CN103312257A - 用于高能效电机驱动器待机操作的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于高能效AC电机驱动器待机操作的装置和方法。在根据本公开的电机驱动器装置和方法中，待机控制器使用至少一个开关器件在正常模式中向逆变器供电并且在待机模式期间从逆变器和其他电机驱动器部件去除电力以提高能效。

Description

用于高能效电机驱动器待机操作的装置和方法
技术领域
本公开总体上涉及电机驱动器，更具体地，涉及用于高能效AC电机驱动器待机操作的技术和装置。电机驱动器使用来自AC或DC输入源的电力来操作AC电机。在许多利用电机驱动器的工业操作中，有用的是，在将驱动器维持在用于随后恢复电机操作的待机模式中的同时，停止所驱动的电机。此外，在受控工业操作中，正常模式和待机模式之间的切换可以是自动化的，用于进入和退出待机模式的适当命令由与电机驱动器互连的工业控制部件生成。然而，重要的是，在这些自动化***的操作中节约能量，并且电机的传统待机模式操作消耗过度的电量。因此，需要能够减少待机操作期间的功耗的改进的电机驱动器装置和技术。
发明内容
现概述本公开的各方面以便利对本公开的基本理解，其中本概述并非是本公开的广泛总述，并且既非确认本公开的某些元素，也非圈定其范围。相反，本概述的主要目的在于在下文呈递的详细描述之前以简化的形式呈递本公开的一些概念。
本公开涉及能够以正常模式和待机模式操作的电机驱动器装置。该装置包括电机驱动器输入以及用于驱动电机负载的逆变器。在某些实施例中，电机驱动器可以进一步包括整流器，其从驱动器输入接收电力并且向逆变器的输入提供DC输出电力。在其他实施例中，电机驱动器接收提供给逆变器的输入的DC输入电力。一个或更多个开关器件设置在逆变器输入和驱动器输入之间，并且待机控制器操作开关器件以有选择地在驱动器的正常操作中允许输入电力流到逆变器并且在待机模式中防止电力从驱动器输入流到逆变器。
不同于逆变器和任何包括的整流器在待机模式期间保持通电的传统的待机模式操作，本公开通过防止将电力施加到逆变器提供了进一步的能量节约，并且其他非必要的***部件也可以在待机模式期间断电以进一步节约能量。在某些说明的实施例中，开关器件是预充电装置中使用的主电路断路器，其也可以用在用于对DC总线进行预充电的电机驱动器的初始启动中，从而不需要将新的或额外的硬件添加到电机驱动器以实现本公开的待机模式电力节约概念。此外，在某些实施例中，预充电电源连接到开关器件的输入电力上游以在待机模式操作期间维持针对电机驱动器的至少一个控制部件的电力，由此便利快速返回到正常模式操作。
根据本公开的其他方面，提供了用于电机驱动器操作的方法以及具有计算机可执行指令的计算机可读介质，其中将电力提供给电机驱动器整流器和逆变器之一或两者，并且接收待机模式命令。响应于接收到待机命令，改变至少一个开关器件的操作以中止向整流器和/或逆变器提供电力。在某些实施例中，接收退出待机模式的命令，作为其响应，改变开关器件的操作模式以恢复向整流器和/或逆变器提供电力。
附图说明
下面的描述和附图详细地阐述了本公开的某些说明性实施方式，这些实施方式表示可以实现本公开的各种原理的若干示例性方式。然而，所说明的示例并非是本公开的许多可能实施例的无遗漏的说明。在下面的详细描述中将结合附图阐述本公开的其他目的、优点和新型特征，在附图中：
图1是图示根据本公开的一个或更多个方面的、用于在待机模式中有选择地从LCL滤波器电路、有源前端整流器和逆变器去除电力的、包括待机控制器和具有主接触器的AC预充电装置的示例性有源前端（AFE）电机驱动器的简化示意图；
图2是图示具有操作主接触器以在待机模式中有选择地从整流器和逆变器去除电力的待机控制器的示例性基本前端（FFE）电机驱动器的简化示意图；
图3是图示根据本公开的、由接收待机模式命令的待机控制器有选择地断开AC电路断路器的图1和2的AFE和FFE电机驱动器中的示例性AC预充电装置的进一步细节的示意图；
图4是图示根据待机控制器操作整流器电源接口板（PIB）并且预充电电源有选择地向整流器主控制板提供电力的图1和2的电机驱动器中的示例性整流器的进一步细节的示意图；
图5是图示根据待机控制器操作整流器电源接口板（PIB）并且预充电电源有选择地向整流器主控制板提供电力的图1和2的电机驱动器中的示例性逆变器的进一步细节的示意图；
图6是图示根据本公开的其他方面的、具有带根据待机控制器操作的DC电路断路器的DC预充电装置的示例性公共总线逆变器驱动器的简化示意图；
图7是图示根据本公开的、在待机模式操作期间维持针对预充电电源和风机电源的电力的同时DC主电路断路器有选择地从逆变器去除电力的、图6的公共总线逆变器驱动器中的示例性DC预充电装置的进一步细节的示意图；
图8是图示根据本公开的其他方面的、用于在正常模式和待机模式中操作电机驱动器的示例性方法的流程图；
图9是图示根据本公开的其他方面的、具有待机控制器的示例性非再生六脉冲驱动器的简化示意图；
图10是图示包括用于在待机模式操作期间有选择地去除针对转换器门级触发电路的电力的接触器的图9的电机驱动器的进一步细节的示意图；以及
图11是根据本公开的、用于操作图9和10的非再生电机驱动器的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现参照附图，在下文中结合附图描述本公开的若干实施例或实施方式，在附图中相同的附图标记通篇用于表示相同的元件，并且各个特征不一定依比例绘制。
