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    用于減小諧波的裝置和方法制造方法及圖紙

    技術編號:14504028 閱讀:161 留言:0更新日期:2017-01-31 11:37
    本發明專利技術提供了用于例如當使用一個交流-交流轉換器(52)來驅動一個負載(10)(如一個電動機驅動)時減小諧波的系統和方法。在一個第一實施例中,提供了多個負載驅動電路(52a-52c),每個負載驅動電路從一個三相交流電源(2)中汲取電流并且驅動一個交流負載,其中,每個所述負載驅動電路包括一個三相整流器,這些負載驅動電路的這些整流器被控制(54)成使得這些負載驅動電路對該交流電源的整流是交錯的。在一個第二實施例中,一個負載驅動電路包括一個電子感應器,該電子感應器被配置成用于控制該直流鏈路,這樣使得由該負載驅動電路從該交流電源(2)中汲取的電流具有一個階梯狀輪廓。可以將該第一和第二實施例結合起來。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】專利
    本專利技術涉及減小電源系統中例如當驅動非線性負載時所引起的諧波。專利技術背景理想的交流電源本質上是正弦的。非線性負載(如整流器和電機驅動器)將不同的頻率引入電源中。這些不同的頻率被稱作諧波。圖1示出了總體上由參考標號1指示的系統,其中一個負載(如一個電機)在一個逆變器的控制下被驅動。系統1包括一個三相交流電源2、一個三相整流器4、一個直流鏈路部分6、一個逆變器8和一個負載10。直流鏈路部分6包括一個直流鏈路電容器12。一個第一感應器14連接在整流器4的一個第一輸出端與直流鏈路電容器12的一個第一端子之間。一個第二感應器15連接在整流器4的一個第二輸出端與直流鏈路電容器12的一個第二端子之間。感應器14、15(其設置在整流器4的直流側)有時被稱為直流扼流圈。如本領域內眾所周知的,由交流電源2提供的交流電源電壓被轉換成出現于跨直流鏈路電容器12的直流電壓。逆變器8將在該直流鏈路電容器的該直流信號轉換成用于驅動負載10的一個可控交流信號(典型地,該交流信號的振幅、相位和頻率是可控的)。從而,系統1提供了用于驅動負載10的一個可控交流-交流轉換器。整流器4和逆變器8都是非線性負載。因此,系統1能夠引起待引入交流電源2的顯著的諧波電流。提供感應器14和15以減小來自于待返回給交流電源2的較高的頻率成分(即諧波)。已經明確確認使用感應器來減小諧波。然而,尤其是當尋求過濾相對較低頻率的諧波電流時,感應器會既龐大又昂貴。進一步地,感應器會在較高電流級上飽和。仍然需要一種系統,其中能夠以其他方式減小諧波電流。本專利技術設法解決以上概述的問題。本專利技術的原理可應用于電機驅動應用(如以下描述的應用)。然而,本專利技術的原理可以應用于許多其他的應用,包括但不限于感應加熱和電弧爐系統。專利技術概述本專利技術提供了一種負載驅動電路(例如用于驅動電機),包括:一個整流器(如,一個三相整流器),該整流器具有耦合到一個交流電源(如,一個三相交流電源)上的一個輸入端;一個直流鏈路級(具有耦合到該整流器的該輸出端上的一個輸入端并且典型地,包括維持一個直流鏈路電壓的一個或多個直流鏈路電容器);一個逆變器,該逆變器具有耦合到該直流鏈路級的一個輸出端上的一個輸入端以及耦合到一個負載上的一個輸出端,其中,該逆變器將該直流鏈路級的一個輸出電壓轉換成用于驅動該負載的一個信號(典型地,在一個控制模塊的控制下);以及一個電子感應器(設置在該整流器與該直流鏈路級之間),該電子感應器被配置成用于控制該直流鏈路級的該輸出電壓和/或輸出電流,這樣使得該負載驅動電路從該交流電源中汲取的電流具有一個階梯狀輪廓。