CN102739152A

CN102739152A - 中压逆变器***

Info

Publication number: CN102739152A
Application number: CN2012100889276A
Authority: CN
Inventors: 金敬垂
Original assignee: LS Industrial Systems Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-10-17
Also published as: US20120249045A1; JP2012217330A; KR20120111614A; KR101590211B1

Abstract

本发明公开了一种中压逆变器***，所述***包括耦合电抗器，所述耦合电抗器磁性连接第一电抗器和第二电抗器，所述第一电抗器和所述第二电抗器分别连接至用于驱动电机的第一中压逆变器和第二中压逆变器的输出端。

Description

中压逆变器***

技术领域

本公开涉及一种中压逆变器(inverter)***，尤其是涉及一种被配置为通过并联连接两个中压逆变器而用于电机的中压逆变器***。

背景技术

一般来说，并联连接两个以上逆变器以增加使用3,300～11,000V高压的中压逆变器***中的逆变器的容量。

图1是图示出根据现有技术的中压逆变器***的示意图。

参照图1，在并联连接两个逆变器110、120来驱动电机130的情况下，由两个逆变器(A＝110，B＝120)的输出电压差(大小、相位、频率等)产生环流。环流使得无法最大化使用并联连接的逆变器110、120的额定容量，并且如果环流变大，则很可能发生事故。

环流由两个逆变器110、120之间的电压差产生。即使准确地实现两个逆变器110、120的同步控制以使输出电压的相位和频率相等，逆变器直流环节(link)电压差和PWM(脉冲宽度调制)开关计时也不能精确地相同。结果，环流始终由PWM脉动产生从而导致逆变器输出的损失。

此外，如果同步控制异常，则出现两个电压源彼此相对以使过电流流动从而导致对***的负荷的情况。为了限制过电流的流动，不可避免地使用电抗器140、150作为并联操作中的基本部件。

在电压差产生于两个逆变器110、120之间的情况下，这些电抗器140、150用作阻抗部件以减少环流的大小。因而，电抗器140、150的电感L_A、L_B被确定为当两个逆变器110、120之间的差被瞬时最大化时***维持环流所在的值。

在具有限制环流的电抗器的并联连接***中，各个逆变器110、120施加输出电压至电抗器140、150和电机130串联连接的电路上。因而，当电抗器140、150的设计电感增加时，由电抗器产生的到电机130的电压降V_LA、V_LB也增加，以致不可避免地要增加逆变器110、120的输出电压，增加量与电压降的减少量相等。

然而，由电抗器140、150产生的电压降V_LA、V_LB是有问题的，因为其造成了***效率的恶化。因此，产生了如下问题：高压逆变器***由于电压降而不适用于并联操作。

发明内容

为了解决上述问题提出了本公开，并且本公开的特定实施例的目的是提供一种中压逆变器***，其被配置成使并联连接的逆变器的电压降最小化，以能够有效地进行中压逆变器的并联操作。

在本公开的一个总方案中，提供了一种用于驱动电机的中压逆变器***，所述中压逆变器***包括：并联连接的第一中压逆变器和第二中压逆变器；以及耦合电抗器，其磁性地连接第一电抗器和第二电抗器，所述第一电抗器和所述第二电抗器分别连接至所述第一中压逆变器和第二中压逆变器的输出端。

优选地，所述第一电抗器和第二电抗器各自的自感与所述耦合电抗器的互感大致相同。

优选地，通过控制所述第一电抗器和第二电抗器各自的自感以及所述耦合电抗器的互感来限制由所述第一中压逆变器和所述第二中压逆变器产生的环流。

在本公开的另一个总方案中，提供了一种应用有驱动电机的三相电压的中压逆变器***，所述中压逆变器***包括：第一中压逆变器和第二中压逆变器，其各自的输出端为三相，其中第一电抗器、第二电抗器和第三电抗器连接至所述第一中压逆变器的三相输出端，第四电抗器、第五电抗器和第六电抗器连接至所述第二中压逆变器的三相输出端；第一耦合电抗器，其磁性地连接所述第一电抗器和所述第四电抗器；第二耦合电抗器，其磁性地连接所述第二电抗器和所述第五电抗器；以及第三耦合电抗器，其磁性地连接所述第三电抗器和所述第六电抗器。

优选地，所述第四电抗器、第五电抗器和第六电抗器的相位顺序地对应于所述第一电抗器、第二电抗器和第三电抗器的相位。

优选地，所述第一中压逆变器和第二中压逆变器为并联连接。

优选地，所述第一电抗器和第四电抗器各自的自感与所述第一耦合电抗器的互感大致相同。

优选地，所述第二电抗器和第五电抗器各自的自感与所述第二耦合电抗器的互感大致相同。

优选地，所述第三电抗器和第六电抗器各自的自感与所述第三耦合电抗器的互感大致相同。

根据本公开的中压逆变器***的优点在于：在并联驱动中压逆变器的情况下，通过使用借助于用于限制各相环流的电抗器的磁性连接的耦合电抗器方法，抵消由电抗器产生的电压减小，以在正常输出电流流动的情况下只限制环流。

