电源转换器中的击穿检测.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911203553.6 (22)申请日 2019.11.29 (30)优先权数据 16/205,684 2018.11.30 US (71)申请人 施耐德电气IT公司 地址 美国罗得岛州 (72)发明人 乔纳斯桑斯比穆里德森 (74)专利代理机构 上海翼胜专利商标事务所 (普通合伙) 31218 代理人 翟羽 (51)Int.Cl. G01R 31/12(2006.01) (54)发明名称 电源转换器中的击穿检测 (57)摘要 根据一个方面， 提供了一种不间断电源系 统， 。

2、包括一输入端， 配置成用以接收输入电源、 一 接口， 配置成用以耦接到一备用电源供应器并且 从所述备用电源供应器接收备用电源、 一输出 端， 配置成用以向一负载提供从所述输入电源及 所述备用电源中的至少一个所获得的输出电源、 一电源转换器， 耦接到所述输入端、 一电容器以 及一击穿检测器， 耦接到所述电容器。 所述击穿 检测器配置成用以获得指示跨越所述电容器的 一第一电压的一第一电压值、 获得指示跨越所述 电容器的一第二电压的一第二电压值、 比较所述 第一电压值与所述第二电压值、 基于所述比较， 确定所述电容器正处于一击穿状况以及提供指 示所述击穿状况的一输出信号。 权利要求书2页 说明书13。

3、页 附图6页 CN 111257703 A 2020.06.09 CN 111257703 A 1.一种不间断电源(UPS)系统， 其特征在于， 所述UPS系统包括： 一输入端， 配置成用以接收输入电源； 一接口， 配置成用以耦接到一备用电源供应器并且从所述备用电源供应器接收备用电 源； 一输出端， 配置成用以向一负载提供从所述输入电源及所述备用电源中的至少一个所 获得的输出电源； 一电源转换器， 耦接到所述输入端； 至少一个电容器； 以及 一击穿检测器， 耦接到所述至少一个电容器， 并且配置成用以： 获得指示跨越所述至少一个电容器的一第一电压的一第一电压值； 获得指示跨越所述至少一个电容器的。

4、一第二电压的一第二电压值； 比较所述第一电压值与所述第二电压值； 基于所述比较， 确定所述至少一个电容器正处于一击穿状况； 以及 提供指示所述击穿状况的一输出信号。 2.如权利要求1所述的UPS系统， 其特征在于： 所述击穿检测器包括一延迟电路， 所述延 迟电路配置成用以将所述第一电压值延迟一延迟时段以生成一延迟的第一电压值。 3.如权利要求2所述的UPS系统， 其特征在于： 所述延迟时段在大约1-2微秒的范围内。 4.如权利要求3所述的UPS系统， 其特征在于： 所述击穿检测器还包括一比较器， 所述比 较器具有： 一第一输入端， 配置成用以接收所述延迟的第一电压值； 一第二输入端， 配置成用。

5、以接收所述第二电压值； 以及 一输出端， 配置成用以响应于确定所述第二电压值大于所述第一电压值而输出指示一 击穿状况的一信号。 5.如权利要求4所述的UPS系统， 其特征在于： 所述击穿检测器还包括一逻辑电路， 所述 逻辑电路配置成用以： 从所述比较器的所述输出端接收指示所述击穿状况的所述输出信号； 以及 响应于在至少一阈值时间量内接收所述输出信号， 输出指示所述击穿状况的一击穿信 号。 6.如权利要求5所述的UPS系统， 其特征在于： 所述逻辑电路还配置成用以接收一参数 配置值以设置所述阈值时间量。 7.如权利要求5所述的UPS系统， 其特征在于： 所述阈值时间量为大约500纳秒。 8.如权。

6、利要求1所述的UPS系统， 其特征在于： 所述击穿检测器还包括一峰值检测且保 持电路， 所述峰值检测且保持电路配置成用以接收所述第一电压、 检测所述第一电压的一 峰值， 并且保持所述第一电压的所述峰值， 所述第一电压的所述峰值对应于所述第一电压 值。 9.如权利要求1所述的UPS系统， 还包括一控制器， 耦接到所述击穿检测器， 其中所述击穿检测器还配置成用以将所述输出信号提供给所述控制器， 以及 其中所述控制器配置成用以控制耦接到所述至少一个电容器的至少一个开关装置， 使 所述开关装置响应于接收所述输出信号而处于一断开且非导电位置。 权利要求书 1/2 页 2 CN 111257703 A 2。

