再生逆變器裝置和使用電池單元的逆變器裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供再生逆變器裝置和使用電池單元的逆變器裝置。根據(jù)本發(fā)明的逆變器裝置可包括：轉(zhuǎn)換器單元，其配置為接收單相AC電以輸出DC電；電容器單元，其配置為吸收從轉(zhuǎn)換器單元輸出的DC電；逆變器單元，其配置為合成所吸收的DC電以輸出負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電力；以及轉(zhuǎn)換器控制器，其配置為基于單相AC電和轉(zhuǎn)換器單元的輸出DC電來(lái)控制轉(zhuǎn)換器單元，其中轉(zhuǎn)換器控制器包括：轉(zhuǎn)換器門信號(hào)發(fā)生器，其配置為控制包含在轉(zhuǎn)換器單元中的多個(gè)門；以及輸入線路諧波電壓發(fā)生器，其配置為輸出轉(zhuǎn)換器附加電力至連接到轉(zhuǎn)換器門信號(hào)發(fā)生器的輸入側(cè)的加法器，轉(zhuǎn)換器附加電力具有與單相AC電的基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)大小相同的單相AC電的基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)。
【專利說(shuō)明】再生逆變器裝置和使用電池單元的逆變器裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種再生逆變器裝置和使用單元電池的逆變器裝置，且更具體地，涉及能夠通過(guò)在再生逆變器裝置和使用單元電池的逆變器裝置中的直流鏈(DC-1ink)電壓脈動(dòng)改善來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)體積減小和成本降低的一種再生逆變器裝置和使用單元電池的逆變器
裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]高電壓逆變器可以表示具有600V以上線間電壓均方根(RMS)值的輸入電力的逆變器。這樣的高電壓逆變器主要用于風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]在所述應(yīng)用領(lǐng)域中使用的高電壓逆變器中，變速操作頻繁地發(fā)生，因而，當(dāng)需要快速加速或快速減速操作時(shí)，要采用使用再生逆變器的再生操作，從而支持快速加速或快速減速。此外，例如，對(duì)于諸如牽引機(jī)、提升機(jī)、輸送機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域，這樣的再生操作基本上是必需的。
[0004]圖1示出了一種典型的高電壓逆變器裝置的連接構(gòu)造。
[0005]存在有各種高電壓逆變器，但對(duì)于如圖1所示的靠單位電力驅(qū)動(dòng)的高電壓逆變器的示例，高電壓逆變器100接收3相電源來(lái)更換相位，并增強(qiáng)電力電流的諧波失真率，然后通過(guò)變壓器生成單位電力， 并將單位電力合成進(jìn)3相電壓中從而按照各個(gè)相位將其供給3相電動(dòng)機(jī)。
[0006]圖2示出了高電壓逆變器100的單元電池構(gòu)造。
[0007]每個(gè)單元電池可以包括:電感器202，其用來(lái)接收來(lái)自輸入電源單元201的交流(AC)電以存儲(chǔ)和供給電力；轉(zhuǎn)換器203，其用來(lái)將通過(guò)電感器202的電力轉(zhuǎn)換成DC電；轉(zhuǎn)換器控制器206，其用來(lái)控制轉(zhuǎn)換器203 ；電容器204，其用來(lái)吸收轉(zhuǎn)換器203的輸入/輸出電力；逆變器205，其用來(lái)將DC電再次轉(zhuǎn)換成AC電；以及逆變器控制器207，其用來(lái)控制逆變器 205。
[0008]被包括在逆變器裝置100中的單元電池接收單相電力以提供相電壓。根據(jù)轉(zhuǎn)換器控制器206和逆變器控制器207的開關(guān)控制來(lái)實(shí)施其具體操作，并可以參照Chapter7，Binffu, High-Power Converters and AC Drive, Wiley-Science (Wiley-科學(xué)、吳彬、高功率轉(zhuǎn)換器和AC驅(qū)動(dòng)器、第7章)來(lái)描述其詳細(xì)操作。
[0009]更具體地，轉(zhuǎn)換器控制器206是轉(zhuǎn)換器203的輸出端口以控制被連接至電容器204的DC線電壓。通常，電容器204被用來(lái)解決在輸入/輸出端口中的功率不平衡，且當(dāng)從電源側(cè)供給的輸入功率大于負(fù)載處消耗的輸出功率時(shí)，DC線電壓升高，而在相反情況下DC線電壓降低以進(jìn)行吸收操作。圖3和圖4示出了用來(lái)控制DC線電壓的轉(zhuǎn)換器控制器206的DC線電壓控制器構(gòu)造。
