使用过调制的逆变器操作的制作方法

专利名称：使用过调制的逆变器操作的制作方法
技术领域：
本文涉及使用一个或多个逆变器的电子设备、例如可变频率驱动器。 尤其，本文涉及用于使用过调制来操作一组逆变器的方法和系统。
背景技术：
可变频率交流(AC)驱动器被用于向负载传递功率的各种应用。例 如，图1图解说明包括串联连接的功率单元的驱动器电路，这些功率单元 包括如在授予Hammond的美国专利No.5625545中所描述的逆变器，该美国 专利的公开内容被完整地结合在此作为参考。参考图1，变压器110通过功 率单元阵列将三相中压功率传递给诸如三相感应电动机的负载130。变压器
110包括初级绕组112，该初级绕组激励任何数量的次级绕组114-125。虽然 初级绕组112被图解说明为具有星形结构，但是网形结构也是可能的。此 外，虽然次级绕组114-125被图解说明为具有网形结构，但是星形结构的次 级绕组也是可能的，或者可以使用星形和网形绕组的组合。此外，图1中 所图解说明的次级绕组的数量只是示范性的，次级绕组的其它数量也是可 能的。该电路可以被用于中压应用，或者在一些实施例中可以被用于其它 应用。本地控制系统192可以被用于控制每个功率单元，例如用于使每个 功率单元中的晶体管接通或断开。在一些实施例中，本地控制系统192可 以通过无线或有线通信网络190受中央控制系统195引导。
每个次级绕组电连接到专用的功率单元151-153、 161-163、 171-173和 181-183，以便串联连接的功率单元的三相被连接，以传递三相功率给负载 130。
应当注意，图1中所描绘的每相功率单元的数量是示范性的，并且在
不同的实施例中每相多于或少于四个功率单元都是可能的。例如，在一个
能够被应用于2300伏AC (VAC)感应电动机负载的实施例中，三个功率 单元可以被用于三相输出线中的每一个。在另一可以被应用于4160VAC感 应电动机负载的实施例中，五个功率单元可以被用于三相输出线中的每一 个。这种实施例可以具有十一种电压状态，这些电压状态可以包括大约+/-3000伏DC(VDC)、 +/-2400 VDC、 +/-画VDC、 +/-1200 VDC、 +/掘VDC 和零VDC。
理想的是找到有助于减小使用串联连接的逆变器的电路结构的尺寸和/ 或成本的方法和系统，该电路结构包括但不限于图1中所描述的电路。这 里所包含的公开内容描述了解决上述问题中的一个或多个问题的方法和系 统。

发明内容
在一个实施例中， 一种可变频率驱动器包括多个功率单元。每个功率 单元具有输入端，用于从变压器的次级绕组接收三相功率，并且每个功率 单元具有输出端，用于向三相电动机的相传递单相功率。控制系统控制每 个功率单元的操作。控制系统被编程，以在预定事件发生时使用过调制来 增大每个功率单元的输出电压。预定事件可以包括例如电动机的稳态操 作、电动机已经达到额定速度的预定百分比、检测到越过阈值电平的电压 变化、或者检测到至少一个功率单元被旁路中的至少一种。
在一个实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入 AC电压工作，电动机被额定为以约4160V工作，并且驱动器包括少于十二 个的功率单元。在另一实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约 780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约4160V工作，驱动器包括 至少十二个单元，并且每相至少一个单元提供冗余。在另一实施例中，每 个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC工作，电动机被额定 为以约6.6千伏至约6.9千伏工作，并且驱动器包括少于十八个的功率单 元。在另一实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入 AC电压工作，电动机被额定为以约6.6千伏至约6.9千伏工作，驱动器包 括至少十八个单元，并且每相至少一个单元提供冗余。在另一实施例中， 每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC工作，电动机被额
