CN101253676A - 具有再生能力的变频驱动 - Google Patents

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Abstract

一种电设备包括多个单相功率单元，所述单相功率单元电连接来从源接收功率并向负载输送功率。单相功率单元包括第一列再生功率单元和第二列非再生功率单元。每个非再生功率单元可包括逆变器桥、电连接在该逆变器桥的终端两端的电容器组和电连接在所述终端两端的三相桥式整流器。当多个单元被用于电动机的制动时，非再生功率单元可提供无功功率。

Description

具有再生能力的变频驱动
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2005年5月19日提交的、题为“VFD with limitedregeneration capability(具有有限再生能力的VFD)”的待决美国临时专利申请No.60/682,781的优先权，并且将该美国临时专利申请的整体内容通过引用结合于此。
背景技术
近年来，用于中压变频驱动(VFD)应用的电路受到了关注。在过去十年中已提出了一些新颖的方法。例如，在如Hammond的美国专利No.5,625,545中所述的包含串联逆变器的电路中，该美国专利的公开内容在此通过全文引用结合于此，逆变器或功率单元(power cell)110包括三相二极管桥式整流器112、一个或多个直流(DC)电容器114以及H桥式逆变器116。整流器112将输入118交流(AC)电压转换为由连接在整流器112输出两端的电容器114所支撑的基本上恒定的DC电压。逆变器110的输出级包括带有两个极的H桥式逆变器116，这两个极为左极和右极，每个极具有两个设备。逆变器110通过使用对H桥式逆变器116中的半导体器件的脉宽调制(PWM)来将DC电容器114两端的DC电压变换为AC输出120。
当包括诸如图1中的110的功率单元的电路被连接到诸如电动机的负载上时，该电路可在工作在电动(motoring)模式下时将来自输入源的功率提供给电动机。然而，当需要降低电动机速度时，来自电动机的功率需要被逆变器吸收。功率必须被逆变器吸收时的这种工作模式被称为再生模式。每个功率单元中的二极管桥式整流器112并不允许功率被传输回给源。因此，该电路吸收的功率通过每个功率单元之内的逆变器和电容器的损耗所严格限制，并通常处于额定功率的约0.2％到约0.5％的范围内。
在此所包含的公开内容描述了解决上述问题中的一个或多个的尝试。
发明内容
在实施例中，制动电路包括功率单元装置(arrangement)，这些功率单元电连接以从源接收功率并向负载输送功率。该电路包括第一列再生功率单元、第二列非再生功率单元和控制电路。当负载以小于额定磁通(rated flux)和小于额定电流工作时，这些再生功率单元和非再生功率单元的输出电压可至少基本上维持在其额定值处。当该负载以额定磁通和小于额定电流工作时，该控制电路可至少基本上使用这些再生功率单元的电流能力(current capability)。当该负载以额定磁通和全电流工作时，该控制电路可至少基本上使用这些再生功率单元和非再生功率单元的电流能力。在制动期间，电压降可出现在所有单元两端。
在一些实施例中，每个再生功率单元可包括逆变器桥、电连接在该逆变器桥的终端两端的电容器组和包括电连接为三相桥的多个晶体管的主动前端(active front end)。在替换实施例中，每个再生功率单元可包括逆变器桥、电连接在该逆变器桥的终端两端的电容器组、电连接在终端两端的三相二极管桥式整流器以及串联连接的晶体管和电阻器组合，该组合电连接在终端两端。在任一实施例中，该逆变器桥可例如包括四晶体管H桥式逆变器或基于中点箝位连接的八晶体管H桥式逆变器。
在一些实施例中，每个非再生功率单元可包括逆变器桥、电连接在到该逆变器桥的终端两端的电容器组以及电连接在这些终端两端的三相桥式整流器。该逆变器桥同样可例如包括四晶体管H桥式逆变器或基于中点箝位连接的八晶体管H桥式逆变器。在一些实施例中，这些再生功率单元和非再生功率单元可移除地和可互换地被安装在外壳中。
在替换实施例中，电设备包括多个单相功率单元，这些单相功率单元电连接来从源接收功率并向负载输送功率。这些单相功率单元包括第一列再生功率单元和第二列非再生功率单元。每个非再生功率单元可包括逆变器桥、电连接在该逆变器桥的终端两端的电容器组以及电连接在这些终端两端的三相桥式整流器。当多个单元被用于电动机的制动时，这些非再生功率单元可提供无功功率。
