[發明專利]應用超級電容器的驅動系統的直流網絡管理

有效

• 申請號: 201010124772.8
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN102195284A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 菲利普·鮑德遜;法布里斯·賈多;皮塔·格魯伯維奇
• 申請（專利權）人: 施耐德東芝換流器歐洲公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J15/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發明涉及一種驅動系統的直流網絡管理，更具體地說，涉及一種利用直流(DC)存儲元件管理變速驅動器應用的直流網絡管理系統。

背景技術

在運輸系統中，電梯應用是利用多個變速驅動器的系統。最大的驅動器是用于向上或向下移動電梯車廂。

這個載荷可與高慣性載荷相較。在操作狀態的功能中，電動機在制動階段能夠產生能量。通常，采用兩種方案，第一，這個制動能量經由制動電阻器由電阻器耗散(圖1)，或者，第二，經由有源前端整流器重新注入到AC饋電網(圖2)。圖1示出了現有的采用制動電阻器的變速驅動器。圖2示出了現有的采用有源前端整流器的變速驅動器。

在第一方案中，因為驅動器利用二極管整流器，所以該第一方案是穩健的并且成本便宜。但是因為所有制動能量都被浪費掉了，所以相對而言，這種方案的使用也是非常昂貴的。對于一個電梯，這種能量能夠達到驅動器所耗費能量的30％-40％。

該第二方案使用可逆的有源整流器。這種可逆性允許將制動能量重新注入到AC饋電網。然而，與二極管整流器相比，這種可逆有源整流器是昂貴的，且穩定性差，并且當交流網絡關閉時它不能操作。

另一方案是將制動能量存儲在超級電容裝置中，該超級電容裝置經由直流/直流轉換器連接到驅動器的直流總線電壓(圖3)。圖3示出了現有的采用超級電容裝置的變速驅動器。

在這種情況下，超級電容器也確保了當網絡關閉時的不間斷電源(Uninterruptible?Power?Supply，UPS)功能。然而，這種方案也存在如下三個問題：

-超級電容器的大小(以及由此導致的成本)是應用的函數。對于電梯應用，主要問題在于運行周期可能具有電動機和發電機相位之間的不平衡操作模式。

-UPS功能僅僅對于1個驅動器操作。

-當AC饋電網關閉時，除了具有它的直流不間斷電源直流UPS的驅動器之外的所有系統關閉。另一UPS是必須的，以便為系統的其他功能供電并確保故障安全操作模式。

發明內容

本發明意圖解決的問題如下：

●解決提供高慣性載荷的變速驅動器的制動能量的儲能問題；

●改善系統的穩健性；

●在諸如電梯的復雜系統中的短路故障之后允許故障-安全操作模式；以及

●在AC饋電網短時間切斷期間允許電梯系統的運行。

本發明的目的是確保實現如下幾個方面的技術效果：

●由高慣性載荷的驅動器構成的電氣系統的高能效率；

●系統的高穩健性；

●在電力電子系統中短路和接地故障之后的故障-安全工作；以及

●優化的系統成本。

本發明提供一種應用超級電容器(UC)的驅動系統的直流網絡管理系統，所述直流網絡管理系統包括：n個第一電動機(M1)，用于驅動n個電梯車廂，其中n為自然數；m個第二電動機(M2)，用于驅動m個車廂門，其中m為自然數；n個第一驅動器(411A)，每個安裝在AC饋電網和n個第一電動機(M1)之一之間，n個第一驅動器(411A)的每個包括與AC饋電網連接的第一二極管整流器(D1)、具有第一電容器(C1)的第一直流中間鏈路(4111)、和其輸出端與第一電動機(M1)連接的第一逆變器(Inv1)，第一二極管整流器(D1)以及第一逆變器(Inv1)通過第一直流中間鏈路(4111)在它們的直流側彼此電路連接；m個第二驅動器(411B)，每個安裝在AC饋電網和m個第二電動機(M2)之一之間，n個第二驅動器(411B)的每個包括與AC饋電網連接的第二二極管整流器(D2)、具有第二電容器(C2)的第二直流中間鏈路(4112)、和其輸出端與第二電動機(M2)連接的第二逆變器(Inv2)，第二二極管整流器(D1)以及第二逆變器(Inv2)通過第二直流中間鏈路(4112)在它們的直流側彼此電路連接；并聯直流總線管理裝置(412)，用于耦合或解耦n個第一驅動器(411A)、m個第二驅動器(411B)、以及直流不間斷電源(415)，以斷開n個第一驅動器(411A)、m個第二驅動器(411B)、或直流不間斷電源(415)并且利用該并聯直流總線管理裝置(412)對超級電容器(UC)放電；以及直流不間斷電源(415)，通過并聯直流總線管理裝置(412)與n個第一驅動器(411A)和m個第二驅動器(411B)連接，用于存儲來自n個第一電動機(M1)的制動能量并為整個直流網絡管理系統提供能量。