专利名称：用于控制变频器模块的设备和方法
技术领域：
本发 明涉及变频器，并且特别涉及如下设备其中，高功率变频器可被分成多个低功率变频器，并且结果，各个负载可连接到这多个低功率变频器。
背景技术：
电驱动器(electric drive)通常至少包括功率级(power stage)、控制功率级的控制装置、以及负载，其中，电驱动器的操作由其功率级和控制装置控制。这里，将功率级及其控制器称为变频器。简单来说，这样的设备可以例如是通过变频器旋转的电动机，该变频器由控制卡控制。如必要的话，功率级可并联连接以控制同一负载。因此，功率级可由同一控制装置控制。在某些处理中，包括多个功率级的高功率变频器可用于在一段时间控制一个重负载，并且当不需要该重负载时，相同的功率级可用于提供多个低功率变频器。因此，不需要为每个负载提供其自身的变频器。这节省了成本和空间。然而，难以通过应用现有技术来管理这样的设备。控制装置和电机的各种组合的配置可能是复杂的并且易受错误的影响。
发明内容
因此，本发明的目的是以使得解决上述问题的方式来开发一种方法和实现该方法的设备。本发明的目的通过以独立权利要求中公开的内容为特征的方法和系统实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。本发明基于如下思想易于借助于分路(branching)装置来替换控制变频器模块的控制装置。在该文档中，变频器模块指的是包括功率级并且可由所述控制装置控制的模块。分路装置将从控制装置到变频器模块的连接组合成一个连接。另外，加载变频器的负载可通过开关装置来选择。本发明的方法和系统的优点是可以以低成本实现的用户友好性。另外，相对于现有技术，错误敏感性降低。
将结合优选实施例并参照附图更详细地描述本发明，在附图中图1示出了用于控制变频器模块的本发明的设备的简化框图；图2示出了第一分路装置和第二分路装置中的一些被简化为直接连接的本发明实施例；图3示出了第二分路装置和开关装置由选择装置控制的实施例；以及图4示出了在船中使用的本发明实施例。
具体实施方式
图1示出了用于控制变频器模块的本发明的设备的简化框图。该设备包括用于控制变频器模块的至少两个控制装置R. 1至R. m(m ^ 2)。在这些控制装置中，有效的控制装置是由选择装置SEL选择的。该设备还包括两个以上的变频器模块1.1至I. η (η彡2)以及两个以上的负载Μ. 1至Μ. k(k彡2)。变频器模块I. 1至I. η通过开关装置Z连接到负载，其中，开关装置Z的数量η与变频器模块的数量对应。连接装置Z可用于选择向每个负载供电的变频器模块。换句话说，变频器模块供电的负载是 由开关装置选择的。每个开关装置Ζ. 1至Ζ. η被布置成每次建立一个变频器模块I. 1至I. η与一个负载Μ. 1至M. k之间的连接。各个开关装置Z. 1至Ζ. η还可指的是变频器模块与负载之间的直接连接。另外，本发明的设备包括第一分路装置X和第二分路装置Y，第一分路装置X和第二分路装置Y用于建立控制装置R. 1至R. m与变频器模块I. 1至I. η之间的连接。第一分路装置X包括m个第一分路装置，而第二分路装置Y包括η个第二分路装置。第二分路装置Y包括至少一个分路器件，通过该至少一个分路器件可建立变频器模块与两个以上的第一分路装置之间的连接。这样的分路器件可以例如是无源光分路单元或电器件，通过其可在变频器模块与两个以上的第一分路装置X. 1至X.m之间实现光分路单元的功能。连接还可以是电的，在该情况下分路器件实现电分路单元的功能。另外，光连接与电连接的组合是可能的。一个示例是将电连接分路成多个光连接的分路单元。类似的分路器件还可在第一分路装置X中使用。各控制装置R. 1至R. m连接到第一分路装置X. 1至X. m。各第一分路装置X. 1至 X. m用来建立各控制装置R. 1至R. m与一个以上的第二分路装置Y. 1至Y. η之间的连接。 第一分路装置X. 1至X. m可适于将来自各个控制装置R. 1至R. m的连接转换成多个连接。 因此，可以使用一个控制装置R. 1至R. m来控制多个变频器模块I. 1至I. η。在该文档中， 连接可以指的是单向或双向数据传输连接。如果仅存在到第二分路装置Y的一个连接，则第一分路装置X. 1至X. m可简化为直接连接。例如，直接连接可以指的是从控制装置R. 1至 R. m中的一个控制装置直接到第二分路装置Y中的一个第二分路装置的光纤或一对光纤。 代替光连接，直接连接还可以是电连接(诸如，由铜导体实现的连接)。与第一分路装置X相似，第二分路装置Y用来建立各变频器模块I. 1至I. η与一个以上的第一分路装置X之间的连接。各变频器模块I. 1至I. η连接到第二分路装置Y. 1 至Y. η。如以上那样，如果仅存在到第一分路装置X的一个连接，则第二分路装置Y. 1至Y. η 可简化为直接连接。然而，第二分路装置Y总是包括至少一个分路器件，通过该至少一个分路器件可建立变频器模块与两个以上的第一分路装置之间的连接。图2示出了本发明实施例，其中，控制装置R. 1在第一操作模式下控制变频器模块 I. 1和I. 2这两者。第一分路装置X. 1对到分路装置Y. 1和分路装置Y. 2的连接进行分路， 存在从分路装置Y. 1和分路装置Y. 2到变频器模块I. 