专利名称：在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法和一种用于实施该方法的装置，其中，该矩阵逆变器具有多个在电网一侧的换向电路电容器、一个在电网一侧的开关单元和一个电阻单元。
背景技术：
在一些驱动应用中，例如在电梯设备中，人们希望在电网故障时还能够确定驱动并使其安全地关闭。对于具有电压中间电路逆变器(Umrichter)的驱动中，只需在电压中间电路中安装相应大小的脉冲电阻。也就是说，将这样的脉冲电阻与中间电路电容器电气并联。该脉冲电阻具有一个可关断的半导体开关和一个电阻的串联电路。根据电机的制动功率通过可关断的半导体开关的脉冲控制将电阻上的电压这样调节到中间值，使得在电阻中转换的功率与电机的瞬间制动功率相等。
除了该“电压中间电路”的逆变器拓扑结构外，还存在其它拓扑结构，例如“矩阵逆变器”逆变器拓扑结构。这种矩阵逆变器通过可选电网滤波器或者EMV滤波器与供电电网连接。该电网滤波器例如由导线扼流圈和连接在矩阵逆变器输入端的换向电路电容器实现。可以按三角形或星形连接的换向电路电容器对于矩阵逆变器的运行是绝对必要的。在输入线中引入的扼流圈可以在一定的条件下省略。
因为矩阵逆变器不具有电压中间电路，所以也不存在将公知的脉冲电阻用于关闭具有矩阵逆变器的驱动的可能性。因为一些驱动应用要求可靠的关闭，所以在这些驱动应用中不能使用矩阵逆变器来为电机供电。因此，在一些驱动应用中排除了“矩阵逆变器”的逆变器拓扑结构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法和装置。
本发明的目的通过权利要求1或2以及权利要求8或9的特征来实现。
按照本发明的方法，在确定电网故障时立刻将矩阵逆变器与供电电网分离，并将一个电阻单元这样地接入到该矩阵逆变器的输入端子，使得加在该电阻单元上的电压的幅度等于所确定的电容电压实测空间向量的幅度，以及其中，将转速额定值控制到零。
本发明方法的一个前提是在供电电网和该矩阵逆变器输入端之间设置一个可操作的分离部位。该分离部位必须在确定电网故障时立刻断开，使得可以继续运行该矩阵逆变器。
借助于本发明的方法可以将由矩阵逆变器供电的电机的制动能量类似于在电压中间电路逆变器中一样，也在电阻单元中转换成热量。通过按照本发明的方法将加在电阻单元上的电压这样调节到中间值，使得在电阻单元转换的功率与电机瞬间的制动功率相当。为了对在电阻单元上的电压进行设置，该电阻单元至少具有一个可以关断的半导体开关。借助于该半导体开关按照本发明的方法可以将公知的脉冲电阻与矩阵逆变器联系起来。
如果作为电阻单元采用一个电阻和一个接触器的串联电路，其中，该电阻单元在矩阵逆变器的两个相线之间与其接头连接，使得该电阻单元的电阻不是脉冲式(getaktet)的，而是在两个相线之间固定接通的。由此，在制动运行中矩阵逆变器的输入电压不是电网频率的，而是直流电压。该在电阻上的直流电压通过矩阵逆变器输入电压的角度状态设置。输入电压的旋转借助于对矩阵逆变器输入端的无功电流的调节实现。
在这种优选的方法中，矩阵逆变器本身用来在电阻单元上设置电压，由此不需要额外的可关断的半导体开关。这样，使在矩阵逆变器的控制和调节单元中的衔接最少，而电阻单元仅具有唯一的电阻，该电阻通过一个简单的接触器接入矩阵逆变器的两个输入相线之间。
用于实施本发明方法的本发明的装置包括分别用于采集电容电压空间向量和电网电压空间向量的部件，一个电压调节电路，一个电网电压监测部件，一个转换开关，和一个过程控制部件。此外，该装置具有一个定时的电阻单元。所提到的部件为对电网和矩阵逆变器进行状态采集所必需，其中，用于采集电网电压实测空间向量的部件仅被设置为对于制动运行的初始化部件。用于采集电网电压实测空间向量的部件后接电网电压监测部件，该电网电压监测部件的输出端与过程控制部件的输入连接。过程控制部件的输出端与转换开关的一个控制输入、电压调节电路和开关单元连接。电压调节电路的输入端与用于采集电容电压实测空间向量的部件的幅度输出连接，而输出端与电阻单元的控制输入连接。借助于该装置可实施本发明方法，其中，该装置仅仅额外地具有带有可关断半导体开关的电压调节电路，一个转换开关和一个过程控制部件。
在一个优选的装置中，该电压调节电路的输出端与矩阵逆变器的控制调节部件的一个控制输入连接，在该控制输入上在正常运行中加有一个可以用来调节矩阵逆变器输入端的无功电流的调节参数。此外，该可关断的电阻单元只具有一个电阻和一个接触器。该电阻单元接入在矩阵逆变器的两个输入相线之间。通过对控制调节部件输入端的无功电流使用调节参数输入，电阻单元得到极大的简化。此外，不需要额外的可关断的半导体开关。
