CN1496600A - 非中断电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一个组合交流－直流到交流转换器。该转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)提供了耦合到一个交流源(103，303，703，803)的选择，该交流源具有至少一个相位，还提供了耦合到至少一个直流源(101，102，301，701，702，801)的选择。该转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)在一定的时间内从至少一个供电源获得功率；该转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)包括可控接触装置，这些装置能够在供电源直接切换时，连接和断开入/出转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)的独立供电源，这样就产生了一个脉冲信号。该转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)包括至少一个线圈(112，113，312)，它们被连接到至少一个直流输出(125，126，325，725，726，825)。所提出的该转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)与现有技术不同之处在于，供电源之间的切换时通过在一定的时间段上的接触装置来实现的，其中脉冲信号被分成多个段；以及其中多个信号段交替地从至少一个第一供电源和至少一个第二供电源产生；其中来自第一供电源的电流脉冲被来自第二供电源的电流脉冲来调整；其中该转换器包括用来电压调整至少一个直流输出(125，126，325，725，726，825)的装置。因此，就获得了一个灵活的转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)，它可以从一个交流源和一个或多个直流源(101，102，103，303，701，702，703，801，803)获得供电；其中第一供电源和第二供电源之间的切换可以无故障地实现；以及在过载的情况下，可以从两个或多个供电源获得能量。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合交流-直流到直流转换器，如下称其为转换器。该转换器能够连接到一个具有至少一个相位的交流供电源，还连接到至少一个直流供电源。该转换器每次从至少一个电源取得供电，并且该转换器包含可控接触装置，当在供电源之间切换时，该可控接触装置在能够连接和断开各个供电源入/出转换器，从而产生一个脉冲信号。并且其中转换器包含至少一个线圈，所述线圈与至少一个直流输出相连。
背景技术
专利申请号WO 0033451提出了一个转换器，该转换器单元被用来将来自转换器单元输入端的两个或多个直流电压转换成转换器单元输出的直流电压，其中该转换器单元包括可控制开关装置，该装置可以连接和断开单个的输入电压以形成一个震荡的信号，以及其中转换器单元包括滤波装置，该装置对震荡信号进行低通滤波以形成转换器单元输出的直流电压。
然而，该转换器单元表现出不能连接到交流源的不方便性。此外，该转换器不能够实现无电力损耗的供电源渐变切换，这可以参见下面关于方法的描述。转换器还不能在过载的情况下实现自适应切换。
美国专利号5751564公开的切换功率供给系统能够连接两个或多个具有不同电压水平的功率源，该系统能支持无故障的功率供给，即使在主功率源很低或彻底不存在的情况下。输出电压比传统开关功率供给的情况更加恒定，内损耗更加小。这样的结果就是，备用供给时间比传统UPS系统要延长。最后，当考虑使用诸如一台笔记本电脑时，如果连接到交流供电源，就不需要使用一个交流到直流的适配器，而可以直接将开关供电设备连接到交流供电设备。
然而，该电路不能够实现在交流供电源和一个直流供电源之间的无干扰的切换。
发明内容
本发明的目标在于提供一个转换器，该转换器能够获得来自一个或多个供电源的供给，所述供电源可以是一个或多个直流源与一个具有一个或多个相位的交流源的组合，其中从第一供电源到第二供电源的切换是无故障地渐变实现的；以及其中——在过载的情况下——可以依赖一个或多个供电源。
实现这一点的方式在于，供电源之间的切换是根据交流信号的相位信息连接和断开入/出所述转换器的多个供电源来实现的，这样馈给所述线圈的供给信号就被分成多段信号，其中供给信号的多段信号交替地从交流信号的正或负半周以及来自所述直流供给的电流脉冲中产生；以及其中来自直流供给的电流脉冲被交流信号调节；以及其中转换器包含了用来电压调节所述至少一个直流输出的装置。
