啟動再生式轉(zhuǎn)換器的方法和再生式轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及可以例如被用于在電梯系統(tǒng)中提供電力的再生電力轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]電梯的電動驅(qū)動可以包括用于驅(qū)動電梯轎廂的曳引機和用于控制曳引機的電力轉(zhuǎn)換器。曳引機可以包括DC電動機或AC電動機，諸如感應(yīng)電動機、永磁同步電動機、磁阻電動機，或?qū)?yīng)物。諸如AC/DC轉(zhuǎn)換器或變頻器的轉(zhuǎn)換器將電流提供給電動機來產(chǎn)生電梯轎廂的期望的移動。
[0003]取決于電梯轎廂的運行方向與負(fù)載，曳引機的電動機可將電功率轉(zhuǎn)換成機械能用于移動電梯轎廂，或通過制動電梯轎廂的移動將機械能再生回到電力。
[0004]過去，再生的電力通常被消耗轉(zhuǎn)化為單獨的功率電阻中的熱量，這有能源效率有所妥協(xié)的效果。但是，現(xiàn)今，使用再生式轉(zhuǎn)換器。再生式轉(zhuǎn)換器是指能夠在兩個相反方向在電機(electric machine)和主電網(wǎng)之間饋送電功率的功率轉(zhuǎn)換器，即，還從再生電梯曳引機將電力饋送回主電網(wǎng)。
[0005]在一些實施例中，再生式轉(zhuǎn)換器包括線路橋和機械橋，它們經(jīng)由直流中間電路母線連接在一起。線路橋交流輸出端連接到所述主電網(wǎng)，并且機械橋的輸出端連接到電機的繞組。變頻器具有帶有耦合到交流電動機或發(fā)電機的繞組的交流輸出端的逆變器，而AC/DC轉(zhuǎn)換器具有帶有耦合到直流電動機或發(fā)電機的繞組的直流輸出端的H橋。
[0006]線路橋和機械橋兩者都包含被布置作為支路(leg)的固態(tài)開關(guān)。該固態(tài)開關(guān)可能是IGBT晶體管、MOSFET晶體管或與之對應(yīng)物。每個支路與對應(yīng)的線路橋/機械橋的輸出端之一相關(guān)聯(lián)。每個支路包含在高壓和低壓直流中間電路母線之間串聯(lián)連接的高側(cè)和低側(cè)固態(tài)開關(guān)，并且輸出端連接到高側(cè)和低側(cè)開關(guān)的連接點。當(dāng)支路的高側(cè)和低側(cè)開關(guān)在所選的調(diào)制頻率上，例如，在3kHZ和20kHZ之間，交替地開啟時，在對應(yīng)的輸出端上形成可調(diào)節(jié)的輸出電壓。所使用的調(diào)制方法可以例如是PWM(脈沖寬度調(diào)制)或空間向量調(diào)制。
[0007]附加的線路電流濾波器進一步連接在所述主電網(wǎng)的電力線和所述線路橋的交流端之間，以除去電流紋波，這是開關(guān)線路橋的高側(cè)和低側(cè)開關(guān)的結(jié)果。
[0008]在線路橋的控制循環(huán)中，通過控制來自主電網(wǎng)的電力線中的電流來將高壓和低壓直流中間電路母線之間的直流電壓調(diào)整到目標(biāo)直流值。因此電力線的電流和電壓利用高精度的反饋信道來測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]再生式轉(zhuǎn)換器可以在啟動狀況下，特別是當(dāng)主電網(wǎng)的電力線的阻抗很小時，從主電網(wǎng)產(chǎn)生非常高的啟動電流。其中一個原因是，在該線路橋的AC端的調(diào)制電壓不總是正確的。有時，錯誤的交流端電壓是跨線路橋組件的電壓損失的結(jié)果。有時，其原因可能是為了避免高側(cè)和低側(cè)線路橋開關(guān)之間的交叉?zhèn)鲗?dǎo)所需的消隱次數(shù)。另一方面，在線路橋反饋信道中的測量誤差也可能會導(dǎo)致對啟動電流的不希望的峰值。
[0010]本發(fā)明的目的是解決至少一些上述問題。這個目的是利用根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求7的再生式轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的。
