專利名稱：電源設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是一種如在權(quán)利要求1的前序部分中限定的變頻器、一種如在權(quán)利 要求8的前序部分中限定的用于制造變頻器的方法、一種如在權(quán)利要求11的前序部分中限 定的用于控制變頻器的方法以及一種如在權(quán)利要求13的前序部分中限定的輸送系統(tǒng)的電 源設(shè)備。
背景技術(shù)：
變頻器用于例如在多相電網(wǎng)(electricity network)和電動機(jī)之間提供電力。在 該情況下電網(wǎng)和變頻器之間的電力供應(yīng)通過網(wǎng)絡(luò)整流器而發(fā)生，且變頻器和電動機(jī)之間的 電力供應(yīng)通過逆變器(inverter)發(fā)生。網(wǎng)絡(luò)整流器和逆變器通過中間電路而彼此連接。網(wǎng) 絡(luò)整流器將電網(wǎng)的電力整流為中間電路電力，且逆變器進(jìn)一步將前述中間電路電力變換為 用于電動機(jī)的交流電。通過固態(tài)開關(guān)進(jìn)行電力控制。傳統(tǒng)上，諸如軛流器(choke)或電容 器的無源能量存儲器被安裝于變頻器的中間電路。如果中間電路包括軛流器，則其被稱為 具有電流中間電路的變頻器，而如果中間電路包括電容器，則其被稱為具有電壓中間電路 的變頻器。通過無源能量存儲器的方式，盡力減少中間電路電力的瞬時波動。至少由于變 頻器的固態(tài)開關(guān)的操作而導(dǎo)致這些類型的瞬時波動。變頻器的固態(tài)開關(guān)的操作也導(dǎo)致在電網(wǎng)側(cè)的瞬時功率中的波動，為此，通常實際 上向網(wǎng)絡(luò)整流器的相(phase)添加諸如電感器的分離能量存儲器。利用安裝于中間電路的無源能量存儲器，盡力減少例如在變頻器的控制錯誤期間 的中間電路電流或中間電路電壓的改變以及改變速度。中間電路電壓或中間電路電流中的 突然和未受控制的改變可能容易地導(dǎo)致變頻器的固態(tài)開關(guān)的破壞。前述無源能量存儲器具有較大的尺寸，并且在變頻器的結(jié)構(gòu)中它們通常形成最大 的獨立空間消耗部分。在現(xiàn)代電源系統(tǒng)中，特別是在城市區(qū)域中，對于空間的需要總是個問 題，并且例如在建筑物中布置變頻器可能需要特定工程。在例如沒有機(jī)房的現(xiàn)代電梯系統(tǒng) 中，對空間的需要也是個問題，在該現(xiàn)代電梯系統(tǒng)中，變頻器被布置在電梯豎井中或例如電 梯的制動層上。公開F175700提出了一種用于在三相網(wǎng)絡(luò)和直流電壓源之間控制直流電壓源的 電力的方法和電源裝置。如該公開所提出的，連接電源裝置的晶體管以使得連接到直流電 壓源的正極的晶體管被連接為在其中連接到電源裝置的三相網(wǎng)絡(luò)的電壓最大的電源裝置 的相中導(dǎo)電，并且連接到直流電壓源的負(fù)極的晶體管被連接為在其中所述三相網(wǎng)絡(luò)的電壓 最小的電源裝置的相中導(dǎo)電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決前述問題和在描述中公開的問題。在該情況下，本發(fā)明公開 了一種新型的變頻器，其中變頻器在其尺寸及其標(biāo)注尺寸(dimensioning)需要二者方面 小于現(xiàn)有技術(shù)，并且與現(xiàn)有技術(shù)相比結(jié)構(gòu)更簡單且更可靠。
根據(jù)本發(fā)明的變頻器的特征在于在權(quán)利要求1的特征部分中所公開的技術(shù)特征。 根據(jù)本發(fā)明的用于制造變頻器的方法的特征在于在權(quán)利要求8的特征部分中所公開的技 術(shù)特征。根據(jù)本發(fā)明的用于控制變頻器的方法的特征在于在權(quán)利要求11的特征部分中所 公開的技術(shù)特征。根據(jù)本發(fā)明的輸送系統(tǒng)的電源設(shè)備的特征在于在權(quán)利要求13的特征部 分中公開的技術(shù)特征。本發(fā)明的其他特征的特征在于在其他權(quán)利要求中公開的技術(shù)特征。 在本申請的描述性部分也論述了一些發(fā)明實施例。也可以與下面所呈現(xiàn)的權(quán)利要求不同地 限定本申請的發(fā)明內(nèi)容。發(fā)明內(nèi)容還可包括幾個獨立的發(fā)明，特別是當(dāng)鑒于表述或暗含的 子任務(wù)、或者從所實現(xiàn)的優(yōu)點或優(yōu)點的類別的觀點來考慮本發(fā)明時。在該情況下，從獨立的 發(fā)明構(gòu)思的角度來看，下面權(quán)利要求中包含的一些屬性可能是多余的。通過省略無源能量存儲器而使根據(jù)本發(fā)明的變頻器在尺寸上小于現(xiàn)有技術(shù)，所 述無源能量存儲器傳統(tǒng)上與變頻器的中間電路一起安裝并且影響電流和電壓的通過及改 變速度。這些類型的能量存儲器例如是扼流器和電容器。根據(jù)本發(fā)明，通過將監(jiān)視變頻器 的機(jī)能的監(jiān)視與固態(tài)開關(guān)的控制進(jìn)行組合來控制在變頻器的主電路中的電流的通過。根 據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整流器和逆變器的固態(tài)開關(guān)的控制，使得交流電源和電機(jī)(electric machine)之間的電流的通過在變頻器的所有控制情況中都是可能的，并且電機(jī)的電流通路 不斷開。