用于多个并联驱动器的插入电感器布置的制作方法

相关申请的交叉参考

本申请涉及并要求2015年2月25日提交的美国临时专利申请序列号62/120,750的优先权权益，所述申请的内容在此整体并入本公开中。

公开的实施方案的技术领域

目前公开的实施方案一般来说涉及电力系统，且更明确地说涉及用于并联驱动中的多个驱动器的插入电感器布置。

公开的实施方案的背景

现代电力应用需要多种电力和电流分布。操作电梯的电机是一个实例。现代电梯电机通常由三相电机组成。这些电机经常需要不同的电力和电流分布以便支持电梯的重负荷应用。将电力递送至这些电机的电驱动器需要能够支持电力和电流要求。

当三相电机(诸如，电梯电机，例如)需要大负荷驱动器时，一种选择是使用两个或两个以上较小的并联驱动器来支持负荷。本发明涉及放置两个或两个以上并联的具有不同的电力和电流分布的驱动器。

当放置两个或两个以上并联驱动器时，循环电流可能影响驱动器的效率并导致电流的不等共享。另外，放置两个或两个以上并联的驱动器可能导致电压下降，进而限制负载装置的可操作范围。例如，电机在连接至这种并联驱动器时速度范围将受限制。

因此，需要一种用于放置两个或两个以上并联的驱动器的系统，其可以限制驱动器之间的循环电流，使驱动器之间的电流共享为相等的，并且不会降低系统输出处的电压。

公开的实施方案的概要

一方面，提供一种电力系统。所述电力系统包括：第一驱动器，其包括第一驱动器输出；第二驱动器，其包括第二驱动器输出，其中所述第一驱动器输出大于所述第二驱动器输出。所述电力系统进一步包括至少一个电感器，所述电感器包括第一电感器输入，第二电感器输入和电感器输出，其中所述第一驱动器输出可操作地耦合至所述第一电感器输入，且所述第二驱动器输出可操作地耦合至所述第二电感器输入。所述电力系统进一步包括可操作地耦合至所述电感器输出的负载。在一个实施方案中，所述第一驱动器和所述第二驱动器包括三相电力驱动器。

在一个实施方案中，所述至少一个电感器包括缠绕在至少一个磁芯周围的至少一个导体，所述磁芯由磁性材料形成。所述至少一个导体与所述第一电感器输入、第二电感器输入和电感器输出电通信。在另一实施方案中，所述至少一个电感器包括第一单相电感器、第二单相电感器和第三单相电感器。

在一实施方案中，所述第一驱动器第一相连接可操作地耦合至所述第一单相电感器的第一电感器输入，且所述第二驱动器第一相连接可操作地耦合至所述第一单相电感器的第二电感器输入。所述第一驱动器第二相连接可操作地耦合至所述第二单相电感器的第一电感器输入，且所述第二驱动器第二相连接可操作地耦合至所述第二单相电感器的第二电感器输入。所述第一驱动器第三相连接可操作地耦合至所述第三单相电感器的第一电感器输入，且所述第二驱动器第三相连接可操作地耦合至所述第三单相电感器的第二电感器输入。

在另一实施方案中，所述至少一个电感器包括一体式电感器芯，所述电感器芯包括第一分支、第二分支和第三分支。在所示实施方案中，第一导体将所述第一驱动器第一相连接可操作地耦合至第一相电感器输出。第二导体将所述第二驱动器第一相连接可操作地耦合至所述第一相电感器输出。第三导体将所述第一驱动器第二相连接可操作地耦合至第二相电感器输出。第四导体将所述第二驱动器第二相连接可操作地耦合至所述第二相电感器输出。第五导体将所述第一驱动器第三相连接可操作地耦合至第三相电感器输出。第六导体将所述第二驱动器第三相连接可操作地耦合至所述第二相电感器输出。

在另一实施方案中，所述系统包括：第一驱动器，其包括第一驱动器输出和至少一个第一驱动器连接；第二驱动器，其包括第二驱动器输出和至少一个第二驱动器连接；以及第三驱动器，其包括第三驱动器输出和至少一个第三驱动器连接，其中所述第一驱动器输出、第二驱动器输出和第三驱动器输出相等。所述第一驱动器和所述第二驱动器可操作地耦合至至少一个第一电感器，所述第一电感器包括至少一个第一电感器输出。所述至少一个第一电感器输出和所述第三驱动器可操作地耦合至至少一个第二电感器；所述第二电感器包括至少一个第二电感器输出。所述至少一个第二电感器输出可操作地耦合至负载。