[0011]本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中描述。
[0012]本發(fā)明的一個方面是一種初始化再生式轉(zhuǎn)換器的方法，該再生式轉(zhuǎn)換器包括連接到主電網(wǎng)的線路橋和連接到電動機的繞組的機械橋，該線路橋和機械橋經(jīng)由直流中間電路互連。該方法包含在機械橋保持非活躍(inactive)時通過線路橋?qū)⑺鲋绷髦虚g電路充電到比主電網(wǎng)電壓的峰值更高的目標(biāo)電壓。在本公開中，術(shù)語“非活躍機械橋”是指機械橋不工作的一種情況，即機械橋的高側(cè)和低側(cè)開關(guān)不開關(guān)。此外，在一些實施例中，術(shù)語“非活躍機械橋”也可以指這樣的情況，其中只有機械橋的高側(cè)的或可替換地只有機械橋的低側(cè)的開關(guān)被導(dǎo)通。在這樣的被稱為動態(tài)制動操作的情況下，功率不從直流中間電路傳輸?shù)诫姍C。術(shù)語“主電網(wǎng)電壓”在本公開中是指在連接再生式轉(zhuǎn)換器和主電網(wǎng)的電力線上存在的電壓；如果利用變壓器將主電網(wǎng)和轉(zhuǎn)換器分開，則“主電網(wǎng)電壓”是指連接到轉(zhuǎn)換器供電電纜的變壓器次級上的電壓。
[0013]直流中間電路優(yōu)選包括與所述直流中間電路母線并聯(lián)連接的一個或多個電容。這可以意味著，高電容電壓所造成的額外的能量可以用于開始正常的轉(zhuǎn)換器操作。
[0014]本發(fā)明的另一個方面是一種再生式轉(zhuǎn)換器，包括用于連接到主電網(wǎng)的線路橋，用于連接到電機的繞組的機械橋，將線路橋和機械橋連接在一起的直流中間電路，以及耦合到線路橋和機械橋兩者的控制器，該控制器被配置為當(dāng)機械橋保持非活躍時使得線路橋?qū)⒅绷髦虚g電路充電到高于主電網(wǎng)電壓的峰值的目標(biāo)電壓。
[0015]因此有可能通過以明顯較小的電流將直流中間電路再充電到高于主電網(wǎng)峰值電壓的目標(biāo)電壓來初始化轉(zhuǎn)換器，而不需要非常高精度的線路電壓和線路電流測量。初始化后，可以在沒有高啟動電流的情況下開始正常的轉(zhuǎn)換器操作，因為已經(jīng)通過增加直流中間電路的電壓消除了線路橋控制回路的飽和。小的啟動電流增加了轉(zhuǎn)換器的壽命，并確保在開始轉(zhuǎn)換器操作時不發(fā)生諸如熔絲熔斷等的故障。另外，精度較差以及因此更簡單和更便宜的測量裝置可以被用于測量轉(zhuǎn)換器的電壓和線路電流。
[0016]根據(jù)一個或多個實施例，轉(zhuǎn)換器包括在線路橋交流輸出端與主電網(wǎng)之間串聯(lián)布置的線路電流濾波電感。該方法包含通過以預(yù)選的脈沖圖形開關(guān)線路橋的低側(cè)和/或高側(cè)開關(guān)中的一個或多個來對直流中間電路充電。根據(jù)一個或多個實施例，該方法包含通過只開關(guān)線路橋的低側(cè)開關(guān)中的一個或多個或者可替換地只開關(guān)線路橋的高側(cè)開關(guān)中的一個或多個來對直流中間電路充電。這可以意味著，從主電網(wǎng)通過濾波電感和線路橋到直流中間電路建立了升壓電路，并且可以通過以預(yù)選的脈沖圖形開關(guān)該升壓電路的(多個)線路橋開關(guān)來以明顯較小的電流對該直流中間電路充電。在一些其它實施例中，代替預(yù)選的脈沖圖形，使用控制回路來定義用于在轉(zhuǎn)換器的初始化期間操作的開關(guān)子集的開關(guān)圖形。
[0017]根據(jù)一個或多個實施例，該方法包含觀測直流中間電路電壓，以及當(dāng)直流中間電路電壓達(dá)到閾值時開始正常的轉(zhuǎn)換器操作。這可以意味著，在啟動情況下可以盡快開始正常的轉(zhuǎn)換器操作。術(shù)語“正常的轉(zhuǎn)換器操作”是指線路橋和機械橋兩者都工作并且因此發(fā)生主電網(wǎng)和電機之間的電力供應(yīng)的工作情況。
[0018]根據(jù)一個或多個實施例，再生式轉(zhuǎn)換器包括在線路橋交流輸出端與主電網(wǎng)連接之間串聯(lián)布置的線路電流濾波電感。
