用于多电平线路再生驱动器的控制策略的制作方法

文档序号:10476144
用于多电平线路再生驱动器的控制策略的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种控制系统(48),所述控制系统(48)具有电动机(28)。所述控制系统(48)可包括:转换器(32),其操作性地连接至电源(36);逆变器(34),其操作性地连接至所述电动机(28);以及控制器(50),其操作性地连接至所述转换器(32)或逆变器(34)。所述控制器(50)可被配置来接收控制命令信号,接收状态反馈信号,并且至少部分基于所述控制命令信号和状态反馈信号来生成用于所述电动机(28)的每个相(40)的上臂和下臂的工作周期信号。所述工作周期信号可最小化所述转换器(32)或逆变器(34)中的中性点电流。
【专利说明】用于多电平线路再生驱动器的控制策略
[0001 ] 公开领域
[0002]本公开总体涉及电梯系统,并且更具体地涉及用于电梯系统的控制系统和方法。
[0003]公开背景
[0004]电梯系统通常包括电梯轿厢,所述电梯轿厢定位在电梯井中以用于在建筑物的各楼层之间运载乘客和负载。电梯系统还包括电动机,所述电动机提供必要的推力以在电梯井内移动电梯轿厢。再生驱动器可用来实现所需要的电梯轿厢移动并且用来生成电力。
[0005]再生驱动器可通常包括输入或电力市电电网侧上的转换器和电动机侧上的逆变器。在再生驱动器的设计中,逆变器的电力需求由转换器的适当电力容量匹配。用于操作电梯的电力需求范围从正到负。在正电力需求的情况下,使用外部生成的电力,如来自电力市电电网的电力。在负电需求的情况下,电梯中的负载驱动电动机,因此所述电动机作为发电机产生电力。使用电动机作为发电机来产生电力通常被称为再生。再生驱动器可对三相电力输入操作。
[0006]另外,再生驱动器可为具有多电平转换器和多电平逆变器的多电平的。例如,三电平再生驱动器可具有三电平转换器和三电平逆变器。然而,在使用三电平转换器和三电平逆变器中存在一些问题。一个问题是中性点电压平衡,并且另一挑战是装置中的热管理。
[0007]因此,需要同时实现中性点电压平衡和装置热平衡两者的控制系统。
[0008]公开概述
[0009]根据一个实施方案,公开一种控制系统,所述控制系统具有电动机。所述控制系统可包括:转换器,其操作性地连接至电源,所述转换器具有处于与电源的每个相选择性通信中的多个装置;逆变器,其操作性地连接至电动机,所述逆变器具有处于与电动机的每个相选择性通信中的多个装置;以及控制器,其操作性地连接至转换器或逆变器。控制器可被配置来接收控制命令信号,接收状态反馈信号,并且至少部分基于控制命令信号和状态反馈信号来生成用于电动机的每个相的上臂和下臂的工作周期信号。工作周期信号可最小化转换器或逆变器中的中性点电流。
[0010]在另一实施方案中,工作周期信号可跨于所述多个装置减轻热应力。
[0011]在另一实施方案中,控制器可还被配置来至少部分基于状态反馈信号来生成工作周期注入信号。
[0012]在另一实施方案中,控制器可还被配置来至少部分基于控制命令信号来生成三相工作周期信号。
[0013]在另一实施方案中,控制器可还被配置来使用三相工作周期信号生成工作周期参考?目号。
[0014]在另一实施方案中,控制器可还被配置来使用以下公式确定用于每个相的上臂和下臂的工作周期信号:
[0015]D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]
[0016]D*abc+ = 0.5(D*1-min(D*i))+D*offi+D*off2 对于上臂
[0017]D*abc-= |0.5(D*i_max(D*i))卜D*0ffi+D*0ff2 对于下臂