下面结合附图对本发明作进一步说明，图中示意地示出了实施按照发明、用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法的装置的多个实施方式。其中图1示出了具有一个电阻单元的矩阵逆变器的线路方框图，图2示出了按照图1的电阻单元的第一实施方式，图3示出了按照图1的电阻单元的第二实施方式，图4示出了按照图1的电阻单元的第三实施方式，图5示出了具有一个电阻单元的矩阵逆变器的第一调节的信号流图，图6示出了具有一个电阻单元的矩阵逆变器的第二调节的信号流图，图7示出了按照图1的电阻单元的另一实施方式，图8示出了按照图7的具有一个电阻单元的矩阵逆变器的优选调节的信号流图。
具体实施例方式
在图1的线路方框图中，2表示矩阵逆变器而4表示所属的控制调节部件，6表示换向电路电容器电路，8表示扼流圈电路，10表示开关单元，12表示供电电网，14表示电阻单元和16表示要驱动的电机。矩阵逆变器2输出端与电机16的接点连接，而输入端与换向电路电容器电路6连接。该换向电路电容器电路6具有三个在此接成三角形的换向电路电容器C1，C2和C3。这些换向电路电容器C1，C2和C3也可以按星形连接。换向电路电容器电路6前面接有扼流圈电路8，该扼流圈电路8输入端通过开关单元10可以与供电电网12连接。该扼流圈电路8具有三个分别设置在一个输入线上的电感L1，L2和L3。开关单元10具有三个开关S1，S2和S3，利用这些开关可以分开从供电电网12至扼流圈电路8的输入线。电阻单元14的输入端与开关单元10的输出连接，而其输出端与扼流圈电路8输入连接。也可以将该电阻单元14设置在扼流圈电路8和换向电路电容器电路6之间。该电阻单元14的实施方式在图2至4和图7中示出，其中，在按照图7的电阻单元14的应用中控制调节部件4必须能够调节矩阵逆变器2的输入无功电流。
矩阵逆变器2的控制调节部件4引入了至少两个测得的电网相电压uN2和uN3。还可以将测得的电网相电压uN1引入。此外，将电容电压uC1，uC2和uC3引入到该控制调节部件4。此外，在另外两个输入上加有一个测得的转速实测值nmeβ和一个预定的转速额定值n*。该控制调节部件4的输出端通过控制线与矩阵逆变器2的控制输入、电阻单元8和开关单元10的控制输入耦合。这些电容电压uC1，uC2和uC3在矩阵逆变器2的输入端被测量，因此它们表示矩阵逆变器2的输入电压。扼流圈电路8和换向电路电容器电路6共同构成电网滤波器。另外可以将测得的电网电流iN1，iN2和iN3送至该控制调节部件4，如果要调节输入端的无功电流，则它们是必须的。这种选择是通过将所属的信号线分别用一条虚线表示出来而标明的。
在用N标示的正常运行中，开关单元10的开关S1，S2和S3接通。也就是说，这些开关S1，S2和S3在位置N处接通。作为开关S1，S2和S3分别采用快速开关，以便在电网故障时可以将矩阵逆变器2立即与电网12分开。作为快速开关S1，S2和S3可以设计为半导体接触器。通过它们使具有输入端换向电路电容器电路6的矩阵逆变器2实现快速分离，可以不经中断地继续运行矩阵逆变器2。因此，在电网故障短暂之前确定的电容电压实测空间向量uCmeβ与分离之后的短暂时间内确定的电容电压实测空间向量uCmeβ相当。也就是说，当结合了快速开关S1，S2和S3时，在短暂分离之后的输入电压实测空间向量uCmeβ与在分离之前短暂时刻的输入电压实测空间向量uCmeβ相比基本上没有改变。该输入电压实测空间向量uCmeβ是具有额定幅度uNenn的电网电压空间向量unetzmeβ。
图2示出了图1中的电阻单元14的第一实施方式。该电阻单元14具有一个可关断的半导体开关20和一个电阻22的串联电路18。该可关断的半导体开关20的控制接头与电阻单元14的控制输入24连接。又称为脉冲电阻的串联电路18的两个接头分别通过二极管D1，D2，D3或D1′，D2′，D3′与一个相线导体连接，该相线导体将电阻单元14的每个输入26，28和30与电阻单元14的输出32，34和36耦合。通过这种脉冲电阻18与相线导体的耦合在制动运行B中在电阻22上加有一个可以调节的网络频率交变电压。因为这里仅仅使用了一个电阻22，所以在制动运行中电机的瞬间制动功率仅转换为在电阻22上的功率。所属的电阻电流也仅仅由可关断的半导体开关20导引。