[0019]根據(jù)一個或多個實施例，控制器包括用于存儲線路橋的低側(cè)開關(guān)和/或高側(cè)開關(guān)的一個或多個的控制脈沖的預(yù)選脈沖圖形的存儲器，并且該控制器被配置成使得以該預(yù)選脈沖圖形開關(guān)線路橋的低側(cè)開關(guān)和/或高側(cè)開關(guān)的一個或多個。
[0020]根據(jù)一個或多個實施例，該線路橋包含布置作為支路的低側(cè)和高側(cè)開關(guān)，并且控制器被配置為使得所述線路橋通過僅開關(guān)所述開關(guān)的子集(例如，一個或多個，但不是所有的)來對直流中間電路充電。
[0021]根據(jù)一個或多個實施例，控制器被配置為使得所述線路橋通過僅開關(guān)線路橋的低側(cè)開關(guān)中的一個或多個或者可替換地僅開關(guān)線路橋的高側(cè)開關(guān)中的一個或多個來對直流中間電路充電。
[0022]根據(jù)一個或多個實施例，控制器包含用于觀測直流中間電路電壓的反饋信道，并且控制器被配置為當(dāng)直流中間電路達(dá)到閾值時開始正常的轉(zhuǎn)換器操作。
[0023]根據(jù)一個或多個實施例，再生式轉(zhuǎn)換器是變頻器。
[0024]如果沒有另外說明，上文中描述的實施例可以在彼此的任何組合中使用。至少兩個實施例中的若干實施例可以被組合在一起以形成進一步的實施例。本發(fā)明的任何方面可包含以上所描述的實施例中的至少一個。
[0025]借助于下面對一些實施例的描述，將可以更好地理解前述
【發(fā)明內(nèi)容】
，以及在下面呈現(xiàn)的本發(fā)明的其它特征和其它優(yōu)點，所述描述并不限制本發(fā)明的應(yīng)用的范圍。
【附圖說明】
[0026]圖1表示根據(jù)本公開實施例的再生式變頻器的示意圖。
[0027]圖2a表示圖1的線路橋高側(cè)IGBT的開啟脈沖圖形。
[0028]圖2b表示初始化圖1的變頻器時的直流鏈路電壓曲線圖。
【具體實施方式】
[0029]為了可理解，在圖l、2a和2b中，僅表示出被認(rèn)為理解本發(fā)明所必要的那些特征。因此，例如，沒有表示出廣泛公知存在于相應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域中的某些組件/功能。
[0030]在描述中，總是使用相同的附圖標(biāo)記用于相同的項目。
[0031]圖1表示電梯曳引機的再生式變頻器I。曳引機包括永磁同步電動機10。在一些其他實施例中，曳引機可以包括感應(yīng)電機、磁阻電機或甚至是直流電機，在這種情況下，代替變頻器1，使用AC/DC轉(zhuǎn)換器來提供電動機功率。在圖1的實施例中，如本領(lǐng)域已知的，變頻器I將電力供應(yīng)至永磁電動機10的定子繞組，以產(chǎn)生所述電梯轎廂的期望的移動。
[0032]變頻器I是再生式轉(zhuǎn)換器，這意味著根據(jù)操作模式它可以在兩個相反方向在主電網(wǎng)12和電機10之間供應(yīng)功率。當(dāng)電機扭矩應(yīng)用在電機10的旋轉(zhuǎn)方向上時(驅(qū)動模式)，變頻器將電功率從主電網(wǎng)12供應(yīng)到電機10。否則，當(dāng)電機扭矩應(yīng)用在相反方向時(發(fā)電機模式)，變頻器將電功率從電機10供應(yīng)回主電網(wǎng)12。
[0033]變頻器I包括線路橋2和逆變器3，它們經(jīng)由高壓8A和低壓SB直流中間電路母線連接在一起。直流中間電路8A，8B還包含電容9或與直流中間電路母線8A，8B并聯(lián)連接的一組電容，用于平衡直流中間電路電壓。
[0034]線路橋2與逆變器3具有類似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如，兩者都有2級逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在一些其他實施例中，線路橋2和/或逆變器3可以具有多級的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如，3級逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0035]線路橋2