在該系統的典型使用中,該(三相)整流器的該直流鏈路電流被(使用該電子感應器)控制,以便控制該整流器的該輸入電流(即由該整流器從該交流電源中汲取的電流)。本專利技術還提供了一種方法,包括控制設置在一個整流器與一個負載驅動電路的一個直流鏈路級之間的一個電子感應器,這樣使得該直流鏈路級的該輸出電壓和/或輸出電流被控制成使得由該負載驅動電路從一個三相交流電源中汲取的電流具有一個階梯狀輪廓。在本專利技術的許多形式中,該階梯狀輪廓在數學上等效于分別具有第一、第二和第三相位偏移的一個第一、第二和第三脈沖的總和。更具體地,該階梯狀輪廓由給出,其中,30、α1和α2分別是所述第一、第二和第三偏移。應當注意,每個變量A、B、和C可以是正的或負的,這樣使得能夠由以上公式描述出各種各樣形狀的階梯狀輪廓。在本專利技術的許多形式中,該階梯狀輪廓由給出,其中,Idc1、Idc2和-Idc2是該第一、第二和第三脈沖的振幅。在本專利技術的許多形式中,變量Idc1和Idc2都是正的,但這不是必需的;例如,這些變量中的任一個(或兩者)可以是負的。因而,該階梯狀輪廓的生成可以是非常靈活的。通過在數學上表達出諧波,選擇以上概述的方程式中的變量是可能的,這樣使得減小或甚至消除特定諧波。這能夠被用于減小總諧波失真(THD),而不需要大的直流扼流圈。該階梯狀輪廓可以被成形為使得在一個三相系統中,用于該三相中每一相的階梯狀輪廓是對稱的。該階梯狀輪廓可以具有一個第一部分和一個第二部分,該第一和第二部分是對稱的,該第一部分包括一個第一凸起和一個第二凸起,其中,每個凸起具有一個持續時長θ,該第一凸起起始于脈沖開始之后的一個時間β,在該第一與第二凸起之間的時間是2β,并且從該第二凸起結束至該脈沖部分結束的時間由β給出。所述第二部分可以是該第一部分的逆(因此維持了該脈沖的對稱性)。在本專利技術的一些形式中,該脈沖的該第一和第二部分各自具有一個120度的持續時長,這樣使得2β+θ=60。該電子感應器可被配置成使得從該交流電源中汲取的該電流的至少一個諧波分量(如第五和/或第七諧波)被消除(或最小化)。該電子感應器可被配置成用于最小化或消除多于一個諧波(盡管這在數學上并不簡單)。該負載驅動電路可進一步包括在該交流電源與該/每個整流器之間的一個LC濾波器。本專利技術還提供了一種系統,該系統包括多個負載驅動電路,每個負載驅動電路從一個三相交流電源中汲取電流并且驅動一個交流負載,其中,每個所述負載驅動電路包括:一個整流器(如,一個三相整流器),該整流器具有耦合到該交流電源上的一個輸入端;一個直流鏈路級,該直流鏈路級具有耦合到該整流器的該輸出端上的一個輸入端(并且典型地,包括維持一個直流鏈路電壓的一個或多個直流鏈路電容器);以及一個逆變器,該逆變器具有耦合到該直流鏈路級的一個輸出端上的一個輸入端以及耦合到對應負載上的一個輸出端,其中,該逆變器將一個直流鏈路電壓轉換成用于驅動對應交流負載的一個信號(典型地,在一個控制模塊的控制下),其中:每個直流鏈路級包括一個電子感應器,該電子感應器被配置成用于控制該直流鏈路級的該(輸出)電壓和/或(輸出)電流;并且這些負載驅動電路的這些整流器被安排成使得這些負載驅動器中的至少一些負載驅動器的整流是交錯的(因此減小該交流電源的該諧波失真)。因此,該多個整流器的定時能夠是交錯的,如從該交流電源汲取的電流總和與由每個并聯負載驅動電路汲取的電流相比具有較小的諧波含量。本專利技術還提供了一種方法,該方法包括控制并聯安排的多個負載驅動電路的整流器,這樣使得這些負載驅動器中的至少一些負載驅動器的整流是交錯的,其中,每個所述負載驅動電路包括:一個整流器,一個直流鏈路級,一個逆變器,以及一個電子感應器,該電子感應器被配置成用于控制該直流鏈路級的輸出電壓和/或輸出電流。