在图3中示出了一个三相电阻单元14，该单元与图2中的电阻单元14的区别在于，这里用三个电阻221，222和223替代了电阻22。此外，设置了两个可关断的半导体开关201和202，它们分别与二极管电桥38和40的直流电压端接头连接。该二极管电桥38或40具有四个二极管，其中，第一交流电压端的接头与电阻223或222的接头连接，而第二交流电压端的接头与电阻221的接头连接。由此，这些电阻221，222和223以星形连接。因此，所施加的电压分别被分配在两个电阻221，222或223上。此外，针对电网周期不是总将功率转换到各个电阻上。
在图4中示出了电阻单元14的另一三相的实施方式，该实施方式与图3中实施方式的区别在于，仅使用了三个二极管D1，D2，D3或D1′，D2′，D3′来替代二极管电桥38和40。相对于按照图3的三相安排，电阻单元14需要更少的元件。
按照图3和4的电阻单元14的两个实施方式的优点在于，不会出现低频谐波，例如第5或7阶谐波。由此，控制调节部件4可更安静地工作，因为缺少谐波，在电阻单元14上电压的正弦变化失真更少。
图5示出了图1的控制调节部件4的信号流图。该控制调节部件4首先具有调节单元42和控制单元44。在该调节单元42前接有一个叠加的转速调节电路46，该电路为该调节单元42提供转动力矩额定值m*。转速调节电路46由转速调节器48和比较器50组成，该比较器将测得的转速实测值nmeβ和一个预定的转速额定值n*进行比较。此外，控制调节部件4具有一个用于采集电网电压实测空间向量unetzmeβ的部件52。该用于采集电网电压实测空间向量unetzmeβ的部件52具有一个坐标变换器54，其后接另一个坐标变换器56。在部件52的坐标变换器54的输入端上加有至少两个测得的值uN2，uN3。还可以将所有三个测得的电网电压值uN1，uN2，uN3送至坐标变换器54的输入端。借助于该坐标变换器54将三相系统转换成一个正交的两相系统。在坐标变换器54的两个输出上形成围绕电网频率fN的电网电压实测空间向量unetzmeβ的正交分量uNα和uNβ。借助于后接的另一个坐标变换器56将电网电压实测空间向量unetzmeβ的正交分量uNα和uNβ变换为电网电压实测空间向量unetzmeβ的极化分量幅度unetzmeβ和相位角γnetz。
为了能够确定电网故障，在部件52后接一个电网电压监测部件58。其中，用于采集电网电压实测空间向量unetzmeβ的部件52的幅度输出与该电网电压监测部件58的输入连接。该电网电压监测部件58具有一个起到比例积分作用的调节器60(也称为PI调节器)，一个比较器62和一个加法器64。通过该电网电压监测部件58确定，电网电压实测空间向量unetzmeβ的幅度unetz meβ是否低于一个预定的误差极限。为此，确定一个幅度偏差Δunetz，并将其送至过程控制单元66。如果该确定的幅度偏差Δunetz上升到一个预定的值，则过程控制单元66从正常运行N转换到制动运行B。由于肯定(positive)的确定，过程控制单元66通过一个输出信号转换到制动运行B中。也就是说，转换开关68转换到位置B，而所有用B标志的调节器被释放。
这里，属于用B标志的调节器只有电压调节电路72的调节器70。电压调节电路72除了调节器70之外还包括一个比较器74，在该比较器74的反相输入端上加有电容电压实测空间向量uCmeβ幅度uC，而在其非反相输入端加有一个所确定电网电压实测空间向量unetzmeβ的幅度值。
此外，控制调节部件4还具有一个用于采集电容电压实测空间向量uCmeβ的部件78。该电容电压实测空间向量uCmeβ借助于用于采集电容电压实测空间向量uCmeβ的部件78从测得的电容电压uC2和uC3或者uC1，uC2和uC3根据其相位角γC确定。为此该部件78具有坐标变换器80和在坐标变换器80后接的向量旋转器82。借助于该坐标变换器80从测得的电容电压uC1，uC2和uC3产生两个正交旋转(umlaufende)的电压分量uCα和uCβ。根据所确定的旋转的电容电压实测空间向量uCmeβ的相位角γC将这些电压分量变换为两个静止极化电压分量。极化分量幅度借助于滤波器84得到平滑。极化分量相位角同样借助于向量相位调节电路86得到平滑。该向量相位调节电路86具有一个调节器88，一个积分器90和一个加法器92。在加法器92上此外加有电网频率fN的额定值fnenn，从而使得相位角γC对应地进一步改变(旋转向量)。输入电压实测空间向量uCmeβ的这些平滑后的极化分量uC和γC被送至控制单元44，该单元从中为矩阵逆变器2计算出控制信号Sv。