在本發(fā)明的一個實施例中，通過在持續(xù)導(dǎo)電時控制逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)之一也減少 了中間電路電力中的瞬時改變速度。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明省略與變頻器的中間電路一起安裝的無源能量存儲器時，變頻器的 固態(tài)開關(guān)直接從電機(jī)的線圈的磁場能量接收換向(commutation)所需的能量。根據(jù)本發(fā)明的變頻器適于在多相交流電源和電機(jī)之間提供電力。該變頻器包括連 接到交流電源的網(wǎng)絡(luò)整流器以及連接到電機(jī)的逆變器。利用固態(tài)開關(guān)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整流器和 逆變器中的電力供應(yīng)。該類型的轉(zhuǎn)接開關(guān)包括串聯(lián)連接的兩個固態(tài)開關(guān)。在轉(zhuǎn)接開關(guān)中，反 并聯(lián)連接的(antiparallel-cormected) 二極管與固態(tài)開關(guān)中的可控開關(guān)并聯(lián)連接。網(wǎng)絡(luò) 整流器和逆變器通過中間電路彼此連接，其中不用無源存儲器來實現(xiàn)所述中間電路。網(wǎng)絡(luò) 整流器的正轉(zhuǎn)接觸點被控制為在其中相電壓的瞬間值最大的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持續(xù)導(dǎo)電， 以用于在交流電源和中間電路之間提供電力。網(wǎng)絡(luò)整流器的負(fù)轉(zhuǎn)接觸點被控制為在其中相 電壓的瞬間值最小的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持續(xù)導(dǎo)電，以用于在交流電源和中間電路之間提供 電力。在本發(fā)明的一個實施例中，變頻器包括用于檢測操作異常的確定，并且基于所確定的 操作異常而控制變頻器的轉(zhuǎn)接開關(guān)被斷開。在根據(jù)本發(fā)明的用于制造變頻器的方法中，由固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)制造網(wǎng)絡(luò)整流器和逆 變器；在網(wǎng)絡(luò)整流器和逆變器之間做成沒有無源能量存儲器的中間電路；對變頻器進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)整流器控制；并且與所述控制結(jié)合進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整流器的相電壓的確定。在根據(jù)本發(fā)明的一 個方法中，對變頻器進(jìn)行用于檢測操作異常的確定，并且還與逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制的 斷開結(jié)合進(jìn)行操作異常的確定。在根據(jù)本發(fā)明的用于控制變頻器的方法中，網(wǎng)絡(luò)整流器的正轉(zhuǎn)接觸點被控制為在 其中供應(yīng)電壓的瞬間值為最大的相中持續(xù)導(dǎo)電；網(wǎng)絡(luò)整流器的負(fù)轉(zhuǎn)接觸點被控制為在其中 相電壓的瞬間值為最小的相中持續(xù)導(dǎo)電；并且逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)被控制為在其中供應(yīng)電壓 的瞬間值的絕對值為最大的逆變器的相中持續(xù)導(dǎo)電。根據(jù)本發(fā)明的輸送系統(tǒng)的電源設(shè)備包括輸送器具，還包括為移動輸送器具而驅(qū)動的電動機(jī)。輸送器具適于利用電動機(jī)而移動，利用電驅(qū)動包括的變頻器的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)來 發(fā)生該電動機(jī)的電力供應(yīng)。所述變頻器包括網(wǎng)絡(luò)整流器，連接到輸送系統(tǒng)的交流電源；以 及逆變器，連接到電動機(jī)的相。在轉(zhuǎn)接開關(guān)中，反并聯(lián)連接的二極管與可控開關(guān)并聯(lián)安裝。 前述網(wǎng)絡(luò)整流器和逆變器通過中間電路彼此連接，其中在無源能量存儲器的情況下來實現(xiàn) 中間電路。網(wǎng)絡(luò)整流器的正轉(zhuǎn)接觸點被控制為在其中交流電源的相電壓的瞬間值為最大的 網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持續(xù)導(dǎo)電，用來在交流電源和中間電路之間提供電力；并且網(wǎng)絡(luò)整流器 的負(fù)轉(zhuǎn)接觸點被控制為在其中交流電源的相電壓的瞬間值為最小的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持 續(xù)導(dǎo)電，用來在交流電源和中間電路之間提供電力。