首先参照图1至5，下文说明并描述了AC电机驱动器（100）的示例性有源前端（AFE）和基本前端（FFE）实施例，其中从电源10接收输入AC电力（单相或多相），并且向AC电机负载20提供输出AC电力（单相或多相）。图1图示了具有将AC电源10连接到AC预充电装置110的驱动器输入101的AFE驱动器100A，并且预充电装置110的AC输出112被设置为针对LCL滤波器电路120的输入。LCL滤波器的输出122被设置为针对有源前端（AFE）整流器（RECT）130A的AC输入，AFE整流器130A接着向逆变器（INV）140提供作为输入141的DC输出132。逆变器140提供AC输出142以驱动电机负载20。此外，图1的AFE驱动器100包括待机控制器200，其从I/O卡或其他适当输入接收待机命令信号或消息210，并且根据接收到的待机命令210生成一个或更多个输出202、204、206以分别有选择地改变预充电电路110、整流器130和/或逆变器140的操作。在操作中，AFE整流器130A以较之AC输入源10的基频相对高的频率（诸如至少约为源10的基频的两倍）操作整流器开关器件S1至S6（下文图4），并且LCL滤波器电路120可以可选地包括在AFE实施例中以过滤与整流器130的开关相关联的高频开关信号。
图2图示了基本前端（FFE）电机驱动器实施例100B，其中整流器130B的输入直接连接到AC预充电装置110的AC输出112（例如，没有如图1中所示的中间的LCL滤波器电路120）。在该FFE实施例中，整流器130B包括以电源10的基频或接近该基频的频率操作的整流器开关器件S1至S6（下文图4）。
图3图示了设置在图1和2的AFE和FFE电机驱动器100中的驱动器输入101与下游的整流器130和逆变器140之间的示例性AC预充电装置110。预充电装置110包括主电路断路器（开关器件）111，其具有连接在驱动器输入线路“R”、“S”和“T”与预充电输出端子“A”、“B”和“C”之间的三个接触部。电路断路器111能够在第一模式中操作以允许输入电力从电源10流到整流器130/逆变器140并且在第二模式中操作以防止输入电力从电源10流到整流器130/逆变器140，其中根据来自预充电I/O板118的输入信号设定电路断路器111的模式。通过这种方式，断路器111接通RST输入线路和连接到后继LCL滤波器120（在图1的AFE实施例中）或者直接连接到FFE整流器130B（在图2的FFE实施例中）的ABC输出线路之间的连接。
图3中的AC预充电装置110还提供用于在诸如通电时或者在某些实施例中用于在先前切换到待机模式之后恢复正常模式时对整流器130（图4）的DC总线电容器C进行预充电的各种电路。具体地，图3的预充电装置110包括具有与电路断路器111并联的、与输入线路RST和输出线路ABC之间的相应的预充电电阻器113串联连接的预充电接触器114的预充电电路。此外，图示实施例进一步包括具有3个连接的熔断器（FD）115，这3个连接通常接通，但是在过度的电流流过预充电电路的情况下将变为开路。此外，在某些实施例中，可以省略熔断器115。
图3的AC预充电装置110还包括：预充电电源116，其具有连接在熔断器115和预充电接触器114之间的两条AC输入线路；以及也从在熔断器115下游且在预充电接触器114的上游的“R”和“T”输入线路接收输入电力的门风扇117。预充电电源116提供一个或更多个DC输出（在某些实施例中诸如+24VDC）以向预充电I/O板118提供控制电力，并且分别向整流器130和逆变器140的主控制（MC）板134和144提供控制电力。
此外，如图3中所示，待机控制器200向预充电装置110的预充电I/O板118提供输入信号或消息202，预充电装置110在操作中使预充电I/O板118改变主电路断路器111的操作模式。具体地，当待机控制器200接收到指示期望变为关于电机驱动器100的待机模式操作的输入命令210时，信号202被提供给预充电I/O板118以便断开主电路断路器111，同时将预充电接触器114也维持在断开条件下。在该待机模式中，仍经由熔断器115从驱动器输入101向预充电电源116和门风扇117施加电力，从而向预充电I/O板118提供来自电源116的DC电力。如图3中进一步图示的，待机控制器200向整流器130提供信号204并且向逆变器140提供信号206，通过信号204和206，这些***130、140停止开关操作，同时维持来自预充电电源116的控制电力以允许如下文进一步讨论的正常模式的快速恢复。然而，同时，下游的LCL滤波器120（在如上文图1中的AFE驱动器的情况下）以及整流器130和逆变器140在待机模式操作期间经由电路断路器111从输入线路RST断开连接。具体地，这使得整流器输出132和逆变器输入141处的DC链路电压开始下降。
此外，如图3中所见，风机电源119也与两条AC电力线路（图示示例中的“A”和“C”）连接，但是在待机模式操作期间使电路断路器111断开（同时将预充电接触器114也维持在断开状态）的预充电I/O板118有效地关掉电源119。在某些实施例中，风机电源119在正常操作期间向电机驱动器100内的一个或更多个空气循环器件（未示出）提供电力，并且针对这些器件的电力中止进一步减少了待机模式期间的电机驱动器的功耗。在某些实施例中，风机电源119包括接收来自整流器130的PIB板136的0-10V控制信号的控制输入，尽管这并非是所有实施例的严格要求。注意，在图示实施例中，门风扇117在待机模式操作期间保持通电，藉此可以提供一定量的冷却以缓解通电的控制电路（例如，预充电I/O板118和预充电电源116）的过热。然而，这不是本公开的严格要求，并且在其他实施例中，可以省略门风扇117或者门风扇117可以与AC输出线路ABC中的两个连接以便在待机模式期间通过电路断路器111的操作而被关掉。
在图1-3的实施例中，预充电装置110的AC电路断路器111用于在待机模式期间有选择地减少电力，并且还结合预充电接触器114用于电机驱动器100中的预充电功能。在这一点上，将电路断路器111用于所公开的待机模式电力减少功能有利地在不必将新的部件引入电机驱动器100的情况下使用断路器111。然而，在其他可能实施例中，可以使用分离的开关器件在待机模式操作期间有选择地中止从电源10到整流器130和/或逆变器140的输入电力的提供。此外，尽管在来自电源10的三相输入电力以及提供给LCL滤波器120（图1）和AFE或FFE整流器130的三相中间AC电力的背景下进行说明，但是使用单相和/或多相AC电力的其他实施例是可能的。此外，尽管图示实施例从逆变器输出142向电机负载20提供三相输出电力，但是逆变器140提供单相或多相AC输出电力以驱动电机负载20的其他实施例是可能的。
