專利名稱：容錯(cuò)dc功率系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題一般地涉及功率系統(tǒng)領(lǐng)域，并且更特別地涉及容錯(cuò)高壓直流(DC)功率系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般地，DC功率系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)和被配置為將在發(fā)電機(jī)處產(chǎn)生的交流電(AC)整流成DC功率的整流器。在一個(gè)或多個(gè)組件故障時(shí)，整個(gè)功率系統(tǒng)可能失靈。由此可見，在其中功率系統(tǒng)向關(guān)鍵組件供應(yīng)功率的應(yīng)用中，可能期望的是增加功率系統(tǒng)的容錯(cuò)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)包括永磁發(fā)電機(jī)(PMG)、與PMG進(jìn)行電通信的第一接觸器、與第一接觸器進(jìn)行電通信的有源整流器、與第一接觸器進(jìn)行電通信的第二接觸器以及與第二接觸器進(jìn)行電通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。第一接觸器被設(shè)置為切斷PMG與有源整流器之間的電通信，并且第二接觸器被配置為建立PMG與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)包括永磁發(fā)電機(jī)(PMG)、與PMG進(jìn)行電通信的有源整流器、與有源整流器進(jìn)行電通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及被布置為在有源整流器的至少一個(gè)組件出故障的情況下切斷PMG與有源整流器之間的電通信且被布置為建立PMG與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信的多個(gè)接觸器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種控制容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)的方法，該DC功率系統(tǒng)包括永磁發(fā)電機(jī)(PMG)、與PMG進(jìn)行電通信的有源整流器以及與有源整流器進(jìn)行電通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中，該方法包括確定系統(tǒng)的操作模式，并且如果有源整流器的至少一個(gè)組件發(fā)生故障，則將系統(tǒng)的電通信重配置為通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞過有源整流器。通過結(jié)合附圖進(jìn)行的以下說明，本發(fā)明的其它方面、特征和技術(shù)將變得更加顯而易見。


現(xiàn)在參考附圖，其中，在多個(gè)圖中相同的元件被相同地編號(hào):
圖1舉例說明根據(jù)示例性實(shí)施例的容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)；以及
圖2舉例說明根據(jù)示例性實(shí)施例的控制容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)的方法。
具體實(shí)施例方式在本文中提供了 DC功率發(fā)生系統(tǒng)的實(shí)施例，下面更詳細(xì)地討論示例性實(shí)施例。轉(zhuǎn)到圖1，舉例說明容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可以是車輛(例如汽車、卡車或其它陸上車輛)的功率系統(tǒng)。系統(tǒng)100包括永磁發(fā)電機(jī)(PMG) 101。PMG 101被耦合到引擎、渦輪機(jī)或其它允許PMG產(chǎn)生交流電的旋轉(zhuǎn)裝置。系統(tǒng)100還包括與PMG 101進(jìn)行通信的接觸器Rl。系統(tǒng)100還包括與接觸器Rl進(jìn)行電通信的有源整流器102。如所示，接觸器Rl被布置在PMG 101與有源整流器102之間，因此接觸器Rl可以打開/閉合PMG 101與有源整流器102之間的電連接。有源整流器102可以包括被布置為與接觸器Rl進(jìn)行電通信的多個(gè)開關(guān)S1 S6。開關(guān)S1 S6形成有源整流器102的DC輸出軌。有源整流器102還可以包括被布置為與開關(guān)S1 S6的輸出進(jìn)行并行電通信的DC耦合電容器CDa。有源整流器102還包括被串聯(lián)地布置在DC輸出軌的第一軌上的濾波器電感Lfi以及被并聯(lián)布置在電感Lfi和DC輸出軌的第二軌兩端的濾波器電容器Cfi。系統(tǒng)100還包括與有源整流器102進(jìn)行通信的接觸器R4。如所示，R4包括與DC輸出軌的第一軌進(jìn)行通信的接點(diǎn)R4a和與DC輸出軌的第二軌進(jìn)行通信的接點(diǎn)R4b。系統(tǒng)100還包括與接觸器R4進(jìn)行通信的負(fù)載103。如所布置的，接觸器R4可以打開/閉合有源整流器102與負(fù)載103之間的電連接。如圖1進(jìn)一步所示，系統(tǒng)100可以包括與接觸器R2進(jìn)行通信、進(jìn)一步與電機(jī)驅(qū)動(dòng)105進(jìn)行通信的風(fēng)扇104。電機(jī)驅(qū)動(dòng)105可以是被配置為對(duì)諸如風(fēng)扇104的電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載供電的任何適當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。此外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)105可以布置有與有源整流器類似地布置的內(nèi)部組件。例如，有源整流器102和電機(jī)驅(qū)動(dòng)105的所示部分稍微類似。例如，電機(jī)驅(qū)動(dòng)105包括開關(guān)S7 S12、稱合電容器Cdc2、濾波器電感Lf2和濾波器電容器Cf2。