變頻器包括用于檢測操作異常的確定， 并且基于所確定的操作異常將逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制斷開。通過基于前述所確定的操作 異?？刂戚斔推骶叩闹苿悠鱽硗Ｖ馆斔推骶叩囊苿?。在本發(fā)明中所指的輸送系統(tǒng)可以例如是電梯系統(tǒng)、自動扶梯系統(tǒng)、活動人行道系 統(tǒng)、強(qiáng)制傳動電梯(positive drive elevator)系統(tǒng)、起重系統(tǒng)或運(yùn)輸系統(tǒng)。術(shù)語輸送器具 指輸送系統(tǒng)的功能性部分，利用其來移動要被輸送的物體。例如基于變頻器的一些測量或估計的電參數(shù)(諸如電壓、電流或瞬時功率)來執(zhí) 行變頻器的操作異常的確定。也可以例如基于固態(tài)開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)或基于開關(guān)的溫度來產(chǎn) 生確定。在根據(jù)本發(fā)明的輸送系統(tǒng)中，也可以例如基于監(jiān)視輸送器具的移動或基于監(jiān)視輸 送系統(tǒng)的安全電路的狀態(tài)來產(chǎn)生操作異常的確定。根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)可以是某一現(xiàn)有技術(shù)的交流電動機(jī)，例如同步電動機(jī)、永久磁 鐵電動機(jī)或鼠籠式電動機(jī)，或者另一方面，所述電機(jī)也可以例如是交流發(fā)電機(jī)。當(dāng)電動機(jī)被用來移動輸送器具時，電動機(jī)也可以包括用于在電動機(jī)和輸送器具之 間傳送能量的機(jī)械裝置(fitting)。這類裝置可以例如是軸、變速箱，或者例如是電梯機(jī)器 的牽引輪。在本發(fā)明的一個實施例中，在網(wǎng)絡(luò)整流器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的開關(guān)時刻，逆變器的所有 轉(zhuǎn)接開關(guān)被控制到同一開關(guān)狀態(tài)。在該情況下，基于逆變器的開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，中間電路的 電路通過一時間延遲而被確定為降低到0，并且基于中間電路的電流的前述確定來控制網(wǎng) 絡(luò)整流器的轉(zhuǎn)接開關(guān)。在本發(fā)明中所指的固態(tài)開關(guān)可以是例如IGBT晶體管、MOSFET晶體管、閘流管、 SCR(硅控整流器)開關(guān)或雙極型晶體管。本發(fā)明也包括下述構(gòu)思通過逐級減少安裝到中間電路的無源能量存儲器的容量 并且通過同時降低網(wǎng)絡(luò)整流器的開關(guān)頻率，增加變頻器的功率范圍的標(biāo)注尺寸。在該情況 下，變頻器的相同基本構(gòu)思可以被轉(zhuǎn)換為用于不同功率的負(fù)載。在本發(fā)明的一個實施例中，用諸如鋁電容器或陶瓷電容器的低電容干擾濾波電容 器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)上布置于變頻器的中間電路中并充當(dāng)無源能量存儲器的、諸如電解電容器的 高電容電容器。這類傳統(tǒng)電解電容器的電容一般高于一百微法，通常在400-500微法的范 圍內(nèi)，而代替其的干擾濾波電容器的電容顯然低于一百微法。這類干擾濾波電容器并不以 與傳統(tǒng)高電容或高電感能量存儲器同樣的方式充當(dāng)無源能量存儲器。在本發(fā)明的一個實施例中，至少兩個逆變器被連接到變頻器的同一中間電路。在 該情況下，第一逆變器被連接到第一電機(jī)，且第二逆變器被連接到第二電機(jī)。在本發(fā)明的一 個實施例中，前述第一和第二逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的開關(guān)周期是相間的，以使得平均上在不同時刻發(fā)生第一和第二逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)中的開關(guān)。以此方式，可以減少中間電路中的瞬 時功率的波動。本發(fā)明的一個優(yōu)點是當(dāng)從變頻器的主電路中省略無源能量存儲器時，減小了變 頻器的尺寸。這節(jié)約了空間并使得變頻器的安裝更加容易。諸如電解電容器的無源能量存 儲器的壽命與環(huán)境溫度相關(guān)。在變頻器內(nèi)部，特別是固態(tài)開關(guān)的溫度升高導(dǎo)致電容器以及 同時變頻器的壽命縮短。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明控制網(wǎng)絡(luò)整流器的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)時，在電流在DC電路中行進(jìn)時，一 個正轉(zhuǎn)接觸點和一個負(fù)轉(zhuǎn)接觸點總是處于導(dǎo)電狀態(tài)。在該情況下，從中間電路到交流電源 的電路通路被接通。此外，當(dāng)通過控制逆變器的開關(guān)使得電流能夠在中間電路和電機(jī)之間 通過時，交流電源和電機(jī)的線圈之間的電流通路被接通。