对于配备有预充电装置110的实施例，电机驱动器100（AFE或FFE）能够在三种模式之一中操作。在这些模式中的每个中，熔断器115典型地接通，并且其接触部将仅在出现过度电流条件时断开。在正常操作模式中，预充电I/O板118将主电路断路器111维持在接通位置（从而允许输入电力从电源10流到预充电输出端子112），但是将预充电接触器114维持在“断开”条件，由此没有电流流过预充电电阻器113。在“预充电”模式中，I/O板118将主电路断路器111切换到“断开”条件并且接通预充电接触器114，由此电流从AC源10通过预充电电阻器113流到预充电输出端子112。这便利了过度电流尖峰的控制，以对由整流器130的输出132形成的和/或在逆变器140的输入141处形成的DC总线的电容C进行充电（例如下文图4和5）。在操作中，预充电I/O板118可以配备有一个或更多个反馈信号，通过该反馈信号可以监控DC链路电压VDC，并且一旦其超过预定阈值电压，I/O板118接通主断路器111并且断开预充电接触器114以进入正常操作模式。
除了“正常”和“预充电”模式外，响应于待机控制器200接收到命令210，电机驱动器100可以进入例如“待机”操作模式。在图示实施例中，可以从“正常”模式进入“待机”模式，同时待机控制器200向预充电I/O板118提供信号202。作为响应，I/O板118将预充电接触器114维持在“断开”条件，并且将主电路断路器111切换到“断开”条件。如上文所讨论的，这使风机电源119以及与预充电输出端子112耦接的下游***与AC输入源10断开连接，但是维持针对预充电电源116和门风扇117的输入电力。因此，在该待机条件中，预充电电源116分别向预充电I/O板118以及整流器130和逆变器140的MC板134和144提供电力。这与待机模式仅中止整流器开关S1至S6（下文图4）和逆变器开关S7至S12（图5）的开关操作的传统的AFE和FFE电机驱动器操作相反。因此，图示待机控制器200有效地关闭驱动器的所有非必要部件，同时维持充分的控制电力以在需要时允许快速地重新进入正常操作模式。此外，在某些实施例中，在待机条件中PIB板136可以使针对图3中的风机电源119的控制输入减少到低速水平（例如0V）。
图4图示了图1和2的AFE和FFE实施例中的示例性整流器130的进一步细节。尽管图示的是有源整流器130，但是某些实施例（例如FFE电机驱动器等）可以使用无源整流器130。图4中所示的开关整流器130包括从AC预充电装置110接收AC输入电力的AC输入112、122（在如上文图2中所见的FFE驱动器100B的情况下）或者对于AFE实施例（图1）从中间LCL滤波器接收AC输入电力。整流器130提供DC输出132，其包括通过形成开关网络的多个整流器开关器件S1至S6的开关操作与相应的DC电流路径132耦接的第一和第二DC输出节点（分别是DC+和DC-）。每个整流器开关S1至S6耦接在AC输入节点ABC之一和DC输出节点DC+、DC-之一之间，并且开关S1至S6根据来自整流器电源接口板136的开关控制信号进行操作，用于将AC输入电力转换成DC输出电力。在操作中，开关控制信号由整流器主控制板134生成并且在正常操作中适当的门控信号由电源接口板136或分离的门驱动器板（未示出）驱动。此外，如上文所述，在有源前端整流器操作（上文图1）的情况下，开关控制信号设置在高于AC输入源10的基频的频率处，并且该情况下的驱动器100A可以包括LCL滤波器级120。对于基本前端（FFE）实施方式（例如，上文图2），主控制板134适当地在输入基频处生成整流器开关控制信号（或者可以在没有开关操作的情况下使用无源整流器130）。此外，如图4的示例中所见，整流器级130可以包括以任何适当的串联/并联配置连接的一个或更多个输出电容器C，并且图示实施例提供了用于建立DC总线端子132之间的中点电压的中心节点，以及分别耦接在中心节点和DC输出端子132之间的配平电阻RB。
如图4中所见，待机控制器200提供控制信号204，通过控制信号204整流器130使整流器主控制板134停止生成整流器开关控制信号。同时，（上文图3中的预充电装置110的）预充电电源116维持针对主控制板134的电力以在需要时允许正常模式操作的快速恢复。此外，在整流器输入端子ABC处中止电力允许电容C两端的DC总线电压放电，从而在待机模式操作期间节约电力，其中DC总线的放电中止了配平电阻器RB的功耗。
图5图示了图1和2的电机驱动器100中的示例性三相逆变器140，其包括与在前整流器130的DC输出端子132耦接的DC输入141，并且提供具有可耦接到AC电机负载20的多个AC输出节点UVW的AC输出142（上文图1和2）。此外，在图示实施例中，DC输入141连接到内部DC电容C，其可以是任何适当的串联/并联组合或者单个电容器，并且可以包括内部配平电阻器RB所连接的中点节点。在某些实施例中，整流器130的输出和逆变器140的输入两者配备有DC总线电容和/或配平电阻，或者在其他实施例中DC总线电容和/或配平电阻可以仅设置在整流器输出或逆变器输入中的仅一个中。在其他实施例（未示出）中，电机驱动器100可以是电流源驱动器，其中中间DC链路电路设置在整流器输出132和逆变器输入141之间而没有任何总线电容或配平电阻，但是包括一个或更多个DC链路扼流器件。此外，如上文针对图4的示例性整流器130提及的，待机控制器200使预充电装置110中的主电路断路器111（图3）断开的操作便利了配平电阻器RB的功耗减少，不论其设置在整流器130中还是逆变器140中。此外，图示逆变器140还包括可选的输出滤波器部件，诸如电感器和/或电阻器，尽管这不是本公开的严格要求。