另外，在转换开关68后接有一个斜坡产生器(Rampengeber)94，其输出端与转速调节电路46的比较器50的反相输入端连接。在转换开关68的两个输入端一方面加有转速额定值n**，另一方面加有一预定的转速额定值n**＝0。在用字母N表示的正常运行中，将转速额定值n**送至斜坡产生器94，在该产生器的输出端形成一个被引导的转速额定值n*’其从零均匀地上升到预定的值。在用字母B表示的制动运行中，将预定的转速额定值n**＝0送至斜坡产生器94的输入，由此，在该产生器的输出端被引导的转速额定值n*从一个预定值连续地降为零。该转换开关68由过程控制单元66控制。在确定了一个电网故障后，过程控制单元66释放电压调节电路72的调节器70。在该调节器70的输入端加有比较器74的输出信号，该信号与电容电压实测空间向量uCmeβ的幅度相等，但符号相反。在调节器70的输出端形成一个信号SPW，该信号被送至电阻单元14的控制输入24。借助于该控制信号SPW这样地控制电阻单元14的可关断半导体开关20，将在电阻22上加有的电压这样调节到中间值，使得在电阻22上转换的功率与电机16瞬间的制动功率对应。也就是说，在制动运行B中所测定的电容电压实测空间向量uCmeβ的幅度通过脉冲电阻18来调节。如果电机16停止，即所测定的转速实测值nmeβ等于零，则断开驱动。
在图6中详细示出了矩阵逆变器2的第二控制调节部件4的信号流图。该信号流图与图5中的信号流图的区别在于，额外地设置了一个用于采集电网电流实测空间向量unetzmeβ的部件96，一个无功电流调节电路98，一个第二转换开关100和一个相位角调节电路102。实现该控制调节部件4的前提是，其控制单元44除了调节参数输入“幅度”和“相位角”之外还具有一个用于调节参数“功率系数”的控制输入。第二转换开关100的输入与该控制输入耦合。该转换开关100的一个输入端与相位角调节电路102的输出连接，而其另一个输入端与无功电流调节电路98的输出耦合，该无功电流调节电路98的输入端与用于采集电网电流实测空间向量inetzmeβ的部件96的一个无功电流输出连接。
用于采集电网电流实测空间向量inetzmeβ的部件96在输入端具有一个坐标变换器104，该坐标变换器104的输出端后接一个向量旋转器106。借助于坐标变换器104从所加的测得的电网电流iN1，iN2和iN3中产生两个正交分量iNα和iNβ。
为了使电网电压实测空间向量unetzmeβ的波动不影响到电网电流实测空间向量inetzmeβ在电网电压实测空间向量unetzmeβ上的投影，将电网电压实测空间向量unetzmeβ的相位角γnetz通过一个第二向量调节电路108进行平滑。该第二向量调节电路108同样具有一个调节器110，一个积分器112和一个加法器114。在加法器114的一个输入上加有电网频率fN的额定值fnenn。该用于平滑电网电压实测空间向量unetzmeβ的相位角γnetz的向量调节电路108的相位角输出与用于采集电网电流实测空间向量inetzmeβ的部件96的一个角度设置输入耦合。
借助于电网电压实测空间向量unetzmeβ的该极化分量相位角γnetz和用于采集电网电流实测空间向量inetzmeβ的部件96的向量旋转器106，将两个旋转的正交电流分量iNα和iNβ变换成具有旋转电网电压空间向量unetzmeβ的旋转坐标系的两个静止电流分量iW和iμ。即，电网电流实测空间向量inetzmeβ被映射到电网电压实测空间向量unetzmeβ。这两个电流分量iW和iμ是在电网电压空间向量unetzmeβ方向上的一个分量和在垂直于该电网电压空间向量unetzmeβ的方向上的一个分量。出于这样的原因将分量iW称为有效电流而将分量iμ称为无功电流。将测得的电网电流实测空间向量inetzmeβ的无功电流分量iμ在后接的无功电流调节电路98中调节到一个预定的无功电流额定值iμ*上。为此，该无功电流调节电路98具有一个调节器116和一个比较器118。在比较器118的反相输入端加有一个无功电流额定值iμ*。
相位角调节电路102具有一个调节器120和一个相加位置121。借助于该相加位置121引入一个为调节器120去负荷的预先控制值。该相加位置121的输出端与转换开关100的一个输入连接。在相位角调节电路102的输入加有测定的电容电压实测空间向量uCmeβ的相位角γC。