7、 10.一种检测一电容器中的一击穿状况的方法， 其特征在于， 所述方法包括： 获得一第一电压值， 所述第一电压值指示跨越所述电容器的一第一电压； 获得一第二电压值， 所述第二电压值指示跨越所述电容器的一第二电压； 比较所述第一电压值与所述第二电压值； 基于所述比较， 确定所述电容器正处于一击穿状况； 以及 输出指示所述击穿状况的一输出信号。 11.如权利要求10所述的方法， 其特征在于： 获得所述第二电压值包括在从获得所述第 一电压值的时间开始的一延迟时段之后， 获得所述第二电压值。 12.如权利要求10所述的方法， 还包括响应于输出所述输出信号而减轻所述击穿状况。 13.如权利要求12所述的。

8、方法， 其特征在于： 减轻所述击穿状况包括控制与所述电容器 耦接的至少一个开关装置处于一断开且非导电状态。 14.如权利要求10所述的方法， 其特征在于： 确定所述电容器正处于一击穿状况包括确 定所述第二电压值在一阈值时间段内超过所述第一电压值至少一阈值量。 15.如权利要求14所述的方法， 还包括从一用户接收与所述阈值量对应的一配置参数。 16.如权利要求14所述的方法， 还包括从一用户接收与所述阈值时间段对应的一配置 参数。 17.如权利要求16所述的方法， 其特征在于： 所述阈值时间段为大约500纳秒。 18.如权利要求10所述的方法， 其特征在于： 获得所述第一电压值包括检测所述第一电。

9、 压的一峰值并且保持所述第一电压的所述峰值。 19.一种不间断电源(UPS)系统， 其特征在于， 所述UPS系统包括： 一输入端， 配置成用以接收输入电源； 一输出端， 配置成用以向至少一个负载提供输出电源； 至少一个电容器， 耦接至至少一个开关装置； 以及 基于跨越所述至少一个电容器的一第一电压及跨越所述至少一个电容器的一第二电 压， 用于识别所述至少一个电容器中的一击穿状况的装置。 20.如权利要求19所述的UPS系统， 还包括用于操作所述至少一个开关装置以减轻所述 击穿状况的装置。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111257703 A 3 电源转换器中的击穿检测 技术领域 0001 。

10、根据本发明的至少一个示例大体上涉及检测及校正电源转换器中的半导体击穿。 背景技术 0002 使用诸如不间断电源(UPS)的电力设备为敏感和/或关键的负载， 例如计算机系统 及其它数据处理系统， 提供了经调节的、 不间断的电源是已知的。 已知的UPS包括在线UPS、 离线UPS、 在线互动式UPS以及其他类型。 在线UPS在主要AC电源中断时， 提供经调节的AC电 源作为备用AC电源。 离线UPS通常不提供输入AC电源的调节， 但是在主要AC电源中断时， 会 提供备用AC电源。 在线互动式UPS类似于离线式UPS， 在发生停电时， 它们会切换到电池电 源， 但通常还包括用于调节UPS提供的输出电。

11、压的一多抽头变压器。 发明内容 0003 根据本发明的至少一个方面， 提供了一种不间断电源(UPS)系统。 所述不间断电源 (UPS)系统包括： 一输入端， 配置成用以接收输入电源； 一接口， 配置成用以耦接到一备用电 源供应器并且从所述备用电源供应器接收备用电源； 一输出端， 配置成用以向一负载提供 从所述输入电源及所述备用电源中的至少一个所获得的输出电源； 一电源转换器， 耦接到 所述输入端； 至少一个电容器； 以及一击穿检测器， 耦接到所述至少一个电容器， 并且配置 成用以： 获得指示跨越所述至少一个电容器的一第一电压的一第一电压值； 获得指示跨越 所述至少一个电容器的一第二电压的一第二。

12、电压值； 比较所述第一电压值与所述第二电压 值； 基于所述比较， 确定所述至少一个电容器正处于一击穿状况； 以及提供指示所述击穿状 况的一输出信号。 0004 在一实施例中， 所述击穿检测器包括一延迟电路， 所述延迟电路配置成用以将所 述第一电压值延迟一延迟时段以生成一延迟的第一电压值。 在一些实施例中， 所述延迟时 段在大约1-2微秒的范围内。 在至少一个实施例中， 所述击穿检测器还包括一比较器， 所述 比较器具有： 一第一输入端， 配置成用以接收所述延迟的第一电压值； 一第二输入端， 配置 成用以接收所述第二电压值； 以及一输出端， 配置成用以响应于确定所述第二电压值大于 所述第一电压值而。