逆变器140也包括逆变器开关网络，其包括分别耦接在DC输入节点141中的一个和AC输出节点UVW142中的相应的一个之间的多个逆变器开关器件S7至S12。逆变器开关S7至S12由逆变器主控制（MC）板144生成的相应的逆变器开关控制信号操作并且由电源接口板146（或者由未示出的分离的门驱动器板）驱动。如上文提到的，待机控制器200接收待机模式命令210，并且向逆变器140提供信号206，使逆变器电源接口板146在待机模式操作期间中止逆变器开关控制信号的生成。然而，同时，预充电装置110将预充电电源116保持在“接通”条件，并且因此逆变器主控制板144在待机模式期间保持通电。在电机驱动器100中恢复正常模式操作时，这允许逆变器快速恢复开关操作。
这里图示和描述的各个控制部件，包括且不限于待机控制器200、预充电I/O板118、整流器和逆变器主控制板134、144及其部件，可以被实施为任何适当的硬件、处理器执行的软件、处理器执行的固件、可编程逻辑、和/或它们的组合，其中图示实施例可以在很大程度上被实施为提供各种控制、信令和模式改变管理功能的处理器执行的软件或固件，通过这些功能这些部件中的一个或更多个可以接收反馈和/或输入信号和/或值（例如，设定点）并且提供开关控制和模式信号以根据这里描述的功能操作整流器130的开关器件S1至S6、逆变器140的开关S7至S12、以及预充电装置110的各个电路断路器和接触器。此外，这些部件118、134、144、200等可以在单个处理器中实施或者它们中的一个或更多个可以分别以单一的或分布式的方式由两个或更多个处理器器件实施。此外，整流器130和逆变器140的开关器件S1至S12可以是任何形式的可电致动开关器件，诸如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、硅控整流器（SCR）、门级可关断晶闸管（GTO）、门级换流晶闸管（GCT）（诸如集成门级换流晶闸管（IGCT）或对称门级换流晶闸管（SGCT））等。
待机控制器200接收到的模式控制命令210可以是外部生成的信号或消息（例如，诸如通过I/O板等从诸如监督分布式控制***、网络等的另一***接收的信号或消息），或者在某些实施例中可以由控制器200基于电机驱动器100内的内部条件来设定模式命令210。此外，驱动器100的各个控制器可以配备有各种反馈信息，包括测量的输入线路-线路或线路-中性电压、感测的AC输入线路电流值、测量的DC链路电压值、和/或感测的AC输出电流和电压等。此外，整流器130和逆变器140的控制器包括适当的接口电路，用于接收各种输入和/或反馈信号和/或值；以及适当的驱动器电路，用于生成具有适当的电特性的开关控制信号162、172、182以致动根据这些信号操作的相关联的开关器件S1至S12。电机驱动器100还可以包括用户接口（未示出），用户可以通过该用户接口与驱动器100交互以便设定操作值（例如，设定点、模式命令210），观看感测的操作条件等。
可以使用任何适当的开关方案来提供用于整流器130和/或逆变器140的开关器件S1至S12的开关控制信号，该开关方案可以牵涉一个或更多个脉宽调制（PWM）技术，其包括但不限于空间向量调制（SVM）、特定谐波消除（SHE）等。此外，电机驱动器100中的各个控制部件可以在正常模式期间根据另一个控制部件提供的一个或更多个设定点或其他信号/值进行操作。例如，正常监控操作期间的逆变器控制可以向整流器130提供DC电压设定点信号或值，整流器130根据来自逆变器140的设定点对其输出电压进行整流。再者，在某些实施例中，驱动器100可以进行操作以便通过整流器130和/或逆变器140的开关部件的选择性操作来提供从负载侧流到源10的电力的再生控制。
还参照图6和7，图示了电机驱动器100的另一实施例，在该情况下其是“公共总线逆变器”驱动器100C。在该实施例中，电机驱动器100C在驱动器输入101处从DC电源或源30接收DC输入，并且该DC输入电力用于驱动逆变器140。逆变器140的构造可以与上文结合图5描述的构造相似，并且该形式的电机驱动器100C允许单个DC源30提供共用（公共）的DC总线，用于由两个或更多个电机驱动器100C使用。在某些实施例中，公共总线逆变器驱动器100C可以包括提供输出152的初始DC预充电装置150和/或具有被设置为针对逆变器140的输入141的DC输出162的可选的DC电容器组160。此外，图示的公共总线逆变器驱动器100C包括基本上如上文所述的那样的待机控制器200。
如图7中所示，图示的DC预充电装置150具有从源30接收DC输入电力的输入端子101，并且这些输入端子101耦接到DC输出端子152（分别是DC+’和DC-’），DC输出端子152直接地或者通过可选的DC电容器组160（图6）向逆变器140提供DC电力。此外，如图6中所见，待机控制器200接收待机模式命令210（例如，在某些实施例中诸如经由I/O卡从外部源接收待机模式命令210），并且作为响应，分别向预充电装置150和逆变器140提供模式控制信号和/或消息202和206。如图7中最佳所见，预充电装置150包括主电路断路器151（在该实施例中是DC断路器），其在第一模式中操作以使DC源30与预充电输出端子152连接或者在第二模式中使DC驱动输入101从输出端子152断开连接。
在该实施例中也提供预充电电路，其包括在与主电路断路器151并联的串联支路中与一个或更多个预充电电阻器153串联连接的预充电接触器154。如同上述AC预充电装置110（例如，图3），DC预充电装置150可以包括熔断器155，其包括DC输入端子101和预充电接触器154的接触部之间的常通接触部。此外，公共总线逆变器驱动器100C可以包括用户提供的120VAC输入，其也可以通过熔断器155的相应的接触部，用于向预充电电源156、门风扇157和/或风机电源159供电。预充电电源156向预充电I/O板158提供DC输出电力（在多数方面与上文结合图3描述的I/O板118相似），并且还向逆变器140的逆变器MC板144提供DC输出电力（例如，24VDC）。
预充电I/O板158控制主电路断路器151和预充电接触器154的操作状态以实施总体上如上文所讨论的正常模式、预充电模式和待机模式。在正常模式中，预充电I/O板158将主电路断路器151维持在接通或闭合位置以从源30向输出端子152提供DC电流，并且在预充电模式中断开主电路断路器151并且接通预充电接触器154以便在最初时通过预充电电阻器153传导电流以在对可选的DC电容器组160充电的同时限制突入电流。