矩阵逆变器2的控制调节部件4就在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法而言与按照图5的控制调节部件4没有差别。唯一的差别在于，具有按照图6的控制调节部件4的矩阵逆变器2还可以对输入端的无功电流iμ进行调节。但是，该无功电流的调节对于在电网故障时关闭驱动的方法没有影响。在两种情况下，借助于由电压调节电路72产生的控制信号SPW将在电阻单元14上的电压这样调节到中间值，使得在电阻单元14上转换的功率与电机16的瞬间制动功率相当，并将转速额定值n*斜坡形地降到零。
在图7中详细示出了电阻单元14的另一个实施方式。该电阻单元14具有一个电阻22，该电阻通过一个接触器122接入矩阵逆变器2的两个输入相线之间。该电阻单元14的电阻22不是脉冲式的，而是在电网故障后为制动运行接通的。因此，加在电阻22上的仅为一个直流电压，而没有交流电压，由此，在制动运行B中矩阵逆变器2的输入电压，即电容电压实测空间向量uCmeβ不是电网频率的。该电阻单元14的应用要求改化的控制调节部件4，其详细的信号流图在图8中示出。
图8中示出了矩阵逆变器2的一个优选的控制调节部件4的信号流图，该控制调节部件4是通过采用按照图7的电阻单元14而实现的。该信号流图与图5中的信号流图的区别在于，首先，采用了一个控制单元44，该单元除了幅度和相位角调节输入之外还具有一个功率系数调节输入。此外，其上加有控制信号SPW的电压调节电路72的输出端不再与电阻单元14的控制输入24连接，而是与第二转换开关100的第一输入连接。在该转换开关100的第二输入上加有一个作为功率系数调节参数的预定值cosΦnormal，该调节参数在正常运行N中被送至控制单元44的功率系数调节输入端。另外，向量相位调节电路86的加法器92的一个输入与第三转换开关124的输出连接，在转换开关124的两个输入端上分别加有用于制动运行B和正常运行N的预定频率值fbrems和fnenn。此外，按照图7，过程控制单元66产生一个用于电阻单元14的接触器122的信号SSW。借助于该控制信号SSW在电网故障时接触器122接通，从而将电阻22接到矩阵逆变器2的两条输入相线之间。
由于这里该电阻单元14的电阻22不是通过可关断的半导体开关20定时的，所以在制动运行B中矩阵逆变器2的输入电压，即电容电压实测空间向量uCmeβ不是电网频率的，而是一个直流电压。也就是说，电容电压实测空间向量uCmeβ不是以电网频率ωN变化，而是静止在一个角度状态。在电阻22上的电压通过电容电压实测空间向量uCmeβ设置。如果该电容电压实测空间向量uCmeβ这样设置，使得在其间接入电阻22的两条相线的耦合的电压为零，则在电阻22上的电压同样为零。因此在电阻22上没有功率转换。在这种情况下，电容电压实测空间向量uCmeβ的绝对值对应于第三相线的相线电压值。如果电容电压实测空间向量uCmeβ这样设置，使得该第三相线的相线电压值为零，则其它两个相线的耦合电压值最大。由此，在电阻22上转换的功率最大。为了可以在这两种终端状态之间连续变化，改变这里是直流量的电容电压实测空间向量uCmeβ的相位角。电容电压实测空间向量uCmeβ的这种旋转通过电压调节电路72的输出值实现，该输出值在制动运行B中加在控制单元44的功率系数调节输入端上。借助于该调节输入矩阵逆变器2的输入无功电流iμ和由此的电容电压实测空间向量uCmeβ的旋转受到影响。同时在制动运行B中将转速额定值n*斜坡形地降为零。如果电机16停止，则驱动断开。
因为电阻单元14只具有可关断的电阻22，且只需对公知的矩阵逆变器2的控制调节部件4进行很少改动，这里涉及是用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器2的驱动的优选的实施方式。
利用本发明的方法开启对于矩阵逆变器2的驱动应用，这些应用迄今为止由于在电网故障时关闭驱动的前提而被排除。由此，按照本发明方法的矩阵逆变器和电阻单元14对应于具有脉冲电阻的电压中间电路逆变器。
权利要求
1.一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器(2)的驱动的方法，该矩阵逆变器具有多个在电网一侧的换向电路电容器(C1，C2，C3)，一个在电网一侧的开关单元(10)和一个电阻单元(14)，其中，在确定电网故障时立刻将所述矩阵逆变器(2)与供电电网(12)分离，并将所述电阻单元(14)这样地接入到该矩阵逆变器(2)的输入端子，使得加在该电阻单元(14)上的电压的幅度等于所确定的电容电压实测空间向量(uCmeβ)的幅度(uC)，以及其中，将转速额定值(n*)控制到零。
