用于控制變換器的設備的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本公開涉及用于控制變換器的設備。
【背景技術(shù)】
[0002]中壓變換器指的是使用大于600VRMS線路電壓的輸入功率的變換器，并且它的額定功率容量在從幾百千瓦(kW)變化到幾萬千瓦。中壓變換器普遍用在鼓風機、栗、壓縮機中等等。在這種中壓變換器中，頻繁使用級聯(lián)多電平變換器，該級聯(lián)電平變換器的輸出相電壓具有三個或多個輸出電壓電平。取決于多電平變換器的電池的數(shù)量來確定多電平變換器的輸出電壓電平的振幅和數(shù)量。每個電池使用隔離的輸入電壓。
[0003]典型地，由中壓變換器驅(qū)動的中壓電動機具有非常高的慣性。相應地，當誤差在輸入功率中發(fā)生或服務中斷發(fā)生時，電動機花費長時間來完全地停止用于重啟的操作。為了減少用于重啟的時段，可以在電動機旋轉(zhuǎn)期間根據(jù)電壓/頻率比(V/f)來施加電壓。然而，這也許會導致大的浪涌電流(inrush current)從而使變換器或者電動機中的故障。
[0004]因為這個原因，為了減少用于重啟的時段并且避免變換器或電動機中的故障，電壓測量裝置被使用。然而，當為了節(jié)約成本使用包括無源元件(例如電阻器)的電壓測量裝置時，存在以下問題，即由于電阻中的誤差的存在，測出的電壓中的誤差會出現(xiàn)。此外，變換器具有引起壓降的因素，比如輸出電壓的脈寬調(diào)制(PWM)和停滯時間。具體地，對于具有低轉(zhuǎn)換頻率的中壓變換器而言，難以精確地得知輸出電壓。
[0005]因為這些原因，當測出的電壓用作來自于變換器的輸出電壓時，存在重啟的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開的一個方面在于提供用于控制變換器的設備，所述設備通過確定考慮來自變換器的輸出電壓中的測量誤差的輸出電壓來使電動機穩(wěn)定重啟。
[0007]根據(jù)本公開的一個方面，用于控制變換器系統(tǒng)中的變換器的設備包括:第一確定單元，其用于確定所述變換器系統(tǒng)中的電動機的輸入電壓的振幅、相位和頻率；以及第二確定單元，其用于當重啟所述變換器系統(tǒng)時使用由所述第一確定單元確定的所述輸入電壓的振幅來確定用于生成比所述電動機中的剩余電壓更大的變換器驅(qū)動電壓的重啟指令電壓。
【附圖說明】
[0008]本發(fā)明的上面和其他的方面、特征及優(yōu)點將從結(jié)合所述附圖給出的示例性實施例的下面描述變得顯而易見，其中:
[0009]圖1是示出根據(jù)本公開示例性實施例的使用用于控制變換器的設備的中壓變換器系統(tǒng)的示例的視圖。
[0010]圖2是示出圖1中顯示的電池中的一個的具體配置的示意圖；
[0011]圖3是根據(jù)本公開示例性實施例的用于控制變換器的設備的框圖；
[0012]圖4和圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的用于概念性地示出確定指令電壓的振幅和相位的方式的不意圖；
[0013]圖6是現(xiàn)有技術(shù)中的用于示出重啟變換器的序列的圖示；
[0014]圖7和圖8是根據(jù)本公開示例性實施例的用于示出確定指令電壓的振幅的方式的不意圖；以及
[0015]圖9是根據(jù)本公開示例性實施例的用于示出重啟變換器的序列的圖示。
【具體實施方式】
[0016]因為本公開可以以多種方式進行修改并且具有多個示例性實施例，所以具體示例性實施例將在附圖中顯示并且在詳細描述中詳細地描述。然而，應該理解的是，本公開并非限于具體示例性實施例，而是包括包含在本公開的精神和保護范圍內(nèi)的所有修改、等同以及替代。