响应于接收到待机命令信号或消息210，待机控制器200向预充电I/O板158提供信号202，预充电I/O板158接着断开主电路断路器151和预充电接触器154两者，从而没有电流从DC源30流到输出端子152。然而，预充电电源156仍通过（常通的）熔断器155连接到用户提供的120VAC输入，并且因此继续向预充电I/O板158和逆变器电源接口板146提供DC输出电压（例如，24VDC）。再者，待机控制器200向逆变器140提供待机信号206，使逆变器主控制板144中止向逆变器开关器件（例如，如上文图5中所示的S7至S12）提供逆变器开关控制信号。同时，亦如图5中所见，DC预充电装置150的预充电电源156向逆变器MC板144提供电力，由此该板保持通电以便利驱动器100C的正常模式操作的快速恢复。此外，电机驱动器100C的门风扇157和风机电源159保持通过熔断器155连接到120VAC输入，尽管这不是本公开的严格要求。省略熔断器155的其他实施例是可能的。在某些实施例中，风机电源159配备有从逆变器PIB板146接收控制信号（例如，0-10V）的控制输入，并且在这些实施例中PIB板146可以被配置成在待机操作期间减少控制信号的水平（例如，减少到0V或者某种其他低速水平）以便在***100中进一步节约电力。
图8图示了用于操作电机驱动器的示例性方法300，其与上述AFE、FFE和/或公共总线逆变器型电机驱动器100A至100C的多模式操作相关联地应用。尽管下文的图8的示例性方法300和图11的方法400在下文中是以一系列动作或事件的形式被图示并描述的，但是除非这里特别说明，否则本公开的各种方法不限于这些动作或事件的图示顺序。在这一点上，除非权利要求中明确指出，否则一些动作或事件可以以不同的顺序出现和/或与除了这些动作或事件以外的其他动作或事件同时出现或者以除了这里图示并描述的顺序以外的顺序出现，并且可能不需要所有示出的步骤来实施根据本公开的处理或方法。此外，所公开的方法可以在硬件、处理器执行的软件、可编程逻辑等或者它们的组合中实施，以便提供所描述的功能，其中这些方法可以在上述电机驱动器100中实践，尽管当前公开的方法不限于这里描述的具体应用和实施方式。
在图8中的302中，启动电机驱动器100，并且在304中操作在预充电模式中开始，主电路断路器或其他开关器件（例如，上文图3和7中的预充电断路器111或151）处于非传导或“断开”条件。304中的预充电模式还牵涉将预充电接触器（例如图3和7中的114、154）和任何设置的熔断器（例如115、155）维持在接通或传导状态。在图8中的306中进行关于DC总线电压VDC是否大于预定阈值“TH”的确定。如果否（306中的“否”），则在304中预充电模式继续。一旦DC总线电压超过阈值（306中的“是”），则处理300在308中切换到“正常”操作模式（例如使用上述待机控制器200）。正常模式在310中继续，主电路断路器接通，预充电接触器断开，并且任何设置的熔断器接通。
在图8中的312中，接收到待机命令（例如待机命令210），并且在314中诸如中止逆变器开关控制信号的生成的逆变器主控制板144使逆变器140的开关断开，同时逆变器电源接口板146可以保持通电以在需要时便利正常模式操作的快速恢复。在316中，关掉开关整流器130（AFE或FFE驱动器100A和100B的情况）。在上述实施例中，例如，主控制板134中止相关联的整流器开关器件S1至S6的开关操作，尽管电源接口板136可以保持通电。在图8中的318中，诸如预充电I/O板118、158基于来自待机控制器200的信号202的接收使主电路断路器断开，并且随后驱动器100在320中在待机模式中操作，主断路器断开，预充电接触器断开，并且熔断器接通。该“待机”模式操作继续，直至在322中接收到退出待机模式的命令（例如，由上文的待机控制器200接收）。作为响应，在324中使预充电接触器（例如上文图3和7中的114、154）接通，并且处理300返回如上文所述的304中的预充电模式。
现在参照图9-11，本公开的其他方面涉及一种示例性电机驱动器100D，其在某些实施例中可以是非再生六脉冲电机驱动器，其具有从AC源10接收电力并且将其（直接地或间接地）提供给整流器130的输入的AC输入101，整流器130的配置大体上如同上文结合图4描述的那样。整流器130向逆变器140提供作为输入141的DC输出132，逆变器140提供AC输出142以驱动电机负载20，如前文参照图5阐述的那样。驱动器100D还包括待机控制器200，其接收待机命令210并且分别向整流器130提供信号204并且向逆变器140提供信号206。此外，如图10中最佳所见，该实施例中的整流器130提供设置在三个AC输入线路RST中的两个和变压器的初级之间的接触器131，该变压器根据来自待机控制器200的信号202驱动转换器门级触发板138和风机电机139。该实施例中的转换器门级触发板138向SCR型整流器开关器件提供开关控制信号，SCR型整流器开关器件将来自电源10的输入AC转换成提供跨越DC输出端子132的总线电压的DC电力。此外，整流器130的DC输出电路可以包括被配置成任何适当的串联/并联架构的一个或更多个DC总线电容C，以及一个或更多个配平电阻器RB。整流器的输出132向逆变器140提供DC输入141，其中逆变器140的构造大体上如上文图5中所示的那样。