定为以约io千伏工作，并且驱动器包括少于二十四个的功率单元。在另一 实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC电压工 作，电动机被额定为以约IO千伏工作，驱动器包括至少二十四个单元，并 且每相至少一个单元提供冗余。
在替代实施例中， 一种可变频率驱动器包括多个功率单元。每个功率 单元具有输入端，用于从变压器的次级绕组接收三相功率。每个功率单元 还具有输出端，用于向三相负载的相传递单相功率。如果负载被额定为以 约4160伏工作，则驱动器包括少于十二个的功率单元。如果负载被额定为 以约6.6千伏至约6.9千伏工作，则驱动器包括少于十八个的功率单元。如 果负载被额定为以约IO千伏工作，则驱动器包括少于二十四个的功率单 元。每个功率单元可以被额定为例如以约740伏至约780伏的输入AC电压工作。
驱动器还可以包括控制系统，该控制系统在预定事件发生时使用过调 制来增大每个功率单元的输出电压。
在替代实施例中， 一种操作可变频率驱动器的方法包括操作多个功率 单元，该多个功率单元被配置为串联连接的功率单元的三相以向负载传递 功率。该方法包括使用过调制来增大每个功率单元的输出电压。过调制的 使用可以在稳态条件下被执行，并且它也可以在暂态条件下被执行。可选 地，过调制技术可以包括正弦调制、具有三次谐波注入的正弦调制、或者 其它适合的方法。输出电压增大可以例如直至在所提供的输入电压下单元 的正常输出电压之上约10.2%。
在一些实施例中，该方法还包括监控负载的操作速度，并且当操作速 度在或超过预定水平、例如是负载的最大速度的约95%时，只允许使用过 调制。可选地，该方法还可以包括监控功率单元，以检测功率单元何时已 经被旁路，并在检测到旁路时触发过调制的使用。
在替代实施例中， 一种可变频率驱动器包括多个功率单元。每个功率 单元具有输入端，用于从变压器的次级绕组接收三相功率，并且每个功率 单元具有输出端，用于向三相电动机的相传递单相功率。控制系统控制每 个功率单元的操作。控制系统被编程以使用过调制来增大每个功率单元的
输出电压。该增大可以发生在电动机的稳态操作期间，或者它可以通过电
动机已经达到额定速度的预定百分比、检测到电压下降、或检测到至少一 个功率单元的旁路、或通过一些其它预定事件来触发。在一些实施例中，
每个功率单元被额定为提供约690伏，电动机被额定为以约4160伏工作， 并且驱动器包括少于十二个的功率单元。替代地，每个功率单元可以被额 定为提供约690伏，电动机可以被额定为以约4160伏工作，并且驱动器可 以包括至少十二个单元，其中在任一时间点需要少于十二个的功率单元来 驱动负载。替代地，每个功率单元可以被额定为提供约690伏，电动机可 以被额定为以约6.6千伏至约6.9千伏工作，并且驱动器可以包括少于十八 个的功率单元。作为另一替代方案，每个功率单元可以被额定为提供约690 伏，电动机可以被额定为以约6.6千伏至约6.9千伏工作，并且驱动器可以 包括至少十八个单元，其中在任一时间点需要少于十八个的功率单元来驱 动负载。


图1描绘了包括多个连接到负载上的功率单元的示范性电路；
图2A和2B图解说明了过调制的实例；
图3A和3B图解说明了具有三次谐波注入的过调制的实例；
图4是示范性功率单元的电路图5是图解说明示范性过调制过程的流程图。
详细描述
在描述本方法、系统和材料之前，应当理解，本公开内容不限于所描 述的特定方法、系统和材料，因为它们可以变化。还应当理解，在本说明 书中所使用的术语仅用于描述特定版本或实施例的目的，并不意图限制范 围。例如，如在这里和在所附的权利要求中所使用的，单数形式"一"、 "一个"和"这个"包括复数含义，除非上下文清楚地指示另外的含义。 除非另外定义，这里所使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术 人员通常所理解的含义相同的含义。此外，在此下面的术语旨在具有下面