所以就实现了一个灵活的转换器，它可以从一个交流供电源以及一个或多个直流源获得供给；以及其中从第一供电源到第二供电源的切换可以在没有供给损耗的情况下实现；以及其中——在过载的情况下——可以依赖两个或多个供电源。在具有一个内燃发电机网络的交流源和一个电池直流源的典型过载时，该转换器的优点在于来自交流源的电流可以被保持在一个恒定的最高值，补充能量从直流源供给。所以就可以在交流源中使用更小的电缆和保险丝而不会出现在过载时保险丝爆炸的情况。
这里所用的术语“供电源”是指具有一个或多个通过共同参考点连接的相位的交流源，或是指一个直流源，或两个通过共同参考点串联连接的直流源，这样就获得了一个正的和一个负的供给电压。
该转换器特征在于交流供电源是一个单相交流源，且至少提供一个直流源。
所以就获得了用于单相系统的转换器，它保护了由于供给故障带来的损失，所述故障情况是指在单相交流供电源以及一个、或可选的多个直流源之间的突然切换。
该转换器特征在于，交流源是一个多相交流源，且提供了至少一个直流源。
所以就获得了用于多相系统的转换器，它保护了由于供给故障带来的损失，所述故障情况是指在多相交流供电源以及一个、或可选的多个直流源之间的突然切换。
该转换器特征在于一个电流检测器测量了流过线圈的电流，基于来自该电流检测器的信号，一个控制电路具有用来分别连接和断开线圈一端入/出直流供电源的装置；所述控制电路还具有用来分别连接和断开线圈第二端入/出共同参考点的装置；在线圈的第二端没有被连接到共同参考点的期间，流过线圈的电流流向转换器的直流输出。该转换器具有用来分别连接和断开交流供电源至线圈一端的装置，所述线圈一端也就是可以被连接到直流源的一端。
所以就获得了一个转换器，该转换器具有可能的最小数量的部件，同时还能实现供电源之间的逐渐切换；其中一个供电源是一个交流供电源；第二供电源是一个直流供电源。该转换器会进行对供电源间突然切换时的供给故障进行保护。
该转换器特征在于至少一个转换器被用来形成一个相对于共同参考点的正的直流输出；特征还在于至少一个转换器被用来形成一个相对于共同参考点的负的直流输出。
所以就获得了一个转换器，该转换器能够提供一个正的、或可选的更加正的直流输出电压，以及一个负的、或可选的更加负的直流输出电压，该转换器会进行对供电源间突然切换时的供给故障进行保护。
该转换器的特征在于，交流供电源被用来形成正输出电压的转换器和被用来形成负输出电压的转换器共享，所述正、负电压是相对于共同参考点而言。
所以就获得了一个转换器，该转换器需要可能的最少数量的交流源。这是一个主要优点，这样该转换器也可以在缺少交流源的情况下使用。
该转换器的特征在于，用来分别连接和断开线圈的一端入/出一个直流供电源的装置是一个可控开关。该可控开关可以被调节来在每两个半周的至少一部分被连通。
所以就可以在从直流供电源获得供给的时候调节时间段。这样的优点在于它允许了将多个转换器并联地连接到同一个电池上。然后，每个转换器就被分配了与其它转换器不同的时间段，在所述时间段内，转换器只从直流供电源获得能量。将转换器并联到同一个电池的选择也意味着可以使用尽可能少的直流源来获得供给。
该转换器的特征在于，用来分别连接和断开线圈的第二端入/出一个共同参考点的装置是一个可控开关。该可控开关可以被调节来在每两个半周的至少一部分被连通，该可控开关通常被突发串联(burst series)。
所以就可以通过线圈来调整电压。一方面这就可以在消耗直流源的能量时实现逐渐切换，另一方面就可以在一个范围内调整转换器的标称输出电压。选择在一个范围内调整转换器的标称输出电压意味着，同样的转换器设计可以被用于需要多种不同输出电压的情况。所以就可以减少不同的转换器的数量。
该转换器的特征在于，半导体被用作可控开关，该可控开关包括下列多种器件中的至少一种，场功率晶体管、双极型晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、栅极关闭可控硅(Gate Turn-offThyristor)(GTO)以及注入增强栅极晶体管(IEGT)。
所以就可以在考虑了供给、构成和空间的情况下，选择半导体技术。
该转换器特征在于——在过载的情况下——来自交流源的电流被限制在一个恒定的最大值，其中补充的能量由直流供电源提供。
所以就获得了交流供电源的和缓的负载，其中转换器不会使交流源处在过载中。
附图说明
现在将要通过参考附图来进一步描述本发明，其中
图1表示了具有正和负的输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器；以及
图2表示了具有正和负的输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器的斜坡接入过程曲线；以及
图3表示了具有正的输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器；以及
图4表示了具有正和负的输出电压的三相组合交流-直流到直流转换器的斜坡接入过程曲线；以及