1和I. 2的连接。由于在该操作模式下，开关装置Ζ. 2处于存在从变频器模块I. 2到负载Μ. 1的连接的状态下，因此通过变频器模块1.1和I. 2这两者向负载Μ.1供电。没有向负载Μ. 2供电。在第二操作模式下，控制装置R. 2和R. 3是有效的。控制装置R. 2控制向负载Μ. 1供电的变频器模块I. 1。由于开关装置Ζ. 2处于存在从变频器模块I. 2到负载Μ. 2的连接的状态下，因此控制装置R. 3控制向负载Μ. 2供电的变频器模块I. 2。在该实施例中，第一分路装置X. 1是分路器件，而第一分路装置X中的第二分路装置和第三分路装置简化为直接连接。有效的控制装置是由选择装置SEL选择的。用于负载的开关装置Z可与用于控制装置的选择装置SEL连接，并且响应于选择装置而运作。在这种情况下，在选择控制装置的操作模式的同时，还可选择开关装置的操作模 式。因此，可以通过一次选择操作来选择整个设备的操作模式。当分路器件是电器件时，其可以以使得还可选择该特定分路装置的操作模式的方式配置。例如，第二分路装置Y可适于响应于选择装置SEL而操作。当分路装置获得选择信息时，其例如可建立点到点连接。因此，分路装置用作选择器，例如，在第二分路装置的情况下，通过该分路装置可以选择控制变频器模块的控制装置。当分路装置用作选择器时，不一定需要单独启动控制装置。图3示出了选择装置SEL用于控制第二分路装置Y和开关装置Z的实施例。该实施例的操作模式与图2中示出的操作模式对应。在第一操作模式下，通过由控制装置R. 1 控制的变频器模块I. 1和I. 2向负载M. 1供电。在该实施例中，与图2中不同，在第二操作模式下，变频器模块I. 1由控制装置R. 1控制，而变频器模块I. 2由控制装置R. 2控制。连接到变频器模块I. 1的第二分路装置简化为直接连接，因此，变频器模块I. 1总是由控制装置R. 1控制。就第二变频器模块I. 2而言，其由控制装置R. 1 (第一操作模式)或控制装置 R. 2 (第二操作模式)控制。第二分路装置Y. 2以使得其可以用于选择上述控制装置中的哪一个控制变频器模块I. 2的方式配置。选择装置SEL用于选择第二分路装置Y的模式和开关装置的模式。如必要的话，例如，还可以借助于选择装置SEL通过将控制装置设置为有效或无效来直接控制控制装置。第一分路装置和第二分路装置中的分路装置还可包括彼此连接的多个电器件、光分路单元和/或电分路单元。第一分路装置和第二分路装置还可集成为实现这两个分路装置的功能的器件。根据本发明的设备还可用作发电机驱动器，在该情况下，负载用作发电机，而功率从负载导向变频器。例如，可将功率从变频器向前供给主系统。图4示出了在船中使用的本发明实施例。选择装置可用于选择如下操作模式其中六个变频器模块I. 1至I. 6并联连接以向船用推进器驱动器M. 1供电的操作模式，或者其中每个变频器模块连接到其自身的电动机M. 2至M. 7 (其使用于卸载货物的带式传送器驱动器旋转)的操作模式。用于控制单元的选择装置SEL是开关，其可用于选择哪些控制单元被供给电功率并因此是有效的。电功率供给控制装置R. 1或一组控制装置R. 2至R. 6。该实施例的各变频器模块I. 1至I. 6经由光纤连接到用作第二分路装置Y. 1至 Y. 6的分路器件。这些分路器件可由无源Y型光分路单元实现，在无源Y型光分路单元中， 到达输入的光被分配到输出。可替选地，分路器件还可由电器件实现。控制装置R. 1经由光纤连接到用作第一分路装置X. 1的分路器件。该第一分路装置X. 1例如可由上述电器件实现。当在控制装置R. 1有效的操作模式下使用该设备时，控制装置R. 1借助于由第一分路装置X. 1和第二分路装置Y. 1至Y. 6建立的连接来控制变频器模块I. 1至I. 6。第一分路装置X. 1对从控制装置R. 1到第二分路装置Y. 1至Y. 6的连接进行分路。第二分路装置Y. 1至Y. 6还可将信息传送到无效的控制装置R. 2至R. 7。然而，由于它们是无效的，因此它们不对信息作出反应。在该操作模式下，开关装置Z被设置为模式A，由此变频器模块I. 1至I. 6并联连接以向船用推进器驱动器M. 1供电。当该 实施例的设备再次在控制装置R. 2至R. 7有效的操作模式下时，各控制装置 R. 2至R. 7根据图4控制其自身的变频器模块I. 1至I. 6。借助于第二分路装置Y，在控制装置R. 2至R. 7与变频器模块I. 1至I. 6之间建立六个点到点连接。在该操作模式下，开关装置Z被设置为模式B，由此各变频器模块I. 1至I. 6连接到其自身的电动机M. 2至M. 7。 因此，相同的变频器模块I. 1至I. 6可用于提供一个高功率驱动器，或者可以通过单独地控制每个模块来将相同的变频器模块I. 1至I. 6用作低功率驱动器(高功率驱动器的1/6)。对于本领域中的技术人员而言显然的是，可以用许多不同的方式实现本发明的基本思想。因此，本发明及其实施例不限于上述示例，而是可在权利要求的范围内改变。
权利要求