[0018]其中D*i为工作周期参考信号,D*ab。为三相工作周期信号,D*ab。+为用于上臂的工作周期信号,D*ab。—为用于下臂的工作周期信号,并且Dtm和Dtff2为工作周期注入信号。
[0019]在另一实施方案中,控制器可还被配置来使用以下公式确定用于每个相的上臂和下臂的工作周期信号:
[0020]D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]
[0021]D*abc+ = D*i++D*0ffi+D*0ff2 对于上臂
[0022]D*abc- = D*1--D*0ffi+D*0ff2 对于下臂
[0023]其中D*i为工作周期参考信号,D*ab。为三相工作周期信号,D*ab。+为用于上臂的工作周期信号,D*ab。-为用于下臂的工作周期信号,Dtm为来自DC电压差PI调节器的工作周期注入信号,Dtff2为来自谐波计算器的工作周期注入信号,D*1+为工作周期的对应于i(=a、b或c)相的正侧,并且Dt为工作周期的对应于i(=a、b或c)相的负侧。
[0024]在另一实施方案中,控制器可还被配置来使用以下公式确定用于每个相的死区时间补偿:
[0025]Δ D*COmp = -sign(i) XTdtXFs
[0026]其中为死区时间补偿,i为相电流方向,Tdt为死区时间持续时间,并且Fs为脉冲宽度调制频率。
[0027]在另一实施方案中,转换器或逆变器可具有二极管中性点钳位拓扑或T型拓扑。
[0028]在另一实施方案中,控制系统可被应用于电梯系统。
[0029]根据另一实施方案,公开一种用于控制转换器或逆变器的方法。所述方法可包括接收状态反馈信号和控制命令信号,至少部分基于状态反馈信号来生成工作周期注入信号,至少部分基于控制命令信号来生成三相工作周期信号,和生成用于电动机的每个相的上臂和下臂的工作周期信号,所述工作周期信号同时平衡转换器或逆变器中的中性点电压和热应力。工作周期信号可至少部分基于工作周期注入信号和三相工作周期信号。
[0030]在另一实施方案中,方法可还包括至少部分基于相电流方向、死区时间持续时间和脉冲宽度调制频率来确定用于每个相的死区时间补偿。
[0031]在另一实施方案中,方法可还包括修改工作周期信号以并入死区时间补偿。
[0032]在另一实施方案中,方法可还包括转换器或逆变器具有二极管中性点钳位拓扑或T型拓扑。
[0033]在另一实施方案中,方法可还包括至少部分基于状态反馈信号和转换器或逆变器的上DC总线与下DC总线之间的电压差来确定工作周期注入信号的值。
[0034]根据又一实施方案,公开一种电梯系统。所述电梯系统可包括:电梯轿厢,其安置在电梯井中;以及电动机,其操作性地连接至电梯轿厢。电动机可生成推力以在电梯井内移动电梯轿厢。所述电梯系统可还包括:电源,其操作性地连接至电动机,所述电源将电力供应至电动机;转换器,其操作性地连接至电源,所述转换器具有处于与电源的每个相选择性通信中的多个装置;以及逆变器,其操作性地连接至电动机,所述逆变器具有处于与电动机的每个相选择性通信中的多个装置;以及控制器,其处于与转换器或逆变器通信中。控制器可被配置来接收控制命令信号,接收状态反馈信号,并且生成用于电动机的每个相的上臂和下臂的工作周期信号,所述工作周期信号同时平衡转换器或逆变器中的中性点电压和热应力。工作周期信号可至少部分基于控制命令信号和状态反馈信号。
[0035]在另一实施方案中,控制器可还被配置来确定用于电动机的每个相的死区时间补偿,并且修改工作周期信号以包括死区时间补偿。
[0036]在另一实施方案中,转换器或逆变器可具有二极管中性点钳位拓扑或T型拓扑。
[0037]在另一实施方案中,控制器可还被配置来具有谐波计算器,所述谐波计算器生成工作周期注入信号,所述工作周期注入信号平衡转换器或逆变器的中性点电压。
[0038]在另一实施方案中,控制器可还被配置来具有电压差调节器,所述电压差调节器生成工作周期注入信号,所述工作周期注入信号跨于转换器或逆变器中的所述多个装置平衡热应力。