[0010]可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，以如圖3中所示的積分比例控制器或如圖4中所示的比例積分控制器的形式來(lái)選擇性地配置典型的DC線電壓控制器。
[0011]在每幅圖中，Kp表示比例增益，Ki表示積分增益，Vdc可以代表被輸出至電容器204的DC線電壓的測(cè)量值，而Vdc*代表DC線電壓控制指令信號(hào)值。
[0012]基于dq坐標(biāo)系電流，如等式I中可以計(jì)算圖3中獲得的q軸電流指令信號(hào)iq*，如等式2中可以計(jì)算圖4中獲得q軸電流指令信號(hào)iq*。
[0013]【等式I】
【權(quán)利要求】
1.一種再生逆變器裝置，包括: 轉(zhuǎn)換器單元，其被配置為接收單相交流電以輸出直流電； 電容器單元，其被配置為吸收從所述轉(zhuǎn)換器單元輸出的直流電； 逆變器單元，其被配置為合成所吸收的直流電以輸出負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電力；以及轉(zhuǎn)換器控制器，其被配置為基于所述單相交流電和所述轉(zhuǎn)換器單元的輸出直流電來(lái)控制所述轉(zhuǎn)換器單元， 其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器包括: 轉(zhuǎn)換器門信號(hào)發(fā)生器，其被配置為控制被包含在所述轉(zhuǎn)換器單元中的多個(gè)門；以及輸入線路諧波電壓發(fā)生器，其被配置為輸出轉(zhuǎn)換器附加電力至被連接到所述轉(zhuǎn)換器門信號(hào)發(fā)生器的輸入側(cè)的加法器，所述轉(zhuǎn)換器附加電力具有與所述單相交流電的基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)大小相同的所述單相交流電的基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生逆變器裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器包括: 相位檢測(cè)單元，其被配置為檢測(cè)所述單相交流電的相位信息； 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，其被配置為基于所檢測(cè)出的相位信息將所述單相交流電的電流轉(zhuǎn)換成依據(jù)dq同步坐標(biāo)系的d軸電流和q軸電流； 電壓控制器，其被配置為根據(jù)所述轉(zhuǎn)換器單元的輸出電壓來(lái)生成d軸控制電流和q軸控制電流；以及 電流控制器，其被配置為根據(jù)經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的d軸電流和q軸電流以及從所述電壓控制器輸出的所述d軸控制電流和q軸控制電流來(lái)生成用來(lái)控制所述轉(zhuǎn)換器單元的第一控制電壓， 其中，所述輸入線路諧波電壓發(fā)生器基于所述單相交流電和所述第一控制電壓來(lái)輸出第二控制電壓，并且 所述加法器將所述第一控制電壓和所述第二控制電壓相加以將其輸出至所述轉(zhuǎn)換器門信號(hào)發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生逆變器裝置，其中，所述輸入線路諧波電壓發(fā)生器包括用來(lái)保持所述轉(zhuǎn)換器附加電力的電壓大小和頻率處于預(yù)定倍數(shù)的比例控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生逆變器裝置，其中，所述預(yù)定倍數(shù)是3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的再生逆變器裝置，其中，所述輸入線路諧波電壓發(fā)生器包括: 減法器，其被配置為輸出所述第一控制電壓和單相電源電壓之間的差； 絕對(duì)值計(jì)算單元，其被配置為計(jì)算所述減法器輸出的絕對(duì)值以計(jì)算所述基頻分量的大小; 比例控制器，其被配置為基于所計(jì)算出的所述基頻分量的大小來(lái)輸出預(yù)定大小的諧波電壓；以及 相位判定單元，其被配置為控制相位以使得從所述比例控制器輸出的諧波電壓變成預(yù)定倍數(shù)個(gè)基頻以輸出所述第二控制電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生逆變器裝置，進(jìn)一步包括: 逆變器控制器，其被配置為基于所述逆變器單元的所述輸出電壓來(lái)控制所述逆變器單元， 