2.一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器(2)的驱动的方法，该矩阵逆变器具有多个在电网一侧的换向电路电容器(C1，C2，C3)，一个在电网一侧的开关单元(10)和一个电阻单元(14)，其中，在确定电网故障时立刻将所述矩阵逆变器(2)与供电电网(12)分离，并在制动运行(B)期间这样调节该矩阵逆变器(2)，使得加在该电阻单元(14)上的电压的幅度最大。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过旋转所确定的电容电压实测空间向量(uCmeβ)，可以调节加在所述电阻单元(14)上的电压的幅度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从测得的电容电压(uC1，uC2，uC3)构成电容电压实测空间向量(uCmeβ)的两个正交电压分量(uCα，uCβ)，从中借助于该电容电压实测空间向量(uCmeβ)平滑后的相位角(γC)确定其幅度(uC)和相位角(γC)，其中，对该相位角(γC)根据电网频率(fN)的额定值(fnenn)进行平滑。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从测得的相电压(uN1，uN2，uN3)构成电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的两个正交电压分量(uNα，uNβ)，然后将其变换为极化分量(unetzmeβ，γnetz)；将这样确定的电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的幅度(unetzmeβ)与一个幅度额定值(uNenn)进行比较，并计算出一个用于从正常运行(N)向制动运行(B)转换的确定的偏差(Δunetz)；以及，对所确定的电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的相位角(γnetz)根据电网频率(fN)的额定值(fnenn)进行平滑。
6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，将所确定的电容电压实测空间向量(uCmeβ)的幅度(uC)与一个幅度(unetz)进行比较，并将所确定的偏差(ΔuC)这样用于对所述电阻单元(14)提供脉冲，使得所述偏差变为零。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从测得的电容电压(uC1，uC2，uC3)构成电容电压实测空间向量(uCmeβ)的两个正交电压分量(uCα，uCβ)，然后将其转换成极化分量(uC，γC)；将所确定的电容电压实测空间向量(uCmeβ)的幅度(uC)与一个幅度(unetz)进行比较，并将所确定的偏差(ΔuC)这样用于对所述电容电压实测空间向量(uCmeβ)进行旋转，使得所述偏差变为零。
8.一种用于实施根据权利要求1所述的方法的装置，其具有一个开关单元(10)和一个电阻单元(14)，其特征在于，所述装置分别具有用于采集电容电压和电网电压实测空间向量(uCmeβ，unetzmeβ)的部件(78，52)，一个电压调节电路(72)，一个转换开关(68)，一个电网电压监测部件(58)和一个过程控制单元(66)；该电压调节电路(72)的输入端分别与该用于采集电容电压和电网电压实测空间向量(uCmeβ，unetzmeβ)的部件(78，52)的幅度输出连接，其输出端与电阻单元(14)的控制输入(24)连接；所述过程控制单元(66)的输入端与所述电网电压监测部件(58)连接，而输出端与所述转换开关(68)的一个控制输入和与所述开关单元(10)的一个控制输入连接，该电网电压监测部件(58)的输入端与所述用于采集电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的部件(52)的幅度输出连接；该转换开关(68)的输出端借助于斜坡产生器(94)与所述矩阵逆变器(2)的控制调节部件(4)的转速调节电路(46)的一个额定值输入相耦合。