图5表示了具有正和负的输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器的过载过程曲线；以及
图6表示了具有正和负的输出电压的三相组合交流-直流到直流转换器的过载过程曲线；以及
图7表示了用共享直流供给的三个转换器构成的具有正的和负的输出电压的三相组合交流-直流到直流转换器；以及
图8表示了用共享直流供给的三个转换器构成的具有正的输出电压的三相组合交流-直流到直流转换器。
具体实施方式
图1表示了一个具有正的和负的输出电压的单相组合交流-直流到直流的转换器100。电池101的正极被连接到可控硅106的阳极。电池101的负极被连接到共同参考点104。可控硅106的阴极被连接到二极管119的阴极。可控硅106的栅极被连接到控制电路108的输出。可控硅106的阴极被连接到线圈112。一个电流传感器114包含了可控硅106和线圈112之间的连接。该电流传感器114被连接到控制电路108的一个输入上。线圈112还被连接到晶体管110的接收极。晶体管110上的接收极被连接到二极管121的阳极。晶体管110的发射极被连接到共同参考点104。控制电路108的一个输出被连接到晶体管110的基极。二极管121上的阴极被连接到电容123以及一个直流输出125。该电容123还被连接到共同参考点104。该直流输出125被连接到控制电路108。电池102的负极被连接到可控硅107的阴极。电池102的正极被连接到共同参考点104。可控硅107的阳极被连接到二极管120的阳极。可控硅107的栅极被连接到控制电路109的一个输出上。可控硅107的阳极被连接到线圈113。一个电流传感器115包括了可控硅117和线圈113之间的连接。该电流传感器115被连接到控制电路109的一个输入。线圈113还被连接到晶体管111的发射极。晶体管111的发射极被连接到二极管122的阴极。晶体管111的接收极被连接到共同参考点104。控制电路109的一个输出被连接到晶体管111的基极。二极管122的阳极被连接到电容124以及一个直流输出126。该电容还被连接到共同参考点104。直流输出126被连接到控制电路109。二极管119的阳极被连接到节点118。二极管120的阴极被连接到节点118。节点118被连接到一个开关127。该开关127还被连接到单相交流源103以及同步电路105的输入。该单相交流源103还被连接到共同参考点104。同步电路105的一个输出被连接到控制电路108的一个输入，同步电路105的第二输出被连接到控制电路109的一个输入，同步电路105的第三输出被连接到开关127上的一个控制输入。
同步电路105的任务在于，当出现具有有效电压的交流源103时来进行对准，其目的在于通过开关127将交流源102连接到转换器100。此外，同步电路105实现了对交流供给同步的目的，这是通过产生具有已知的相对于交流供给相位的同步控制信号到控制电路108、109。在单相交流源103的正半周，电流从单相交流源103流出，经过电触点127，还经过二极管119，还经过线圈112。如果晶体管110被断开，电流就从线圈112流出进而流经二极管121到达直流输出125，而如果晶体管110是连通的，电流就从线圈112流向共同参考点104。可控硅106在这个周期内是断开的。在单相交流源103的负半周中，控制电路108控制了可控硅106的开关，这样来自电池101的电流就流过可控硅106，然后经过线圈112。如果晶体管110被断开，电流就从线圈112流向直流输出125，而如果晶体管110是连通的，电流就从线圈112流向共同参考点104。控制电路108利用占空比变化的脉冲控制着晶体管110，该控制脉冲的频率通常要比单相交流源103的频率高得多。辅助电路包括线圈112、晶体管110以及二极管121，这些辅助电路组成了一个升压转换器。在晶体管110被接通的周期内，线圈112中的电流会增大。在晶体管被断开的周期内，电流继续经过二极管121流向直流输出125，并且同时开始减小，现在线圈112上的电压具有相反的极化符号。针对晶体管110的占空比调节实现了对线圈112中电流的调节，也就实现了直流输出125的电压调节。针对晶体管110的有效占空比由控制电路108基于输出电压来决定，该电压通过来自直流输出125的一个反向耦合来测量。电容123将直流输出125上的电压平滑为一个直流电压。在单相交流源103的负半周，电流从开关127流向单相交流源103，即通过二极管120、线圈113。如果晶体管111被断开，电流从直流输出126还通过二极管122流向线圈113，而在晶体管111被连通的情况下，电流从共同参考点104流向线圈113。在这一段时间内，可控硅107是被断开的。在单相交流源103的正半周，控制电路109控制了可控硅107的开关，这样流向电池102的电流通过线圈113从可控硅107流出。如果晶体管111是断开的，电流通过直流输出、通过二极管122流向线圈113，而如果晶体管111是连通的，电流就从共同参考点104流向线圈113。