其中，所述逆變器控制器包括:逆變器門信號(hào)發(fā)生器，其被配置為控制被包含在所述逆變器單元中的多個(gè)門；以及輸出線路諧波電壓發(fā)生器，其被配置為輸出逆變器附加電力至被連接到所述逆變器門信號(hào)發(fā)生器的輸入側(cè)的加法器，所述逆變器附加電力具有與所述逆變器單元的所述輸出電壓的基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)大小相同的所述逆變器單元的所述輸出電壓的基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的再生逆變器裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換器附加電力頻率的所述單相交流電的所述基頻分量的預(yù)定倍數(shù)與逆變器附加電力頻率的所述逆變器單元的所述輸出電壓的所述基頻分量的預(yù)定倍數(shù)相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的再生逆變器裝置，其中，所述輸出線路諧波電壓發(fā)生器包括:絕對(duì)值計(jì)算單元，其被配置為計(jì)算所述逆變器單元的所述輸出電壓的基頻分量的大?。灰约? 相位判定單元，其被配置為通過(guò)基于所述逆變器單元的所述輸出電壓的負(fù)載角和所述逆變器單元的所述輸出電壓的基頻分量大小的相位控制來(lái)輸出所述逆變器附加電力。
9.一種包括多個(gè)單元電池的逆變器裝置，所述逆變器裝置包括: 相位替換變壓器單元，其被配置為從輸入電源接收3相電以進(jìn)行相位替換，并且將單相電提供給每個(gè)單元電池；以及 輸出線路，其被配置為合成從所述每個(gè)單元電池輸出的電力以將其輸出至3相驅(qū)動(dòng)負(fù)載， 其中，所述每個(gè)單元電池均包括: 轉(zhuǎn)換器單元，其被配置為接收所述單相電以輸出直流電； 逆變器單元，其被配置為輸出所述直流電至所述輸出線路； 轉(zhuǎn)換器控制器，其被配置為基于所述單相電和所述轉(zhuǎn)換器單元的輸出電力來(lái)控制所述轉(zhuǎn)換器單元；以及 逆變器控制器，其被配置為基于所述逆變器單元的所述輸出電壓來(lái)控制所述逆變器單元， 其中，所述轉(zhuǎn)換器控制器包括輸入線路諧波電壓發(fā)生器，所述輸入線路諧波電壓發(fā)生器被配置為輸出轉(zhuǎn)換器附加電力，所述轉(zhuǎn)換器附加電力具有與所述單相電的所述基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)大小相同的所述單相交流電的所述基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)，以及所述逆變器控制器包括輸出線路諧波電壓發(fā)生器，所述輸出線路諧波電壓發(fā)生器被配置為輸出逆變器附加電力，所述逆變器附加電力具有與所述輸出電壓的所述基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)大小相同的所述輸出電壓的所述基頻分量的頻率的預(yù)定倍數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的逆變器裝置，其中，所述每個(gè)單元電池均使用被分成與待被連接至所述輸出線路的3相驅(qū)動(dòng)負(fù)載的每一相對(duì)應(yīng)的預(yù)定組的單元電池。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的逆變器裝置，其中，所述3相驅(qū)動(dòng)負(fù)載的相電壓使用被合成為已分成所述預(yù)定組的單元電池的電壓之和的單元電池。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的逆變器裝置，其中，被包含在所述每個(gè)單元電池中的所述逆變器單元和所述轉(zhuǎn)換器單元使用被連接在串聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)中的單元電池。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的逆變器裝置，其中，所述3相驅(qū)動(dòng)負(fù)載使用包含感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)的單元電池。
【文檔編號(hào)】H02M5/458GK103683966SQ201310399143
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】崔乘喆, 俞安櫓 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社