13、输出指示一击穿状况的一信号。 0005 在一实施例中， 所述击穿检测器还包括一逻辑电路， 所述逻辑电路配置成用以： 从 所述比较器的所述输出端接收指示所述击穿状况的所述输出信号； 以及响应于在至少一阈 值时间量内接收所述输出信号， 输出指示所述击穿状况的一击穿信号。 在一实施例中， 所述 逻辑电路还配置成用以接收一参数配置值以设置所述阈值时间量。 在一些实施例中， 所述 阈值时间量为大约500纳秒。 0006 在至少一个实施例中， 所述击穿检测器还包括一峰值检测且保持电路， 所述峰值 检测且保持电路配置成用以接收所述第一电压、 检测所述第一电压的一峰值， 并且保持所 述第一电压的所述峰值， 所。

14、述第一电压的所述峰值对应于所述第一电压值。 在一些实施例 中， 所述UPS系统还包括一控制器， 耦接到所述击穿检测器， 其中所述击穿检测器还配置成 说明书 1/13 页 4 CN 111257703 A 4 用以将所述输出信号提供给所述控制器， 以及其中所述控制器配置成用以控制耦接到所述 至少一个电容器的至少一个开关装置， 使所述开关装置响应于接收所述输出信号而处于一 断开且非导电位置。 0007 提供了一种检测一电容器中的一击穿状况的方法， 所述方法包括了： 获得一第一 电压值， 所述第一电压值指示跨越所述电容器的一第一电压； 获得一第二电压值， 所述第二 电压值指示跨越所述电容器的一第二电。

15、压； 比较所述第一电压值与所述第二电压值； 基于 所述比较， 确定所述电容器正处于一击穿状况； 以及输出指示所述击穿状况的一输出信号 的行动。 0008 在一实施例中， 获得所述第二电压值包括在从获得所述第一电压值的时间开始的 一延迟时段之后， 获得所述第二电压值。 在至少一个实施例中， 所述方法还包括响应于输出 所述输出信号而减轻所述击穿状况。 在一些实施例中， 减轻所述击穿状况包括控制与所述 电容器耦接的至少一个开关装置处于一断开且非导电状态。 在至少一个实施例中， 确定所 述电容器正处于一击穿状况包括确定所述第二电压值在一阈值时间段内超过所述第一电 压值至少一阈值量。 0009 在一实施。

16、例中， 所述方法还包括从一用户接收与所述阈值量对应的一配置参数。 在一些实施例中， 所述方法还包括从一用户接收与所述阈值时间段对应的一配置参数。 在 至少一个实施例中， 所述阈值时间段为大约500纳秒。 在一实施例中， 获得所述第一电压值 包括检测所述第一电压的一峰值并且保持所述第一电压的所述峰值。 0010 根据一个方面， 提供了一种不间断电源(UPS)系统。 所述不间断电源(UPS)系统包 括： 一输入端， 配置成用以接收输入电源； 一输出端， 配置成用以向至少一个负载提供输出 电源； 至少一个电容器， 耦接至至少一个开关装置； 以及基于跨越所述至少一个电容器的一 第一电压及跨越所述至少一。

17、个电容器的一第二电压， 用于识别所述至少一个电容器中的一 击穿状况的装置。 在一实施例中， 所述UPS系统还包括用于操作所述至少一个开关装置以减 轻所述击穿状况的装置。 附图说明 0011 下面参照附图讨论至少一个实施例的各个方面， 这些附图并非意图按比例绘制。 包括附图以提供对各个方面和实施例的说明和进一步的理解， 并且附图被并入本说明书中 并构成本说明书的一部分， 但并不意图作为对任何特定实施例的限制的定义。 附图以及说 明书的其余部分， 用于解释所描述和要求保护的方面和实施例的原理和操作。 在附图中， 在 各个附图中示出的每个相同或几乎相同的组件由相似的数字表示。 为了清楚起见， 并非每。

18、 个组件都可以在每个附图中标记。 在附图中： 0012 图1示出了一种常规的三电平逆变器。 0013 图2示出了根据一实施例的一种三电平转换器。 0014 图3示出了根据一实施例的一种消除或减轻电容器击穿的过程。 0015 图4示出了根据一实施例的一种检测电容器击穿的过程。 0016 图5示出了根据一实施例的一种击穿检测电路。 0017 图6示出了一种不间断电源的一框图。 说明书 2/13 页 5 CN 111257703 A 5 具体实施方式 0018 本文讨论的方法和系统的示例不限于应用于以下描述中阐述的或附图中示出的 构造细节和部件布置。 该方法和系统能够在其他实施例中实现并且能够以各种。

