用于单轴或多轴布置的变流器装置和运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于单轴或多轴布置的变流器装置，具有直流电压中间电路；多个逆变器，其分别能够一方面连接在直流电压中间电路上并且另一方面连接在各一个电动机上；和控制装置，利用控制装置能够短路逆变器中的每一个。此外，本发明涉及一种用于运行这种变流器装置的方法。
【背景技术】
[0002]永磁激励同步电动机(本申请不局限于这种同步电动机)在大多数情况下在变频器或逆变器上运行。在此，如下地设计多个电动机，使得其在高转速时在弱磁区域中运行。在此，通过适当的额定电流预设来降低电动机的与转速相关的端子反向电压，而且降低至使得实际的、未补偿的反向电压高于所连接的中间电路变流器的最大允许的中间电路电压。如果在这种运行点中切断变频器，那么电动机基于高的反向电压通过逆变器二极管将功率回馈到中间电路中。如果该电动机功率不能够从中间电路中导出(例如主动馈入或制动斩波器)，那么中间电路的电压持续上升。这能最终导致变流器的损坏。
[0003]目前对于在同步电动机中于弱磁区域中限制中间电路电压存在两种方案:
[0004]“电压保护”模块(“Voltage Protect1n”-Module VPM):
[0005]称作VPM的附加模块与同步电机的三个电动机线路相连。在模块内部，这三个相通过二极管桥来整流，并且在需要时通过晶闸管来短路。当整流的电压已经达到不能导致中间电路损害的极值时，接通晶闸管。VPM模块必须能够可靠地引导由同步电机提供的短路电流。在多极连接中、即在分别具有各自的电动机的变流器模块组中，在弱磁区域中必须为同步电机的每个变流器分配一个VPM模块。VPM具有必须使用附加模块的缺点。
[0006]内部的“电压保护”(Interne“Voltage Protect1n” iVP):
[0007]在该方法中，变频器自身承担VPM功能。通过针对性地接通所有上方或下方的功率半导体，同样能够实现全部三个电动机相位的短路。对于触发机构而言，一方面必须探测是否存在电枢短路的边界条件、即同步电机位于弱磁区域中并且回馈的能量不能由中间电路接收。电枢短路的触发如在VPM模块中一样从中间电路电压的一定的极值起才进行。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于，提供用于单轴或多轴布置的变流器装置，其中能够更安全地切断逆变器。
[0009]根据本发明，该目的通过用于单轴或多轴布置的变流器装置来实现，变流器装置具有直流电压中间电路；多个逆变器，其分别能够一方面连接在直流电压中间电路上并且另一方面连接在各一个电动机上；和控制装置，利用控制装置能够短路逆变器中的每一个；以及具有测量装置，以用于测量在逆变器中的每一个处的各一个电参量，其中通过控制装置能够为逆变器中的每一个彼此独立地根据相应的所测量的电参量直接或间接地确定，所涉及的逆变器是否将能量馈入到直流电压中间电路中，并且，当是这种情况时，该逆变器独立于其他逆变器地短路。
[0010]此外，根据本发明，提供一种用于运行用于单轴或多轴布置的变流器装置的方法，其中变流器装置具有直流电压中间电路；多个逆变器，其分别能够一方面连接在直流电压中间电路上并且另一方面连接在各一个电动机)上；和控制装置，利用控制装置能够短路逆变器中的每一个，通过测量在逆变器的每一个处的各一个电参量，为逆变器中的每一个彼此独立地根据相应的所测量的电参量直接或间接地确定，所涉及的逆变器是否将能量馈入到直流电压中间电路，并且当是这种情况时，那么逆变器独立于其他逆变器地短路。
[0011]因此以有利的方式，单独地检查变流器装置的逆变器中的每一个，其是否将能量传递到直流电压中间电路。特别是当连接到逆变器处的相对应的电动机在弱磁区域中工作时，此时逆变器提供能量。如果现在逆变器中的一个将能量传递到直流电压中间电路中，该逆变器单独地或与独立于其他逆变器地短路。这意味着，已连接的或待连接的电动机的至少一个绕组是短路的或将是短路的。其他的电动机继续与此无关地以其当前的运行模式来工作。
[0012]优选地，逆变器中的每一个都具有交流电流接口，以用于连接到相应的电动机上，测量装置设计用于，在每个逆变器的交流电流接口处执行电压测量，并且控制装置设计用于，当相应的逆变器的相间电压超过切断阈值时，使该逆变器短路。因此，在交流电压侧通过电压测量为每个逆变器单独地且间接地确定，逆变器是否将能量传递到直流电压中间电路中。