控制电路109通过占空比变化的脉冲来控制晶体管111，控制脉冲的频率通常要比单相交流源103的频率高得多。辅助电路包括线圈113、晶体管111以及二极管122，这些辅助电路组成了一个升压转换器。在晶体管111被接通的周期内，线圈113中的电流会增大。在晶体管111被断开的周期内，电流来自直流输出126，来自二极管122，并且同时开始减小，现在线圈113上的电压具有相反的极化符号。针对晶体管111的占空比调节实现了对线圈113中电流的调节，也就还实现了直流输出126的电压调节。针对晶体管111的有效占空比由控制电路109基于输出电压来决定，该输出电压通过来自直流输出126的一个返回耦合来测量。电容124将直流输出126上的电压平滑为一个直流电压。调整包括两个独立的调整系统，其中一个用于控制电路108中的正输出电压，另一个用于控制电路109中的负输出电压。这些调整系统中的每一个都具有的目标是维持输出电压，以及同时用一个预设的曲曲线形状状来吸收电流，不管该电流是来自交流源还是直流源。实际中是为两个控制电路108和109中的每一个都使用了两个调整环，其中一个维持了电流的曲曲线形状状，另一个的任务是维持稳定的输出电压。决定了电流曲曲线形状状的调整环通常是两个调整环中最快的。它的输出向两个晶体管110或111中的一个发出脉宽调制信号。每当晶体管110、111被开启，线圈112、113中的电流将会增大。每当它被断开，电流就会下降，在该情况下，线圈112、113上的电压具有相反的极化符号。实际中电流的控制可以是根据多种原理，这些原理要么保持了一个稳定或可变的频率，要么根据电流的瞬时值或平均值进行控制，所述平均值是在多个脉冲上作平均。这多种原理必须被认为是现有技术并且都能够控制转换器100的线圈112、113中的电流以最优地跟随被供给的信号的幅度和曲线形状。实现这一点是通过比较电流的测量值和一个对应所需要电压的信号，还连续地调整脉冲/间隔-比。线圈112、113中的电流总是在增大或减小，但会被脉冲/间隔比连续调整，这样——平均在许多脉冲上——它就对应了所需要的曲线形状。文中所使用的术语“脉冲”是用来指晶体管110、111上的控制脉冲，该脉冲通常是比电流网络频率提高的频率。该调整环接收一个具有一定曲线形状和幅度的信号，该曲线形状和幅度对应了所需要的电流，相关的转换器100会在一定的时刻引出该电流。然后该曲线形状被当作电流参考。电流参考的这一曲线形状依赖于转换器100的操作模式。当需要仅从交流源103引出电流时，曲线形状将会分别是正弦信号的正半周和负半周，这样从网络拉出的总电流就是正弦的。这就是在时刻236，图1中曲线231所示的曲线形状。当需要仅从电池101、102拉出电流时，既然——在这种情况下——希望从电池101、102中拉出一个恒定的直流，那么对转换器100的两个半波的参考将会专门是直流信号。当希望从两个源中引出电流时，电流参考将会具有图2中对应于时刻235的曲线231那样的外观。该曲线形状包括部分正弦半波以及部分矩形或梯形脉冲。被描述的电流参考可以是作为电子线路的电压或电流曲线形状而产生，或者可以是由诸如微处理器或数字信号处理器(DSP)产生的数字计算的曲线形状。为了知道是以哪种被描述的形式运行，就存在一个检测电路105，它决定了是否存在交流源103以及是否具有一个可接受的电压质量。当满足了这一点后，就会选择交流操作。如果交流源103消失或通过其它途径被检测为电压或频率不可接受，那么就会切换为电池操作。当交流源再次出现或可接受，就会按图2中的线进行斜坡接入。检测电路105可以被两个转换器共享。为了产生所需要的曲线形状，还使用了同步单元105。它也会接收交流信号并且与该交流信号同步。所以这就可以向两个控制/调整单元109和109发出相位信息，该信息指出了在何时处于相对于交流信号的零转换，例如从零到360度的角度图。然后，该相位信息被用来决定所描述的曲线形状的时间进程。除了关于操作模式和同步的所述信号以外，还必须在所描述的电流参考上连续地调整幅度。通过改变信号的幅度，要从交流源103或直流源101、102引出的电流量就被改变了，也就改变了供给转换器100的功率大小。功率的供给必须被连续地调节以严格的覆盖功率需求，该需求指的是从转换器100输出的功率加上能被归为损耗的部分。在供给功率超过了需求的情况下，这就会意味着电容123或124上的电压会继续增大，而如果供给的功率太少，对应的电压就会减小。所以为了保持正确的输出电压，就在每个控制/调整电路108和109中存在一个调整环，该调整环测量了125和126上的电压，并将它们与适当的参考值相比较。在输出电压偏离所需要值的情况下，所需电流参考信号上的幅度就被向上或向下调整。对于从交流源103引出的电流，在任何时候只允许有一个特定的最大值。在斜坡接入的过程中，该最大值在诸如10秒的设定的周期内，从零线性增大到一个设定的最大值。如果需要提供比该允许值还要多的电流或功率，就会从另一方面形成具有最大的允许值的半波形状的正弦信号，而剩下的功率需求被来自电池的电流脉冲所覆盖。两个脉冲之间的分布被连续地计算，这样它们组合起来就覆盖了对供给功率的需求。相应地，对交流电流脉冲的限制界定了来自电流网络或内燃发电机在过载时的电流。同样在这样的情况下，就会计算需要多少来自电池的附加功率以提供需要的总功率。如果节点118被分开，如果交流源103以及开关127被连接到一个整流桥的交流输入，其中整流桥的正输出被连接到二极管119的阳极，整流桥的负输出被连接到二极管120的阴极，那么就可能两个半波都获得来自交流源103的转换器的正半周和负半周的电源供给。这样从电池101、102的功率损耗就被降低了。