[0039]附图简述
[0040]图1是根据本公开的一个实施方案的电梯系统的不意性表不;
[0041]图2是根据本发明的示例性实施方案的用于图1的电梯系统的二极管中性点钳位(DNPC)再生驱动器的示意性表示;
[0042]图3是根据本发明的示例性实施方案的图2的再生驱动器的转换器或逆变器的相脚的示意性表示;
[0043]图4是根据本发明的示例性实施方案的用于图1的电梯系统的T型再生驱动器的示意性表不;
[0044]图5是根据本发明的示例性实施方案的图4的再生驱动器的转换器或逆变器的相脚的示意性表示;
[0045]图6是根据本发明的示例性实施方案的用于图2和图4的转换器/逆变器的控制器的示意性表示;
[0046]图7是根据本发明的示例性实施方案的用于图6的控制器的热和中性点平衡调节器的示意性表示;
[0047]图8是根据本发明的示例性实施方案的用于图6的控制器的PffM调制器内的三角比较的图表;
[0048]图9是例示根据本发明的示例性实施方案的用于控制转换器或逆变器的示例性过程的流程图;
[0049]图10是例示归因于死区时间效应的电流失真的现有技术的电流波形的图表;
[0050]图11是根据本发明的示例性实施方案的具有使用本公开的调制技术的死区时间补偿的电流波形的图表;
[0051]图12是示出现有技术的三相电流的模拟结果的图表;
[0052]图13是示出根据本发明的示例性实施方案的使用调制技术的中性点电流的模拟结果的图表;
[0053]图14是示出用于现有技术的DNPC和T型拓扑两者中的最大装置j-c温度上升ATjc的模拟结果的图表;以及
[0054]图15是示出根据本发明的各种示例性实施方案的用于使用调制技术的DNPC和T型拓扑两者中的最大装置j_c温度上升A Ty的模拟结果的图表。
[0055]虽然本公开易受各种修改和替代性构造的影响,但是以下将详细地展示并描述本公开的某些例示性实施方案。然而,应理解,不意图限于所公开的特定实施方案,并且意图覆盖处于本公开的精神和范围内的所有修改、替代性构造和等效物。
[0056]详细描述
[0057]现在参考附图,并且特别参考图1,提供根据一个示例性实施方案的电梯系统20的示意图。将理解,图1中所示的电梯系统20的版本仅用于例示性目的,并且用来帮助公开本发明的各种实施方案。如本领域技术人员所理解,图1没有描绘示例性电梯系统的部件中的全部,所描绘的特征也未必包括于全部电梯系统中。
[0058]如图1中所示,电梯系统20可以完全或部分地驻留于垂直地安置在建筑物内的电梯井22中。电梯井22可提供垂直路径,电梯轿厢24可通过所述垂直路径在建筑物的楼层或楼梯平台26之间行时。电动机28或其他原动机可操作性地连接至电梯轿厢24,以便产生推力来在电梯井22内移动电梯轿厢24。电动机28也可以被称为机器,或在替代性配置中,电动机28可以是用来移动电梯轿厢24的机器的一部分。
[0059]电源36(如图2中所示)可操作性地连接至电动机28,以便将电力供应至电动机28。电源36可为外部生成的电力,如来自电力市电电网。电动机28和电源36可各自为三相的。另夕卜,再生驱动器30可联接至电动机28和电源36,以便操作电动机28来实现所需要的电梯轿厢移动。
[0060]现在参考图2至图5,并且继续参考图1,再生驱动器30可包括输入或电力市电电网侧上的转换器32和电动机侧上的逆变器34。更具体地说,转换器32可操作性地连接至电源36,并且具有用于电源36的每一相40的相脚42。逆变器34可操作性地连接至转换器32和电动机28,并且可具有用于电动机28的每一相40的相脚42。在这个实例中,因为电源36和电动机28各自为三相的,所以转换器32和逆变器34可各自具有三个相脚42。