[0013]切断阈值应当至少等于直流电压中间电路中的当前中间电路电压。然而，为了更精确地定义切断阈值，应当考虑相应的一个或多个逆变器的结构。特别地，在此能够考虑在导通方向上接通的逆变器二极管。因此有利的是，每个逆变器都具有多个相同的逆变器二极管，并且切断阈值等于当前中间电路电压和每个逆变器二极管的导通电压的两倍的总和。
[0014]替代于或者附加于在逆变器的交流电流接口处的电压测量，测量装置能够设计用于，在脉冲抑制(逆变器的全部开关是切断的)期间和/或之后，测量直流电压中间电路的中间电路电压和在每个逆变器和直流电压中间电路之间的通流电流，并且根据中间电路电压和相应的通流电流能够由控制装置求得相应的能量，该能量在脉冲抑制期间和/或之后馈入到直流电压中间电路。因此可行的是，在直流电侧也为每个逆变器单独地确定馈入到直流电压中间电路中的能量。在此的条件是，根据中间电路电压的测量来测定，脉冲抑制的原因是否是提高了的中间电路电压。如此才能够可靠地间接通过中间电路电压确定弱磁状
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[0015]通过控制装置能够间接地根据所测量的通流电流的包络线确定能量到直流电压中间电路中的馈入。在此，包络线表示为关于时间来平均的电流幅度。
[0016]优选地，逆变器中的每一个都是三相逆变器。因此，根据本发明的变流器装置能够用于常见的三相电动机。
[0017]在优选的应用中，如已经指明的，各一个电动机连接到每个逆变器处。因此，在所谓的单轴或多轴布置或者单轴或多轴系统中能够单独地短路各个电动机的各自的逆变器。
【附图说明】
[0018]现在，根据附图详细阐述本发明，其中示出:
[0019]图1是具有由电网馈电的大量电动机的多轴布置的示意电路图，和
[0020]图2是电动机模块或者逆变器的详细的原理电路图。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述的实施例代表了本发明的优选的实施方式。在此要注意的是，仅当明确地给出了或无疑义地识别时，装置和布置的各个特征才彼此相关联。否则特征是彼此不相关的。
[0022]图1示出了多轴系统或多轴布置的实例。在此，由供电网络N为大量的电动机M1，M2,M3,……馈电。供电网络N在此涉及三相网络。替代地，能够应用单相或双相网络。电动机在此也涉及三相电动机。在此同样也能够考虑单相或双相电动机。在此象征性的，每个电动机Ml至Mn通过电容器接地。电动机优选为永磁激励式同步电动机。但是，根据本发明的作用原理也适用于其他的电动机。
[0023]三相供电网络N的电网电压首先在整流器G中整流成中间电路电压Uzw。在直流电侧，在整流器G处为了在正极“ + ”和负极之间的稳定而设置中间电路电容器Czw。中间电路电容器基本上定义了直流电压中间电路ZW。
[0024]在直流电压中间电路ZW处，并联地连接了多个电动机模块丽1，丽2，丽3，……，MMn (在此也称为变流器或逆变器)。这意味着，每个逆变器的第一直流电流接口与中间电路ZW的正极“ + ”连接，并且每个逆变器的第二直流电流接口与中间电路的负极连接。
[0025]在交流电侧，每个逆变器MMl至MMn由于三相电动机而分别具有三个交流电流接口，交流电流接口在图1中作为共同的线路示意性来示出。
[0026]每个逆变器MMl至MMn由控制装置S来操控。出于简明的原因，在图1中仅示出从控制装置S通向逆变器MMl的与此相关的接口。控制装置S控制逆变器MMl至MMn中的每一个的能电驱动的开关。
[0027]测量装置ME检测在每个逆变器MMl至MMn的交流电流接口中的一个或多个处的电参量。出于简明原因，在图1中又仅示出通向第一逆变器MMl的测量连接。测量连接也能够不仅为一条线路，而是多条线路，例如在三相交流电时为三条线路。通过测量线路LI测量在交流电侧的交流电压中的一个或多个和/或三相的交流电流中的一个或多个。
[0028]替代地或附加地，测量装置ME具有第二测量线路L2，该测量线路在直流电侧检测在每个逆变器MMl至MMn处的一个或多个电参量。在图1中再次出于简明原因而象征地仅示出一个测量线路L2，其从测量装置ME延伸向第一逆变器MMl的直流电接口。利用第二测量线路L2应测量中间电路电压Uzw和/或从中间电路到相应的逆变器MMl中或者反向的电流。
[0029]测量装置ME未处理地或预处理向控制装置S提供