在替换实施例中，电设备包含带有至少三个单相非再生功率单元的第一列、带有至少三个单相再生功率单元的第二列和控制电路。每个非再生功率单元包括逆变器桥、电连接在该逆变器桥的终端两端的电容器组和电连接在这些终端两端的三相桥式整流器。当该设备被用于电动机制动时，不需要三相功率单元，并且这些非再生功率单元提供无功功率。
附图说明
本发明的方面、特征、益处和优点将相对于下面的描述和附图而变得清楚，
其中：
图1描绘了现有技术的功率单元。
图2描绘了包括多个连接至负载的功率单元的电路。
图3A和3B为示例性再生功率单元的方框图。
图4为再生功率单元和非再生功率单元装置的图。
图5A和5B示出了不同实施例中的用于电动、再生和最大制动的示例性电压—电流关系。
图6示出了电路在电动机速度范围中的示例性电压—电流关系，该电动机速度范围大于额定磁通可被施加到电动机的速度。
图7示出了电路在电动机速度范围中的示例性电压—电流关系，该电动机速度范围小于额定磁通可被施加到电动机的速度但大于额定电流可被施加到电动机的速度。
图8为示例性控制电路的方框图。
图9A-9D示出了不同电动机速度下变频驱动的仿真结果。
具体实施方式
在描述本方法、***和材料之前，应理解，本公开内容并不限于所述的特定方法、***和材料，因为这些方法、***和材料可以变化。也应理解，本说明书中所使用的术语仅用于描述特定形式或实施例的目的，而并不意在限制范围。例如，如在此和在随附的权利要求中所使用的那样，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该”包括复数引用，除非上下文另有清楚地表示。除非另有限定，在此使用的所有技术和科学术语具有与本领域技术人员通常所理解的含义相同的含义。另外，在此，下述术语意指下述定义：
电容器组(capacitor set)—一个或多个电容器。
包括一包含但不限于。
控制电路一第一电设备，该第一电设备发信号通知第二电设备改变该第二电设备的状态。
电连接或电耦合—以适于传输电能的方式连接。
H桥式逆变器—用于AC和DC电路之间的受控功率流的电路，该电路具有四个晶体管和四个二极管。参见图1，H桥式逆变器116通常包括并联连接的第一相脚(phase leg)和第二相脚。每个脚都包括两个晶体管/二极管组合。在每个组合中，二极管电耦合在晶体管的基极和射极两端。
逆变器(inverter)—将DC功率转换为AC功率或将AC功率转换为DC功率的设备。
中压—大于690伏特(V)且小于69千伏特(kV)的额定电压。在一些实施例中，中压可以是在约1000V到约69kV之间的电压。
中点箝位连接—在八晶体管H桥式逆变器的环境中为八晶体管装置，以包括并联电连接在DC端的第一相脚和第二相脚。每个脚包含四个晶体管。每个相脚的上部晶体管对之间的中点和下部晶体管对之间的中点通过二极管电连接，以构成中点。
非再生功率单元—并不具有吸收再生功率的能力的功率单元。
功率单元—具有三相交流输入和单相交流输出的电设备。
列(rank)—功率单元装置，这些功率单元被建立在三相功率传输***的每一相两端。
额定速度—当电动机轴以其额定转矩工作时，该电动机轴在一时间周期内可转动的次数，诸如每分钟转数(RPM)。
再生功率单元—具有吸收再生功率的能力的功率单元。
基本上(substantially)—在很大范围或程度上。
三相桥式整流器—包括诸如二极管的半导体器件装置的设备，该设备将三相交流转换为直流。
在各种实施例中，多电平电源电路使用单相串联再生单元和非再生单元逆变器来提供有限的制动能力。图2示出了具有这样的逆变器的电路的示例性实施例。在图2中，变压器210通过单相逆变器(也称为功率单元)阵列将三相中压功率输送给诸如为三相感应电动机的负载230。在该阵列中不需要三相逆变器。变压器210包括对多个次级绕组214-225进行励磁的初级绕组212。尽管初级绕组212被示为具有星形配置，但是网形(mesh configuration)也是可能的。此外，尽管次级绕组214-225被示为具有网形，但是星形配置的次级绕组也是可能的，或也可使用星形和网形绕组的组合。此外，图2中所示的次级绕组的数量仅仅是示范性的，并且其它数量的次级绕组是可能的。该电路可被用于中压应用，或在一些实施例中，被用于其它应用。