因此,為了簡(jiǎn)潔起見，在本文中省略的電機(jī)驅(qū)動(dòng)105的組件的冗余討論。如所示，系統(tǒng)100還包括與PMG 101、接觸器R1、接觸器R2和電機(jī)驅(qū)動(dòng)105進(jìn)行通信的接觸器R3。如所布置的，接觸器R3可以打開/閉合PMG 101與電機(jī)驅(qū)動(dòng)105之間的電連接，和/或打開/閉合接觸器R2與接觸器Rl之間的電連接。如進(jìn)一步所示，系統(tǒng)100包括布置在電機(jī)驅(qū)動(dòng)105與負(fù)載103之間的接觸器R5。因此，接觸器R5可以打開/閉合電機(jī)驅(qū)動(dòng)105與負(fù)載103之間的電連接。如上所述，系統(tǒng)100包括與PMG 101和負(fù)載103 二者進(jìn)行電通信的兩功率個(gè)轉(zhuǎn)換器(例如，有源整流器102和電機(jī)驅(qū)動(dòng)105)。根據(jù)示例性實(shí)施例，在系統(tǒng)100中的任何部分中的組件故障的情況下，可以將接觸器Rl R5布置為打開/閉合電連接，從而重配置系統(tǒng)100并繞過故障組件且與常規(guī)系統(tǒng)相比容忍增加數(shù)目的故障。通過系統(tǒng)重配置控制器107來控制接觸器Rl R5的打開/閉合。系統(tǒng)重配置控制器與有源整流器控制器106和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器106a進(jìn)行通信。有源整流器控制器提供門信號(hào)以控制有源整流器102。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器被配置為控制電機(jī)控制器105的門驅(qū)動(dòng)。應(yīng)理解的是在系統(tǒng)100內(nèi)可能存在附加監(jiān)視連接，其已為了明了起見從本圖中省略。例如，控制器105 107中的一個(gè)或多個(gè)可以從/向系統(tǒng)100中的任何組件接收和/或提供電壓/電流反饋，并且根據(jù)任何期望的實(shí)施方式，可以存在將促進(jìn)操作的附加連接。因此，不應(yīng)根據(jù)所示的特定形式來限制示例性實(shí)施例。在下文中，詳細(xì)地提供了描述系統(tǒng)100的重配置的示例性方法。轉(zhuǎn)到圖2，舉例說明控制容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)的方法200。方法200包括確定DC功率系統(tǒng)100的操作模式。例如，操作模式可以是至少四(4)個(gè)不同操作模式中的一個(gè)。該至少四個(gè)操作模式可以包括正常操作模式、電機(jī)驅(qū)動(dòng)故障操作模式、有源整流器故障操作模式以及PMG故障操作模式。系統(tǒng)重配置控制器107被配置為收集關(guān)于PMG 101、風(fēng)扇104、負(fù)載103、有源整流(102、105)和風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)(例如，用于風(fēng)扇104)的狀態(tài)信息。由有源整流器控制器106來提供關(guān)于PMG 101、負(fù)載103和有源整流(102、105)的狀態(tài)信息。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器105來提供關(guān)于風(fēng)扇104、dc總線輸出(例如，在102、105處)以及風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)(例如，用于風(fēng)扇104)的狀態(tài)信息。通過監(jiān)視組件的內(nèi)部溫度、通過使用dc總線電壓和電流傳感器的dc總線上的功率質(zhì)量、PMG和風(fēng)扇定子電流和/或負(fù)載電流來導(dǎo)出指定上述組件中的故障模式。在確定系統(tǒng)重配置時(shí)還可以使用預(yù)測(cè)性健康監(jiān)視/預(yù)報(bào)，使得系統(tǒng)重配置控制器107可以至少根據(jù)下文詳細(xì)地描述的操作模式來打開/閉合接觸器Rl R5。正常操作模式是其中在系統(tǒng)中100中理想地不存在故障(或至少部分地運(yùn)行的組件)的模式。在正常操作模式下，有源整流器102對(duì)負(fù)載103供電，并且整流器/電機(jī)驅(qū)動(dòng)105對(duì)風(fēng)扇104供電。電機(jī)驅(qū)動(dòng)故障操作模式是其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)105或其部分發(fā)生故障的模式。有源整流器故障操作模式是其中有源整流器102或其部分發(fā)生故障的模式。PMG故障操作模式是其中PMG 101發(fā)生故障的模式。根據(jù)在方框201處確定的特定模式，可以由系統(tǒng)重配置控制器107將系統(tǒng)100重配置為克服通過向接觸器Rl R5施加信號(hào)來克服故障，如在下表I中概述的:
表1:
權(quán)利要求
1.一種容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)，包括: 永磁發(fā)電機(jī)(PMG)； 與PMG進(jìn)行電通信的第一接觸器； 與第一接觸器進(jìn)行電通信的有源整流器； 與第一接觸器進(jìn)行電通信的第二接觸器；以及 與第二接觸器進(jìn)行電通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 其中，第一接觸器被配置為切斷PMG與有源整流器之間的電通信，并且第二接觸器被配置為建立PMG與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)包括布置在其中的有源整流器。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括: 與有源整流器進(jìn)行電通信的第三接觸器；以及 與第三接觸器進(jìn)行電通信的負(fù)載。
4.權(quán)利要求3的系統(tǒng)，還包括: 與電機(jī)驅(qū)動(dòng)和負(fù)載進(jìn)行電通信的第四接觸器。