因而，無需安裝在中間電路中的無 源能量存儲器即可控制變頻器的主電路中的電流的通過。當(dāng)基于變頻器的操作異常而斷開逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制時，中間電路中的電流 的通過停止。在該情況下，可以利用斷開開關(guān)控制來防止中間電路電壓或電流的突然變化， 否則該突然變化將導(dǎo)致其中沒有向中間電路安裝無源能量存儲器的該類變頻器的固態(tài)開 關(guān)的損害。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)整流器的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)與逆變器的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)交替地被連續(xù)安裝在同 一散熱片上時，逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)可被布置為更加彼此遠(yuǎn)離，這改善了它們的冷卻。也就是 說，在逆變器的開關(guān)中存在較強(qiáng)的溫度升高的某一控制情形中，在該情況下散熱片從靠近 開關(guān)處局部地開始變暖，并且從逆變器的開關(guān)經(jīng)由散熱片而到環(huán)境的熱的通過被削弱。當(dāng) 開關(guān)被放置得彼此遠(yuǎn)離、并且在所述開關(guān)之間布置在相應(yīng)的控制情形中不以相同方式變暖 的網(wǎng)絡(luò)整流器的開關(guān)類型時，散熱片的局部變暖被降低，散熱片更均勻地變暖，并且散熱片 的熱傳送能力提高。在該情況下，轉(zhuǎn)接開關(guān)的熱應(yīng)力也減小，并且開關(guān)的壽命被延長。在該 情況下，變頻器的轉(zhuǎn)接開關(guān)也可以形成為用于更大電流的尺寸。當(dāng)逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)被控制為在其中供應(yīng)電壓的瞬間值的絕對值為最大的相中 持續(xù)導(dǎo)電時，減少了提供給變頻器的中間電路的功率的瞬時波動。由于網(wǎng)絡(luò)整流器的相中 的電力的瞬時波動比得上中間電路的電力波動，因此現(xiàn)在也減少了經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)整流器的相而 傳遞到交流電源的電力和電流的諧波。當(dāng)使用電機(jī)時，其功率因子為80-95%，則基本上最 大電流也以最大絕對電壓的相來行進(jìn)。在該情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)接開關(guān)持續(xù)導(dǎo)電時，在該情況下變 頻器的半導(dǎo)體的溫度升高降低，也不發(fā)生開關(guān)干擾。處理該類大功率因子的一種電機(jī)是永 久磁鐵同步電動機(jī)。在本發(fā)明的一個實施例中，電容器被連接在網(wǎng)絡(luò)整流器的相之間，以用于過濾交 流電源的電流。在該情況下，可以利用前述電容器來減少由于變頻器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的操作而 在交流電源的電流中導(dǎo)致的干擾。根據(jù)本發(fā)明的輸送系統(tǒng)的一個優(yōu)點是與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以使輸送系統(tǒng)的電驅(qū) 動具有尺寸更小。根據(jù)本發(fā)明的輸送系統(tǒng)的另一優(yōu)點是與操作異常相關(guān)地提高了安全性。 在通過斷開逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制而防止電力從交流電源供應(yīng)到電動機(jī)的同時，通過控 制用以停止輸送器具的制動器來獲得安全性的提高。


下面，將通過參考附圖借助本發(fā)明的實施例的幾個例子來更詳細(xì)地描述本發(fā)明， 其中圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有電壓中間電路的變頻器；圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有電流中間電路的變頻器；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的變頻器；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)開關(guān)的一種布置；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的電梯系統(tǒng)的電源設(shè)備；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的、控制結(jié)合逆變器安裝的固態(tài)開關(guān)的斷路器電路的示意圖；圖7示出網(wǎng)絡(luò)整流器或逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的電路圖；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的電路圖；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)整流器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制；以及圖11示出根據(jù)本發(fā)明的變頻器，其包括濾除由于變頻器的操作而導(dǎo)致的對交流 電源的電流的干擾的濾波設(shè)備。