的定义
电容器组 一个或多个电容器。 包括一包含但不限于。
控制电路一第一电气设备，其发信号给第二电气设备，以改变第二电
气设备的状态。
转换器 一 将AC功率转换为DC功率的设备。 电连接或电耦合一 以适于传送电能的方式连接。
H桥逆变器 一 用于AC和DC之间的受控功率流的电路，具有四个晶 体管和四个二极管。参考图4， H桥逆变器416通常包括在DC端子并联电 连接的第一相臂和第二相臂。每个相臂包括两个晶体管/二极管组合。在每 个组合中，二极管电耦合在晶体管的基极和发射极之间。
逆变器 一 将DC功率转换为AC功率或将AC功率转换为DC功率的设备。
中压一大于690伏(V)并小于69千伏(kV)的额定电压。在一些实 施例中，中压可以是在约1000V和约69kV之间的电压。
功率单元 一 具有三相交流输入和单相交流输出的电气设备。
脉宽调制 一 通过产生可变宽度脉冲来控制电路的技术，其中可变宽度 脉冲表示模拟输入信号的幅值。
稳态条件一不随时间显著变化的稳定条件。
显著地一在很大程度上。
将DC输入转换为AC输出的逆z变器、例如可以在图1的驱动器中使用 的那些逆变器通常使用一种或多种脉宽调制(PWM)技术来控制。 一种这 样的技术是正弦调制。为了产生期望频率(也称为基频)的正弦输出电压 波形，正弦电压基准(即，具有幅值Vcon^的控制信号)可以与三角波形 (具有幅值VJ比较。三角波形的幅值和频率通常是恒定的，并且三角波 形的频率确定逆变器的开关频率。正弦调制允许输出电压的线性控制，直 到正弦电压基准的幅值等于三角载波的幅值。
当正弦基准的幅值超过载波信号幅值时，输出电压的线性控制丢失。 当这发生时，幅值调制比m^Vcort^/Vtri大于1.0。这个操作区域被称为过调 伟U。 ma小于或等于l.O的区域有时被称为线性范围。过调制(g卩，逆变器的 线性范围外的操作)导致输出电压包含比线性范围内存在的谐波更高水平 的低次谐波(频率接近于但是高于基频)。
图2A示出在正弦调制中被比较的两个信号Vcon^ 201和Vtn 205。图2B 示出作为调制指数的函数的输出电压。如图2B中所示，在线性区域210
中，输出电压的基频分量的幅值随着基准信号的幅值线性变化。然而，在
电压输出超过三角载波的幅值后，即当调制指数超过i.o并且进入过调制区
域215时，电压输出不随着基准信号的幅值线性增大。在这个实例中，虽 然本发明不限于这种实施例，但当调制指数为1.0时，逆变器输出电压是 3500伏(V)。
其它方法、例如具有三次谐波注入或空间矢量PWM的正弦调制可以 被用来扩大逆变器的线性控制的范围。与线性控制丢失以前的正弦调制方 法相比，这些方法可以允许输出电压的增大。例如，这种方法可以允许输 出电压的约15.5%的增大。图3A示出了可以在使用三次谐波注入方法的正 弦调制中被比较的两个信号301和Vti 305。图3B图解说明了作为调 制指数的函数的示范性输出电压。如图3B中所示，电压输出是线性的，直 到调制指数达到1.155。在那点，输出电压是4040V,该输出电压相应地高 于使用正弦调制的线性控制极限。在该调制指数之上，即当基准信号的幅 值超过三角载波的幅值的1.155倍时，线性丢失。
将正弦电压基准的幅值增大到该线性控制极限的115.5%之上能够将电 压输出增大到115.5%之上。在这个实例中，过调制区域中逆变器的最大输 出是以调制指数1.0产生的电压的127.3%。这在正弦基准幅值被增大超过 三角载波信号的320%时(即，当调制指数大于3.2时)被实现。
