[發明專利]交流電動機的驅動系統以及使用該驅動系統的電梯設備

有效

• 申請號: 201410325562.3
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104283486B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 松本洋平;森和久;大沼直人;蛭田清玄;加藤可奈子
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02M5/458;H02M7/5387;B66B11/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 韓聰

技術領域

本發明涉及一種通過并聯多重化的逆變器來驅動交流電動機的交流電動機驅動系統以及使用該驅動系統的電梯設備。

背景技術

現有技術中，在實現驅動高速或者大型的電梯設備等大容量交流可變速驅動系統的情況下，通過對采用了半導體開關元件且進行脈寬調制控制的單元功率變換裝置進行多重化來增加電力容量。作為多重化的一例，已知有將多個單元功率變換裝置進行并聯連接，并根據同一三相電壓指令進行并列運行的功率轉換系統。

一般來說，在這種功率轉換系統中，因控制電路的動作延遲以及半導體開關元件的開關速度的偏差，電壓指令中會產生延遲時間。在因延遲時間而導致并聯連接的多個單元功率變換裝置的電壓指令發生了差異時，會使不同的信號輸入到上下臂的柵極，在單元功率變換裝置之間有循環電流流過。

在圖6(a)至圖6(d)中示出了將兩臺單元功率變換裝置并聯連接時的循環電流的路徑的一例。在圖6(a)和圖6(b)中，循環電流朝向逆變器側流動，而在圖6(c)和圖6(d)中，循環電流朝向轉換器側流動。在各個圖中示出了包含在循環電流路徑中的逆變器和轉換器的一個相的電路。如圖6(a)和圖6(b)所示，在循環電流朝向逆變器側流動的情況下，循環電流在包括一方的單元功率變換裝置的上臂、交流輸出、另一方的單元功率變換裝置的下臂以及平滑電容器的路徑上流動。另一方面，如圖6(c)和圖6(d)所示，在循環電流朝向轉換器側流動的情況下，循環電流在包括一方的單元功率變換裝置的上臂、電源輸入、另一方的單元功率變換裝置的下臂以及平滑電容器的路徑上流動。這種循環電流不僅會導致功率轉換系統的電力損耗增大，引起轉矩脈動，而且還會導致設備發生故障。

作為有關上述并聯多重化的現有技術以及有關抑制由并聯多重化引起的循環電流的現有技術，已知有專利文獻1和專利文獻2記載的技術。

在專利文獻1所公開的技術中，具有由轉換器電路、逆變器電路以及平滑電路構成的功率轉換電路，以三相調制方式進行控制的兩臺功率轉換電路被并聯連接。并且，在該技術中，檢測朝向逆變器側或者轉換器側流動的電流的循環電流分量，并對電壓指令追加補償量，使得檢測出的循環電流接近于零。

此外，在專利文獻2所公開的技術中，以二相調制方式進行控制的多臺三相逆變器彼此被并聯連接。并且，在該技術中，為了抑制逆變器之間的循環電流，在輸出以固定相為基準的線間電壓的同時，對相電流進行電流控制。

專利文獻1：JP特開2003-134833號公報

專利文獻2：JP特開2004-364351號公報

在利用并聯多重化的逆變器裝置來驅動交流電動機的情況下，作為功率變換裝置的控制方法，通常采用三相調制方式，但為了降低各個開關元件的開關次數來降低開關損耗，有時也采用二相調制方式。在二相調制方式中，在規定期間，使三相中的某一相的上臂和下臂分別處于始終導通(斷開)狀態和始終斷開(導通)狀態，并對其他二相進行PWM控制。因此，相對于三相的電壓指令模式存在3n(n為自然數)個，例如存在12個模式，且模式被依序切換。在進行模式切換時，如果在功率變換裝置之間電壓指令發生了差異，則輸出電壓的變化量與三相調制方式時相比變得更大，因此會產生大的循環電流。尤其是在各個功率變換裝置之間的輸出電壓的變化量大的低調制率區域，循環電流會變大。

圖7(a)和圖7(b)示出了由發明人研究出的循環電流的波形例。圖7(b)是將圖7(a)的時間軸放大而得到的圖。將兩臺逆變器并聯連接時，圖7(a)和圖7(b)從上開始依次表示第一逆變器的電壓指令的波形、第二逆變器的電壓指令的波形、以及循環電流的波形。從圖7可知，在進行電壓指令的模式切換時，在控制區間內循環電流變大。

與此相對，在采用由專利文獻1公開的技術時，當向電壓指令追加用于抑制循環電流的補償量的時刻位于模式切換時間點的附近的情況下，因追加的補償量，電壓指令朝與原來的控制區間不同的模式轉變。因此，在各個功率變換裝置之間控制區間的模式不同的情況下，無法獲得充分的循環電流抑制控制的效果。

此外，在專利文獻2所公開的技術中，由于在各個功率變換裝置之間連接與阻抗相等的LC濾波器，所以會導致部件的數量增加，在導致功率變換裝置大型化的同時，會使成本上升。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種交流電動機的驅動系統以及使用該驅動系統的電梯設備，在通過以二相調制方式進行控制的并聯多重化的逆變器來驅動交流電動機時，不會伴隨裝置的大型化以及成本的增加，能夠可靠地抑制逆變器之間的循環電流。