19、方式实践或 实施。 这里提供的具体实现的示例仅用于说明性目的， 而不是限制性的。 特别地， 结合任何 一个或多个示例讨论的动作、 组件、 元件和特征不旨在从任何其他示例中的类似角色中排 除。 0019 此外， 本文使用的措辞和术语是出于描述的目的， 而不应被视为限制。 本文中以单 数形式提及的对系统和方法的示例、 实施例、 组件、 元件或动作的任何引用也可以包括多个 的实施例， 并且本文中的任何实施例、 组件、 元件或动作的复数形式的任何引用也可以包含 只包括一个奇点的实施例。 单数或复数形式的参考并不旨在限制当前公开的系统或方法、 其组件、 动作或元件。 这里使用的 “包括” 、“包含” 、。

20、“具有” 、“含有” 、“涉及” 及其变形意味着 包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。 0020 对 “或” 的引用可以被解释为包含性的， 使得使用 “或” 描述的任何术语可以指示单 个， 多于一个和所有所描述的术语中的任何术语。 此外， 如果本文件与通过引用并入本文的 文件之间的术语使用不一致， 则并入的参考文献中的术语用法是对本文件的补充； 对于不 可调和的不一致性， 以本文档中的术语用法为准。 0021 某些电源装置， 例如不间断电源(UPS)， 可能包括电源调节电路。 电源调节电路可 以包括与电容器串联耦接的两个或更多个半导体开关装置。 如果同时打开半导体或有一条 穿过半导体的导。

21、电路径， 则电容器可能会以本领域称为 “击穿” 的现象迅速通过半导体放 电。 在某些情况下， 击穿可能被认为是不利的， 因为它会损坏UPS中的一个或多个组件。 0022 击穿可能是有意或无意的。 例如， 意外的击穿可能是由故障的半导体装置、 栅极驱 动器或控制信号引起的。 尽管许多半导体的额定击穿强度可达到数微秒， 在此期间流过半 导体的电流受到半导体饱和的限制， 但无意的击穿至少可能仍被认为是不利的， 由于施加 在各个组件上的电压应力。 因此， 在不显着增加实现至少一个电容器的电源装置的尺寸及 成本的情况下， 能够检测及减轻击穿可能是有利的。 0023 图1示出了一种常规的三电平逆变器100。

22、。 所述逆变器100可以例如在一不间断电 源(UPS)中实现。 所述逆变器100包括一第一DC电容器102、 一第二DC电容器104、 一第一半导 体106、 一第二半导体108、 一第三半导体110、 一第四半导体112、 一逆变器扼流圈114及一输 出电流传感器116。 0024 如果所述第一DC电容器102或所述第二DC电容器104短路， 则击穿可能发生在所述 逆变器100中。 例如， 如果所述第一半导体106及所述第四半导体112同时打开并且导电， 所 述第一DC电容器102可以通过包括所述第一DC电容器102、 所述第一半导体106、 所述第四半 导体112及与所述第三半导体110并。

23、联耦接的一个二极管的一路径来放电。 0025 在一些常规解决方案中， 将一先进的栅极驱动器与一电压传感器结合使用， 以检 测及减轻击穿。 例如， 所述先进的栅极驱动器可以测量跨越所述第一半导体106的电压， 并 且如果所述电压超过一预设的阈值(例如， 大约7V)， 则所述先进的栅极驱动器可以关闭所 述第一半导体106， 以防止或限制通过所述第一半导体106的一电流， 从而终止所述击穿状 况。 然而， 先进的栅极驱动器可能昂贵、 复杂并且体积较大， 特别是需要驱动的半导体数量 增加。 说明书 3/13 页 6 CN 111257703 A 6 0026 鉴于前述内容， 在不过度增加成本、 复杂性。

24、及物理占用空间的情况下， 提供了一种 检测及减轻击穿的系统。 一个相对简单的电路被实现来测量一电容器电压值， 保持所述测 量到的电压值， 并且在一延迟之后比较所述测量到的电压值与一随后测量到的电容器电压 值。 响应基于所述延迟电压值与所述新测量到的电压值的所述比较来检测一击穿状况， 所 述电路可以被配置成用以关闭一个或多个半导体， 以防止或减轻所述击穿状况。 0027 本文描述的至少一个实施例是针对一种三电平不间断电源(UPS)拓扑， 其细节被 更详细地描述， 例如在2014年6月27日提交的标题为 “3-LEVELPOWER TOPOLOGY” 的美国专利 申请No.15/320,622中，。