該方法可以進一步包括控制每個并聯負載驅動本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種負載驅動電路,包括:一個三相整流器,該三相整流器具有耦合到一個三相交流電源上的一個輸入端;一個直流鏈路級;一個逆變器,該逆變器具有耦合到該直流鏈路級的一個輸出端上的一個輸入端以及耦合到一個負載上的一個輸出端,其中,該逆變器將該直流鏈路級的一個輸出電壓轉換成用于驅動該負載的一個信號;以及一個電子感應器,該電子感應器被配置成用于控制該直流鏈路級的該輸出電壓和/或輸出電流,這樣使得該負載驅動電路從該交流電源中汲取的電流具有一個階梯狀輪廓。

    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】2013.10.14 EP 13188438.91.一種負載驅動電路,包括:
    一個三相整流器,該三相整流器具有耦合到一個三相交流電源上的一個輸入端;
    一個直流鏈路級;
    一個逆變器,該逆變器具有耦合到該直流鏈路級的一個輸出端上的一個輸入端以及耦
    合到一個負載上的一個輸出端,其中,該逆變器將該直流鏈路級的一個輸出電壓轉換成用
    于驅動該負載的一個信號;以及
    一個電子感應器,該電子感應器被配置成用于控制該直流鏈路級的該輸出電壓和/或
    輸出電流,這樣使得該負載驅動電路從該交流電源中汲取的電流具有一個階梯狀輪廓。
    2.如權利要求1所述的負載驅動電路,其中,所述階梯狀輪廓在數學上等效于分別具有
    第一、第二和第三相位偏移的一個第一、第二和第三脈沖的總和。
    3.如權利要求2所述的負載驅動電路,其中,所述階梯狀輪廓由給出,其中,30、α1和α2分別是所述第一、第二和第三偏移。
    4.如權利要求2或權利要求3所述的負載驅動電路,其中,所述階梯狀輪廓由給出,其中,Idc1、Idc2和-Idc2是該第一、第二和第三脈沖的振幅。
    5.如任一前述權利要求所述的負載驅動電路,其中,所述階梯狀輪廓被成形為使得在
    一個三相系統中,用于該三相中每一相的階梯狀輪廓是對稱的。
    6.如任一前述權利要求所述的負載驅動電路,其中,該階梯狀輪廓具有一個第一部分
    和一個第二部分,該第一和第二部分是對稱的,該第一部分包括一個第一凸起和一個第二
    凸起,其中,每個凸起具有一個持續時長θ,該第一凸起起始于脈沖開始之后的一個時間β,
    在該第一與第二凸起之間的時間是2β,并且從該第二凸起結束至該脈沖部分結束的時間由
    β給出。
    7.如權利要求6所述的負載驅動電路,其中,該脈沖的該第一和第二部分各自具有一個
    120度的持續時長,這樣使得2β+θ=60。
    8.如任一前述權利要求所述的負載驅動電路,其中,該電子感應器被配置成用于使得
    從該交流電源中汲取的該電流的至少一個諧波被消除。
    9.一種系統,包括多個負載驅動電路,每個負載驅動電路從一個三相交流電源中汲取
    電流并且驅動一個交流負載,其中,每個所述負載驅動電路包括:
    一個三相整流器,該三相整流器具有耦合到該交流電源上的一個輸入端;
    一個直流鏈路級,該直流鏈路級具有耦合到該整流器的輸出端上的一個輸入端;以及
    一個逆變器,...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:菲魯茲·扎爾
    申請(專利權)人:丹佛斯電力電子有限公司
    類型:發明
    國別省市:丹麥;DK

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