图10的电机驱动器100D在正常模式以及待机模式中操作。在正常模式操作中，接触器131接通，并且转换器门级触发板138提供适当的SCR开关控制信号以引发AC输入电力的转换以向逆变器输入141提供DC电力。逆变器140接着将该输入DC电力转换成适用于驱动电机负载20的AC输出电流和电压。响应于接收到待机信号210，待机控制器200向接触器131提供信号202，使接触器131断开。此外，在某些实施例中，控制器200仅在DC总线电压VDC衰减到预定水平之后才使接触器131断开。此外，待机控制器200将信号204提供给转换器门级触发板138，其接着停止向整流器SCR提供开关控制信号，并且在某些实施例中在提供信号202以断开接触器131之前可以提供信号204以停止整流器开关。在图示示例中在待机操作期间断开接触器131关闭了风机139和转换器门级触发板138两者用于进一步节约电力。一旦转换器门级触发板138停止向整流器SCR提供开关控制信号，则跨越输出端子132的DC总线将开始通过例如配平电阻器RB放电。再者，待机控制器200向逆变器140提供信号206。如上文结合图5的示例讨论的，逆变器140接收信号206，并且开关控制部件（例如，图5中的PIB板146）中止针对逆变器开关器件的开关控制信号。通过该待机模式操作，控制器200节约了电机驱动器100D中的电力。
图11图示了关于电机驱动器操作400的另一示例性方法，该方法可以用在上文图9和10的电机驱动器100D中。在图11中的402中，启动驱动器100D，并且在404中使接触器131接通。在某些实施例中驱动器100D前往预充电操作模式，并且在406中诸如通过检测总线电容C两端的DC总线电压是否已被充电到预先定义的阈值水平来进行关于预充电序列是否完成的确定。一旦满足该条件（406中的是），则电机驱动器100D在408中在“正常”模式中操作并且在410中启动风机电机139，接触器接通并且整流器和逆变器进行操作以将AC输入电力转换成中间DC，并且将DC电力转换成AC输出电力以驱动电机负载20。
在412中接收待机命令，并且控制器200在414中关掉整流器（例如，通过向转换器门级触发板138提供使板138停止发射SCR的信号204）并且在416中关掉开关逆变器（例如，经由信号206以使逆变器142中止逆变器开关控制信号）。在418中进行关于DC总线电压VDC是否小于预定阈值的确定。一旦满足该条件（418中的是），则在420中停止风机139（例如通过待机控制器200或者通过转换器门级触发板138或者整流器130的其他控制部件）并且在422中使接触器131断开（例如通过提供信号202的待机控制器200），从而关闭风机电机139以及转换器门级触发板138用于在待机模式操作期间进一步节约电力。待机模式操作在424中继续，接触器131断开，直到在426中接收到退出待机模式的命令。此时，处理400返回，如上文所述在404中使接触器接通以开始预充电模式，直至能够在410中恢复正常模式。
根据上述描述可知，本发明的实施例公开了以下技术方案，包括但不限于：
方案1.一种在正常模式和待机模式中操作的电机驱动器，所述电机驱动器包括：
驱动器输入，其接收来自电源的输入电力；
逆变器，其包括与第一直流DC电流路径和第二DC电流路径耦接的DC输入、具有用于向电机提供电力的多个AC输出节点的AC输出、以及包括分别耦接在所述DC电流路径中的一个和所述AC输出节点中的一个之间的多个逆变器开关器件的逆变器开关网络；
至少一个开关器件，其耦接在所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间，所述至少一个开关器件能够在第一模式中操作以允许输入电力从所述电源流到所述逆变器并且在第二模式中操作以防止输入电力从所述电源流到所述逆变器；以及
待机控制器，其可操作地与所述至少一个开关器件耦接，以在所述电机驱动器处于正常操作模式时使所述至少一个开关器件处于所述第一模式，并且在所述电机驱动器处于待机操作模式时，在维持针对所述电机驱动器的至少一个控制部件的电力的同时，使所述至少一个开关器件处于所述第二模式。
方案2.根据方案1所述的电机驱动器，进一步包括整流器，所述整流器包括具有与所述驱动器输入耦接以接收交流AC输入电力的多个AC输入节点的AC输入、具有与所述第一DC电流路径和所述第二DC电流路径耦接的第一DC输出节点和第二DC输出节点的DC输出、以及包括分别耦接在所述AC输入节点中的一个与所述第一DC输出节点和所述第二DC输出节点中的一个之间的多个整流器开关器件的整流器开关网络；并且其中所述至少一个开关器件耦接在所述驱动器输入和所述整流器的所述AC输入节点之间。
方案3.根据方案2所述的电机驱动器，包括预充电装置，所述预充电装置包括：
所述至少一个开关器件，其耦接在所述驱动器输入和所述整流器的所述AC输入之间，以及
预充电电路，其包括彼此串联耦接的预充电开关器件和至少一个预充电电阻器，所述预充电电路与所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间的所述至少一个开关器件并联耦接，所述预充电开关器件能够在第一模式中操作以允许输入电力从所述电源流过所述至少一个预充电电阻器并且在第二模式中操作以防止输入电力流过所述至少一个预充电电阻器；
其中所述预充电装置能够操作，以在所述电机驱动器处于预充电模式时使所述至少一个开关器件处于所述第二模式并且使所述预充电开关器件处于所述第一模式，并且其中所述预充电装置能够操作，以在所述电机驱动器处于所述正常模式时使所述至少一个开关器件处于所述第一模式并且使所述预充电开关器件处于所述第二模式。
方案4.根据方案3所述的电机驱动器，其中所述预充电装置是AC预充电装置；并且其中所述至少一个开关器件是耦接在所述驱动器输入和所述整流器的所述AC输入之间的AC电路断路器。
方案5.根据方案3所述的电机驱动器，包括电源，其具有耦接在所述驱动器输入和所述预充电开关器件之间的所述预充电电路中的输入，所述电源能够操作以在所述电机驱动器处于所述待机模式时提供所述电机驱动器中的控制电力。
方案6.根据方案3所述的电机驱动器，其中所述整流器是有源前端AFE整流器，其在所述电源的基频至少两倍的频率下操作所述整流器开关器件，并且所述电机驱动器进一步包括滤波器电路，其耦接在所述至少一个开关器件和所述整流器的所述AC输入之间。
方案7.根据方案3所述的电机驱动器，其中所述整流器是基本前端整流器，其在所述电源的基频或者接近所述电源的基频的频率下操作所述整流器开关器件。