过调制区域中的操作可以发生在以下情况下，即逆变器输出需要在输 入瞬变、例如逆变器中的电源电压突然丢失的条件下被最大化。在这种情 况中，逆变器尝试通过增大电压基准幅值以及在过调制区域中操作来维持 最大可能输出电压。 一旦电源电压被恢复，逆变器在线性区域中操作以限 制输出上的低次谐波的产生并防止这种谐波影响负载的任何长期副作用。
我们已经发现，在某些实施例中，在串联连接的逆变器的稳态操作中 过调制的使用可以提供一个或多个优点。例如，通过有意地强制功率单元 在稳态操作中在过调制区域中操作，逆变器可以传递与它在线性区域中传 递的输出电压相同的输出电压，但是更低的电源电压(例如约低10%)被 传递给逆变器。因此，在一些实施例中，逆变器或输入变压器中的元件可 以被额定为更低的电压，并且因此可以比具有更高额定电压的元件更便宜 或更小。此外，这种(使用过调制的)操作可以提供更高的输出电压(例
如约高10%)，同时相同的电源电压被传递给逆变器。
因此，我们己经发现，使用串联连接的逆变器的电路拓扑(包括但不 限于图1中所示的)的操作在稳态区域中使用过调制可以具有益处。例 如，在电路中可以需要更少的逆变器，因为每个逆变器的电压输出能力可 能被增大。这种操作在中压应用中具有独特的优点，虽然这里描述的实施 例不限于这种应用。
图4是图解说明可以被用于电路、诸如图1的电路中的功率单元的示 范性元件的电路图。参考图4，现有技术的功率单元410可以包括三相二极 管桥式整流器412、 一个或多个直流(DC)电容器414、以及H桥或其它 逆变器416。整流器412将输入端418的AC电压转换为基本恒定的DC电 压，该DC电压由电容器414承受，该电容器414跨接在整流器412的输出 端上。逆变器410的输出级包括H桥逆变器416，该H桥逆变器包括两个 极、即左极和右极，每个极具有两个器件。逆变器410使用H桥逆变器416 中的半导体器件的脉宽调制(PWM)将DC电容器414上的DC电压变换 为AC输出420。 H桥逆变器的输出可以被串联连接(如图1中所示)，以 建立输出电压。代替图4中图解说明的电路，其它电路结构可以被用于功 率单元。
诸如图1和4中所示的那些逆变器的串联连接的逆变器典型地被用在 中压AC电动机驱动器应用中。因此，这里描述的实施例包括操作串联连 接的逆变器的电路，使得每个逆变器在过调制区域中被操作。对于通常接 收690V (或以690V的变压器次级绕组电压工作)的功率单元，可能理想 的是增大到750V (即增大约8.7%)或者甚至增大到780V (即增大约 13%)。
电动机仅在几个为工业标准的不连续的电压电平可用，并且这些电平 中只有一些是非常普遍的。虽然本发明不限于当前工业标准电压电平，下 面列出的实例描述利用串联连接的逆变器的过调制在两个示范性电压电平 的使用。
在这种电路中的输出电压可以通过下式被表示为功率单元列的数量 (R)、功率单元的输入AC电压(VAC)的函数
<formula>formula see original document page 11</formula> 其中Ko^表示由于使用过调制的操作而导致的输出电压的增大，并且其范
围为1.(XKovn^1.10。这个表达式表明，将功率单元的AC输入电压和Kovm 因数增大到它们的实际极限能够减少产生给定输出电压所需的列的数量。 这利用下面的段落中的实例来说明。 实例l
为了操作4160V的电动机，可以使用诸如图1中所示的驱动器，该驱 动器具有串联连接的逆变器，例如在图4中所示的那些逆变器。为了产生
这个输出电压，现有技术中的典型驱动器具有每相四个串联连接的(单 相)逆变器。换句话说，有四列功率单元。可以使用绝缘栅双极晶体管 (IGBT)或其它额定为大约1700V的合适的器件的每个逆变器接收690V AC电源，并能够为了相间约4912V的总输出(或者每相约2836V)而在输 出端传递约709V。这种逆变器能够产生充分超过所需的4160V电压的电 压。
然而，在每相三个串联连接的逆变器(即三列功率单元)的情况下， 总输出电压将是约3684V相-相(或者每相约2127V)。这个电压电平充分 低于4160V的期望输出。如果逆变器被控制以在过调制区域(^^=1.10) 中操作，那么每相布置中的三个串联连接的逆变器能够提供相间约4053V (或每相2340V)，其稍微小于期望电压输出。