图2表示了单相组合交流-直流到滞留转换器100的斜坡接入过程的曲线，它具有正的和负的输出电压。第一曲线231表示了流过线圈112的电流。第二曲线232表示了流过线圈113的电流。第三曲线233表示了单相交流源103的总电流。对于第一曲线231，第二曲线232以及第三曲线233都适用的是，第一时间段234表示了只来自电池101、102的供给，第二时间段235表示了一个斜坡接入过程，其功率供给来自电池101、102以及单相交流源103，其中来自电池101、102的电流随来自单相交流源103的电流的增大的步骤而减小，还有第三时间段236表示了只来自单相交流源103的供给。
在时间段234中，电池101、102独自对组合交流-直流到直流的转换器进行供给。在时间段235中发生斜坡接入，其中供给是通过电池101、102还通过单相交流源103。来自电池101、102的脉冲电流强度会按照来自单相交流源103的脉冲电流增大的步骤而降低。在时间段236中，单项交流源103只向组合交流-直流到直流转换器100提供功率。
图3表示了一个带有正的输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器。电池301的正极被连接到可控硅306的阳极。电池301的负极被连接到共同参考点304。可控硅306的阴极被连接到二极管319的阴极。可控硅306的栅极被连接到控制电路308的输出。可控硅306的阴极被连接到线圈312。电流传感器314包括了可控硅306和线圈312之间的连接。电流传感器314被连接到控制电路的一个输入。线圈312还被连接到晶体管310的接收极。晶体管310上的接收极被连接到二极管321的阳极。晶体管310的发射极被连接到共同参考点304。控制电路308的一个输出被连接到晶体管310的基极。二极管321的阴极被连接到电容323和一个直流输出325。该电容323还被连接到共同参考点304。直流输出325被连接到控制电路308。二极管319上的阴极还被连接到开关327。开关327还被连接到单相交流源303以及同步电路305的输入。单相交流源303还被连接到共同参考点304。同步电路305的一个输出被连接到控制电路308的一个输入，同步电路308的第二输出被连接到开关327的控制输入。
根据图3，带有正输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器300的功能指示，依从图1中的转换器正半周的功能指示，图1中的转换器是具有正和负输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器100。正如具有正和负的输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器100，交流源303和开关327可以被替换来耦合到整流桥的交流输入，其中整流桥的正输出被连接到二极管319的阳极，而整流桥的负输出被连接到参考点304。这样就可以在两个半周内都获得来自交流源303的供给转换器300的功率。这样，从电池301的功率消耗就会降低。
图4表示了斜坡接入曲线，这是针对具有正的和负的输出电压的三相组合交流-直流到直流转换器700，740，780。第一曲线431表示了转换器对一个相位(相1)的正半周时流过线圈的电流。第二曲线432表示了转换器对同一个相位(相1)的负半周时流过线圈的电流。第三曲线433表示了对于同一个相位(相1)的交流源703的总电流。第四曲线437表示了对于所有三个相位(相1，相2，相3)从电池701流向转换器的正半周的总电流。第五曲线438表示了对于所有三个相位(相1，相2，相3)从转换器的负半周到电池702的总电流。对于第一曲线431，以及第二曲线432，以及第三曲线433，以及第四曲线437，还有第五曲线438都适用的是第一时间段434表示了只来自电池701、702的供给，第二时间段435表示了来自电池701、702以及交流源703的供给的斜坡接入过程，其中来自电池701、702的电流按照来自交流源703的电流增大的步骤而减小，第三时间段436又表示了支来自交流源703的供给。