[0017]此后，參考附圖詳細本公開的示例性實施例。
[0018]圖1是示出使用根據(jù)本公開示例性實施例的用于控制變換器的設備的中壓變換器系統(tǒng)的示例的視圖。
[0019]如圖1所示，在使用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于控制變換器的的設備的系統(tǒng)中，變換器2被配置為對從三相電源施加的具有600VRMS或大于V RMS的線路電壓的三相功率進行轉(zhuǎn)化并且將其提供至中壓三相電動機3。三相電動機3可以為但不限于為感應式電機或同步電機。
[0020]變換器2可以包括相移變壓器10，多個電池20，電壓檢測單元30以及控制單元30 ο
[0021]相移變壓器10可以使功率輸入與電源I隔離并且可以如由多個電池20所需要的改變電壓的相位和振幅以將其提供至多個電池20。通過執(zhí)行這種相移，可以改善輸入電流的總諧波失真(THD)。
[0022]多個電池20可以從相移變壓器10接收輸出電壓，并且可以通過對來自電池的在相應相位中的輸出進行求和來合成來自于中壓變換器2的輸出電壓。
[0023]也就是說，在圖1中，來自變換器2的相位-a中的輸出電壓是來自串聯(lián)的電池20al和20a2的輸出電壓之和，來自變換器2的相位_b中的輸出電壓是來自串聯(lián)的電池20bI和20b2的輸出電壓之和，來自變換器2的相位-c中的輸出電壓是來自串聯(lián)的電池20cl和20c2的輸出電壓之和。雖然為了說明方便，在圖1中串聯(lián)兩個電池，但是電池的數(shù)量不限于兩個。本領域技術(shù)人員將明白串聯(lián)的電池的數(shù)量可以取決于來自變換器2的輸出電壓而變化。多個電池具有相同配置。在以下描述中，不考慮它們的相位，電池被稱為“電池 20”。
[0024]來自變換器2的在相應相位中的合成的輸出電壓具有相同振幅但具有不同相位，其中，每一個距其它相位具有120度的相移。此外，應該理解的是，變換器2的電池20的數(shù)量可以增加，而且THD或者施加到電動機3的輸出電壓的電壓變化比dv/dt可以由多種轉(zhuǎn)換方式來改善。
[0025]電壓檢測單元30可以在正常操作模式檢測輸入到電動機3的電壓，即來自變換器2的輸出電壓。檢測到的輸出電壓可以用于同步旁路，輸出功率計算以及重啟電動機3等等。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，控制單元40可以被實施為用于控制變換器的設備?？刂茊卧?0可以從電壓檢測單元30接收電壓并且相應地生成用于控制多個電池20的控制信號。下面參照附圖來描述控制單元40的具體配置和功能。
[0027]圖2是示出圖1中顯示的多個電池中的一個的具體配置的示意圖。
[0028]如圖2所示，根據(jù)本公開示例性實施例的中壓變換器系統(tǒng)中使用的電池20可以包括整流單元21、直流(DC)級電容器22、變換器單元23和電池驅(qū)動單元24。
[0029]整流單元21可以包括6個二極管并且可以將從相移變壓器10 (在圖10中)輸入的交流(AC)電壓整流為DC電壓?？梢曰谡鲉卧?1的輸入功率與來自電池20的輸出功率之間的差值來確定在DC級處的整流電壓的振幅。具體地，如果從相移變壓器10供給的輸入功率大于在載荷消耗的輸出功率，則DC級電壓增加，否則DC級電壓降低。DC級電容器22可以吸收輸入級和輸出級之間的瞬時功率差值。
[0030]例如，配置為單相全橋變換器的變換器單元23可以經(jīng)由多個功率開關23a至23d合成來自DC級電壓的輸出電壓。
[0031]電池驅(qū)動單元24可以布置在每個電池20中，并且可以生成用于確定變換器單元23的功率開關23a至23d的接通/切斷的選通信號，并將它們提供至變換器單元23的功率開關23a至23d。可以根據(jù)來自控制單元40的控制信號來操作電池驅(qū)動單元24(在圖1中)。