具體實施例方式圖1示出具有電壓中間電路的現(xiàn)有技術(shù)的變頻器。變頻器中的網(wǎng)絡(luò)整流器4和逆 變器5通過DC電壓中間電路8而彼此連接。高電容電容器9被添加到DC電壓中間電路， 其電容通常為幾百微法。利用該無源能量存儲器，盡力減少中間電路中的電壓的瞬時波動。 變頻器還包括連接在電網(wǎng)2和網(wǎng)絡(luò)整流器4之間的分離的三相扼流器20，利用其盡力減少 網(wǎng)絡(luò)電流的諧波。圖2示出具有電流中間電路的現(xiàn)有技術(shù)的變頻器。在該情況下，高電感扼流器10 是中間電路8中的無源能量存儲器，利用其盡力減少中間電路電流的瞬時波動。扼流器的 量級通常為幾個毫亨。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的變頻器1。在電動機(jī)3和電網(wǎng)2之間連接該變頻器以提供 電力。網(wǎng)絡(luò)整流器4的相被連接到電網(wǎng)2的相。逆變器5的相被連接到電動機(jī)3的相。網(wǎng) 絡(luò)整流器4和逆變器5通過中間電路8而彼此連接，其中不通過諸如電容器9或軛流器10 的無源存儲器來實現(xiàn)中間電路。利用固態(tài)開關(guān)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整流器和逆變器中的電力供應(yīng)。 轉(zhuǎn)接開關(guān)包括與可控IGBT晶體管并聯(lián)安裝的反并聯(lián)連接的二極管。EMC濾波器26被添加 到變頻器1的電網(wǎng)2側(cè)，該EMC濾波器26濾除由在變頻器的操作中產(chǎn)生的高于150Khz的 頻率而導(dǎo)致的干擾。網(wǎng)絡(luò)電壓的測量22與網(wǎng)絡(luò)整流器的控制21結(jié)合?；谒鶞y量的網(wǎng)絡(luò)電壓UL1、 UL2、UL3，利用根據(jù)圖10的控制來控制網(wǎng)絡(luò)整流器4的轉(zhuǎn)接開關(guān)，使得正轉(zhuǎn)接觸點6A中 的IGBT晶體管被控制為在其中所測量的網(wǎng)絡(luò)電壓的瞬間值為最大的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持 續(xù)導(dǎo)電18，并且負(fù)轉(zhuǎn)接觸點6B中的IGBT晶體管被控制為在其中所測量的網(wǎng)絡(luò)電壓的瞬間 值為最小的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持續(xù)導(dǎo)電18。當(dāng)中間電路在正母線(busbar)8A中的電流的 方向朝向電網(wǎng)時，電流的曲線基本上接收在電網(wǎng)的所有相中、與在圖10中呈現(xiàn)的關(guān)于電流 的相IL1相同類型的形狀。以此方式，網(wǎng)絡(luò)整流器的控制確保電網(wǎng)的直流中間電路之間的電流通路是接通的。因為可控轉(zhuǎn)接觸點也包括反并聯(lián)連接的二極管，所以也可能根據(jù)直流 中間電路的電流的方向來控制IGBT晶體管，以使得晶體管被控制為僅當(dāng)直流中間電路的 正母線8A中的電流的方向朝向電網(wǎng)、且負(fù)中間電路母線8B中的電流的方向離開電網(wǎng)時才 導(dǎo)電。變頻器的操作異常的確定12與逆變器5的控制15結(jié)合?；谧冾l器的電參數(shù) (諸如基于電流和電壓)來確定操作異常。因為變頻器的控制同樣需要某些電參數(shù)的確定， 諸如電動機(jī)的電動機(jī)電流和供應(yīng)電壓以及中間電路的電流及電壓的確定，所以相同的參數(shù) 也可以被用來確定操作異常。操作異常的確定也監(jiān)視變頻器的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)， 并且如果檢測到偏離所希望的開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)，或者如果根據(jù)變頻器的電參數(shù)檢測到 操作異常，則通過斷開逆變器5的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制、例如通過根據(jù)圖6向斷路器電路發(fā)送控 制信號27來防止電流在中間電路8中通過。在本發(fā)明的一個實施例中，利用根據(jù)圖9的控制來控制根據(jù)圖3的逆變器的轉(zhuǎn)接 開關(guān)。在該情況下，逆變器5的轉(zhuǎn)接開關(guān)被控制為在其中供應(yīng)電壓的瞬間值的絕對值最大 的逆變器的相中持續(xù)導(dǎo)電16。圖9示出顯示了電動機(jī)3的供應(yīng)電壓相對于0的基波，以及 還示出了逆變器的相UR的供應(yīng)電壓的控制。