1.一种用于控制电驱动器的变频器模块的设备，其特征在于，所述设备包括两个以上的控制装置(R. 1至R. m)，两个以上的变频器模块(I. 1至I. η)，两个以上的负载(Μ. 1至Μ. k)、以及用于将所述变频器模块连接到所述设备的不同负载的开关装置(Z)，用于选择有效控制装置的选择装置(SEL)，第一分路装置(X)和第二分路装置(Y)，所述第一分路装置(X)被布置成建立各控制装置(R. 1至R.m)与一个以上的第二分路装置化.1至￥.11)之间的连接，并且所述第二分路装置(Y)被布置成以使得所述第二分路装置(Y)包括至少一个分路器件的方式来建立各变频器模块(1.1至1.11)与一个以上的第一分路装置(X. 1至X.m)之间的连接，其中，所述至少一个分路器件被布置成建立变频器模块(I. 1至I. η)与两个以上的第一分路装置(X. 1 至X.m)之间的连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述变频器模块被布置成交替地控制第一电动机(Μ. 1)或功率比所述第一电动机(Μ. 1)的功率小的多个电动机(M. 2至M. k)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备是在船中使用的电驱动器。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的设备，其特征在于，所述控制装置(R.1至R. m) 与所述第一分路装置(X)之间的连接、所述第一分路装置(X)与所述第二分路装置(Y)之间的连接、以及所述第二分路装置(Y)与所述变频器模块(I. 1至I. η)之间的连接是通过光纤实现的。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的设备，其特征在于，所述分路装置包括一个以上的分路器件，所述分路器件包括两个无源Y型光分路单元。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的设备，其特征在于，所述分路装置包括一个以上的电器件，所述器件被布置成实现一个以上的分路器件的功能，所述分路器件包括用于实现两个Y型光分路单元的功能的装置。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的设备，其特征在于，所述用于选择有效控制装置的装置(SEL)是选择器，其中，所述选择器能够用于选择被供电的所述控制装置(R. 1至 R. m) ο
8.根据权利要求1到7中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一分路装置(X)包括一个以上的电器件，通过所述一个以上的电器件能够建立控制单元与两个以上的第二分路装置之间的连接。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的设备，其特征在于，各开关装置(Z.1至Z.n)被布置成每次建立一个变频器模块(I. 1至I. η)与一个负载(Μ. 1至Μ. k)之间的一个连接。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的设备，其特征在于，所述开关装置(Z)被布置成响应于所述选择装置(SEL)而操作。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的设备，其特征在于，所述第二分路装置(Y)被布置成响应于所述选择装置(SEL)而操作。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一分路装置(X)和所述第二分路装置(Y)被集成为布置成实现这两个分路装置的功能的器件。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括能够由所述选择装置选择的以下模式第一操作模式，其中，所述变频器模块被连接以向船用推进器驱动器供电，以及第二操作模式，其中，每个变频器模块连接到其自身的电动机，所述电动机被布置成使用于卸载货物的带式传送器驱动器旋转。
14. 一种用于控制与电驱动器设备连接的变频器模块的方法，所述设备包括两个以上的控制装置、两个以上的变频器模块、两个以上的负载、以及用于将所述变频器模块连接到所述设备的不同负载的一个以上的开关装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤 选择有效控制装置，其中，由所述有效控制装置控制所述变频器模块， 借助于所述开关装置选择加载所述变频器模块的负载，通过将来自各控制装置的连接分路成一个以上的连接、并且将上述分路的一个以上的连接组合成到所述变频器模块的一个连接，建立各控制装置与一个或多个变频器模块之间的连接来控制所述变频器模块，以及借助于所述控制装置来控制由所述负载加载的所述变频器模块。
全文摘要
本发明提供了一种用于控制变频器模块的设备和方法，其中，提供了一种用于控制电驱动器的变频器模块的设备，在该设备中，变频器模块被布置成交替地控制第一电动机(M.1)或功率比第一电动机(M.1)的功率小的多个电动机(M.2至M.k)。
文档编号H02P5/74GK102223117SQ201110096349
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月15日
发明者伊尔卡·通卡里, 奥斯莫·帕苏里 申请人:Abb公司