在另一实施方案中，所述系统包括：第一驱动器，其包括第一驱动器输出和至少一个第一驱动器连接；第二驱动器，其包括第二驱动器输出和至少一个第二驱动器连接；第三驱动器，其包括第三驱动器输出和至少一个第三驱动器连接；以及第四驱动器，其包括第四驱动器输出和至少一个第四驱动器连接，其中所述第一驱动器输出、第二驱动器输出、第三驱动器输出和第四驱动器输出相等。

所述第一驱动器和第二驱动器可操作地耦合至至少一个第一电感器。所述第三驱动器和第四驱动器可操作地耦合至至少一个第二电感器。至少一个第一电感器输出和至少一个第二电感器输出可操作地耦合至至少一个第三电感器。至少一个第三电感器输出可操作地耦合至负载。

附图简述

图1图示了根据本公开的一个实施方案的电力系统的示意图；

图2图示了根据本公开的一个实施方案的三相电力系统的示意图；

图3图示了根据本公开的另一实施方案的三相电力系统的示意图；

图4图示了根据本公开的一个实施方案的利用奇数个驱动器的电力系统的示意图；以及

图5图示了根据本公开的一个实施方案的利用偶数个驱动器的电力系统的示意图。

公开的实施方案的详细描述

为了促进对本公开的原理的理解，现将参考图式中说明的实施方案，且特定语言将用以描述所述实施方案。然而，应理解无意因此限制本公开的范围。

图1图示了电力系统，其通常用10指示。电力系统10包括：第一驱动器12，其包括第一驱动器输出；第二驱动器14，其包括第二驱动器输出，其中第一驱动器输出大于第二驱动器输出。电力系统10进一步包括至少一个电感器100，其包括第一电感器输入，第二电感器输入和电感器输出，其中第一驱动器输出可操作地耦合至第一电感器输入，且第二驱动器输出可操作地耦合至第二电感器输入。电力系统10进一步包括可操作地耦合至电感器输出的负载16。

在一个实施方案中，如图2所示，第一驱动器12包括三相电力驱动器，所述三相电力驱动器包括第一驱动器第一相连接18u、第一驱动器第二相连接18v和第一驱动器第三相连接18w。第二驱动器14包括三相电力驱动器，所述三相电力驱动器包括第二驱动器第一相连接20u、第二驱动器第二相连接20v和第二驱动器第三相连接20w。

在一个实施方案中，至少一个电感器100包括缠绕在至少一个磁芯周围的至少一个导体，磁芯由磁性材料(诸如铁粉或铁氧体，仅举一些非限制性例子)形成。至少一个导体与第一电感器输入、第二电感器输入和电感器输出电通信。在一个实施方案中，如图2所示，至少一个电感器100包括第一单相电感器100a、第二单相电感器100b和第三单相电感器100c。在所示实施方案中，第一驱动器第一相连接18u可操作地耦合至第一单相电感器100a的第一电感器输入，且第二驱动器第一相连接20u可操作地耦合至第一单相电感器100a的第二电感器输入。第一驱动器第二相连接18v可操作地耦合至第二单相电感器100b的第一电感器输入，且第二驱动器第二相连接20v可操作地耦合至第二单相电感器100b的第二电感器输入。第一驱动器第三相连接18w可操作地耦合至第三单相电感器100c的第一电感器输入，且第二驱动器第三相连接20w可操作地耦合至第三单相电感器100c的第二电感器输入。

举例来说，第一驱动器第一相连接18u可操作地耦合至第一单相电感器100a的第一电感器输入。可操作地耦合至第一电感器输入的第一导体在第一单相电感器100a的磁芯周围包括若干圈，使得在第一驱动器第一相连接18u与电感器输出110u之间存在n1圈。可操作地耦合至第二电感器输入的第二导体在第一单相电感器100a的磁芯周围包括若干圈，使得在第二驱动器第一相连接20u与电感器输出110u之间存在n2圈。圈数n1与n2的比(n1:n2)取决于第一驱动器第一相连接18u在第一电感器输入处和第二驱动器第一相连接20u在第二电感器输入处产生的电流，以及电感器输出110u处的所要电流，且如下定义：

n1＝i18u/i110u×i20u/i18u

n2＝i20u/i110u×i18u/i20u

其中i110u是第一相电感器输出110u电流，i18u是第一驱动器第一相连接18u电流，且i20u是第二驱动器第一相连接20u电流。

举例来说，如果第一相输出110u电流i110u是25安培，第一驱动器第一相连接18u电流i18u是20安培，且第二驱动器第一相连接20u电流i20u是10安培，那么如下计算n1和n2：