任意列数的功率单元被连接在变压器210和负载230之间。“列”被认为是三相组(three-phase set)或一组建立在电力传输***的三相中的每一相两端的功率单元。参见图2，列250包括功率单元251-253，列260包括功率单元261-263，列270包括功率单元271-273，以及列280包括功率单元281-283。少于四列或多于四列都可能。中央控制***295通过光纤或其它有线或无线通信介质290发信号通知每个单元中的本地控制。
如上所述，诸如图1中所示的现有技术的功率单元并不允许任何大量的再生。为了实现在此处所述的实施例中的期望的制动能力，使用了替换的功率单元。图3A和3B示出了允许再生的功率单元的两个实施例。参见图3A，功率单元300包括主动前端310，该主动前端310在通过输入342从变压器的专用三相次级绕组接收功率时用作三相桥。该单元300还包括诸如晶体管或晶闸管312-317的多个电流控制器件，例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、集成门极换流晶闸管或其它器件(在此一般被称为前端晶体管)。尽管在图3A中示出了桥形式的六个晶体管(在本实例中，三对各两个晶体管并联连接在DC端两端，但也可以使用其它数量的晶体管。这些晶体管可以由本地和远程控制***(在图2中分别为292和295)来控制，以在任一方向上传输能量，从而允许电动或再生至最大容量(即，大约或完全100％)。任何利用前端晶体管来实现这种操作的适当方法都可以被使用。功率单元300的剩余部分包括一个或多个电容器320和H桥式逆变器330，这些电容器320和H桥式逆变器330都连接在主动前端310的输出或DC端两端，以将AC功率输送到输出344。其它逆变器桥可被用作图3A中所示的四晶体管H桥330的替换物。例如，可使用基于中点箝位连接的、包括八个晶体管的H桥。
在替换实施例中，图3B示出了功率单元350，该功率单元350包括在输入392和输出394之间并联连接的整流器360、电容器375和诸如H桥式逆变器380的逆变器桥这些元件。三相二极管桥式整流器360通过输入392从变压器的专用三相次级绕组接收功率。此外，制动电路370包括晶体管374(在此称为制动晶体管)和电阻器372，该晶体管374和电阻器372相对彼此串联电连接且并联电连接在DC电容器375和整流器360的DC输出的两端。该制动晶体管374由本地控制器进行控制，且在电动期间，该制动晶体管374被控制为“关断”并且并不参与从AC输入392到AC输出394的能量传递。然而，在再生期间，该制动晶体管375可被控制来接通和关断，以将来自电动机的能量消耗在电阻器372中并从而将电容器375两端的DC电压维持在预定值。
在此，允许从电动机吸收功率的功率单元被称为再生单元(RC)，并且不允许任何大量再生的功率单元(诸如图1中所示和上文所述的功率单元)被称为非再生单元(NRC)。尽管在图3A和3B中示出了RC的两个例子，但在此处所述的实施例中也可使用其它RC单元。
因此，返回参考图2，列250和270可包括再生单元，而列260和280可包括非再生单元，或反之亦然。应当注意，图2中所示的每个相的单元的数量是示例性的，而在不同的实施例中，多于或少于四列都是可能的。例如，两列、四列、八列或其它列数都是可能的。实际上，可以基于期望程度的所提供的制动来选择所使用的再生功率单元的数量。另外，功率单元可以是可移除地被安装在外壳中，使得单个外壳单元可被用于不同的应用，其中根据诸如期望的制动或再生的期望应用以非再生单元交换再生单元，或反之亦然。
为了获得诸如在图2中所示的电路的完全的再生能力，可以在功率单元的整个电路中使用RC。然而，在许多应用中，所需的制动能力是负载的更小部分的额定容量，诸如针对船舶推进和大风扇应用为约10％到约20％。在整个电路中使用RC使得该解决方案比其所需的更昂贵。然而，已经发现一种示例性的串联的逆变器装置，该串联的逆变器装置提供有限的、而不是完全的(full)制动能力。