25、 其全部内容通过引用合并于此。 此外， 本文描述的系统可以应用于 其他UPS拓扑或电源系统中。 0028 图2是根据本文描述的一个实施例的一种三电平电源转换器200的一示意图。 所述 三电平逆变器200包括三个功率转换支路， 在某些实施例中， 每个功率支路均类似地操作。 所述三电平逆变器200包括三个电源转换分支， 在特定的实施例中， 每个电源转换分支均类 似地操作。 例如， 所述三电平电源转换器200可以被配置成用以接收三相电源， 并且将三相 电源中的每个相提供给所述三个分支中的一相应分支。 为了说明清楚， 将具体标示出所述 三个分支中的一第一分支的特定组件。 其他分支可以包括类似操作的相似。

26、组件。 0029 所述三电平电源转换器200包括一第一输入端201、 一功率因数校正(PFC)部分 202、 一直流(DC)链接部分204、 一逆变器部分206及一第一输出端207。 所述PFC部分202包括 一输入电感器208、 一第一开关210、 一第二开关212、 一第三开关214及一第四开关216。 所述 DC链接部分204包括一第一备用电源供应器节点217、 一第五开关218、 一第一电容器220、 一 第一击穿检测器221、 一第二电容器222、 一第二击穿检测器223、 一第六开关224及一第二备 用电源供应器节点225。 所述逆变器部分206包括一第七开关226、 一第八开关2。

27、28、 一第九开 关230、 一第十开关232及一输出电感器234。 所述PFC部分202、 所述DC链接部分204及所述逆 变器部分206共同包括一第一DC总线238及一第二DC总线240。 0030 根据一实施例， 所述第一开关210及所述第二开关212是1200V绝缘栅双极晶体管 (IGBT)； 然而， 在其他实施例中， 所述开关210、 212的额定值可以不同， 或者可以使用不同类 型的开关(例如， 如果在所述PFC部分202中的单向电源转换就足够了， 则所述开关210、 212 可以用二极管代替)。 在一实施例中， 所述第九开关230及所述第十开关232为1200V IGBT； 然而。

28、， 在其他实施例中， 所述开关230、 232的额定值可以不同， 或者可以使用不同类型的开 关。 0031 在一实施例中， 所述第三开关214、 所述第四开关216、 所述第七开关226及所述第 八开关228是600V IGBT； 然而， 在其他实施例中， 所述开关214、 216、 226、 228的额定值可以 不同， 或者可以使用不同类型的开关。 所述开关210-216、 226-232中的每一个可以包括耦接 在它的集电极与发射极之间的一内部二极管。 根据一实施例， 所述第五开关218及所述第六 开关224是600V的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)； 然而， 在其他实施例中，。

29、 所述 开关218、 224的额定值可以不同， 或者可以使用不同类型的开关(例如， IGBT)。 在所述开关 218、 224被实现为MOSFET的情况下， 每个开关218、 224可以包括耦接在它的漏极与源极之间 的一内部二极管。 0032 所述第一输入端201配置成用以耦接到一三相电源(例如， 一主电源)并且耦接到 所述输入电感器208。 所述输入电感器208的一第一端子耦接到第一输入端201， 并且所述输 说明书 4/13 页 7 CN 111257703 A 7 入电感器208的一第二端子耦接到所述第一开关210的所述发射极、 所述第二开关212的所 述集电极及所述第三开关214的所述。

30、集电极。 所述第一开关210的所述集电极耦接到所述第 一DC总线238。 所述第一开关210的所述发射极耦接到所述输入电感器208、 所述第二开关 212的所述集电极及所述第三开关214的所述集电极。 0033 所述第二开关212的所述集电极耦接到所述输入电感器208、 所述第一开关210的 所述发射极及所述第三开关214的所述集电极。 所述第二开关212的所述发射极耦接到所述 第二DC总线240。 所述第三开关214的所述集电极耦接到所述输入电感器208、 所述第一开关 210的所述发射极及所述第二开关212的所述集电极。 所述第三开关214的所述发射极耦接 到所述第四开关216的所述发射极。

31、。 所述第四开关216的所述发射极耦接到所述第三开关 214的所述发射极。 所述第四开关216的所述集电极耦接到所述第一电容器220、 所述第二电 容器222及所述第七开关226的所述集电极。 0034 所述第五开关218的所述源极耦接到所述第一DC总线238。 所述第五开关218的所 述漏极耦接到所述第一电容器220。 所述第一电容器220在一第一连接处耦接到所述第五开 关218的所述漏极， 并且在一第二连接处耦接到所述第四开关216的所述集电极、 所述第二 电容器222及所述第七开关226的所述集电极。 所述第一电容器220还与所述第一击穿检测 器221并联耦接。 所述第二电容器222在一。