5.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，所述第三接觸器被配置為切斷有源整流器與負(fù)載之間的電通信，并且第四接觸器被配置為建立電機(jī)驅(qū)動(dòng)與負(fù)載之間的電通信。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng) ,還包括: 與電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行電通信的第五接觸器；以及 與第五接觸器進(jìn)行電通信的非關(guān)鍵負(fù)載。
7.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，所述第五接觸器被配置為切斷非關(guān)鍵負(fù)載與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信。
8.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，在有源整流器的至少一個(gè)組件的故障的情況下，第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器、第四接觸器和第五接觸器被配置為從有源整流器繞過在PMG處產(chǎn)生的功率并通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)來建立PMG與負(fù)載之間的電通信。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，在有源整流器的至少一個(gè)組件的故障的情況下，第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器、第四接觸器和第五接觸器還被配置為切斷非關(guān)鍵負(fù)載與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的通信。
10.一種容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)，包括: 永磁發(fā)電機(jī)(PMG)； 與PMG進(jìn)行電通信的有源整流器； 與有源整流器進(jìn)行電通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；以及 多個(gè)接觸器，其被布置為在有源整流器的至少一個(gè)組件故障的情況下切斷PMG與有源整流器之間的電通信并被布置為建立PMG與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信。
11.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，還包括與有源整流器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行電通信的負(fù)載和被布置為在有源整流器的至少一個(gè)組件故障的情況下切斷有源整流器與負(fù)載之間的電通信的第二多個(gè)接觸器。
12.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，還包括與電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行電通信的非關(guān)鍵負(fù)載，其中，所述多個(gè)接觸器還被布置為在有源整流器的至少一個(gè)組件故障的情況下切斷非關(guān)鍵負(fù)載與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信。
13.一種控制容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)的方法，該DC功率系統(tǒng)包括永磁發(fā)電機(jī)(PMG)、與PMG進(jìn)行電通信的有源整流器以及與有源整流器進(jìn)行電通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該方法包括: 確定系統(tǒng)的操作模式；以及 如果有源整流器的至少一個(gè)組件發(fā)生故障，則將系統(tǒng)的電通信重配置為通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞過有源整流器。
14.權(quán)利要求13的方法，其中，重配置包括切斷PMG與有源整流器之間的電通信并建立PMG與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信。
15.權(quán)利要求13的方法，其中，系統(tǒng)還包括與有源整流器進(jìn)行電通信的負(fù)載，并且所述方法還包括如果有源整流器的至少一個(gè)組件發(fā)生故障，則通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)來建立PMG與負(fù)載之間的電通信。
16.權(quán)利要求15的方法，其中，系統(tǒng)還包括與電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行電通信的非關(guān)鍵負(fù)載，并且該方法還包括如果 有源整流器的至少一個(gè)組件發(fā)生故障，則切斷非關(guān)鍵負(fù)載與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)。一種容錯(cuò)DC功率系統(tǒng)包括永磁發(fā)電機(jī)(PMG)、與PMG進(jìn)行電通信的第一接觸器、與第一接觸器進(jìn)行電通信的有源整流器、與第一接觸器進(jìn)行電通信的第二接觸器以及與第二接觸器進(jìn)行電通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。第一接觸器被配置為切斷PMG與有源整流器之間的電通信，并且第二接觸器被配置為建立PMG與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間的電通信。
文檔編號(hào)H02M1/32GK103187860SQ20111045347
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者G.I.羅斯曼, S.J.莫斯 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司