方案8.根据方案2所述的电机驱动器，包括电源，所述电源具有耦接在所述驱动器输入和所述至少一个开关器件之间的输入，所述电源能够进行操作以在所述电机驱动器处于所述待机模式时提供所述电机驱动器中的控制电力。
方案9.根据方案1所述的电机驱动器，包括预充电装置，所述预充电装置包括：
所述至少一个开关器件，其耦接在所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间，以及
预充电电路，其包括彼此串联耦接的预充电开关器件和至少一个预充电电阻器，所述预充电电路与所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间的所述至少一个开关器件并联耦接，所述预充电开关器件能够在第一模式中操作以允许输入电力从所述电源流过所述至少一个预充电电阻器并且在第二模式中操作以防止输入电力流过所述至少一个预充电电阻器；
其中所述预充电装置能够进行操作，以在所述电机驱动器处于预充电模式时使所述至少一个开关器件处于所述第二模式并且使所述预充电开关器件处于所述第一模式，并且其中所述预充电装置能够进行操作，以在所述电机驱动器处于所述正常模式时使所述至少一个开关器件处于所述第一模式并且使所述预充电开关器件处于所述第二模式。
方案10.根据方案9所述的电机驱动器，其中所述预充电装置是AC预充电装置；并且其中所述至少一个开关器件是耦接在所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间的AC电路断路器。
方案11.根据方案9所述的电机驱动器，包括电源，其具有耦接在所述驱动器输入和所述预充电开关器件之间的所述预充电电路中的输入，所述电源能够进行操作以在所述电机驱动器处于所述待机模式时提供所述电机驱动器中的控制电力。
方案12.根据方案9所述的电机驱动器，其中所述驱动器输入能够进行操作以从DC电源接收DC输入电力；其中所述预充电装置是DC预充电装置；并且其中所述至少一个开关器件是耦接在所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间的DC电路断路器。
方案13.根据方案1所述的电机驱动器，包括电源，其具有与所述驱动器输入耦接的输入，所述电源能够进行操作以在所述电机驱动器处于所述待机模式时提供所述电机驱动器中的控制电力。
方案14.根据方案1所述的电机驱动器，其中所述驱动器输入能够进行操作以从DC电源接收DC输入电力；并且其中所述至少一个开关器件是耦接在所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间的DC电路断路器。
方案15.根据方案1所述的电机驱动器，进一步包括风机电源，其具有耦接在所述至少一个开关器件和所述逆变器的所述DC输入之间的输入。
方案16.一种能够在正常模式和待机模式中操作的电机驱动器，所述电机驱动器包括：
驱动器输入，其接收来自电源的交流AC输入电力；
整流器，其包括具有与所述驱动器输入耦接以从所述电源接收AC输入电力的多个AC输入节点的AC输入、具有与第一直流DC电流路径和第二DC电流路径耦接的第一DC输出节点和第二DC输出节点的DC输出、包括分别耦接在所述AC输入节点中的一个与所述第一DC输出节点和所述第二DC输出节点中的一个之间的多个整流器开关器件的整流器开关网络、以及能够进行操作以有选择地向所述整流器开关器件提供整流器开关控制信号以将所述AC输入电力转换成DC输出电力的整流器控制器；
逆变器，其包括与所述第一DC电流路径和所述第二DC电流路径耦接的DC输入、具有用于向电机提供电力的多个AC输出节点的AC输出、以及包括分别耦接在所述DC电流路径中的一个和所述AC输出节点中的一个之间的多个逆变器开关器件的逆变器开关网络；
至少一个开关器件，其耦接在所述驱动器输入和所述整流器控制器之间，所述至少一个开关器件能够在第一模式中操作以允许输入电力从所述电源流到所述整流器控制器并且在第二模式中操作以防止输入电力从所述电源流到所述整流器控制器；以及
待机控制器，其可操作地与所述至少一个开关器件耦接，以在所述电机驱动器处于正常操作模式时使所述至少一个开关器件处于所述第一模式，并且在所述电机驱动器处于待机操作模式时使所述至少一个开关器件处于所述第二模式。
方案17.根据方案16所述的电机驱动器，进一步包括风机电源，其具有与所述至少一个开关器件耦接的输入，其中所述至少一个开关器件能够在所述电机驱动器处于所述正常操作模式时，在所述第一模式中操作以允许输入电力从所述电源流到所述风机电源，并且其中所述至少一个开关器件能够在所述电机驱动器处于所述待机模式时，在所述第二模式中操作以防止输入电力从所述电源流到所述风机电源。
方案18.一种用于操作电机驱动器的方法，所述方法包括：
在正常操作模式中向所述电机驱动器的整流器和逆变器中的至少一个提供电力；
接收待机命令；以及
响应于接收到所述待机命令，改变至少一个开关器件的操作模式以中止向所述整流器和所述逆变器中的至少一个提供电力。
方案19.根据方案18所述的方法，进一步包括：
接收退出待机模式的命令；
响应于接收到所述退出待机模式的命令，改变所述至少一个开关器件的操作模式以恢复向所述整流器和所述逆变器中的至少一个提供电力。
方案20.一种具有用于操作电机驱动器的计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可读介质包括用于执行如下操作的计算机可执行指令：
在正常操作模式中向所述电机驱动器的整流器和逆变器中的至少一个提供电力；
接收待机命令；以及
响应于接收到所述待机命令，改变至少一个开关器件的操作模式以中止向所述整流器和所述逆变器中的至少一个提供电力。