32、第一连接处耦接到所述第一电容器220、 所述第四 开关216的所述集电极及所述第七开关226的所述集电极， 并且在一第二连接处耦接到所述 第六开关224的所述源极。 0035 所述第二电容器222还配置成用以与所述第二击穿检测器223并联耦接。 所述第六 开关224的所述源极耦接到所述第二电容器222， 并且所述第六开关224的漏极耦接到所述 第二DC总线240。 所述第七开关226的所述集电极耦合到所述第一电容器220、 所述第四开关 216的所述集电极及所述第二电容器222。 所述第七开关226的所述发射极耦接到所述第八 开关228的所述发射极。 所述第八开关228的所述发射极耦接到所述第。

33、七开关226的所述发 射极。 所述第八开关228的所述集电极耦接到所述第九开关230的所述发射极、 所述第十开 关232的所述集电极及所述输出电感器234。 0036 所述第九开关230的所述集电极耦接到所述第一DC总线238， 并且所述第九开关 230的所述发射极耦接到所述第八开关228的所述集电极、 所述第十开关232的所述集电极 及所述输出电感器234。 所述第十开关232的所述集电极耦接到所述第八开关228的所述集 电极、 所述第九开关230的所述发射极及所述输出电感器234。 所述第十开关232的所述发射 极耦接到所述第二DC总线240。 所述输出电感器234在一第一连接处耦接到所述。

34、第八开关 228的所述集电极、 所述第九开关230的所述发射极及所述第十开关232的所述集电极， 并且 在一第二连接处耦接到所述第一输出端207。 所述第一输出端207耦接到所述输出电感器 234， 并且配置成用以耦接到一个或多个负载。 0037 所述控制器236配置成用以通信地耦接至所述开关210、 212、 214、 216、 216、 218、 224、 226、 228、 230、 232中的一个或多个的一相应控制端子。 所述第一DC总线238耦接到所述 第一开关210的所述集电极、 所述第五开关218的所述源极、 所述第九开关230的所述集电极 及所述第一备用电源供应器节点217。 。

35、所述第二DC总线240耦接到所述第二开关212的所述 发射极、 所述第六开关224的所述漏极、 所述第十开关232的所述发射极及所述第二备用电 源供应器节点225。 说明书 5/13 页 8 CN 111257703 A 8 0038 在一些实施例中， 所述三电平电源转换器200可以配置成用以接收输入电源、 转换 所述输入电源并且提供所述转换后的电源给一输出端。 例如， 所述三电平电源转换器200可 以从一电源， 例如一主电源， 接收三相输入电源。 所述三相电源中的一个相可以在所述第一 输入端201处被接收、 转换并且提供给所述第一输出端207。 替代地或附加地， 通过所述第一 备用电源供应器。

36、节点217和/或所述第二备用电源供应器节点225， 所述三电平电源转换器 200可以从至少一个备用电源供应器接收备用电源。 例如， 至少一个备用电源供应器可以是 配置成用以提供DC电源的一DC电池。 0039 下面更详细地描述所述三电平电源转换器200的操作， 其涉及正常的操作模式， 更 具体地， 涉及在所述第一输入端201处接收的一输入波形的一正部分。 仅出于示例性目的描 述了所述输入波形的所述正部分， 并且类似的原理可能适用于在所述第一输入端201处接 收的所述输入波形的所述负部分。 0040 继续以上示例， 可以在所述第一输入端201处接收所述三相输入电源中的一个相。 所述控制器236操。

37、作所述第一开关210及所述第三开关214作为一升压转换器， 以转换三相 输入电源中的一个相成为转换后的DC电源。 所述转换后的DC电源提供给所述第一DC总线 238。 所述第九开关230通过所述控制器236操作以将来自所述第一DC总线238的DC电源转换 成经调节的AC电源。 所述经调节的AC电源通过所述输出电感器234提供给所述第一输出端 207。 0041 在所述备用操作模式下， 所述三电平电源转换器200的操作类似于所述正常操作 模式， 除了在一些实施例中， 所述三电平电源转换器200， 在备用操作模式期间， 通过所述第 一备用电源供应器节点217及所述第二备用电源供应器节点225中的一。