每个单相逆变器中输入电源电压到740V的微小增大能够提供相间约 4347V。这对于4160V的期望输出来说是足够的。电源电压的微小增大能够 与现有的IGBT额定值相适应，并且将不需要被额定用于下一更高电压额定 值的晶体管。在一些实施例中，可能需要逆变器的电容器(即，图4的元 件414)额定值的轻微增大，以应付增大的DC总线电压。因此每相只使用 三个逆变器的这种布置可以导致总尺寸和成本节约。
实例2
另一个通用的电压电平是6900V，针对该电压电平可以使用图1的驱 动器。为了产生这个输出电压，这个驱动器可以被修改为每相具有六个串 联连接的(单相)逆变器(即，六列)。每个逆变器、例如图4中所示的 可以使用额定为1700V的IGBT的逆变器接收690V AC电源，并且能够为 了每相约4254V或者相间约7368V的总输出而在输出端传递约709V。这种
逆变器可能能够产生充分超过所需的4160V电压的电压。
然而，在每相五个串联连接的逆变器(即五列)的情况下，总输出电 压将是相间约6140V (或者每相约3545V)。这个电压电平充分低于6900V 的期望输出。如果过调制被使用，那么每相布置中的三个串联连接的逆变 器可以提供相间约6754V (或每相约3900V)，其稍微小于期望电压输出。
每个单相逆变器中输入电源电压到740V的微小增大能够提供相间约 7243V。这对于6900V的期望输出来说是足够的。电源电压的微小增大能够 与现有的IGBT额定值相适应，并且将不需要被额定用于下一更高电压额定 值的晶体管。在一些实施例中，可能需要逆变器的电容器(即，图4的元 件414)额定值的轻微增大，以应付增大的DC总线电压。然而，每相只使 用五个逆变器的这种布置也可以导致总尺寸或成本节约。
在上面引证的两个实例中，每个单元的输入电源电压从740V到750V 的迸一步增大例如对于补偿电压下降、诸如那些由于变压器漏泄阻抗而导 致的电压下降来说可能是理想的。
实例3
作为另一实例，如果期望操作额定为约10千伏(kV)的负载，在现 有技术中可以使用具有24个串联连接的功率单元(即，8列单元)的驱动 器，其中每个功率单元被额定为以在约740V和780V之间的输入AC电压 工作。使用过调制，少于24个单元、例如七列单元可以被用来驱动负载。 替代地，可以使用8列或更多列，其中由于当过调制被触发时只需要七列 来驱动负载，所以一列提供冗余。
参考图5，这里描述的方法可以包括使用控制系统(即，图l中的元件 192)来通过引入基准和载波信号操作驱动器、诸如图1中所示的驱动器， 以便在过调制区域510中操作功率单元。在一些实施例中，在过调制区域 中操作可能在驱动电动机的电路的正常、即稳态操作期间发生在电源电路 中的所有单元上。在一些实施例中，过调制也可能发生在暂态操作期间。 在任一情形中，控制系统可以监控驱动器，以确定所述单元中的一个或多 个是否已经发生故障或者另外是否已经被旁路515，并且控制系统可以触发 过调制525，以便维持基本上完整的输出电压，而不管一个或多个单元的损 耗。在一些实施例中，过调制还可以通过一个或多个事件的发生来触发。
例如，在一些实施例中，过调制可以通过检测到输入电压已经越过预
定的阈值、例如检测到负载的电压已经下降到预定的电平以下530或者增 大到预定的电平以上550来触发。因此，串联连接的逆变器的输入电压可 以被监控，或者传递给负载的期望电压可能被监控，并且过调制可以被触 发。在一些实施例中，该触发可以基于第一预定电平、例如导致输入电压 下降到或者低于预定或额定电平的约95%的电压降。替代地，在一些实施 例中，该触发可以基于期望负载电压增大到某个电平、例如额定电动机电 压的约95%以上。
在一些实施例中，也可能理想的是根据电动机的操作速度540来限制 过调制的引入。因此，例如过调制可以被限制于在额定速度的约95%和约 100%之间的操作条件、或者在期望最大速度的约97%和约100%之间的条 件、或者其它期望条件。