9.一种用于实施根据权利要求2所述的方法的装置，其具有一个开关单元(10)和一个电阻单元(14)，其特征在于，所述装置分别具有用于采集电容电压、电网电压和电网电压实测空间向量(uCmeβ，unetzmeβ，inetzmeβ)的部件(78，52，96)，一个电压调节电路(72)，第一和第二转换开关(68，100)，一个电网电压监测部件(58)和一个过程控制单元(66)；所述电压调节电路(72)的输入端分别与该用于采集电容电压和电网电压实测空间向量(uCmeβ，unetzmeβ)的部件(78，52)的幅度输出连接，其输出端借助于所述第二转换开关(100)与所述矩阵逆变器(2)的控制调节部件(4)的控制单元(44)的一个控制输入耦合；所述第一转换开关(68)的输出端借助于一个斜坡产生器(94)与所述矩阵逆变器(2)的控制调节部件(4)的转速调节电路(46)的一个额定值输入相连接；所述过程控制单元(66)的输入端与所述电网电压监测部件(58)连接，而输出端分别与两个转换开关(68，100)的控制输入连接，该电网电压监测部件(58)的输入端与所述用于采集电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的部件(52)的幅度输出相耦合。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电阻单元(14)具有一个可关断的半导体开关(20)和一个电阻(22)的串联电路(18)，该串联电路的接头分别与多个二极管(D1，D2，D3，D1′，D2′，D3′)耦合，这些二极管的阳极和阴极端分别与所述矩阵逆变器(2)的一个相线连接。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电阻单元(14)具有三个电阻(221，222，223)，一个可关断的半导体开关(20)和多个二极管(D1，D2，D3，D1′，D2′，D3′)，其中，这些电阻(221，222，223)一端与所述矩阵逆变器(2)的一个相线连接，而另一端借助于所述二极管(D1，D2，D3，D1′，D2′，D3′)与所述可关断半导体开关(20)的接头连接。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电阻单元(14)具有一个电阻(22)和一个接触器(122)的串联电路。
13.根据权利要求8，10和11中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于采集电容电压实测空间向量(uCmeβ)的部件(78)具有一个带有后接向量旋转器(82)的坐标变换器(80)。
14.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于采集电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的部件(52)具有两个串联连接的坐标变换器(54，56)。
15.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，在所述用于采集电容电压实测空间向量(uCmeβ)的部件(78)的幅度输出后接一个滤波部件(84)。
16.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于采集电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的部件(52)的相位角输出后接一个向量相位调节电路(108)。
17.根据权利要求8至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置是所述矩阵逆变器(2)的控制调节部件(4)的组成部分。
18.根据权利要求8至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置是信号处理器。
全文摘要
本发明涉及用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器(2)的驱动的一种方法和一种装置，该矩阵逆变器具有多个电网一侧的换向电路电容器(C1，C2，C3)，一个电网一侧的开关单元(10)和一个电阻单元(14)。按照本发明，在确定电网故障时立刻将矩阵逆变器(2)与供电电网(12)分离，并将所述电阻单元(14)这样地接入到该矩阵逆变器(2)的输入端子，使得加在该电阻单元(14)上的电压的幅度等于一个所确定的电容电压实测空间向量(u
文档编号H02M5/27GK1533630SQ02814603
公开日2004年9月29日 申请日期2002年7月8日 优先权日2001年7月19日
发明者休伯特·希尔林, 休伯特 希尔林 申请人:西门子公司