下面，进一步详细描述本发明的各个方案和实施例。

本发明内容既无意也不应解释为代表本发明的全部限度和范围，通过详细的描述，尤其是当结合附图时，这些和另外的方案将变得非常显而易见。如上所述，本发明内容既不是宽泛的概述，也无意确定装置、方法、***、过程等的关键或者决定性元素，或者也无意描绘这样的元素的范围。因此，本发明内容作为下面更详细的描述的序言，提供了简明形式的构思性介绍。

附图说明

所包括的附图提供了对本公开的进一步理解，其包含在本申请中并构成本申请的一部分，附图图示出本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是图示出根据现有技术的中压逆变器***的示意性框图；

图2是图示出根据本公开的示例性实施例的中压逆变器***的示意性框图；

图3是根据本公开的示例性实施例的图2的电路图；以及

图4是图示出图2的三相电路图的示意图。

具体实施方式

参照附图1至附图4可最好地理解公开的实施例及其优点，相似的附图标记用于表示各个图的相似的和对应的部件。在考查下列附图和详细的说明时，对于本领域的一个普通技术人员来说，公开实施例的其他特征和优点将会或者将变得明显。旨在将所有这样的另外特征和优点包括在公开实施例的范围中，并受到附图的保护。此外，所图示的附图只是示例性的，并且无意声称或者隐含对可以实现的不同实施例的环境、结构或者过程的限制。因此，所描述的方案有意囊括所有落入本发明的范围和新颖构思的这样的改变、改进和变化。

应当理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括了(includes)”、“包括着(including)”、“有(have)”和/或“有着(having)”明确指明了所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个以上其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或者附加。也就是说，在详细的说明书和/或权利要求书中使用了术语“包括着”、“包括了”、“有着”、“有(has)”、“带有(with)”或者其变形，类似于术语“包括着(comprising)”的方式表示非穷尽的包括。

此外，“示例性”的意思仅仅是表示示例的意思，而不表示最好的意思。还应了解的是，为了简洁和易于理解的目的，此处描述的特征、层和/或元件相对于另一个图示有具体的尺寸和/或方向，并且实际的尺寸和/或方向可实质上不同于与所图示出的尺寸和/或方向。

也就是说，在图中，为了清晰起见，可以扩大或者缩小层、区域和/或其他元件的大小和相对大小。全文中相似的附图标记指代相似的元件，并且将省略彼此完全相同的说明。现在，将参照附图详细描述本发明。

诸如“此后”、“然后”、“接着”等的词语无意去限制过程的顺序；这些词语只是用于引导读者通读方法的描述。

应理解的是，当提及一个元件“连接到”或者“联接到”另一个元件时，其可以是直接连接到或者联接到其他元件，或者也可以存在介入元件。相反，当提及一个元件“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件时，则不存在介入元件。正如此处所使用的，术语“和/或”包括一个以上相关联的所列项的任何和所有的组合，并且可以简写为“/”。

此处使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，其无意限制总体的发明构思。如此处所使用的，单数形式的“一(a)”、“一(an)”和“这个(the)”意图也包括复数形式，除非上下文另外明确地指出。

应理解的是，尽管此处可以使用术语第一、第二等来描述不同的元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语只是用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一区域/层可以被称为第二区域/层，并且类似地，第二区域/层可以被称为第一区域/层，而不会偏离本公开的教导。

现在，将参照附图详细描述根据本公开的示例性实施例的中压逆变器***。

图2是图示出根据本公开的示例性实施例的中压逆变器***的示意性框图。

参照图2，根据本公开的中压逆变器***包括：两个逆变器10、20，其并联连接以驱动电机40；以及耦合电抗器30，其磁性地连接到安装在逆变器10、20的各个输出端处的电抗器。

通过磁性地连接布置在逆变器10、20的各个输出端处的电抗器的铜线，并且将铜线缠绕在铁心上，由此配置根据本公开的耦合电抗器30，这个构思对本领域技术人员是显而易见的。

图3是根据本公开的示例性实施例的图2的电路图，其中电抗器的各个自感被定义为L，各个互感被定义为M。

施加于图3中的耦合电抗器30的电压可以用下列等式1表示。

【等式1】

V_{A} - V_{out} = L \frac{{di}_{A}}{dt} - M \frac{{di}_{B}}{dt}

V_{B} - V_{out} = L \frac{{di}_{B}}{dt} - M \frac{{di}_{A}}{dt}

其中，V_A是施加于逆变器A 10的电压，V_B是施加于逆变器B 20的电压，V_out是施加于电机40的电压，i_A是从逆变器A 10流出的电流，i_B是从逆变器B 20流出的电流，而i_out是从耦合电抗器30流向电机40的电流。