在一些实施例中，过调制可以被控制，以通过因素的组合、例如单元 旁路的检测和操作速度的变化来触发。在一些情况下，预定的阈值速度和 电压电平可能依赖于单元旁路是否已经被检测到515而不同517、 518。
控制系统可以应用任何现在或以后已知的过调制技术来实现这里描述 的目的。例如，可以使用在Hava的"Canier-Based PWM-VSI Drives in the Ovemiodulation Region"中描述的技术，该文章作为博士论文于1998年12 月在Wisconsin-Madison大学(Madisor^Wisconsin,U,S A拨表。
在一些实施例中，过调制可以导致每个功率单元基于输入电压具有在 高于其正常操作约0%和约10.2%之间的输出电压。在其它实施例中，过调 制可以导致每个功率单元具有在高于其正常操作约2%和约10%之间的输出 电压。在其它实施例中，过调制可以导致每个功率单元具有高于其正常操 作约2.7%的输出电压。
使用过调制，可以需要更少的功率单元来驱动负载。因此，整个电路 可以更小。替代地，在功率单元发生故障的情况下，通常将被用来驱动负 载的电路可以替代地用来提供冗余。例如，参考图l，在功率单元被额定为 以690V的输入AC电压工作的电路中，通常需要四列单元150、 160、 170 和180来驱动4160V或约4千伏(kV)的负载。每列包括三个功率单元 (每相一个功率单元)并且在正常操作下该电路因此通常需要十二个功率
单元151-153、 161-163、 171-173和181-183。如果使用过调制来控制功率单 元并且每个功率单元以约740V至约780V的输入AC电压来操作，则只需 要三列150、 160和170 (即，九个功率单元151-153、 161-163、 171-173)来 提供4160V。不像现有系统，需要少于十二个的功率单元，因为第四列180 可以被省略，如在上面的实例1中提及的。替代地，第四列180可以被包 括在电路中，但是只用于为4160V的额定电动机电压提供每相一个功率单 元的冗余。
类似地，在以约6.6kV或约6.9kV驱动负载的电路中，如果功率单元被 额定为以约690V的输入AC电压工作，六列功率单元(即，总共十八个功 率单元)。使用过调制并且在每个功率单元以约740V至约780V的输入 AC电压工作的情况下，这个电路能够只使用五列(即，十五个功率单元) 给负载提供6900V,如在上面的实例2中描述的。第六列可以从该电路中 被省略，或者它可以被包括在电路中，以提供冗余功率单元。
功率单元的选择不限于这里描述的实施例，并且可以基于必须被提供 以对负载供电的期望电压来选择任何数量的功率单元。
通过阅读确定的示范性实施例的上述详细描述和附图，其它实施例对 于本领域技术人员来说将变得容易显而易见。即使只有两种调制方法已经 被示出，其它调制方法也可以与所提出的串联连接的逆变器中的过调制的 使用相结合。应当理解，多种变化、修改和附加实施例是可能的，并且因 此，所有这种变化、修改、和实施例应被认为在这个应用的精神和范围 内。因此，描述和附图应被认为本质上是说明性的，而不是限制性的。而 且，当在这里描述任何数量或范围时，除非另外清楚地声明，该数量或范 围是近似的。
权利要求
1.一种可变频率驱动器，包括多个功率单元，每个功率单元具有输入端，用于从变压器的次级绕组接收三相功率，并且每个功率单元具有输出端，用于向三相电动机的相传递单相功率；控制系统，控制所述功率单元中的每一个的操作；其中控制系统被编程，以在预定事件发生时使用过调制来增大所述功率单元中的每一个的输出电压。
2. 权利要求1的驱动器，其中每一个功率单元被额定为以约740伏至 约780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约4160V工作，并且驱动 器包括少于十二个的功率单元。