38、个或两个来接收能 量。 例如， 所述三电平电源转换器200可以从耦接到所述第一备用电源供应器节点217和/或 所述第二备用电源供应器节点225的至少一个备用电源供应器接收能量。 从至少一个备用 电源供应器接收的所述能量可以至少部分地提供给所述逆变器部分206， 所述逆变器部分 206可以依次处理所述能量以产生一逆变的AC输出。 0042 在一些实施例中， 耦接到所述第一备用电源供应器节点217和/或所述第二备用电 源供应器节点225的所述至少一个备用电源供应器通过所述三电平电源转换器200经所述 第一备用电源供应器节点217和/或所述第二备用电源供应器节点225来充电。 因此， 所述第 一备用。

39、电源供应器节点217及所述第二备用电源供应器节点225在本文中可以被称为电源 接口， 所述电源接口配置成用以在三电平电源转换器200与所述至少一个备用电源供应器 之间交换电源。 0043 所述第一电容器220及所述第二电容器222可能容易发生一击穿状况。 如上所述， 如果一电容器意外短路， 可能会发生击穿。 例如， 如果所述第一电容器220或所述第二电容 器222短路， 则所述第一电容器220或所述第二电容器222可能会经历击穿。 以所述第一电容 器220为例， 如果所述第五开关218、 所述第九开关230及所述第八开关228同时处于一闭合 且导电位置(即 “打开” 位置)， 则可能发生一击穿。

40、状况。 如上所述， 例如， 如果由于半导体装 置、 栅极驱动器或控制信号出现故障， 所述第五开关218、 所述第九开关23及所述第八开关 228同时处于一闭合且导电位置， 则可能会无意中发生击穿。 0044 所述第一击穿检测器221配置成用以检测所述第一电容器220的一击穿状况， 并且 所述第二击穿检测器223配置成用以检测所述第二电容器222的一击穿状况。 如果所述第一 说明书 6/13 页 9 CN 111257703 A 9 击穿检测器221和/或所述第二击穿检测器223检测到一击穿状况， 所述第一击穿检测器221 和/或所述第二击穿检测器223可以配置成用以传送一个或多个信号以终止或减。

41、轻所述击 穿状况。 0045 例如， 因为所述第五开关218与所述第一电容器220串联耦接， 并且所述第六开关 224与所述第二电容器222串联耦接， 所述第一电容器220及所述第二电容器222分别通过所 述第五开关218及所述第六开关224放电。 在一实施例中， 如果所述第一击穿检测器221和/ 或所述第二击穿检测器223检测到一击穿状况， 所述第一击穿检测器221和/或所述第二击 穿检测器223可以传送一个或多个信号到所述控制器236。 0046 所述控制器236可以配置成用以响应于从所述击穿检测器221、 223接收到的一个 或多个信号来控制一个或多个开关装置。 例如， 控制所述一个或多。

42、个开关装置可以包括控 制所述第五开关218和/或所述第六开关224进入一断开且非导电状态(即一 “关闭” 状态)， 以防止所述第一电容器220和/或所述第二电容器222继续放电。 在替代实施例中， 所述击穿 检测器221、 223可以直接控制所述一个或多个开关装置， 而无需与所述控制器236通信。 0047 图3示出了减轻或消除在至少一个电容器中的击穿的一过程300。 例如， 所述过程 300可以至少部分地通过所述第一击穿检测器221、 所述第二击穿检测器223及所述控制器 236中的一个或多个执行。 所述过程300包括以下步骤： 获得一电容器电压值， 确定是否检测 到一击穿状况， 传送控制信。

43、号传给所述控制器以及解决所述击穿状况。 0048 在动作302， 所述过程300开始。 在动作304， 获得一电容器的一电压值。 例如， 所述 第一击穿检测器221可以采样所述第一电容器220的一电压电平以获得所述电压值。 在动作 306， 确定是否检测到一击穿状况。 动作306的一个实施例会在以下相对于图4更详细地讨 论。 如图4所示， 一电容器的一击穿状况被检测出来， 当跨越所述电容器的一电压在一延长 的时间段内迅速下降。 0049 如果没有检测到一击穿状况(306为否)， 则所述过程300返回到动作304。 反之， 如 果检测到一击穿状况(306为是)， 则所述过程300继续进行到动作3。

44、08。 在动作308， 响应于确 定检测到一击穿状况， 控制信号被传送到一控制器。 例如， 如果所述第一击穿检测器221确 定所述第一电容器220正在经历一击穿状况， 然后， 所述第一直通检测器221可以将指示所 述第一电容器220正经历一击穿状况的一信号传送到所述控制器236。 0050 在动作310， 解决一检测到的击穿状况。 例如， 解决在所述第一电容器220中的一击 穿状况可以包括通过所述控制器236控制所述第五开关218进入一断开且非导电位置。 在替 代实施例中， 所述第一击穿检测器221可以直接控制所述第五开关218， 而无需与所述控制 器236交互。 如上所述， 因为所述第一电容。