[0061]此外,转换器32的每个相脚R、S、T可具有处于与电源36的每个相40选择性通信中的多个装置38,并且逆变器34的每个相脚W、V、U可具有处于与电动机28的每个相40选择性通信中的多个装置38。再生驱动器30可以是具有多电平转换器32和多电平逆变器34的多电平驱动器。在这个实例中,再生驱动器30可以是具有三电平转换器32和三电平逆变器34的三电平驱动器。更具体地说,转换器32和逆变器34的每个相脚42可输出电压的三个电平,例如,正电压、中性点电压和负电压。
[0062]如图2和图3中最好地所示,转换器32和逆变器34的每个相脚42可具有二极管中性点钳位(DNPC)拓扑44。在图4和图5中所示的实施方案中,转换器32和逆变器34的每个电平或相脚42可具有T型拓扑46。将理解,用于转换器32和逆变器34的相脚42的其他拓扑当然是可能的。
[0063]控制系统48可用来控制再生驱动器30。更具体地说,控制器50可操作性地连接至转换器32和逆变器34并且用来控制转换器32和逆变器34。虽然控制器50被示出并且描述为适用于转换器32和逆变器34两者,但将理解,可存在两个单独的控制器而不是一个控制器,例如,用于转换器32的一个控制器和用于逆变器34的一个控制器。控制器50可包括处理器(例如,“计算机处理器”)或基于处理器的装置,所述处理器或基于处理器的装置可包括非暂态计算机可读存储介质或与非暂态计算机可读存储介质相关联,所述非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令。应理解,控制系统48和控制器50可包括其他硬件、软件、固件或其组合。
[0064]如图6中最好地所示,控制器50可包括彼此通信的模块52、54、56、58、60、62。更具体地说,外调节器52可接收控制命令信号和状态反馈信号,以生成直接正交(D-Q)电流命令信号i*q、i*d。控制命令信号可以是真实和无效电力、直流电(DC)链路电压等。状态反馈信号可以是真实和无效电力、DC链路电压等。
[0065]D-Q电流调节器54可接收来自外调节器52的D-Q电流命令信号i*q、i*d,以及测量的D-Q电流信号iq、id,以生成D-Q工作周期命令信号D*q、D*d<3DQ/ABC变换模块56接收D-Q工作周期命令信号D*q、D*d和相角0JQ/ABC变换模块56将二相D-Q工作周期命令信号D*q、D*d转换成三相的量,从而生成三相工作周期信号D*abc。
[0066]三相工作周期信号D*ab。和状态反馈信号被馈送至热和中性点(NP)平衡模块58。热和NP平衡模块58生成用于电动机的每个相的上臂和下臂的工作周期信号D*abc+、D*ab。—,所述工作周期信号平衡转换器和/或逆变器中的中性点电压和热应力。更具体地说,如图7中最好地所示,热和NP平衡模块58可包括以下模块:谐波计算器64、DC电压差比例-积分(PI)调节器66和调制器68。
[0067]谐波计算器64接收状态反馈信号。基于状态反馈信号,谐波计算器64生成工作周期注入信号Dtm,所述工作周期注入信号平衡转换器和/或逆变器的NP电压。为确定工作周期注入信号Dtm的值,谐波计算器64可使用例如但不限于查找表、线性方程组、非线性方程组等的技术加以实施。
[0068]工作周期注入信号Dtff2的较高值指示施加至转换器和/或逆变器的增加的注入。因此,增加的电流流过外绝缘栅双极晶体管(IGBT)和二极管,而较小电流流过中性点路径。当输出电流为高并且频率为低时,可选取Dtff2的较高值。当转换器/逆变器具有减小的负载时,则Dtm的较低值可适合于开关损耗降低。在如此进行时,谐波计算器64最小化NP电流,以便维持转换器/逆变器的所需要的NP电压。