3. 权利要求1的驱动器，其中每一个功率单元被额定为以约740伏至 约780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约4160V工作，驱动器包 括至少十二个单元，并且每相至少一个单元提供冗余。
4. 权利要求l的驱动器，其中每一个功率单元被额定为以约740伏至 约780伏的输入AC工作，电动机被额定为以约6.6千伏至约6.9千伏工 作，并且驱动器包括少于十八个的功率单元。
5. 权利要求l的驱动器，其中每一个功率单元被额定为以约740伏至 约780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约6.6千伏至约6.9千伏 工作，驱动器包括至少十八个单元，并且每相至少一个单元提供冗余。
6. 权利要求l的驱动器，其中每个功率单元被额定为以约740伏至约 780伏的输入AC工作，电动机被额定为以约10千伏工作，并且驱动器包 括少于二十四个的功率单元。
7. 权利要求1的驱动器，其中每一个功率单元被额定为以约740伏至 约780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约IO千伏工作，驱动器 包括至少二十四个单元，并且每相至少一个单元提供冗余。
8. 权利要求1的驱动器，其中所述预定事件包括电动机的稳态操作、 电动机已经达到额定速度的预定百分比、检测到越过阈值电平的电压变 化、或者检测到至少一个功率单元被旁路中的至少一种。
9. 一种可变频率驱动器，包括 多个功率单元，其中每个功率单元具有输入端，用于从变压器的次级绕组接收三相功率；每个功率单元具有输出端，用于向三相负载的相传递单相功率；如果负载被额定为以约4160伏工作，则该多个功率单元的包括少 于十二个的功率单元；如果负载被额定为以约6.6千伏至约6.9千伏工作，则该多个功率 单元的包括少于十八个的功率单元；以及如果负载被额定为以约IO千伏工作，则该多个功率单元包括少于 二十四个的功率单元。
10. 权利要求9的驱动器，其中每个功率单元被额定为以约740伏至约 780伏的输入AC电压工作。
11. 权利要求9的驱动器，进一步包括控制系统，该控制系统在预定 事件发生时使用过调制来增大所述功率单元中的每一个的输出电压。
12. 权利要求11的驱动器，其中所述预定事件包括电动机的稳态操 作、电动机已经达到额定速度的预定百分比、检测到越过阈值电平的电压 变化、或者检测到至少一个功率单元被旁路中的至少一种。
13. —种操作可变频率驱动器的方法，包括操作多个功率单元，该多个功率单元被配置为串联连接的单元的三相，用于向负载传递功率；在预定事件发生时使用控制系统来应用过调制以增大所述功率单元中 的至少一些功率单元在稳态条件下的输出电压。
14. 权利要求13的方法，进一步包括监控负载的操作速度，并且所述 预定事件检测该操作速度在预定水平或超过预定水平。
15. 权利要求14的方法，其中所述预定水平是负载的最大速度的约 95%。
16. 权利要求15的方法，进一步包括监控多个功率单元，以检测功率 单元何时已经被旁路，并且其中所述预定事件包括旁路的检测。
17. 权利要求15的方法，其中过调制的使用也在暂态条件下被执行。
18. 权利要求15的方法，其中过调制的使用包括正弦调制。
19. 权利要求15的方法，其中过调制的使用包括具有三次谐波注入的 正弦调制。
全文摘要
一种可变频率驱动器包括多个功率单元，该多个功率单元被配置为串联连接的单元的三相，用于向负载传递功率。该驱动器被操作以使用过调制来增大每个功率单元的输出电压。
文档编号H02M5/458GK101180785SQ200680018086
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月26日 优先权日2005年5月27日
发明者M·F·艾洛, M·拉斯托吉, R·H·奥斯曼 申请人:西门子能量及自动化公司