根据图4的带有正和负输出电压的三相组合交流-直流到直流转换器700、740、780的斜坡接入过程的功能指示，依从于图2中的转换器斜坡接入的功能指示，其中图2中的转换器是具有正和负输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器100。需要注意电池701、702在所有三相(相1，相2，相3)中对转换器700、740、780是共享的(并且相同)。电池701、702向三个其它方面独立的电路700，740，780发送功率，所述电路的每一个对应于一个图1中所示的具有正和负输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器100。这意味着，电池701在电路700，740，780中被连接到三个各自的可控硅上。这三个电路700，740，780使用了他们自己的相位，其中共同参考点704对三个相位是共享的。
图5表示了具有正和负的输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器100的过载过程的曲线。第一曲线539用相对于电流上阈值的百分比来表示电流负载。第二曲线531表示了流过线圈112的电流。第三曲线532表示了流过线圈113的电流。第四曲线533表示了单相交流源103的总电流。对第一曲线539，以及第二曲线531，以及第三曲线532，以及第四曲线533都适用的是，第一和第三时间段536表示了只具有来自单相交流源103的供给的正常操作，第二时间段540表示了过载过程，在此过程中的供给来自电池101、102和单相交流源103，其中来自电池101、102的电流的大小使得来自单相交流源103的电流能够保持恒定且位于一定允许的电流阈值以内。
在两个时间段536内发生的是正常操作，其中单相交流源103独自向组合交流-直流到直流转换器提供功率。在时间段540内发生过载过程，其中供给是来自电池101、102以及单相交流源103。来自电池101、102的脉冲电流的大小被调节，这样就可以完全补偿过载，于是来自单相交流源103的电流就保持恒定且处于一定允许的阈值以内。
图6表示了三相组合交流-直流到直流转换器700、740、780的过载过程曲线，所述转换器具有正的和负的输出电压。第一曲线639用所有三相上相对于一个电流上阈值的百分比来表示了电流负载。第二曲线631表示了对一个相位(相1)流过转换器正半周中的线圈的电流。第三曲线632表示了对同一个相位(相1)流过转换器负半周中的线圈的电流。第四曲线633表示了对同一个相位(相1)交流源703的总电流。第五曲线637表示了对于所有三相(相1，相2，相3)从电池701流向转换器正半周的总电流。第六曲线638表示了对于所有三相(相1，相2，相3)从转换器负半周流向电池702的总电流。对第一曲线639，以及第二曲线631，以及第三曲线632，以及第四曲线633都适用的是，第一和第三时间段636表示了只具有来自单相交流源703的供给的正常操作，第二时间段640表示了过载过程，在此过程中的供给来自电池701、702和单相交流源703，其中来自电池701、702的电流的大小使得来自单相交流源703的电流能够保持恒定且位于一定允许的电流阈值以内。
根据图6的带有正和负输出功率的三相组合交流-直流到直流转换器700、740、780的过载过程的功能指示，依从图5中的转换器过载过程的功能指示，图5中的转换器是具有正和负输出载荷的单相组合交流-直流到直流转换器100。需要注意电池701、702在所有三相(相1、相2、相3)中对转换器700、740、780是共享的(并且相同)。电池701、702向三个其它方面独立的电路700、740、780发送功率，所述电路的每一个对应于一个图1中所示的具有正和负输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器100。这意味着，电池701在电路700、740、780中被连接到三个各自的可控硅上。这三个电路700、740、780使用了它们自己的相位，其中共同参考点704对三相是共享的。
图7表示了具有正和负的输出电压的三相组合交流-直流到直流转换器是通过具有共享直流源701、702的三个转换器700，740，780来构建而成的。电池701的正极被连接到三个转换器700、740、780每一个中的可控硅的阳极上，该可控硅对应于图1中的可控硅106。电池701的负极被连接到共同参考点704。电池702的负极被连接到三个转换器700、740、780每一个中的可控硅的阴极上，该可控硅对应于图1中的可控硅107。电池702的正极被连接到共同参考点704。三个转换器700、740、780中每一个内部的开关被连接到交流源703上它们各自的相位，这些开关对应于图1中的开关127。交流源703还被连接到共同参考点704。三个转换器700、740、780的正输出全都被连接到输出725。三个转换器700、740、780的负输出全被连接到输出726。三个转换器700、740、780的参考全被连接到参考点704。