参见图4，可以使用串联的逆变器装置在相同电路内连接RC和NRC。第一列410包括三个单相NRC 411、412和413(在三相电路中每相有一个单元)，而第二列420包括三个单相RC 421、422和423(同样每相一个单元)。在该实施例中，不要求三相功率单元。每个单元从输入变压器(图2中为210)的专用次级绕组接收功率。对于每相，每个RC单元的第一输出端被电连接到该相的相对应的NRC单元的相反极性的输出端。每个RC单元的第二输出端被电连接到输出线路。该列中的所有三个RC单元的剩余输出端彼此电连接，以形成星形点(star point)440。如图2中所示，另外的列(诸如总共四列、总共六列、总共八列或更多)可存在于该电路中。所选择的RC的列数可基于所需再生的期望水平而被确定。
在一些实施例中，该电路可包括旁路特征，如果一个或多个功率单元故障，则该旁路特征允许该电路继续工作。例如，如在美国专利No.5,986,909中所示的那样，并且特别是在图1B和附随的正文中所示的那样，这些内容在此通过引用结合于此，如果单元故障，则旁路可在功率单元的输出线路之间产生旁路路径，使得电流可流经该旁路而不是该功率单元。
在电动期间，RC列和NRC列可以向负载提供基本上等量的功率。然而，在再生期间，NRC中的二极管桥式整流器阻止向公用设施传输功率，而RC中的前端晶体管(AFE)被控制来通过将来自负载(诸如电动机)的功率传输给输入源而吸收制动能量。前端晶体管的控制可以与诸如调节每个RC内的DC电压的已知控制方法相同或相似。然而，输出H桥的控制可要求不同的方法。例如，图4A示出了电动期间的示例性电压和电流矢量，而图4B示出了再生期间的示例性电压和电流矢量。当电动运行时，如图4A中所示，单元1(RC)和单元2(NRC)的输出电压矢量沿着电动机电压。每个功率单元提供等量或基本上等量的功率给负载。参见图4B，在再生期间，单元2(NRC)的电压被控制为相对于驱动电流正交。这阻止单元2吸收任何有效(real)(或有功)功率。然而，单元1(RC)的输出必须补充电动机电压和单元2的输出之间的差值。这限制了驱动能产生的可用电压量，并将要求在再生期间以高速进行减少磁通操作。如图4中所示，当使用NRC和RC的混合时，当NRC和RC电压如图5C中所示也彼此正交时，获得最大制动转矩。尽管注意到期望(90度的)正交关系以维持没有功率流入NRC单元，但对于实际实现方案，这个角度可以被减小到90度以下，以确保没有功率流入NRC单元，或一些功率流出NRC单元。
使两组单元(NRC和RC)在整个制动过程期间产生电压的方法考虑到在整个速度范围期间连续制动。不同于现有技术的方法，在此所述的方法能够在电动机速度已降到RC的电压能力之下前产生再生转矩。这些单元的输出电压(伴随有正常***损耗)基本上被用来在电动机以其额定速度或接近其额定速度运行时给电动机提供功率。当电动机电压降低时(如针对制动)，NRC和RC也参与，使得NRC在制动期间提供无功功率，且流经RC的电流反向。这与现有技术不同，在制动期间，所有单元均参与工作。
为了下面论述的目的，以下符号以每单位(per-unit)为基础被定义如下：
RC的电压能力，VRC＝x每单位
NRC的电压能力，VNRC＝(1-x)每单位
驱动的总电压能力＝1.0每单位
电动机空载电流＝INL
低于额定磁通可以被施加到电动机的速度＝wV
低于额定电流可以被施加到电动机的速度＝wI
制动转矩能力＝TB
转矩电流＝Iqs
磁化电流＝Ids
电动机速度＝w
电动机电压＝V电动机
为了理解示例性的具有有限制动能力的驱动电路的工作，整个操作速度范围可被认为包括如下所述的三个速度范围。在每个速度范围期间，对可实现的制动转矩可以有分开的限制。该限制取决于RC和NRC的相对电压能力和电动机的磁化电流。尽管下面的论述是在感应电动机的环境中，但对同步电动机通过在定子侧以降低的电压操作也可以实现相似的结果。尽管驱动的总电压能力在下面被描述为具有1.0的单位值，但该值也可以不同于1.0，只要x小于该值。
速度范围#1：wV≤w≤1.0
在该速度范围中，由于要求正交于电动机电流地操作NRC单元，所以该驱动不能以额定磁通来操作电动机。因此，电动机以减小的磁通和减小的电流来工作。参见图6，最大电压输出被给出为：
Vmax＝√(1-2x+2x2)                               (1)
为了在该速度范围内增加或获得最大可能转矩，该电动机可以以该最大电压或在最大电压附近工作。因此，单元的电压被固定在VRC＝x，和VNRC＝(1-x)。随着速度从额定速度降低，电动机磁通逐渐增加，直到该电动机磁通等于其在w＝wV时的额定值。因此，就每单位而言，wV＝Vmax。再参见图6，得到转矩电流如下：
Iqs＝xIds/(1-x)                                  (2)