該類控制的一個優(yōu)點是在變頻器的中間電路 8中減少了電力的瞬時值的波動。圖4示出固態(tài)開關(guān)的布置。例如，圖3或圖5的實施例中的變頻器的開關(guān)可以以 所展示的方式來放置。網(wǎng)絡(luò)整流器4的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)6與逆變器5的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)7交替 地被連續(xù)安裝在同一散熱片13上。變頻器1包括3個開關(guān)模塊14A、14B、14C，每個開關(guān)模 塊包含3個相鄰的轉(zhuǎn)接開關(guān)。網(wǎng)絡(luò)整流器4包括3個轉(zhuǎn)接開關(guān)6，其被連接到三相電網(wǎng)2的 相。逆變器5也是三相，包括6個固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)7’、7”，兩兩彼此與7并聯(lián)連接。使用開關(guān) 模塊14A、14B、14C的最中央的轉(zhuǎn)接開關(guān)6來形成網(wǎng)絡(luò)整流器的相，并且使用開關(guān)模塊的在 前述最中央的轉(zhuǎn)接開關(guān)旁邊的最外面的轉(zhuǎn)接開關(guān)7’、7”來形成逆變器的相。網(wǎng)絡(luò)整流器4 的主電路的電路圖在該情況下是根據(jù)圖7，且逆變器5的主電路的電路圖是根據(jù)圖8。圖5示出電梯系統(tǒng)的電源設(shè)備，其中根據(jù)本發(fā)明的變頻器1被安裝于該電梯系統(tǒng)。 變頻器本質(zhì)上為圖3所示的類型。變頻器適于在電網(wǎng)2和電動機(jī)3之間提供電力。在該情 況下，電梯廂23通過電動機(jī)3經(jīng)由繩索在電梯豎井中移動。本發(fā)明的該實施例中的變頻器 除了基于圖3的實施例中所指的確定外，還適于基于電梯廂23的移動以及電梯系統(tǒng)的安全 電路的狀態(tài)來確定操作異常。在該情況下，操作異常的確定12利用連接到電動機(jī)的編碼器 和連接到電梯廂的加速度傳感器來測量電梯廂在兩個溝槽(channel)上的移動。此外，操 作異常的確定12測量電梯系統(tǒng)的安全電路的狀態(tài)，諸如電梯的登陸門(landing door)的 安全電路的狀態(tài)以及定義電梯豎井的安全區(qū)域的安全電路的狀態(tài)。當(dāng)如前所述在變頻器的 操作中檢測到操作異常時、當(dāng)根據(jù)安全電路的狀態(tài)檢測出操作異常時、或者當(dāng)電梯廂的移 動的雙溝槽測量彼此不同時、或當(dāng)檢測到與所允許的電梯廂的移動不同的移動時，根據(jù)圖 6，利用斷路器電路斷開逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制，并且此外，通過至少控制電梯電動機(jī)的 制動器來停止電梯廂的移動，并且，當(dāng)特別需要安全性時，例如當(dāng)電梯廂在電梯豎井的末端 區(qū)段附近移動時，也控制機(jī)械地直接制動電梯廂的安全機(jī)構(gòu)(safety gear) 0在圖11所示的本發(fā)明的實施例中，除了電容器19被連接在網(wǎng)絡(luò)整流器4的各相 之間以用于過濾電網(wǎng)2的電流之外，否則變頻器1與在圖3中所示的為相同類型。在該情
10況下，利用前述電容器可以減少由于變頻器的操作而導(dǎo)致的對電網(wǎng)2的電流的干擾。變頻 器1的開關(guān)的控制導(dǎo)致行進(jìn)在中間電路8中的電流內(nèi)的開關(guān)頻率波動。中間電路電流的開 關(guān)頻率波動經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)整流器4的導(dǎo)電開關(guān)而行進(jìn)到前述導(dǎo)電開關(guān)所連接到的網(wǎng)絡(luò)整流器 的相。因為網(wǎng)絡(luò)整流器的各相被連接到電網(wǎng)2的各相，因而在沒有在網(wǎng)絡(luò)整流器4的各相 之間連接的電容器的情況下，中間電路電流的開關(guān)頻率波動將向前行進(jìn)到電網(wǎng)。通過電容 器，可以減少由于逆變器5和網(wǎng)絡(luò)整流器4的開關(guān)的操作導(dǎo)致的干擾；然而，要被濾除的大 多數(shù)干擾是由于逆變器5的操作而導(dǎo)致的。如圖11所示，電容器19在各相之間被連接成 三角形(delta)，但是電容器也可以恰好被連接成例如星形連接，以使得電容器19的第一 極被連接到網(wǎng)絡(luò)整流器4的相，而電容器的第二極被連接到公共端。通過借助本發(fā)明實施 例的幾個例子而描述了本發(fā)明。