用于控制变换器的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于控制变换器的设备。
【背景技术】
[0002]中压变换器指的是使用大于600VRMS线路电压的输入功率的变换器，并且它的额定功率容量在从几百千瓦(kW)变化到几万千瓦。中压变换器普遍用在鼓风机、栗、压缩机中等等。在这种中压变换器中，频繁使用级联多电平变换器，该级联电平变换器的输出相电压具有三个或多个输出电压电平。取决于多电平变换器的电池的数量来确定多电平变换器的输出电压电平的振幅和数量。每个电池使用隔离的输入电压。
[0003]典型地，由中压变换器驱动的中压电动机具有非常高的惯性。相应地，当误差在输入功率中发生或服务中断发生时，电动机花费长时间来完全地停止用于重启的操作。为了减少用于重启的时段，可以在电动机旋转期间根据电压/频率比(V/f)来施加电压。然而，这也许会导致大的浪涌电流(inrush current)从而使变换器或者电动机中的故障。
[0004]因为这个原因，为了减少用于重启的时段并且避免变换器或电动机中的故障，电压测量装置被使用。然而，当为了节约成本使用包括无源元件(例如电阻器)的电压测量装置时，存在以下问题，即由于电阻中的误差的存在，测出的电压中的误差会出现。此外，变换器具有引起压降的因素，比如输出电压的脉宽调制(PWM)和停滞时间。具体地，对于具有低转换频率的中压变换器而言，难以精确地得知输出电压。
[0005]因为这些原因，当测出的电压用作来自于变换器的输出电压时，存在重启的问题。
【发明内容】
[0006]本公开的一个方面在于提供用于控制变换器的设备，所述设备通过确定考虑来自变换器的输出电压中的测量误差的输出电压来使电动机稳定重启。
[0007]根据本公开的一个方面，用于控制变换器系统中的变换器的设备包括:第一确定单元，其用于确定所述变换器系统中的电动机的输入电压的振幅、相位和频率；以及第二确定单元，其用于当重启所述变换器系统时使用由所述第一确定单元确定的所述输入电压的振幅来确定用于生成比所述电动机中的剩余电压更大的变换器驱动电压的重启指令电压。
【附图说明】
[0008]本发明的上面和其他的方面、特征及优点将从结合所述附图给出的示例性实施例的下面描述变得显而易见，其中:
[0009]图1是示出根据本公开示例性实施例的使用用于控制变换器的设备的中压变换器系统的示例的视图。
[0010]图2是示出图1中显示的电池中的一个的具体配置的示意图；
[0011]图3是根据本公开示例性实施例的用于控制变换器的设备的框图；
[0012]图4和图5是现有技术中的用于概念性地示出确定指令电压的振幅和相位的方式的不意图；
[0013]图6是现有技术中的用于示出重启变换器的序列的图示；
[0014]图7和图8是根据本公开示例性实施例的用于示出确定指令电压的振幅的方式的不意图；以及
[0015]图9是根据本公开示例性实施例的用于示出重启变换器的序列的图示。
【具体实施方式】
[0016]因为本公开可以以多种方式进行修改并且具有多个示例性实施例，所以具体示例性实施例将在附图中显示并且在详细描述中详细地描述。然而，应该理解的是，本公开并非限于具体示例性实施例，而是包括包含在本公开的精神和保护范围内的所有修改、等同以及替代。
[0017]此后，参考附图详细本公开的示例性实施例。
[0018]图1是示出使用根据本公开示例性实施例的用于控制变换器的设备的中压变换器系统的示例的视图。
[0019]如图1所示，在使用根据本发明的示例性实施例的用于控制变换器的的设备的系统中，变换器2被配置为对从三相电源施加的具有600VRMS或大于V RMS的线路电压的三相功率进行转化并且将其提供至中压三相电动机3。三相电动机3可以为但不限于为感应式电机或同步电机。
[0020]变换器2可以包括相移变压器10，多个电池20，电压检测单元30以及控制单元30 ο
[0021]相移变压器10可以使功率输入与电源I隔离并且可以如由多个电池20所需要的改变电压的相位和振幅以将其提供至多个电池20。通过执行这种相移，可以改善输入电流的总谐波失真(THD)。
[0022]多个电池20可以从相移变压器10接收输出电压，并且可以通过对来自电池的在相应相位中的输出进行求和来合成来自于中压变换器2的输出电压。
[0023]也就是说，在图1中，来自变换器2的相位-a中的输出电压是来自串联的电池20al和20a2的输出电压之和，来自变换器2的相位_b中的输出电压是来自串联的电池20bI和20b2的输出电压之和，来自变换器2的相位-c中的输出电压是来自串联的电池20cl和20c2的输出电压之和。虽然为了说明方便，在图1中串联两个电池，但是电池的数量不限于两个。本领域技术人员将明白串联的电池的数量可以取决于来自变换器2的输出电压而变化。多个电池具有相同配置。在以下描述中，不考虑它们的相位，电池被称为“电池 20”。
[0024]来自变换器2的在相应相位中的合成的输出电压具有相同振幅但具有不同相位，其中，每一个距其它相位具有120度的相移。此外，应该理解的是，变换器2的电池20的数量可以增加，而且THD或者施加到电动机3的输出电压的电压变化比dv/dt可以由多种转换方式来改善。