[0069]状态反馈信号可包括转换器和逆变器的上DC总线与下DC总线之间的电压差。上DC总线与下DC总线之间的电压差被馈送至DC电压差PI调节器66 AC电压差PI调节器66生成工作周期注入信号Dtm,所述工作周期注入信号消除稳态NP电压失衡并且具有缓慢的动态以便防止不稳定性。在如此进行时,DC电压差PI调节器66生成工作周期注入信号Dtm,所述工作周期注入信号平衡或减轻跨於转换器/逆变器中的多个装置的不均匀热应力。
[0070]连同三相工作周期信号D*abc—起,来自模块64、66的工作周期注入信号Dtffl和Dtm被馈送至调制器68中。调制器68确定用于电动机的每个相的上臂和下臂的工作周期,从而生成工作周期信号D*abc+、D*ab。—。为计算用于每个相脚的上臂和下臂的工作周期,调制器68可使用以下公式:
[0071 ] D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]
[0072]D*abc+ = 0.5(D*1-min(D*i))+D*offi+D*off2 对于上臂
[0073]D*abc-= |0.5(D*i_max(D*i))卜D*0ffi+D*0ff2 对于下臂
[0074]其中0七为工作周期参考信号,D*ab。为三相工作周期信号,D*ab。+为用于上臂的工作周期信号,D*ab。-为用于下臂的工作周期信号,Dtm为来自DC电压差PI调节器的工作周期注入信号,并且Dtff2为来自谐波计算器的工作周期注入信号。
[0075]将理解,来自具有输出Dtm的DC电压差PI调节器66的中性点平衡算法和来自具有输出Dtff2的谐波计算器64的热平衡算法可独立地与各种基本脉冲宽度调制(PffM)技术一起使用。例如,在另一实施方案中,可修改以上方程组,并且调制器68可使用以下公式以便计算用于每个相脚的上臂和下臂的工作周期:
[0076]D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]
[0077]D*abc+ = D*i++D*0ffi+D*0ff2 对于上臂
[0078]D*abc- = D*1--D*0ffi+D*0ff2 对于下臂
[0079]其中0七为工作周期参考信号,D*ab。为三相工作周期信号,D*ab。+为用于上臂的工作周期信号,D*ab。-为用于下臂的工作周期信号,Dtm为来自DC电压差PI调节器的工作周期注入信号,Dtff2为来自谐波计算器的工作周期注入信号,D*1+为工作周期的对应于i(=a、b或c)相的正侧,并且Dt为工作周期的对应于i(=a、b或c)相的负侧。
[0080]可使用的其他基本PffM技术包括但不限于空间向量PffM(SPffM)、具有三次谐波注入的正弦三角(8;[11-1:1^&1^16)?¥1、开关在交流电波形(例如,转换器/逆变器)中的一个大电流时段期间不切换的不连续PWM( DPffM)等。
[0081]参考回图6,死区时间补偿器60可从热和中性点(NP)平衡模块58接收工作周期信号D*abc+、D*abc-。死区时间补偿器60可修改工作周期信号D*abc+、D*abc-以补偿死区时间,从而生成修改后工作周期信号D**abc+、D**abc-。可采用死区时间以防止跨於DC链路的击穿,以及保证交流电(AC)端子处的低电压变化率(dV/dt)应力。此外,适当的死区时间补偿的应用可防止由采用死区时间引入的电流失真。死区时间补偿可基于相电流方向、死区时间持续时间和PffM频率。死区时间补偿器60可使用以下公式确定用于每个相脚的死区时间补偿:
[0082]Δ D*COmp = -sign(i) XTdtXFs
[0083]D**abc+ = D*abc++Δ D*Comp 对于上臂
[0084]D**abc- = D*abc-- A D*comp 对于下臂
[0085]其中Δ D*_P为死区时间补偿,i为相电流方向,Tdt为死区时间持续时间,Fs为P丽频率,D*ab。+为用于上臂的工作周期信号,D*ab。-为用于下臂的工作周期信号,D**ab。+为用于上臂的修改后工作信号,并且D**ab。-为用于下臂的修改后工作信号。