[0032]在如此配置的變換器系統(tǒng)中，控制單元40可以在正常操作模式下根據(jù)電壓-頻率關系來生成命令電壓，并且將其提供至電池驅(qū)動單元24。當輸入功率瞬時中斷并且隨后恢復時，控制單元可以將預定振幅和相位的電壓施加至電池20，從而使電動機重啟。
[0033]圖3是根據(jù)本公開示例性實施例的用于控制變換器的設備的框圖，在該框圖中顯示圖1的控制單元40的具體配置。
[0034]如圖3所示，控制單元40可以包括:變換單元41、電壓振幅和相位確定單元42、重啟命令電壓確定單元43、命令電壓確定單元44、標志設置單元45以及選擇單元46。
[0035]命令電壓確定單兀44可以根據(jù)命令頻率(Coraf)來確定命令電壓。以電壓和頻率之間的恒定比來驅(qū)動變換器2，并且因此可以確定與輸入命令頻率對應的命令電壓。
[0036]變換單元41將由電壓檢測單元30 (在圖1中)檢測到的電動機3的輸入電壓(來自變換器的輸出電壓)變換為同步坐標系中的d軸電壓分量和q軸電壓分量。電壓振幅和相位確定單兀42可以根據(jù)d軸電壓分量和q軸電壓分量來檢測電動機的輸入電壓的振幅、相位和頻率。相位檢測可以由典型的鎖相環(huán)(PLL)等來執(zhí)行。
[0037]重啟命令電壓確定單元43可以使用由電壓振幅和相位確定單元42確定的、輸入到電動機的電壓的振幅和相位來確定重啟命令電壓。
[0038]當在輸入功率中發(fā)生異常時，標記設置單元45可以將標志設置為1，并且當正常操作可以將輸入功率提供至選擇單元46時，標志設置單元45可以將標志設置為O。
[0039]當接收正常輸入功率并且標志被設置為I時，即在重啟區(qū)間，選擇單元46可以從重啟命令電壓確定單元43中選擇命令電壓以將該命令電壓提供至多個電池20。當標志被設置為O時，選擇單元46可以將來自命令電壓確定單元44的命令電壓提供至多個電池20。
[0040]此后，首先描述用于在現(xiàn)有變換器系統(tǒng)的重啟命令電壓確定單元中的命令電壓的振幅和相位的方式，并且隨后描述根據(jù)本公開的用于控制變換器的設備40中使用的重啟命令電壓確定單元43的命令電壓的振幅和相位以用于進行比較。
[0041]圖4和圖5是概念性地示出現(xiàn)有技術(shù)中用于確定命令電壓的振幅和相位的方式的示意圖。
[0042]如圖4和5所示，重啟區(qū)間中的命令電壓的振幅通過將由電壓振幅和相位確定單元確定的電動機的輸入電壓Vmag的振幅增加到由梯度確定單元4A確定的、相對于時間的電壓變化的振幅來計算。命令電壓的振幅可以用以下等式表示:
[0043][數(shù)學表達式I]
[0044]Vref f iy= V nag+a.t
[0045]其中，a代表相對于時間的電壓變化并且可以為預定值。
[0046]此外，重啟區(qū)間中的命令電壓的相位Θ raf—fly可以通過將電動機的輸入電壓的相位θ μ增加到通過積分單元5A、電動機的輸入電壓的頻率ω —的時間積分的相位來計算，該電動機的輸入電壓由電壓振幅和相位確定單元來確定。
[0047][數(shù)學表達式2]
[0048]Qref fly= Θ est+ I ?estdt
[0049]然而，由通過包括無源元件(例如電阻器)的電壓檢測單元測出的值確定的命令電壓的振幅和相位可以由于各種因素(包括源于電阻中的誤差而測出的電壓中的誤差、來自變換器的輸出中的壓降以及停滯時間)而導致問題例如浪涌電流的出現(xiàn)。
[0050]圖6為現(xiàn)有技術(shù)中的用于示出重啟變換器的序列的圖示。重啟變換器的序列使用根據(jù)圖4和圖5中示出的方式確定的命令電壓的振幅和相位來執(zhí)行。