[0025]电压检测单元30可以在正常操作模式检测输入到电动机3的电压，即来自变换器2的输出电压。检测到的输出电压可以用于同步旁路，输出功率计算以及重启电动机3等等。
[0026]根据本发明的示例性实施例，控制单元40可以被实施为用于控制变换器的设备。控制单元40可以从电压检测单元30接收电压并且相应地生成用于控制多个电池20的控制信号。下面参照附图来描述控制单元40的具体配置和功能。
[0027]图2是示出图1中显示的多个电池中的一个的具体配置的示意图。
[0028]如图2所示，根据本公开示例性实施例的中压变换器系统中使用的电池20可以包括整流单元21、直流(DC)级电容器22、变换器单元23和电池驱动单元24。
[0029]整流单元21可以包括6个二极管并且可以将从相移变压器10 (在图10中)输入的交流(AC)电压整流为DC电压。可以基于整流单元21的输入功率与来自电池20的输出功率之间的差值来确定在DC级处的整流电压的振幅。具体地，如果从相移变压器10供给的输入功率大于在载荷消耗的输出功率，则DC级电压增加，否则DC级电压降低。DC级电容器22可以吸收输入级和输出级之间的瞬时功率差值。
[0030]例如，配置为单相全桥变换器的变换器单元23可以经由多个功率开关23a至23d合成来自DC级电压的输出电压。
[0031]电池驱动单元24可以布置在每个电池20中，并且可以生成用于确定变换器单元23的功率开关23a至23d的接通/切断的选通信号，并将它们提供至变换器单元23的功率开关23a至23d。可以根据来自控制单元40的控制信号来操作电池驱动单元24(在图1中)。
[0032]在如此配置的变换器系统中，控制单元40可以在正常操作模式下根据电压-频率关系来生成命令电压，并且将其提供至电池驱动单元24。当输入功率瞬时中断并且随后恢复时，控制单元可以将预定振幅和相位的电压施加至电池20，从而使电动机重启。
[0033]图3是根据本公开示例性实施例的用于控制变换器的设备的框图，在该框图中显示图1的控制单元40的具体配置。
[0034]如图3所示，控制单元40可以包括:变换单元41、电压振幅和相位确定单元42、重启命令电压确定单元43、命令电压确定单元44、标志设置单元45以及选择单元46。
[0035]命令电压确定单兀44可以根据命令频率(Coraf)来确定命令电压。以电压和频率之间的恒定比来驱动变换器2，并且因此可以确定与输入命令频率对应的命令电压。
[0036]变换单元41将由电压检测单元30 (在图1中)检测到的电动机3的输入电压(来自变换器的输出电压)变换为同步坐标系中的d轴电压分量和q轴电压分量。电压振幅和相位确定单兀42可以根据d轴电压分量和q轴电压分量来检测电动机的输入电压的振幅、相位和频率。相位检测可以由典型的锁相环(PLL)等来执行。
[0037]重启命令电压确定单元43可以使用由电压振幅和相位确定单元42确定的、输入到电动机的电压的振幅和相位来确定重启命令电压。
[0038]当在输入功率中发生异常时，标记设置单元45可以将标志设置为1，并且当正常操作可以将输入功率提供至选择单元46时，标志设置单元45可以将标志设置为O。
[0039]当接收正常输入功率并且标志被设置为I时，即在重启区间，选择单元46可以从重启命令电压确定单元43中选择命令电压以将该命令电压提供至多个电池20。当标志被设置为O时，选择单元46可以将来自命令电压确定单元44的命令电压提供至多个电池20。
[0040]此后，首先描述用于在现有变换器系统的重启命令电压确定单元中的命令电压的振幅和相位的方式，并且随后描述根据本公开的用于控制变换器的设备40中使用的重启命令电压确定单元43的命令电压的振幅和相位以用于进行比较。
[0041]图4和图5是概念性地示出现有技术中用于确定命令电压的振幅和相位的方式的示意图。
[0042]如图4和5所示，重启区间中的命令电压的振幅通过将由电压振幅和相位确定单元确定的电动机的输入电压Vmag的振幅增加到由梯度确定单元4A确定的、相对于时间的电压变化的振幅来计算。命令电压的振幅可以用以下等式表示:
[0043][数学表达式I]
[0044]Vref f iy= V nag+a.t
[0045]其中，a代表相对于时间的电压变化并且可以为预定值。
[0046]此外，重启区间中的命令电压的相位Θ raf—fly可以通过将电动机的输入电压的相位θ μ增加到通过积分单元5A、电动机的输入电压的频率ω —的时间积分的相位来计算，该电动机的输入电压由电压振幅和相位确定单元来确定。
[0047][数学表达式2]
[0048]Qref fly= Θ est+ I ?estdt
[0049]然而，由通过包括无源元件(例如电阻器)的电压检测单元测出的值确定的命令电压的振幅和相位可以由于各种因素(包括源于电阻中的误差而测出的电压中的误差、来自变换器的输出中的压降以及停滞时间)而导致问题例如浪涌电流的出现。
[0050]图6为现有技术中的用于示出重启变换器的序列的图示。重启变换器的序列使用根据图4和图5中示出的方式确定的命令电压的振幅和相位来执行。