通过PWM(脉冲宽度调制)，等式1中的电流和电压可基本上分为基波分量

和微分量(V^％)。为了反映上述内容，等式1可以表示如下：

【等式2】

{\overset{&OverBar;}{V}}_{A} + V_{A}^{%} - ({\overset{&OverBar;}{V}}_{out} + V_{out}^{%}) = L (\frac{d {\overset{&OverBar;}{i}}_{A}}{dt} + \frac{{di}_{A}^{%}}{dt}) - M (\frac{d {\overset{&OverBar;}{i}}_{B}}{dt} + \frac{{di}_{B}^{%}}{dt})

{\overset{&OverBar;}{V}}_{B} + V_{B}^{%} - ({\overset{&OverBar;}{V}}_{out} + V_{out}^{%}) = L (\frac{d {\overset{&OverBar;}{i}}_{B}}{dt} + \frac{{di}_{B}^{%}}{dt}) - M (\frac{d {\overset{&OverBar;}{i}}_{A}}{dt} + \frac{{di}_{A}^{%}}{dt})

脉动分量是负载电压的脉动分量的1/2，并且

因此，通过使用耦合电抗器30产生的基波中的电压降可以由下列等式表示：

【等式3】

{\overset{&OverBar;}{V}}_{A -} {\overset{&OverBar;}{V}}_{B} = \frac{L - M}{2} \frac{d {\overset{&OverBar;}{i}}_{out}}{dt}

考虑到上述等式3，如果自感L和互感M是相同的，则应注意到，可以忽略通过耦合电抗器30造成的基波电压降。

此外，通过简化上述等式，由下列等式可以获得通过PWM脉动的环流造成的电压降。

【等式4】

V_{A}^{%} - V_{B}^{%} = (L + M) \frac{d}{dt} (i_{A}^{%} - i_{B}^{%})

考虑到上述等式，应注意到，通过PWM脉动的环流可受到自感L和互感M的限制。

图2中的“///”表示施加于逆变器的电源为三相，其中各相由图4图示出。

图4是图示出图2的三相电路图的示意图，其中图4说明了在应用耦合电抗器30的情况下形成三相的电路。

如图所示，电抗器联接到各相，并且在三相逆变器的情况下，显而易见的是，可以包括三个耦合电抗器31、32、33。

如上面所注意到的，根据本公开的中压逆变器***具有的工业实用性在于：在并联驱动中压逆变器的情况下，通过使用借助用于限制各相环流的电抗器的磁性连接的耦合电抗器方法，抵消由电抗器产生的电压减小分量，以在正常输出电流流动的情况下只限制环流。

尽管已参照数个其图示的实施例描述了本公开，但应理解的是，本领域技术人员能够设想出许多落入本公开原理的精神和范围内的其他改进和实施例。

尤其是，在本公开、附图和所附的权利要求的范围内，可以对主题组合布置的组成部件和/或布置方式进行各种变化和改进。除了对组成部件和/或布置方式的变化和改进以外，对本领域技术人员来说，替代使用也是显而易见的。

Claims

1.一种用于驱动电机的中压逆变器***，所述***包括：并联连接的第一中压逆变器和第二中压逆变器；以及耦合电抗器，其磁性地连接第一电抗器和第二电抗器，所述第一电抗器和所述第二电抗器分别连接至所述第一中压逆变器和第二中压逆变器的输出端。

2.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一电抗器和第二电抗器各自的自感与所述耦合电抗器的互感大致相同。

3.根据权利要求1所述的***，其中，通过控制所述第一电抗器和第二电抗器各自的自感以及所述耦合电抗器的互感来限制由所述第一中压逆变器和所述第二中压逆变器产生的环流。

4.一种应用有驱动电机的三相电压的中压逆变器***，所述***包括：第一中压逆变器和第二中压逆变器，其各自的输出端为三相，其中第一电抗器、第二电抗器和第三电抗器连接至所述第一中压逆变器的三相输出端，第四电抗器、第五电抗器和第六电抗器连接至所述第二中压逆变器的三相输出端；第一耦合电抗器，其磁性地连接所述第一电抗器和第四电抗器；第二耦合电抗器，其磁性地连接所述第二电抗器和第五电抗器；以及第三耦合电抗器，其磁性地连接所述第三电抗器和第六电抗器。

5.根据权利要求4所述的***，其中，所述第四电抗器、第五电抗器和第六电抗器在相位上顺序地对应于所述第一电抗器、第二电抗器和第三电抗器的相位。

6.根据权利要求4所述的***，其中，所述第一中压逆变器和第二中压逆变器为并联连接。

7.根据权利要求4所述的***，其中，所述第一电抗器和第四电抗器各自的自感与所述第一耦合电抗器的互感大致相同。

8.根据权利要求4所述的***，其中，所述第二电抗器和第五电抗器各自的自感与所述第二耦合电抗器的互感大致相同。

9.根据权利要求4所述的***，其中，所述第三电抗器和第六电抗器各自的自感与所述第三耦合电抗器的互感大致相同。