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明不限于上述實施 例，而是在由下面所附權(quán)利要求所限定的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)可能存在許多其他應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種變頻器(1)，適于在多相交流電源(2)和電機(jī)(3)之間提供電力；所述變頻器包括連接到交流電源的網(wǎng)絡(luò)整流器(4)和連接到電機(jī)的逆變器(5)；在網(wǎng)絡(luò)整流器和逆變器中，利用固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)(6、7)實現(xiàn)電力供應(yīng)；在轉(zhuǎn)接開關(guān)中，與可控開關(guān)并聯(lián)地安裝反并聯(lián)連接的二極管；其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)整流器(4)和所述逆變器(5)通過中間電路(8)而彼此連接，在沒有無源存儲器(9、10)的情況下來實現(xiàn)該中間電路；所述網(wǎng)絡(luò)整流器的正轉(zhuǎn)接觸點(6A)被控制為在其中相電壓的瞬間值為最大的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持續(xù)導(dǎo)電(18)，以用于在交流電源(2)和中間電路(8)之間提供電力；所述網(wǎng)絡(luò)整流器的負(fù)轉(zhuǎn)接觸點(6B)被控制為在其中相電壓的瞬間值為最小的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持續(xù)導(dǎo)電(18)，以用于在交流電源和中間電路之間提供電力；所述變頻器包括用于檢測操作異常的確定(12)；并且逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)(7)的控制適于基于所檢測的操作異常來斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)整流器(4)的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)(6)與所述逆變器(5)的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)(7)交替地被連續(xù)安裝在同一散熱片(13)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變頻器，其特征在于三個開關(guān)模塊(14A、14B、14C)被安裝到所述變頻器，每個開關(guān)模塊包含三個相鄰的轉(zhuǎn) 接開關(guān)；所述網(wǎng)絡(luò)整流器(4)包括三個轉(zhuǎn)接開關(guān)(6)，該三個轉(zhuǎn)接開關(guān)(6)的每個連接到交流電 源⑵的每個相；所述逆變器(5)為三相，包括六個固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)(7’、7”)，所述逆變器的每個相并聯(lián)(7)連接兩個轉(zhuǎn)接開關(guān)；使用開關(guān)模塊(14A、14B、14C)的最中央的轉(zhuǎn)接開關(guān)(6)來形成網(wǎng)絡(luò)整流器⑷的相； 并且在于使用開關(guān)模塊的在前述最中央的轉(zhuǎn)接開關(guān)旁邊的最外面的轉(zhuǎn)接開關(guān)(7’、7”)來 形成逆變器(5)的相。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的變頻器，其特征在于所述變頻器的逆變器 (5)適于利用逆變器控制(15)來調(diào)節(jié)電機(jī)(3)的供應(yīng)電壓；并且在于所述逆變器的轉(zhuǎn)接開 關(guān)(7)被控制為在其中供應(yīng)電壓的瞬間值的絕對值為最大的逆變器的相中持續(xù)導(dǎo)電(16)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的變頻器，其特征在于根據(jù)所述逆變器(5) 的轉(zhuǎn)接開關(guān)(7)的開關(guān)狀態(tài)來確定所述中間電路(8)的電流；并且在于基于根據(jù)前述逆變 器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)而確定的中間電路的電流來控制所述網(wǎng)絡(luò)整流器(4)的至少一 個轉(zhuǎn)接開關(guān)(6)，
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的變頻器，其特征在于電容器(19)被連接在 網(wǎng)絡(luò)整流器(4)的相之間，以用于過濾所述交流電源(2)的電流。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的變頻器，其特征在于不用連接到所述網(wǎng)絡(luò) 整流器(4)的相的高電感能量存儲器(20)來實現(xiàn)所述交流電源(2)的電流的過濾。
