[發(fā)明專利]頻率轉(zhuǎn)換器中的控制安排

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210407804.4
• 申請(qǐng)日: 2012-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103124154A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·梅里林納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瓦孔厄伊公司
• 主分類號(hào): H02P3/18
• 分類號(hào): H02P3/18
• 代理公司: 北京邦信陽(yáng)專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頻率轉(zhuǎn)換器的控制安排。更特別地，本發(fā)明涉及用于控制設(shè)有兩個(gè)輔助電壓源的頻率轉(zhuǎn)換器的方法和裝置，以及設(shè)有這樣兩個(gè)輔助電壓源的頻率轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

基于功率電子學(xué)的所有器件（例如頻率轉(zhuǎn)換器）均包括為了器件的正常工作而設(shè)置的控制單元。控制單元需要一個(gè)或多個(gè)工作電壓（例如5V直流和12V直流）以便工作，該電壓在所謂的輔助電壓源中產(chǎn)生。輔助電壓源的輸入功率可以直接來(lái)自器件的輸入電壓，或者來(lái)自待連接至該器件的一些其他源電壓。例如在頻率轉(zhuǎn)換器中，輔助電壓源通常由所謂的中間電路的電壓供應(yīng)，該電壓通過(guò)對(duì)輸入電壓進(jìn)行整流而產(chǎn)生。根據(jù)功率等級(jí)，實(shí)際功率部分、控制單元、及輔助電壓源可以是獨(dú)立的，或者它們可以例如作為嵌入系統(tǒng)布置在同一板卡上。

正如對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的，將輔助電壓源僅標(biāo)定為器件工作所處的功率范圍和電壓范圍是技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上最大的優(yōu)點(diǎn)。例如，在將要用于400V-500V交流的輸入電壓的頻率轉(zhuǎn)換器中，300V-1000V直流的中間電路電壓的工作范圍足以用于輔助電壓源，該電壓范圍除了受到輸入電壓容限的影響，還受到本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的某些特殊情況的要求的影響，例如功率半導(dǎo)體元件的過(guò)壓保護(hù)。

在頻率轉(zhuǎn)換器的一些工作場(chǎng)合，在正常輸入電壓范圍之外的頻率轉(zhuǎn)換器的工作能力（當(dāng)然，盡管具有有限的能力）同樣是一個(gè)要求。例如，在由專利公布WO?2008/031915所述的用頻率轉(zhuǎn)換器控制的馬達(dá)的工作情況下，即使在輸入電壓已經(jīng)切斷時(shí)，也需要逆變器下支路的開(kāi)關(guān)的控制能力。根據(jù)專利公布FI?121293，問(wèn)題的解決方式是，頻率轉(zhuǎn)換器包括兩個(gè)輔助電壓源，第一輔助電壓源的工作范圍在足夠低的電平開(kāi)始，用于實(shí)現(xiàn)所需的控制功能。然而，根據(jù)這兩個(gè)專利公布的解決方案存在缺點(diǎn)，因?yàn)橹挥猩现坊蛳轮分械囊粋€(gè)的開(kāi)關(guān)受到控制，逆變器的功率半導(dǎo)體元件開(kāi)關(guān)承受的壓力不均衡，這在極端情況下會(huì)導(dǎo)致器件損壞。此外，上述專利公布對(duì)馬達(dá)類型進(jìn)行了明確的限定，根據(jù)上述專利公布的解決方案將與該馬達(dá)類型結(jié)合使用。

在本領(lǐng)域同樣已知的是用頻率轉(zhuǎn)換器控制的馬達(dá)的其他工作情況，其中當(dāng)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的電源供應(yīng)斷開(kāi)后希望以有限的能力進(jìn)行短期工作。對(duì)于這種暫時(shí)性工作，例如電池可以作為工作電源，然而此類電池的電壓通常低于頻率轉(zhuǎn)換器的輔助電壓源的正常工作范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)是獲得一種新的安排，用于使得頻率轉(zhuǎn)換器能夠在寬的電壓范圍內(nèi)工作，并且更特別地使得頻率轉(zhuǎn)換器在低于正常輸入電壓電平的工作電壓下工作。通過(guò)一種方法和一種裝置實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，所述方法和裝置的特征在獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明其他的優(yōu)選實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。

根據(jù)本發(fā)明的頻率轉(zhuǎn)換器設(shè)有兩個(gè)輔助電壓源，它們的工作范圍彼此不同，該頻率轉(zhuǎn)換器還設(shè)有與兩個(gè)輔助電壓源對(duì)應(yīng)的兩個(gè)控制單元，這兩個(gè)控制單元能夠產(chǎn)生用于控制逆變器的三相電壓脈沖圖形。

這種安排實(shí)現(xiàn)了例如在異常情況下馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的電力制動(dòng)，在該情況下，頻率轉(zhuǎn)換器來(lái)自配電網(wǎng)的正常電力供應(yīng)不再起作用。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)中間電路電壓上升至第一電平（其可以是大約20V直流）時(shí)，第一輔助電壓源進(jìn)行運(yùn)作，并且其至少向第一控制單元和門(mén)驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)控制逆變器的功率半導(dǎo)體元件的工作電壓。第一控制單元在其能力方面相對(duì)于第二控制單元是更加有限的，但是根據(jù)本發(fā)明，第一控制單元能夠產(chǎn)生可控頻率的三相電壓脈沖圖形，以控制逆變器。

此外，根據(jù)本發(fā)明的頻率轉(zhuǎn)換器包括第二輔助電壓源和第二控制單元。這些是旨在工作在頻率轉(zhuǎn)換器的正常工作電壓電平的單元，并因此對(duì)應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)的頻率轉(zhuǎn)換器的輔助電壓源和控制單元。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)诙o助電壓源和第二控制單元通電以便工作時(shí)，第一輔助電壓源的工作可以停止，并且由第一控制單元產(chǎn)生的控制信號(hào)不再用于控制逆變器。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)依靠第一輔助電壓源和控制單元工作時(shí)，頻率轉(zhuǎn)換器能夠產(chǎn)生輸出電壓，借助于該輸出電壓（出于一些機(jī)械上的原因，例如，由于重力拉動(dòng)的負(fù)載），能夠通過(guò)電力制動(dòng)來(lái)限制或降低旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。由于三相輸出電壓，本發(fā)明不像例如根據(jù)專利公布WO2008/031815的解決方案那樣對(duì)馬達(dá)類型進(jìn)行限制，而是適用于工業(yè)上最常見(jiàn)的馬達(dá)類型，例如鼠籠式馬達(dá)。

此外，在供電網(wǎng)斷開(kāi)的情況下，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)第一輔助電壓源和第一控制單元的操作，通過(guò)例如將電池連接至頻率轉(zhuǎn)換器的中間電路作為暫時(shí)電源，可以用有限的電力將由馬達(dá)運(yùn)輸?shù)呢?fù)載控制到最近的安全停止位置。