根据图7的带有正和负输出电压的、由共享直流源701、702的转换器700、740、780构成的三相组合交流-直流到直流转换器的功能指示，依从图1中的转换器的功能指示，其中图1中的转换器是具有正和负输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器100。
图8表示了具有正和负的输出电压的三相组合交流-直流到直流转换器是通过具有共享直流源801的三个转换器800，840，880来构建而成的。电池801的正极被连接到三个转换器800，840，880每一个中的可控硅的阳极上，该可控硅对应于图3中的可控硅306。电池801的负极被连接到共同参考点804。三个转换器800，840，880中每一个内部的开关被连接到交流源803上各自的相，这些开关对应于图3中的开关327。交流源803还被连接到共同参考点804。三个转换器800，840，880的负输出全被连接到输出725。三个转换器800，840，880的参考全被连接到参考点804。
根据图8的带有正和负输出电压的、由共享直流源801的转换器800、840、880构成的三相组合交流-直流到直流转换器的功能指示，服从图1中的转换器的正半的功能指示，图1中的转换器是具有正和负输出电压的单相组合交流-直流到直流转换器100。
转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)的特征在于——对于一个给定的负载，尤其是满负载——在考虑了交流源(103，303，703，803)的频率和电压稳定性时，会在至少一个直流输出(125，126，325，725，726，825)上自适应地从直流源(101，102，301，701，702，801)切换到一个通常是内燃发电机的交流源(103，303，703，803)。通过电源的自适应切换，就会发生从直流源到交流源的渐变切换，其中在切换时间内会存在来自两种源的供给。电源的自适应切换可选择地包括多个连续的供给时间段，在该时间段内存在两种供给。最后，自适应切换意味着可以完全地或部分地切换回直流源。这样就获得了一个在交流源上的温和的耦合，其中转换器没有将交流源暴露给突然的和强的负载耦合。这样就保护了交流源不被过载所损坏，过载会伴有随之发生的诸如频率和电压的波动。如果交流源是诸如内燃发电机的一个电源，就很有必要防止突然的和强的负载耦合，因为它们将会传到转子电流上，这样内燃发电机就会相对频率和电压变得不稳定。在最坏的情况下，该不稳定会导致自激震荡和随后的供给故障。
转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)的特征在于例如——在来自通常是柴油发电机的交流源(103，303，703，803)的供给上，动态负载变化会得到补偿，其中来自至少一个直流源(125，126，325，725，726，825)会自适应地增大。对动态负载变化的自适应补偿会通过获得来自直流源(101，102，301，701，702，801)的附加能量，并适当考虑交流源(103，303，703，803)频率和电压的稳定性而发生。通过这样的对动态负载变化的自适应补偿，就会发生来自直流源的附加供给，其中供给——对于一个时间段——会发生在两个供电源。可以选择性的存在具有来自两个源的供给的多个连续时间段。这样就获得了一个在交流源上的温和的耦合，其中转换器没有将交流源暴露给突然的和强的负载耦合。这样就保护了交流源不被过载所损坏，过载会伴有随之发生的诸如频率和电压的波动。如果交流源是诸如柴油发电机的一个电源，就很有必要防止突然的和强的负载耦合，因为它们将会传到转子电流上。这样柴油发电机就会相对频率和电压变得不稳定，在最坏的情况下，该不稳定会导致自激震荡和随后的供给故障。
Claims (10)
1.一种转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)，提供了耦合到一个具有至少一个相位的交流供电源(103，303，703，803)的选择以及耦合到至少一个直流供电源(101，102，301，701，702，801)的选择，其中转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)每次至少从一个供电源取得供电；并且其中转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)包含可控接触装置，当在供电源之间切换时，该可控接触装置在能够连接和断开各个供电源入/出转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)，从而产生一个脉冲信号；并且其中转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)包含至少一个线圈(112，113，312)，所述线圈与至少一个直流输出(125，126，325，725，726，825)相连，其特征在于，在供电源之间的切换是通过所述接触装置在一段时间内完成，所述脉冲信号被分为多个段，其中所述多个信号段交替地从至少一个第一供电源和至少一个第二供电源中产生；并且来自第一供电源的所述电流脉冲根据来自第二供电源的所述脉冲而被调节；并且转换器包含用于电压调节至少一个直流输出(125，126，325，725，726，825)的装置。