n1＝20安培/25安培×10安培/20安培＝0.4。

n2＝10安培/25安培×20安培/10安培＝0.8。

在归一化n1和n2之后，n1:n2＝2:1。因此，为了产生25安培的第一相输出110u电流，n2的圈数将为n1的两倍之多。

流自第一驱动器第一相连接18u和第二驱动器第一相连接20u的电流在第一单相电感器100a中产生彼此相反的磁力。因此，由于第一驱动器12较大，其通常将抵消第二驱动器14的电流。当相应电流进入第一单相电感器100a时，第一单相电感器100a对来自第一驱动器第一相连接18u和第二驱动器第一相连接20u的模电流之间的差施加高阻抗。结果是第一相电感器输出110u处的电压是第一驱动器第一相连接18u与第二驱动器第一相连接20u的电压的平均值。此外，第一驱动器12和第二驱动器14可以略微修改脉冲宽度调制命令以使得可在每一驱动器相到驱动器相电感上形成电压差，并主动将电流控制于所要参考水平。

应了解，至少一个导体操作以将第一驱动器第二相连接18v和第二驱动器第二相连接20v耦合至第二单相电感器输出110v，且至少一个导体以类似的方式操作以将第一驱动器第三相连接18w和第二驱动器第三相连接20w耦合至第三单相电感器输出。

在另一实施方案中，如图3所示，至少一个电感器100’包括一体式电感器芯，所述电感器芯包括第一分支102、第二分支104和第三分支106。在所示实施方案中，第一导体将第一驱动器第一相连接18u可操作地耦合至第一相电感器输出110u。第二导体将第二驱动器第一相连接20u可操作地耦合至第一相电感器输出110u。第三导体将第一驱动器第二相连接18v可操作地耦合至第二相电感器输出110v。第四导体将第二驱动器第二相连接20v可操作地耦合至第二相电感器输出110v。第五导体将第一驱动器第三相连接18w可操作地耦合至第三相电感器输出110w。第六导体将第二驱动器第三相连接20w可操作地耦合至第二相电感器输出110w。

电感器输出110u耦合至第一导体，使得在第一驱动器第一相连接18u与电感器输出110u之间存在n1圈。电感器输出110u进一步耦合至第二导体，使得在第二驱动器第一相连接20u与电感器输出110u之间存在n2圈。应了解，圈数n1和n2可以由上文公开的公式定义。可以类似地确定缠绕在第二分支104和第三分支106周围的导体的圈数。第一相电感器输出110u、第二相电感器输出110v和第三相电感器输出110w接着可以连接至负载16。

在另一实施方案中，如图4所示，系统10包括：第一驱动器12，其包括第一驱动器输出和至少一个第一驱动器连接18；第二驱动器14，其包括第二驱动器输出和至少一个第二驱动器连接20；以及第三驱动器22，其包括第三驱动器输出和至少一个第三驱动器连接24，其中第一驱动器输出、第二驱动器输出和第三驱动器输出相等。第一驱动器12和第二驱动器14可操作地耦合至至少一个第一电感器100a，第一电感器100a包括至少一个第一电感器输出110a。第一驱动器12和第二驱动器14以与本文中所描述的类似的方式可操作地耦合至所述至少一个电感器100a。至少一个第一电感器输出110a和第三驱动器22以与本文中所描述的类似的方式可操作地耦合至至少一个第二电感器100b；第二电感器100b包括至少一个第二电感器输出110b。至少一个第二电感器输出110b可操作地耦合至负载16。

举例来说，至少一个第一驱动器连接18耦合至至少一个第一电感器100a的第一电感器输入。第一电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第一电感器100a的磁芯周围的第一导体。至少一个第二驱动器连接20耦合至至少一个第一电感器100a的第二电感器输入。第二电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第一电感器100a的磁芯周围的第二导体。第一导体在至少一个电感器100a的处于第一电感器输入与至少一个第一电感器输出110a之间的磁芯周围包括若干圈n1。第二导体在至少一个电感器100a的处于第二电感器输入与至少一个第一电感器输出110a之间的磁芯周围包括若干圈n2。圈数n1与n2的比(n1:n2)是(1:1)，因为第一驱动器输出与第二驱动器输出相等。