[0086]Pmi调制器62可接收用于三角比较的修改后工作信号D**abc+、D**ab。—。三角比较控制电力电路中的半导体装置,并且可实施于P丽调制器62中,如图8中所例示。在P丽调制器62中可存在用于每个相脚的一个比较器,所述比较器针对(i = a、b、c)接收修改后正工作周期信号D#1+和修改后负工作周期信号D^1-。比较器随后可输出逻辑信号Tu?Tl4,所述逻辑信号控制转换器/逆变器中的对应IGBT(图2至图5)(其中I =打开并且0 =关闭)。分别将来自调制器的修改后正工作周期信号D**1 +和修改后负工作周期信号D*h—与两个载波Carrier+、Carrier-进行比较。两个载波Carrier+Xarririer-相移了一百八十度(180°)。以下示出逻辑计算:
[0087]若D*1.> Carrier+,则Tii = I,Ti3 = 0;否则Tii = O,Ti3= I
[0088]若D*i—> Carrier-,则Ti4= I,Ti2 = 0;否贝ljTi4 = 0,Ti2= I
[0089]其中D*i—为工作周期的对应于i( = a、b或c)相的负侧,D*i—为工作周期的对应于i(=a、b或c)相的正侧,Carrier+为载波的正侧,Carrier-为载波的负侧,并且Tii?Ti4为控制图2至图5中的对应IGBT的输出逻辑信号。
[0090]现在转到图9,并且继续参考图1至图8,示出用于控制联接至电动机28的转换器32和/或逆变器34的示例性过程80。在方框82处,控制器50可接收状态反馈信号和控制命令信号。在方框84处,控制器50可至少部分基于状态反馈信号来生成工作周期注入信号Dtm、D*off2。在方框86处,控制器50可至少部分基于控制命令信号来生成三相工作周期信号D*abc。在方框88处,控制器50可生成用于电动机28的每个相的上臂和下臂的工作周期信号D*abc;+、D*ab。-。工作周期信号D*abc;+、D*ab。-可至少部分基于工作周期注入信号D*offl、D*off2和三相工作周期信号D*abc。此外,工作周期信号D*abc+、D*abc—平衡转换器/逆变器中的中性点电压和热应力。
[0091]工业适用性
[0092]从前述内容,可看出,本公开的教义可发现工业或商业应用,如包括但不限于用于再生驱动器的控制系统。这类控制系统可用于例如牵引应用中,所述牵引应用如包括但不限于电梯系统。
[0093]所描述的公开内容供应用于再生驱动器中的三电平转换器和/或逆变器的控制系统和方法。用于控制系统和方法的所公开的调制公式对于数字控制器中的实施是便利的。适当地使用所公开的调制公式,有可能控制中性点电流,以便平衡中性点电压,从而最小化DC链路电容要求。同时,转换器/逆变器中的热应力可在所有装置之间均匀地分布,这转化为转换器/逆变器电力吞吐量的显著增大和预期装置寿命的实质性增强。
[0094]所公开的控制器便利地管理装置的热应力,因为所公开的调制技术仅与一个控制变量(工作周期注入信号D*Qff2)有关,并且控制逻辑是简单的。此外,所公开的热平衡调制技术考虑到控制变量(工作周期注入信号D^ff2)的连续变化,从而消除对在中性点平衡PWM与双极PffM之间来回切换的需要并且改进电压总谐波失真。
[0095]此外,所公开的调制技术包括死区时间补偿。与图10中所示的现有技术电流波形相比,本公开的死区时间补偿改进归回于死区时间效应的电流失真,如图11中所示。
[0096]本文所公开的调制技术可在DNPC和T型拓扑两者中用于三电平转换器和/或三电平逆变器。图12至图15描绘与现有技术相比的所公开调制技术的模拟结果。与图12中的现有技术结果相比,使用所公开的调制技术显著地最小化中性点电流,如图13中所示。与图14中的现有技术相比,使用所公开的调制技术也显著地降低最大装置j_c温度上升Δ?^,如图15中所示。另外,所公开方法的益处是在不使用较高额定值的装置或增添额外电路部件的情况下实现,并且实行所描述的方法所需要的增加的计算电力是最小的。