2.根据权利要求1的转换器(100，300)，其特征在于交流供电源(103，303)是一个单相交流源；还提供了至少一个直流供电源(101，102，310)。
3.根据权利要求1的转换器(700，740，780，800，840，880)，其特征在于交流供电源(703，803)是一个多相交流源；还提供了至少一个直流供电源(701，702，801)。
4.权利要求1到3中至少一个中的转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)，其特征在于——电流检测器(114，115，314)测量流过线圈(112，113，312)的电流，基于来自该电流检测器的信号，一个控制电路(108，109，308)具有用来分别连接和断开从线圈(112、113、312)的第二端到一个直流供电源(101，102，301，701，702，801)的装置，所述控制电路还具有用来分别连接和断开从线圈(112、113、312)的第二端到一个共同参考点(104，304，704，804)的装置；特征还在于流过线圈(112，113，312)的电流在一定时间段内流向转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)的直流输出(125，126，325，725，726，825)，其中线圈(112，113，312)的第二端没有被连接到共同参考点(104，304，704，804)；特征还在于转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)具有用来分别连接和断开交流供电源(103，303，703，803)入/出线圈(112，113，312)的一端的装置。
5.权利要求1到4中至少一个的转换器(100，700，740，780)，其特征在于至少一个转换器(300)被用来形成一个相对于共同参考点(104，704)的为正的直流输出(125，725)；特征还在于至少一个转换器被用来形成一个相对于共同参考点(104，704)的为负的直流输出(126，726)。
6.权利要求5中的转换器(100，700，740，780)，其特征在于，交流供电源(103，703)分别被用来形成正输出电压的转换器(300)和用来形成负输出电压的转换器共享，所述正、负电压是相对于共同参考点(104，704)而言。
7.权利要求4到6中至少一个的转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)，其特征在于，用来分别连接和断开线圈(112，113，312)的一端入/出一个直流供电源(101，102，301，701，702，801)的装置是一个可控开关(106，107，306)；特征还在于可控开关(106，107，306)可以被调节来在每两个半周的至少一部分被连通。
8.权利要求4到7中至少一个的转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)，其特征在于，用来分别连接和断开线圈(112，113，312)的第二端入/出一个共同参考点(104，304，704，804)的装置是一个可控开关(110，111，310)；特征还在于可控开关(110；111；310)可以被调节来在每两个半周的至少一部分被连通；特征还在于可控开关(110；111；310)通常以突发串联来连接。
9.权利要求4到8中至少一个的转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)，其特征在于，半导体被用作可控开关(106，107，110，111，306，310)，该可控开关包括下列多种器件中的至少一种，场功率晶体管、双极型晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、栅极关闭tyrisor(GTO)以及注入增强栅极晶体管(IEGT)。
10.权利要求1到9中至少一个的转换器(100，300，700，740，780，800，840，880)，其特征在于，在过载的情况下，来自交流源(103，303，703，803)的电流被限于一个恒定的最大值，其中补充的能量由直流供电源(101，102，301，701，702，801)提供。
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