45、器220与所述第五开关218串联耦接， 所以通过使 所述第一电容器220断路控制所述第五开关218进入一断开且非导电位置可以来减轻或消 除击穿。 0051 在动作310解决所述击穿状况可以包括多个附加动作。 例如， 所述控制器236可以 触发指示所述击穿状况的一警报。 触发所述警报可以包括一或多个动作， 其向一人类操作 员警告所述击穿状况。 例如， 触发所述警报可以包括发送一通知给所述人类操作员、 点亮一 发光二极管(LED)、 发出一声音警报等等。 在动作312， 所述过程300结束。 0052 图4示出了根据一实施例的一种检测一击穿状况的过程400。 例如， 所述过程400可 以更详细地示。

46、出所述过程300的动作306的示例。 所述过程400可以通过一击穿检测器来执 说明书 7/13 页 10 CN 111257703 A 10 行， 例如所述第一击穿检测器221或所述第二击穿检测器223。 所述过程400包括以下动作： 比较一瞬时电容器电压与一先前获得的电容器电压； 确定是否超过一电压阈值； 确定是否 已经经过了一足够的时间量； 以及生成一检测信号。 0053 在动作402， 所述过程400开始。 在动作404， 比较一瞬时电容器电压与一先前采样 的电容器电压。 例如， 所述先前采样的电容器电压可以是通过一捕获且保持电路所获取的 一峰值电压， 所述峰值电压已经被延迟了一时间段。。

47、 在一些实施例中， 在与一瞬时电压比较 之前， 可以将所述先前采样的峰值电压可以保持并且延迟约1-2微秒( s)。 0054 在动作406， 确定是否满足一标准。 例如， 所述第一击穿检测器221可以确定一瞬时 电压是否超过所述延迟峰值电压测量值多于一阈值量。 所述阈值量可以相对于所述延迟峰 值电压测量值来表示(例如， 表示为所述延迟峰值电压测量值的一百分比)， 或者其他方式 (例如， 表示为一固定电压值)。 如果未满足所述标准(406为否)， 则没有检测到击穿状况 (306为否)， 并且所述过程400通过返回所述过程300的306否而结束。 反之(406为是)， 所述 过程400继续进行到动。

48、作408。 0055 在动作408， 确定是否经过了一足够的时间。 例如， 所述第一击穿检测器221可以确 定所述瞬时电压是否在一阈值时间段内连续超过所述延迟峰值电压测量值多于一阈值量。 在一示例中， 所述阈值时间量可以为大约500纳秒(ns)。 如果所述瞬时电压在一阈值时间量 内未连续超过所述延迟峰值电压测量值(408为否)， 则未检测到击穿状况(306为否)， 并且 所述过程400通过返回所述过程300的306为否而结束。 反之(408为是)， 所述过程400续动作 410。 在动作410， 生成一击穿检测信号。 例如， 所述第一击穿检测器221可以生成指示所述第 一电容器220正在经历一。

49、击穿状况的一信号(306为是)。 0056 图5示出了根据至少一个实施例的一击穿检测电路500的一示意图。 所述击穿检测 电路500包括一电容器502及一击穿检测器504。 在一些实施例中， 所述电容器502可以绘示 为所述第一电容器220或所述第二电容器222的一实施例， 并且所述击穿检测器504可以绘 示为所述第一击穿检测器221或所述第二击穿检测器223的一实施例。 如下面更详细地讨论 的， 所述击穿检测器504可以配置成用以至少部分地基于跨越所述电容器502的一电压来检 测跨越所述电容器502的一击穿状况。 0057 所述电容器502被示为包括一理想电容器506、 一理想电感器508及。

50、一等效串联电 阻器510的一等效电路。 如本领域普通技术人员将理解的， 所述理想电容器506、 所述理想电 感器508及所述等效串联电阻器510不是物理上、 分立的组件， 并且仅出于解释清楚的目的 而被示为分离的组件。 所述电容器502还包括配置成用以耦接到一个或多个外部组件(未示 出)的一第一连接507及一第二连接件509。 0058 所述击穿检测器504包括一阻断且感测电路512、 一峰值检测且保持电路514、 一延 迟电路516、 一比较器518、 一逻辑电路520及一输出端522。 所述阻断且感测电路512包括一 DC阻断电容器524及一电阻器526。 所述峰值检测且保持电路514包括。