啟動再生式轉換器的方法和再生式轉換器技術

本發明專利技術涉及一種初始化再生式轉換器(1)的方法以及包括經由直流中間電路(8A，8B)互連的線路橋(2)和機械橋(3)的對應的轉換器(1)。該方法包含，在機械橋(3)保持非活躍時通過線路橋(2)將所述直流中間電路(8A，8B)充電到比主電網電壓(13)的峰值更高的目標電壓(14)。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及可以例如被用于在電梯系統中提供電力的再生電力轉換器。
技術介紹
電梯的電動驅動可以包括用于驅動電梯轎廂的曳引機和用于控制曳引機的電力轉換器。曳引機可以包括DC電動機或AC電動機，諸如感應電動機、永磁同步電動機、磁阻電動機，或對應物。諸如AC/DC轉換器或變頻器的轉換器將電流提供給電動機來產生電梯轎廂的期望的移動。取決于電梯轎廂的運行方向與負載，曳引機的電動機可將電功率轉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。過去，再生的電力通常被消耗轉化為單獨的功率電阻中的熱量，這有能源效率有所妥協的效果。但是，現今，使用再生式轉換器。再生式轉換器是指能夠在兩個相反方向在電機(electric machine)和主電網之間饋送電功率的功率轉換器，即，還從再生電梯曳引機將電力饋送回主電網。在一些實施例中，再生式轉換器包括線路橋和機械橋，它們經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，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電機的繞組的交流輸出端的逆變器，而AC/DC轉換器具有帶有耦合到直流電動機或發電機的繞組的直流輸出端的H橋。線路橋和機械橋兩者都包含被布置作為支路(leg)的固態開關。該固態開關可能是IGBT晶體管、MOSFET晶體管或與之對應物。每個支路與對應的線路橋/機械橋的輸出端之一相關聯。每個支路包含在高壓和低壓直流中間電路母線之間串聯連接的高側和低側固態開關，并且輸出端連接到高側和低側開關的連接點。當支路的高側和低側開關在所選的調制頻率上，例如，在3kHZ和20kHZ之間，交替地開啟時，在對應的輸出端上形成可調節的輸出電壓。所使用的調制方法可以例如是PWM(脈沖寬度調制)或空間向量調制。附加的線路電流濾波器進一步連接在所述主電網的電力線和所述線路橋的交流端之間，以除去電流紋波，這是開關線路橋的高側和低側開關的結果。在線路橋的控制循環中，通過控制來自主電網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整到目標直流值。因此電力線的電流和電壓利用高精度的反饋信道來測量。
技術實現思路
再生式轉換器可以在啟動狀況下，特別是當主電網的電力線的阻抗很小時，從主電網產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果。有時，其原因可能是為了避免高側和低側線路橋開關之間的交叉傳導所需的消隱次數。另一方面，在線路橋反饋信道中的測量誤差也可能會導致對啟動電流的不希望的峰值。本專利技術的目的是解決至少一些上述問題。這個目的是利用根據權利要求1的方法和根據權利要求7的再生式轉換器實現的。本專利技術的一些優選實施例在從屬權利要求中描述。本專利技術的一個方面是一種初始化再生式轉換器的方法，該再生式轉換器包括連接到主電網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)時通過線路橋將所述直流中間電路充電到比主電網電壓的峰值更高的目標電壓。在本公開中，術語“非活躍機械橋”是指機械橋不工作的一種情況，即機械橋的高側和低側開關不開關。此外，在一些實施例中，術語“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的或可替換地只有機械橋的低側的開關被導通。在這樣的被稱為動態制動操作的情況下，功率不從直流中間電路傳輸到電機。術語“主電網電壓”在本公開中是指在連接再生式轉換器和主電網的電力線上存在的電壓；如果利用變壓器將主電網和轉換器分開，則“主電網電壓”是指連接到轉換器供電電纜的變壓器次級上的電壓。直流中間電路優選包括與所述直流中間電路母線并聯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換器操作。本專利技術的另一個方面是一種再生式轉換器，包括用于連接到主電網的線路橋，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機械橋保持非活躍時使得線路橋將直流中間電路充電到高于主電網電壓的峰值的目標電壓。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峰值電壓的目標電壓來初始化轉換器，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換器操作，因為已經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換器的壽命，并確保在開始轉換器操作時不發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換器的電壓和線路電流。根據一個或多個實施例，轉換器包括在線路橋交流輸出端與主電網之間串聯布置的線路電流濾波電感。該方法包含通過以預選的脈沖圖形開關線路橋的低側和/或高側開關中的一個或多個來對直流中間電路充電。根據一個或多個實施例，該方法包含通過只開關線路橋的低側開關中的一個或多個或者可替換地只開關線路橋的高側開關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，并且可以通過以預選的脈沖圖形開關該升壓電路的(多個)線路橋開關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，代替預選的脈沖圖形，使用控制回路來定義用于在轉換器的初始化期間操作的開關子集的開關圖形。根據一個或多個實施例，該方法包含觀測直流中間電路電壓，以及當直流中間電路電壓達到閾值時開始正常的轉換器操作。這可以意味著，在啟動情況下可以盡快開始正常的轉換器操作。術語“正常的轉換器操作”是指線路橋和機械橋兩者都工作并且因此發生主電網和電機之間的電力供應的工作情況。根據一個或多個實施例，再生式轉換器包括在線路橋交流輸出端與主電網連接之間串聯布置的線路電流濾波電感。根據一個或多個實施例，控制器包括用于存儲線路橋的低側開關和/或高側開關的一個或多個的控制脈沖的預選脈沖圖形的存儲器，并且該控制器被配置成使得以該預選脈沖圖形開關線路橋的低側開關和/或高側開關的一個或多個。根據一個或多個實施例，該線路橋包含布置作為支路的低側和高側開關，并且控制器被配置為使得所述線路橋通過僅開關所述開關的子集(例如，一個或多個，但不是所有的)來對直流中間電路充電。根據一個或多個實施例，控制器被配置為使得所述線路橋通過僅開關線路橋的低側開關中的一個或多個或者可替換地僅開關線路橋的高側開關中的一個或多個來對直流中間電路充電。根據一個或多個實施例，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直流中間電路達到閾值時開始正常的轉換器操作。根據一個或多個實施例，再生式轉換器是變頻器。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。本專利技術的任何方面可包含以上所描述的實施例中的至少一個。借助于下面對一些實施例的描述，將可以更好地理解前述
技術實現思路
，以及在下面呈現的本專利技術的其它特征和其它優點，所述描述并不限制本專利技術的應用的范圍。【附圖說明】圖1表示根據本公開實施例的再生式變頻器的示意圖。圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種初始化再生式轉換器(1)的方法，該再生式轉換器(1)包括經由直流中間電路(8A，8B)互連的線路橋(2)和機械橋(3)，該方法包含：在機械橋(3)保持非活躍時通過線路橋(2)將所述直流中間電路(8A，8B)充電到比主電網電壓(13)的峰值更高的目標電壓(14)。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：L斯托爾特，J尼坎德，
申請(專利權)人：通力股份公司，
類型：發明
國別省市：芬蘭;FI