在额定速度下，(最小)制动转矩能力则可以由下述等式给出：
TB＝VmaxIqs≈INL(1-2x+2x2)x/(1-x)                (3)
其中，假设，在轻载和减小的磁通时，Id≈INLVmax。
速度范围#2：wI≤w≤wV
在该速度范围内，电动机以额定磁通但是以减小的电流工作，且RC提供额定输出。因此，参见图7：
VRC＝x，且VNRC＝√(w2-x2)，其中w表示速度和每单位的电动机电压，
(4)
且Iqs＝xIds/√(w2-x2)                                   (5)
随着速度降低，Iq变大并达到额定转矩电流。当w＝wI(其中wI＝x/PF_额定)时，额定电流被施加到电动机且可得到额定制动转矩。
速度范围#3：0≤w≤wI
在该速度范围内，电动机以额定磁通和额定电流工作。如下所示，来自NRC和RC的电压随速度线性减小，使得电动机电流被维持在额定值：
VRC＝xw/wI                                           (6)
|VNRC＝w√(wI 2-x2)/wI.                                (7)
上述等式示出了用于RC和NRC在再生期间的受控操作的示例性方法。在图8中给出了示出在典型的电动机驱动控制器中实现这样的等式的示例性控制***800的框图。在该图中，“磁通参考值发生器(Flux Reference Generator)”805、“有限再生电压分配”810和“再生限制”815帮助提供有限的再生控制。如在该图中所示，示例性电路包括至少两个输入，即磁通需求λDMD 801和速度参考值wref 802。磁通参考值发生器805利用由上述等式(1)给出的最大电压和定子频率ws 804来计算该磁通参考值，并提供该磁通参考值λref 803作为输出。该磁通参考值发生器805同样确保，该磁通参考值总是小于或等于磁通需求λDMD 801。磁通调节器820补偿磁通参考值λref 803和磁通反馈λDS 809之间的差值，其中λDS 809是由测量到的电动机电压和定子速度给出的所估计的实际磁通值。磁通调节器820的输出为电动机磁化电流参考值Ids ref 821。
速度参考值wref 802在速度调节器855中与电动机速度w850进行比较，该速度调节器855提供电动机转矩电流参考值Iqs ref 858作为输出。当电动机被命令减速时，再生限制块815计算上面的等式(2)和(5)并对转矩电流参考值进行限制。
图8中示出的电路包括两个控制磁化电流和转矩电流的电流调节器860和862。其输出为电压参考值Vds ref 863和Vqs，ref 861。有限再生电压分配810块将电动机电压参考值Vds ref863和Vqs，ref861划分为RC和NRC的电压参考值。在有限再生电压分配810块中，RC和NRC的电压的幅度可利用x，V电动机和ws由上面的等式(4)、(6)和(7)首先得到。然后，利用Ids ref和Iqs ref标识NRC和RC的电压命令的d轴分量和q轴分量(VqdsNRC868和VqdsRC869)。最后，VRC和VNRC的d轴分量和q轴分量被转换为静止坐标系(stationary frame)中的3相电压，并被用作生成用于控制逆变器的PWM电压命令的参考值。
图9A-9D提供了示例性仿真结果，以表明用于诸如图4中所示的x＝0.5(即RC和NRC的数量相等)的驱动配置的再生中的操作。应当注意，在此所述的实施例并不要求RC和NRC的数量相等。可通过降低速度参考值wref命令该驱动在t＝5秒时进入再生。
图9A和9B示出了具有RC和NRC列的组合的驱动的示例性电动机速度(图9A)和输出电压(图9B)。在每幅图中，时间＝0到时间＝5秒表示电动，而剩余时间周期表示制动的不同速度范围。不同于现有技术，如在图9A-9B中所示，在制动期间，在非再生功率单元两端存在电压降。实际上，这样的电压存在于整个制动周期期间。
参见图9B，在速度范围#1期间，驱动输出电压被维持在由等式(1)规定的值，而RC和NRC的输出电压维持在其考虑到的额定值(即100％)。在速度范围#2中，NRC的电压被降低，而RC的电压如由等式(4)所给出的那样被维持在其额定电压。电动机速度一进入速度范围#3，如等式(6)和(7)所规定的那样，RC和NRC的电压都随着电动机减速而线性降低。