8.一種用于制造變頻器的方法，在所述方法中-由固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)(6、7)制成網(wǎng)絡(luò)整流器⑷和逆變器(5)， 其特征在于-在所述網(wǎng)絡(luò)整流器和所述逆變器之間制成沒有無源能量存儲器(9、10)的中間電路⑶；_對所述變頻器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整流器控制(21)，且與所述控制結(jié)合地進(jìn)行所述網(wǎng)絡(luò)整流器 的相電壓的確定(22)；-該確定適于所述變頻器檢測(12)操作異常；-與控制所述逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)(7)的制動器結(jié)合地進(jìn)行操作異常的確定(12)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于-三個開關(guān)模塊(14A、14B、14C)被安裝到所述變頻器，每個開關(guān)模塊包含三個相鄰的 轉(zhuǎn)接開關(guān)(6、7，、7”)；_所述開關(guān)模塊的最中央的轉(zhuǎn)接開關(guān)(6)適于所述網(wǎng)絡(luò)整流器⑷的相；-所述開關(guān)模塊的兩個最外面的轉(zhuǎn)接開關(guān)(7’、7”)彼此并聯(lián)連接，并且前述并聯(lián)連接 (7)的轉(zhuǎn)接開關(guān)適于所述逆變器(5)的相。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于-所述網(wǎng)絡(luò)整流器(4)的相被適于連接到所述交流電網(wǎng)(2)，而無需連接到所述網(wǎng)絡(luò)整 流器的相的高電感能量存儲器(20)。
11.一種用于控制變頻器的方法，其特征在于-網(wǎng)絡(luò)整流器⑷的正轉(zhuǎn)接觸點(6A)被控制為在其中相電壓的瞬間值為最大的相中持 續(xù)導(dǎo)電(18)；-所述網(wǎng)絡(luò)整流器的負(fù)轉(zhuǎn)接觸點(6B)被控制為在其中相電壓的瞬間值為最小的相中 持續(xù)導(dǎo)電(18)；_逆變器(5)的轉(zhuǎn)接開關(guān)(7)被控制為在其中供應(yīng)電壓的瞬間值的絕對值為最大的逆 變器的相中持續(xù)導(dǎo)電(16)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于控制變頻器的方法，其特征在于-根據(jù)所述逆變器(5)的轉(zhuǎn)接開關(guān)(7)的開關(guān)狀態(tài)來確定所述中間電路的電流；_基于根據(jù)前述逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)而確定的中間電路的電流來控制所述網(wǎng) 絡(luò)整流器(4)的至少一個轉(zhuǎn)接開關(guān)(6)。
13.—種輸送系統(tǒng)的電源設(shè)備，該輸送系統(tǒng)包括輸送器具(23)，并且還包括為移動所 述輸送器具而驅(qū)動的電動機(jī)，該輸送器具適于利用電動機(jī)(3)而被移動，該電動機(jī)的電力 供應(yīng)適于利用連接到所述電動機(jī)的變頻器(1)的固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)(6、7)來發(fā)生，該變頻器包 括網(wǎng)絡(luò)整流器(4)，連接到所述輸送系統(tǒng)的交流電源(2)；以及逆變器(5)，適于電動機(jī) (3)的相，并且，在轉(zhuǎn)接開關(guān)中，反并聯(lián)連接的二極管與可控開關(guān)并聯(lián)安裝，其特征在于前述網(wǎng)絡(luò)整流器和逆變器通過中間電路(8)彼此連接，該中間電路不用 無源能量存儲器(9、10)來實現(xiàn)；所述網(wǎng)絡(luò)整流器(4)的正轉(zhuǎn)接觸點(6A)被控制為在其中交流電源的相電壓的瞬間值 為最大的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持續(xù)導(dǎo)電(18)，用來在所述交流電源⑵和所述中間電路⑶ 之間提供電力；所述網(wǎng)絡(luò)整流器的負(fù)轉(zhuǎn)接觸點(6B)被控制為在其中交流電源的相電壓的瞬間值為最 小的網(wǎng)絡(luò)整流器的相中持續(xù)導(dǎo)電(18)，用來在所述交流電源⑵和所述中間電路⑶之間 提供電力；所述變頻器包括用于檢測操作異常的確定(12)；并且所述逆變器的轉(zhuǎn)接開關(guān)的控制 適于基于所確定的操作異常來斷開；以及所述輸送器具(23)的移動適于通過基于前述的 操作異?？刂戚斔推骶叩闹苿悠?24、25)來停止。全文摘要
本發(fā)明涉及一種變頻器(1)，適于在多相交流電源(2)和電機(jī)(3)之間提供電力。變頻器包括連接到交流電源的網(wǎng)絡(luò)整流器(4)和連接到電機(jī)的逆變器(5)。在網(wǎng)絡(luò)整流器和逆變器中利用固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)(6、7)實現(xiàn)電力供應(yīng)，轉(zhuǎn)接開關(guān)包括與可控開關(guān)并聯(lián)安裝的反并聯(lián)連接的二極管。所述網(wǎng)絡(luò)整流器(4)和所述逆變器(5)通過中間電路(8)而彼此連接，該中間電路不用無源能量存儲器(9、10)來實現(xiàn)。
文檔編號B66B5/02GK101960703SQ200980106942
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者佩卡·賈科南, 安蒂·卡利奧尼米 申請人:通力股份公司