至少一个第一电感器输出110a耦合至至少一个第二电感器100b的第一电感器输入。第一电感器输入110a可操作地耦合至缠绕在至少一个第二电感器100b的磁芯周围的第一导体。至少一个第三驱动器连接24可操作地耦合至至少一个第二电感器100b的第二电感器输入。第二电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第二电感器100b的磁芯周围的第二导体。第一导体在至少一个电感器100b的处于第一电感器输入与至少一个第二电感器输出110b之间的磁芯周围包括若干圈n3。第二导体在至少一个电感器100b的处于第二电感器输入与至少一个第二电感器输出110b之间的磁芯周围包括若干圈n4。圈数n3与n4的比(n3:n4)是(1:2)。应了解，驱动器12、14和22的每一相按与本文中所描述的相同的方式连接。还应了解，如图4所示的实施方案可以用于含有奇数个驱动器的任何配置。

在另一实施方案中，如图5所示，系统10包括：第一驱动器12，其包括第一驱动器输出和至少一个第一驱动器连接18；第二驱动器14，其包括第二驱动器输出和至少一个第二驱动器连接20；第三驱动器22，其包括第三驱动器输出和至少一个第三驱动器连接24；以及第四驱动器26，其包括第四驱动器输出和至少一个第四驱动器连接24，其中第一驱动器输出、第二驱动器输出、第三驱动器输出和第四驱动器输出相等。

第一驱动器12和第二驱动器14可操作地耦合至至少一个第一电感器100a。第三驱动器22和第四驱动器14可操作地耦合至至少一个第二电感器100b。至少一个第一电感器输出110a和至少一个第二电感器输出110b可操作地耦合至至少一个第三电感器100c。至少一个第三电感器输出110c可操作地耦合至负载16。

举例来说，至少一个第一驱动器连接18耦合至至少一个第一电感器100a的第一电感器输入。第一电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第一电感器100a的磁芯周围的第一导体。至少一个第二驱动器连接20耦合至至少一个第一电感器100a的第二电感器输入。第二电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第一电感器100a的磁芯周围的第二导体。第一导体在至少一个第一电感器100a的处于第一电感器输入与至少一个第一电感器输出110a之间的磁芯周围包括若干圈n1。第二导体在至少一个第一电感器100a的处于第二电感器输入与至少一个第一电感器输出110a之间的磁芯周围包括若干圈n2。圈数n1与n2的比(n1:n2)是(1:1)，因为第一驱动器输出与第二驱动器输出相等。

至少一个第三驱动器连接24耦合至至少一个第二电感器100b的第一电感器输入。第一电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第二电感器100b的磁芯周围的第一导体。至少一个第四驱动器连接28耦合至至少一个第二电感器100b的第二电感器输入。第二电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第二电感器100b的磁芯周围的第二导体。第一导体在至少一个第二电感器100b的处于第一电感器输入与至少一个第二电感器输出110b之间的磁芯周围包括若干圈n3。第二导体在至少一个第二电感器100b的处于第二电感器输入与至少一个第二电感器输出110b之间的磁芯周围包括若干圈n4。圈数n3与n4的比(n3:n4)是(1:1)，因为第三驱动器输出与第四驱动器输出相等。

至少一个第一电感器输出110a耦合至至少一个第三电感器100c的第一电感器输入。第一电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第三电感器100c的磁芯周围的第一导体。至少一个第二电感器输出110b耦合至至少一个第三电感器100c的第二电感器输入。第二电感器输入可操作地耦合至缠绕在至少一个第三电感器100c的磁芯周围的第二导体。第一导体在至少一个第三电感器100c的处于第一电感器输入与至少一个第三电感器输出110c之间的磁芯周围包括若干圈n5。第二导体在至少一个第三电感器100c的处于第二电感器输入与至少一个第三电感器输出110c之间的磁芯周围包括若干圈n6。圈数n5与n6的比(n5:n6)是(1:1)，因为第三驱动器输出与第四驱动器输出相等。还应了解，如图5所示的实施方案可以用于含有偶数个驱动器的任何配置。

因此，应了解，电力系统10包括第一驱动器12和第二驱动器14，第一驱动器12和第二驱动器14以一种布置可操作地耦合至至少一个电感器100，以便限制循环电流，并改进第一驱动器12与第二驱动器14之间的电流共享。

尽管已在图式和以上描述中详细说明和描述了本发明，但其特征应视为说明性的而不是限制性的，应理解，仅示出和描述了某些实施方案且落在本发明的精神内的所有改变和修改都需要被保护。