图9C示出了再生期间的示例性电动机电流分量。在速度范围#1内，磁化电流(IDS)被降低，以满足由等式(1)所规定的最大电动机电压。接着，转矩电流(IQS)也被降低，使得如图6所示电动机电流相对于NRC的输出电压保持正交。在整个速度范围#1中，磁化电流和转矩电流均按比率同等增加，以便使电动机磁通朝其额定值(即，约100％)增加，而功率因数维持不变并保持电动机电流与NRC单元的输出电压之间的正交关系。在速度范围#2期间，如由图7明显可见的那样，随着NRC的电压降低，转矩电流变得更大。如稍早所提及的那样，在总电动机电流达到其额定值的一刹那间，速度范围#3开始。
图9D示出了从驱动、RC单元和NRC单元输送的有功功率。来自NRC的有功功率在整个电动机减速持续期间保持基本上为零。在该实例中，所有来自电动机的有功功率(或总功率)被RC吸收，从而论证了在此所述的方法可在再生期间成功地将所有从电动机吸收到的功率输送到RC中。此外，电动机中的所生成的功率被控制为小于RC的功率额定值。
如上所述，可以有不同于上面清楚描述的实例的数量的RC和NRC。当RC与NRC的组合改变时，根据等式(3)，全速时的制动转矩的值也会改变。假设电动机空载电流INL等于25％，这被制成在下面针对不同单元组合的制动转矩的表格中：
  RC与NRC的比率，x   制动转矩@全速
  0.25   5.4％
  0.333   6.9％
  0.40   8.7％
  0.50   12.5％
  0.60   19.5％
  0.667   27.8％
如上所述，当旁路特征被提供给每个功率单元时，可能在一个或多个功率单元故障时操作该电路。在这样的情形下，上文所提供的等式仍可应用，但具有如在此处详述的轻微调整。当一个或多个功率单元被旁路时，RC和NRC的总电压能力分别改变到y和z，以致t＝y+z。可以使用t、y、z而不是使用1.0、x和1-x来遵循如在上述等式(1)-(7)中所详细说明的相同过程，从而确定电路中具有较少数量的功率单元时的控制操作。
对本领域技术人员来说，由于阅读上述某些示例性实施例的详细说明书和附图，还有其它的实施例也将变得显而易见。应理解，许多变化、修改和另外的实施例也是可能的，并且因此，所有这样的变化、修改和实施例均被看作是在本申请的精神和范围之内。例如，不管本申请的任何部分(例如，标题、领域、背景、发明内容、摘要、附图等等)的内容如何，除非诸如通过明确定义来清楚地规定为其相反情况，否则不要求任何特定描述或论述的特征、功能、动作或要素、任何特定序列的动作或要素的任何特定相互关系包含在此的任意权利要求中(或要求此优先权的任何申请的任何权利要求)。此外，任何动作都可以被重复，任何动作可以用多个实体来执行，和/或任何要素都可以被复制。此外，任何动作或要素都可以被排除，动作序列可以改变，和/或要素的相互关系可以改变。因此，说明书和附图被认为实质上是示意性的，而并不是限制性的。此外，当任何数字或范围在此被描述时，除非另外清楚陈述，否则该数字或范围是近似的。当任何范围在此被描述时，除非另外清楚陈述，否则该范围包括其中所有值和所有子区域。通过引用结合于此的任何材料(例如美国专利、美国专利申请、书、文章等等)中的任何信息仅仅在这样的信息与在此阐述的其它陈述和附图组之间不存在抵触的程度下通过引用结合于此。如果发生这样的抵触，这样的抵触包含使得此处的任意权利要求无效或寻求其优先权的抵触，则这样的通过引用结合于此的材料中的任何这样的抵触信息并不通过引用具体结合于此。

Claims (19)

1、一种制动电路，其包括：
功率单元装置，所述功率单元电连接来从源接收功率并向负载输送功率，该装置包括：
第一列再生功率单元；和
第二列非再生功率单元；和
控制电路。
2、如权利要求1所述的电路，其中，在负载的制动期间，在非再生单元两端存在电压降。
3、如权利要求1所述的电路，其中，当负载以小于额定磁通和小于额定电流工作时，再生功率单元和非再生功率单元的输出电压至少基本上被维持在额定值。
4、如权利要求3所述的电路，其中，当负载以额定磁通和小于额定电流工作时，控制电路至少基本上使用再生功率单元的电流能力。
5、如权利要求4所述的电路，其中，当负载以额定磁通和全电流工作时，控制电路至少基本上使用再生功率单元和非再生功率单元的电流能力。
6、如权利要求1所述的电路，其中，每个再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在该逆变器桥的终端两端；和
