各形式的机器可读指令：一个或多个软件或固件程序或例程、（一个或多个）组合逻辑电路、（一个或多个）输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路，以及能够由一个或多个处理器访问以提供所描述的功能的其他部件。（一个或多个）输入/输出电路和装置包括监测来自传感器的输入的模拟/数字转换器和相关装置，其中以预设的采样频率或响应于触发事件来监测这种输入。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语意指包括校准和查找表的控制器可执行指令集。每个控制器执行（一个或多个）控制例程以提供期望的功能。例程可以以规则的间隔执行，例如在正进行的操作期间每100微秒执行一次。替代地，可响应于触发事件的发生执行例程。可使用直接有线点对点链路、联网的通信总线链路、无线链路或另一个合适的通信链路来实现控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信。通信包括以合适形式交换数据信号，包括例如经由导电介质交换电信号、经由空气交换电磁信号、经由光学波导交换光学信号等。数据信号可包括表示来自传感器的输入的离散、模拟或数字模拟信号、致动器命令和控制器之间的通信。术语“信号”指代传达信息的物理上可辨别的指示器，并且可以是能够行进通过介质的合适波形（例如，电、光学、磁性、机械或电磁），诸如DC、AC、正弦波、三角波、方波、振动等。
详细描述和附图或图支持并描述本教导，但是本教导的范围仅仅由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于实施本教导的最佳模式和其他实施例中的一些，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本教导的各种替代性设计和实施例。

Claims (18)

1.一种用于在DC电源与多相电机之间传递电力的功率逆变器系统，所述功率逆变器系统包括：
功率逆变器、Z源逆变器、第一开关、第二开关，以及包括正导体和负导体的高压总线；以及
总线电容器，所述总线电容器布置在所述高压总线的正导体与负导体之间，并且布置在所述Z源逆变器与DC电源之间；
其中，所述第一开关布置在电连接到所述DC电源的高压总线的正导体与负导体之间；并且
其中，所述第二开关布置成在所述高压总线的正导体上联入，
其中，所述第一开关布置在所述高压总线的正导体与负导体之间以及在所述功率逆变器与所述Z源逆变器之间。
2.根据权利要求1所述的功率逆变器系统，其中，所述Z源逆变器包括：
第一电感器，其布置成在所述高压总线的正导体中联入；
第二电感器，其布置成在所述高压总线的负导体中联入；
第一电容器，其布置在所述第一电感器的第一侧与所述第二电感器的第二侧之间；以及
第二电容器，其布置在所述第一电感器的第二侧与所述第二电感器的第一侧之间。
3.根据权利要求1所述的功率逆变器系统，其中，所述第二开关布置成在所述总线电容器与所述Z源逆变器之间在所述高压总线的正导体中联入。
4.根据权利要求1所述的功率逆变器系统，其中，所述第一开关包括绝缘栅双极型晶体管。
5.根据权利要求1所述的功率逆变器系统，其中，所述第一开关包括氮化镓晶体管。
6.根据权利要求1所述的功率逆变器系统，其中，所述第一开关和所述第二开关包括氮化镓晶体管。
7.根据权利要求1所述的功率逆变器系统，其中，所述第一开关和所述第二开关包括碳化硅晶体管。
8.根据权利要求1所述的功率逆变器系统，其进一步包括：栅极驱动器电路，其操作性地连接到所述功率逆变器；以及控制器，其操作性地连接到所述栅极驱动器电路、所述第一开关和所述第二开关。
9.根据权利要求8所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作性地连接到所述栅极驱动器电路、所述第一开关和所述第二开关以在正常模式、提升模式或再生制动模式中控制所述功率逆变器系统。
10.根据权利要求9所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以在所述正常模式中控制所述功率逆变器系统包括所述控制器操作以将所述第一开关控制在关断状态。
11.根据权利要求9所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以在所述提升模式中控制所述功率逆变器系统包括所述控制器操作以主动地控制所述第一开关。
12.根据权利要求11所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以控制所述第一开关的脉宽调制占空比，其中，选择所述脉宽调制占空比以在所述高压总线上达到期望的电压水平。
13.根据权利要求9所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以在所述再生制动模式中控制所述功率逆变器系统包括所述控制器操作以主动地控制所述第一开关并将所述第二开关控制在导通状态。
14.一种用于经由高压总线在DC电源与多相电机之间传递电力的功率逆变器系统，所述功率逆变器系统包括：
功率逆变器、Z源逆变器和开关；以及
总线电容器，所述总线电容器布置在所述高压总线的正导体与负导体之间，并且布置在所述Z源逆变器与DC电源之间；
其中，所述开关被构造成当所述功率逆变器系统连接到所述高压总线时布置在所述高压总线的正导体与负导体之间；并且
其中，所述开关布置在所述功率逆变器与所述Z源逆变器之间。
15.根据权利要求14所述的功率逆变器系统，其中，所述Z源逆变器包括：
第一电感器，其布置成在所述高压总线的正导体中联入；
第二电感器，其布置成在所述高压总线的负导体中联入；
第一电容器，其布置在所述第一电感器的第一侧与所述第二电感器的第二侧之间；以及
第二电容器，其布置在所述第一电感器的第二侧与所述第二电感器的第一侧之间。
16.根据权利要求14所述的功率逆变器系统，其中，所述开关包括碳化硅晶体管。
17.根据权利要求14所述的功率逆变器系统，其进一步包括：栅极驱动器电路，其操作性地连接到所述功率逆变器；以及控制器，其操作性地连接到所述栅极驱动器电路和所述开关。
18.根据权利要求17所述的功率逆变器系统，其中，所述控制器操作以在提升模式中控制所述功率逆变器系统包括所述控制器操作以控制所述开关的脉宽调制占空比，其中，选择所述脉宽调制占空比以在所述高压总线上达到期望的电压水平。
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