降额车辆电气驱动马达和发电机部件的制作方法_3

文档序号:8398977阅读:来源:国知局
置成从第一电阻器栅格214的一部分 上的电压调节位置上汲取电力。当在缓速期间将电压应用于第一电阻器栅格214时,DC/AC 逆变器340可以有利地将来自DC链路312的DC电力转换成驱动马达336的三相AC电力。 [0041] 在示出的实施方式中,BAS 216没有设置成调制通过第一电阻器栅格214消耗的 能量的量。然而,在缓速期间,机器100可具有不同的能量耗散需求。这是因为,除了其他 情况之外,还应该将DC链路312中的电压V控制在预定范围内。为了满足这些耗散需求, 在缓速期间通过斩波电路220的作用可将第二电阻器栅格218暴露于控制的电流。斩波电 路220可以具有将允许调制提供到第二电阻器栅格218的电流的任何适当的配置。在本实 施方式中,斩波电路220包括晶体管342的器件,当根据所要求的频率和/或持续时间致动 时,晶体管342可调制传递到第二电阻器栅格218的电流。这控制在缓速期间通过第二电 阻器栅格218耗散的能量的量。斩波电路220可额外地包括电容器344,电容器344设置 在DC链路312的第一干线和第二干线之间并且调节输入到斩波电路220的电压。可将开 关二极管346连接在第二电阻器栅格218和DC链路312之间以防止DC链路312中的短路 状况并且提供一种如在工作过程中可停用DC链路312的装置。
[0042] 电流流经第二电阻器栅格218也将产生热量,从而需要冷却第二电阻器栅格218。 在该实施方式中,第一电阻器栅格214和第二电阻器栅格218均可位于鼓风机外壳116 (也 在图IA和图2中显示)中以便当马达336和鼓风机338工作时进行对流冷却。
[0043] 图4中所示驱动系统的实施方式包括为完整起见而讨论的其他部件。这些部件是 任选的但是在此示出,原因在于它们利于顺利且有效率地运行驱动系统。在该示例性实施 方式中,漏电检测器348连接在两个电阻器321之间,与电容器349并联连接,并且连接到 DC链路312的第一干线和第二干线。漏电检测器348检测从DC链路312的第一干线和第 二干线两者之一到地面的任何泄漏电流。此外,在一个实施方式中,第一电压指示器350可 以连接在横跨DC链路312的第一干线和第二干线的电阻器352之间。第一电压指示器350 可布置在整流器206和缓速器器件213之间,以便可检测到高电压状态。以类似的方式,第 二电压指示器354可连接在横跨DC链路312的第一干线和第二干线的电阻器356之间。第 二电压指示器354可布置在连接至马达210和逆变器电路208的连接节点353之间以检测 发生于例如DC链路312不连续时母线断开期间的电压状态,以便诊断逆变器电路208是否 运行。
[0044] 图5中显示用于电气驱动机器的驱动系统中的电子控制器500的示意性方框图。 关于实现机器100的电气系统的控制以实现结合发电机204和马达210的降额策略,本文 总体地以及具体地描述电子控制器500的功能。电子控制器500可以是单个控制器或可 包括布置成控制机器的各种功能和/或特征的多于一个控制器。例如,用于控制机器的整 体运行和功能的主控制器可以使用用于控制发动机202的马达或发动机控制器而协同实 现。在该实施方式中,术语"控制器"是指包括可与机器100相关联的并且可以在控制机器 100(图IA和图1B)的各种功能和操作中结合的一个、两个或多个控制器。尽管在图5中 概念性地示出包括仅用于说明目的的各种独立功能和信号接口,控制器的功能可以以硬件 和/或软件的形式实现而不用考虑所示的独立的功能。因此,相对于图3和图4的方框图 中所示出的驱动系统的部件描述控制器的各种接口。这样的接口不是意在限制连接的部件 的类型和数量,也不用于限制所述的控制器的数量。
[0045] 电子控制器500可以以逻辑方式运行来进行运算、执行控制算法、存储和检索数 据等等。在这个实施方式中,电子控制器500可访问记忆存储和检索装置501,所述记忆存 储和检索装置501包括例如包含数据的可寻址元素的一个或多个表格(或其他适当的数据 组织)。记忆存储和检索装置501可以是可由电子控制器500访问的或与电子控制器500 集成的只读存储器(ROM)或随机存储器(RAM)或集成电路的形式。