[0097]虽然已关于某些特定实施方案给出并且提供了先前详细描述,但是将理解,本公开的范围不应限于这类实施方案,并且所述实施方案被提供来仅用于实现方式和最佳模式目的。本公开的广度和精神比具体公开的实施方案更宽,并且涵盖在所附权利要求书内。应理解,在可实践的情况下,关于特定实施方案所描述的特征可与替代实施方案一起使用。
【主权项】
1.一种控制系统(48),其具有电动机(28),所述控制系统包括: 转换器(32),其操作性地连接至电源(36),所述转换器(32)具有处于与所述电源(36)的每个相(40)选择性通信中的多个装置(38); 逆变器(34),其操作性地连接至所述电动机(28),所述逆变器(34)具有处于与所述电动机(28)的每个相(40)选择性通信中的多个装置(38);以及 控制器(50),其操作性地连接至所述转换器(32)或逆变器(34),所述控制器(50)被配置来: 接收控制命令信号; 接收状态反馈信号;并且 至少部分基于所述控制命令信号和状态反馈信号来生成用于所述电动机(28)的每个相(40)的上臂和下臂的工作周期信号,所述工作周期信号最小化所述转换器(32)或逆变器(34)中的中性点电流。2.如权利要求1所述的控制系统,其中所述工作周期信号跨于所述多个装置(38)减轻热应力。3.如权利要求1所述的控制系统,其中所述控制器(50)还被配置来至少部分基于所述状态反馈信号来生成工作周期注入信号。4.如权利要求3所述的控制系统,其中所述控制器(50)还被配置来至少部分基于所述控制命令信号来生成三相工作周期信号。5.如权利要求4所述的控制系统,其中所述控制器(50)还被配置来使用所述三相工作周期信号生成工作周期参考信号。6.如权利要求5所述的控制系统,其中所述控制器(50)还被配置来使用以下公式确定用于每个相的所述上臂和下臂的所述工作周期信号:D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)] D*abc+ = 0.5(D*i_min(D*i))+D*offi+D*off2 对于上臂 D*abc-= |0.5(D*i_max(D*i)) -D*0ffi+D*0ff2 对于下臂 其中Dh为所述工作周期参考信号,D*ab。为所述三相工作周期信号,D*ab。+为用于所述上臂的所述工作周期信号,D*ab。—为用于所述下臂的所述工作周期信号,并且Dtm和Dtff2为所述工作周期注入信号。7.如权利要求5所述的控制系统,其中所述控制器(50)还被配置来使用以下公式确定用于每个相的所述上臂和下臂的所述工作周期信号:D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]D*abc+ = D*i++D*of f l+D*of f 2 对于上臂D*abc- = D*1--D*of f l+D*of f 2 对于下臂 其中Dh为所述工作周期参考信号,D*ab。为所述三相工作周期信号,D*ab。+为用于所述上臂的所述工作周期信号,D*ab。-为用于所述下臂的所述工作周期信号,Dtm为来自DC电压差PI调节器的所述工作周期注入信号,Dtff2为来自谐波计算器的所述工作周期注入信号,D*1+为所述工作周期的对应于i( =a、b或c)相的正侧,并且Dt-为所述工作周期的对应于i(=8、13或(3)相的负侧。8.如权利要求1所述的控制系统,其中所述控制器(50)还被配置来使用以下公式确定用于每个相的死区时间补偿: A D*COmp = -sign(l) XTdtXFs 其中△ 0*。_为所述死区时间补偿,i为相电流方向,Tdt为死区时间持续时间,并且Fs为脉冲宽度调制频率。