主动前端，该主动前端包括电连接成三相桥的多个晶体管。
7、如权利要求1所述的电路，其中，每个再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在逆变器桥的终端两端；
三相二极管桥式整流器，该三相二极管桥式整流器电连接在所述终端两端；和
串联连接的晶体管和电阻器组合，该晶体管和电阻器组合电连接在所述终端两端。
8、如权利要求7所述的电路，其中，逆变器桥包括四晶体管H桥式逆变器或基于中点箝位连接的八晶体管H桥式逆变器。
9、如权利要求1所述的电路，其中，每个非再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在该逆变器桥的终端两端；和
三相桥式整流器，该三相桥式整流器电连接在所述终端两端。
10、如权利要求9所述的电路，其中，逆变器桥包括四晶体管H桥式逆变器或基于中点箝位连接的八晶体管H桥式逆变器。
11、如权利要求1所述的电路，其中，再生功率单元和非再生功率单元可移除地和可互换地被安装在外壳中。
12、一种电设备，其包括：
多个单相功率单元，所述单相功率单元被电连接来从源接收功率并向负载输送功率，所述单相功率单元包括第一列再生功率单元和第二列非再生功率单元；
其中，每个非再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在该逆变器桥的终端两端；和
三相桥式整流器，该三相桥式整流器电连接在所述终端两端；
其中，当所述多个单元被用于电动机的制动时，非再生功率单元提供无功功率。
13、如权利要求12所述的电路，其中，每个再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在该逆变器桥的终端两端；和
主动前端，该主动前端包括电连接成三相桥的多个晶体管。
14、如权利要求12所述的电路，其中，每个再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在该逆变器桥的终端两端；和
三相二极管桥式整流器，该三相二极管桥式整流器电连接在所述终端两端；和
串联连接的晶体管和电阻器组合，该晶体管和电阻器组合电连接在所述终端两端。
15、如权利要求12所述的电路，其中：
在负载的制动期间，在非再生单元两端存在电压降；
当负载以小于额定磁通和小于额定电流工作时，再生功率单元和非再生功率单元的输出电压至少基本上被维持在额定值；
当负载以额定磁通和小于额定电流工作时，该控制电路至少基本上使用再生功率单元的电流能力；和
当负载以额定磁通和全电流工作时，控制电路至少基本上使用再生功率单元和非再生功率单元的电流能力。
16、一种电设备，其包括：
带有至少三个单相非再生功率单元的第一列；
带有至少三个单相再生功率单元的第二列；
控制电路；
其中，每个非再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在该逆变器桥的终端两端；和
三相桥式整流器，该三相桥式整流器电连接在所述终端两端；和
其中，当该设备被用于电动机的制动时，不需要三相功率单元，并且非再生功率单元提供无功功率。
17、如权利要求16所述的电路，其中，每个再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在该逆变器桥的终端两端；和
主动前端，该主动前端包括电连接成三相桥的多个晶体管。
18、如权利要求16所述的电路，其中，每个再生功率单元包括：
逆变器桥；
电容器组，该电容器组电连接在该逆变器桥的终端两端；和
三相二极管桥式整流器，该三相二极管桥式整流器电连接在所述终端两端；和
串联连接的晶体管和电阻器组合，该晶体管和电阻器组合电连接在所述终端两端。
19、如权利要求16所述的电路，其中：
在负载的制动期间，在非再生单元两端存在电压降；
当负载以小于额定磁通和小于额定电流工作时，再生功率单元和非再生功率单元的输出电压至少基本上被维持在额定值；
当负载以额定磁通和小于额定电流工作时，再生功率单元基本上输出额定电流；和
当负载以额定磁通和全电流工作时，再生功率单元和非再生功率单元基本上输出额定电流。
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