[0046] 在图5中,电子控制器500配置成接收在DC链路电压输入502处提供的电压信号, 所述电压信号表示DC链路312(图3和图4)处存在的瞬时DC电力压。例如,电压变换器 314测量这个值。以类似的方式,电子控制器500配置成接收在DC链路电流输入504处提供 的电流信号,所述电流信号指示流过DC链路312(图3)的电流。例如,电流变换器316(参 见图3)测量这个值。此外,电子控制器500布置成接收在第一相电流输入506、第二相电 流输入508和第三相电流输入509的每一处分别提供的三相电流信号。每一个电流变换器 306例如可以测量这些值。基于第一相电流输入506、第二相电流输入508和第三相电流输 入509的信号的值,电子控制器500可识别流过发电机204 (图4)的三个输出301中的每 一个的电流的幅值。另外,电子控制器500可能够识别波形形状。例如,可以想到每一个波 形具有每一个电流信号中的正弦波形。基于这些数据,电子控制器500可以确定在发电机 204运行期间三相电流的每一相的瞬时相位。
[0047] 电子控制器500还可以接收关于机器100的电气驱动系统运行的信息。例如,在 图4的实施方式中,发电机204在应用于激励绕组303的激励信号控制下运行。电子控制 器500可在激励输入510处监视应用于激励绕组303的激励信号。
[0048] 电子控制器500还可以接收表示发动机运行参数的信息。这样的发动机参数可包 括关于发动机202的当前运行状态的发动机速度、发动机负载、转矩输出、存在的发动机故 障或其他参数。电子控制器500在机器参数输入511处可使用这些发动机参数。
[0049] 然而,其他输入信号涉及发电机204和马达210的发热状态并且由电子控制器500 根据在此描述的各种降额策略而进行处理。定子温度信号512提供表明发电机204中定子 的当前温度的传感器值。转子温度信号513提供表明发电机204中转子的当前温度的值。 马达定子温度信号514提供表明一个或多个马达210的当前定子温度的值。发电机204定 子和/或转子和马达210定子的温度可以是直接测量的值(使用电阻温度检测器RTD)或 (热)模拟值。由每一个马达210提供马达转速信号515,所述马达210受到由电子控制器 执行的降额策略的制约以防止由于在超温和/或过载状态下长时间运行而造成的马达210 的故障。
[0050] 电子控制器500可配置为包括一组控制块,所述控制炔基于发电机204和马达210 的实际和/或模拟运行状态以执行降额策略。发电机热控制装置516执行发电机降额策略 (见图6)以确保发电机204不会在过度发热环境中较长时间的运行。马达温度控制装置 518执行马达降额策略(见图7a)以确保马达210不会在过高的温度下长时间运行。马达 过载控制装置520执行马达降额策略(见图8)以确保马达210不会在过度热负载(由于 高马达转矩或高马达转速运行)下长时间的运行。基于来自发电机热控制装置516、马达温 度控制装置518以及马达过载控制装置520的输出,电子控制器500确定最低所需动力极 限或转矩极限。然后将生成的动力和/或转矩极限用来对发送到逆变控制器522的转矩指 令设置上限,逆变控制器522将实际相电流提供到马达210。
[0051] 而且,发电机热控制装置516和马达温度控制装置518可配置成利用温度历史记 录来选择多个降额计划(将当前温度指数值关联到降额级别/百分比)的具体的一个计 划。举例来说,先前温度值(实际的或指数)与当前温度值进行比较以确定温度趋势(例 如,上升、下降和不变)。此后,温度趋势用来选择至少两个降额计划(用于上升趋势温度 的第一计划以及用于下降趋势温度的第二计划)中的一个。第二种途径利用表示温度的各 个级别临界点的温度状态(例如,正常、级别2、级别3)以选择多个降额计划中的具体一个 计划;以及下一温度状态。有多种方法来将这种温度/状态历史记录结合到降额的确定过 程。例如,在其他实施例中,观察温度变化速率来确定选择具体的降额计划。然而,一般而 言,当温度正趋于升高和/或当进入过热的更高级别状态时,利用温度历史记录/趋势包括 选择相对强烈地降低发电机/马达运行额定值的降额计划,并且当温度下降并且处于过热 级别/状态时,适当地提高动力/转矩极限以确保及时退出过热状态。更具体地说,以比降 低目
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