9.如权利要求1所述的控制系统,其中所述转换器(32)或逆变器(34)具有二极管中性点钳位拓扑(44)或T型拓扑(46)。10.如权利要求1所述的控制系统,其中所述控制系统(48)被应用于电梯系统(20)。11.一种用于控制转换器(32)或逆变器(34)的方法(80),所述方法(80)包括: 接收状态反馈信号和控制命令信号; 至少部分基于所述状态反馈信号来生成工作周期注入信号; 至少部分基于所述控制命令信号来生成三相工作周期信号;以及 生成用于所述电动机(28)的每个相(40)的上臂和下臂的工作周期信号,所述工作周期信号同时平衡所述转换器(32)或逆变器(34)中的中性点电压和热应力,所述工作周期信号至少部分基于所述工作周期注入信号和所述三相工作周期信号。12.如权利要求11所述的方法,其还包括至少部分基于相电流方向、死区时间持续时间和脉冲宽度调制频率来确定用于每个相的死区时间补偿。13.如权利要求12所述的方法,其还包括修改所述工作周期信号以并入所述死区时间补偿。14.如权利要求11所述的方法,其还包括所述转换器(32)或逆变器(34)具有二极管中性点钳位拓扑(44)或T型拓扑(46)。15.如权利要求11所述的方法,其还包括至少部分基于所述状态反馈信号和所述转换器(32)或逆变器(34)的上DC总线与下DC总线之间的电压差来确定所述工作周期注入信号的值。16.—种电梯系统(20),其包括: 电梯轿厢(24),其安置在电梯井(22)中; 电动机(28),其操作性地连接至所述电梯轿厢(24),所述电动机(28)生成推力以在所述电梯井(22)内移动所述电梯轿厢(24); 电源(36),其操作性地连接至所述电动机(28),所述电源(36)将电力供应至所述电动机(28); 转换器(32),其操作性地连接至所述电源(36),所述转换器(32)具有处于与所述电源(36)的每个相(40)选择性通信中的多个装置(38); 逆变器(34),其操作性地连接至所述电动机(28),所述逆变器(34)具有处于与所述电动机(28)的每个相(40)选择性通信中的多个装置(38);以及 控制器(50),其处于与所述转换器(32)或逆变器(34)通信中,所述控制器(50)被配置来: 接收控制命令信号; 接收状态反馈信号;并且 生成用于所述电动机的每个相的上臂和下臂的工作周期信号,所述工作周期信号同时平衡所述转换器(32)或逆变器(34)中的中性点电压和热应力,所述工作周期信号至少部分基于所述控制命令信号和所述状态反馈信号。17.如权利要求16所述的电梯系统,其中所述控制器还被配置来确定用于所述电动机(28)的每个相(40)的死区时间补偿,并且修改所述工作周期信号以包括所述死区时间补mIz? O18.如权利要求16所述的电梯系统,其中所述转换器(32)或逆变器(34)具有二极管中性点钳位拓扑(44)或T型拓扑(46)。19.如权利要求16所述的电梯系统,其中所述控制器(50)还被配置来具有谐波计算器,所述谐波计算器生成工作周期注入信号,所述工作周期注入信号平衡所述转换器(32)或逆变器(34)的中性点电压。20.如权利要求16所述的电梯系统,其中所述控制器(50)还被配置来具有电压差调节器,所述电压差调节器生成工作周期注入信号,所述工作周期注入信号跨于所述转换器(32)或逆变器(34)中的所述多个装置(38)平衡热应力。
【文档编号】H02P3/14GK105830332SQ201380081741
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2013年12月18日
【发明人】I.阿吉尔曼, 王洋, S.克里什纳默蒂
【申请人】奥的斯电梯公司
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