本公开的其他方面提供了具有用于实施上述处理和方法的计算机可执行指令的计算机可读介质。计算机可读介质可以是且无限制：计算机存储器、电力转换器控制***内的存储器、CD-ROM、软盘、闪速驱动器、数据库、服务器、计算机等，其具有用于执行以上公开的处理的计算机可执行指令。以上示例仅是本公开的各方面的若干可能实施例的说明，其中本领域技术人员在阅读并理解本说明书和附图之后将想到等同的变更和/或修改。特别地，对于上述部件（组件、器件、***、电路等）执行的各种功能，用于描述这些部件的术语（包括所提到的“构件”）在没有另外指出的情况下，旨在对应于执行所描述的部件的指定功能的任何部件，诸如硬件、处理器执行的软件、逻辑或者它们的组合（即在功能上等同），即便在结构上不等同于执行本公开的所说明的实施方式中的功能的所公开的结构。此外，可以使用用于实现以上说明并描述的控制操作、步骤、任务中的一个或更多个的计算机可执行指令来实施各个控制部件，其中指令包括在非暂态计算机可读介质中。此外，尽管仅针对若干实施方式中的一个公开了本公开的具体特征，但是该特征可以与其他实施方式的一个或更多个其他特征组合，这样的组合可以是所需的并且对于任何给定的或特定的应用是有利的。再者，对于具体实施方式和/或权利要求书中使用的术语“包括（including）”、“包括（includes）”、“具有（having）”、“具有（has）”、“具有（with）”或其变形物，这些术语旨在按照与术语“包括（comprising）”相似的方式而是内含的。

Claims (10)

1.一种在正常模式和待机模式中操作的电机驱动器，所述电机驱动器包括：
驱动器输入，其接收来自电源的输入电力；
逆变器，其包括与第一直流DC电流路径和第二DC电流路径耦接的DC输入、具有用于向电机提供电力的多个AC输出节点的AC输出、以及包括分别耦接在所述DC电流路径中的一个和所述AC输出节点中的一个之间的多个逆变器开关器件的逆变器开关网络；
至少一个开关器件，其耦接在所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间，所述至少一个开关器件能够在第一模式中操作以允许输入电力从所述电源流到所述逆变器并且在第二模式中操作以防止输入电力从所述电源流到所述逆变器；以及
待机控制器，其可操作地与所述至少一个开关器件耦接，以在所述电机驱动器处于正常操作模式时使所述至少一个开关器件处于所述第一模式，并且在所述电机驱动器处于待机操作模式时，在维持针对所述电机驱动器的至少一个控制部件的电力的同时，使所述至少一个开关器件处于所述第二模式。
2.根据权利要求1所述的电机驱动器，进一步包括整流器，所述整流器包括具有与所述驱动器输入耦接以接收交流AC输入电力的多个AC输入节点的AC输入、具有与所述第一DC电流路径和所述第二DC电流路径耦接的第一DC输出节点和第二DC输出节点的DC输出、以及包括分别耦接在所述AC输入节点中的一个与所述第一DC输出节点和所述第二DC输出节点中的一个之间的多个整流器开关器件的整流器开关网络；并且其中所述至少一个开关器件耦接在所述驱动器输入和所述整流器的所述AC输入节点之间。
3.根据权利要求2所述的电机驱动器，包括预充电装置，所述预充电装置包括：
所述至少一个开关器件，其耦接在所述驱动器输入和所述整流器的所述AC输入之间，以及
预充电电路，其包括彼此串联耦接的预充电开关器件和至少一个预充电电阻器，所述预充电电路与所述驱动器输入和所述逆变器的所述DC输入之间的所述至少一个开关器件并联耦接，所述预充电开关器件能够在第一模式中操作以允许输入电力从所述电源流过所述至少一个预充电电阻器并且在第二模式中操作以防止输入电力流过所述至少一个预充电电阻器；
其中所述预充电装置能够操作，以在所述电机驱动器处于预充电模式时使所述至少一个开关器件处于所述第二模式并且使所述预充电开关器件处于所述第一模式，并且其中所述预充电装置能够操作，以在所述电机驱动器处于所述正常模式时使所述至少一个开关器件处于所述第一模式并且使所述预充电开关器件处于所述第二模式。
4.根据权利要求3所述的电机驱动器，其中所述预充电装置是AC预充电装置；并且其中所述至少一个开关器件是耦接在所述驱动器输入和所述整流器的所述AC输入之间的AC电路断路器。
5.根据权利要求3所述的电机驱动器，包括电源，其具有耦接在所述驱动器输入和所述预充电开关器件之间的所述预充电电路中的输入，所述电源能够操作以在所述电机驱动器处于所述待机模式时提供所述电机驱动器中的控制电力。
6.根据权利要求3所述的电机驱动器，其中所述整流器是有源前端AFE整流器，其在所述电源的基频至少两倍的频率下操作所述整流器开关器件，并且所述电机驱动器进一步包括滤波器电路，其耦接在所述至少一个开关器件和所述整流器的所述AC输入之间。
7.根据权利要求3所述的电机驱动器，其中所述整流器是基本前端整流器，其在所述电源的基频或者接近所述电源的基频的频率下操作所述整流器开关器件。
8.根据权利要求2所述的电机驱动器，包括电源，所述电源具有耦接在所述驱动器输入和所述至少一个开关器件之间的输入，所述电源能够进行操作以在所述电机驱动器处于所述待机模式时提供所述电机驱动器中的控制电力。
9.一种能够在正常模式和待机模式中操作的电机驱动器，所述电机驱动器包括：
驱动器输入，其接收来自电源的交流AC输入电力；
整流器，其包括具有与所述驱动器输入耦接以从所述电源接收AC输入电力的多个AC输入节点的AC输入、具有与第一直流DC电流路径和第二DC电流路径耦接的第一DC输出节点和第二DC输出节点的DC输出、包括分别耦接在所述AC输入节点中的一个与所述第一DC输出节点和所述第二DC输出节点中的一个之间的多个整流器开关器件的整流器开关网络、以及能够进行操作以有选择地向所述整流器开关器件提供整流器开关控制信号以将所述AC输入电力转换成DC输出电力的整流器控制器；
逆变器，其包括与所述第一DC电流路径和所述第二DC电流路径耦接的DC输入、具有用于向电机提供电力的多个AC输出节点的AC输出、以及包括分别耦接在所述DC电流路径中的一个和所述AC输出节点中的一个之间的多个逆变器开关器件的逆变器开关网络；
至少一个开关器件，其耦接在所述驱动器输入和所述整流器控制器之间，所述至少一个开关器件能够在第一模式中操作以允许输入电力从所述电源流到所述整流器控制器并且在第二模式中操作以防止输入电力从所述电源流到所述整流器控制器；以及
待机控制器，其可操作地与所述至少一个开关器件耦接，以在所述电机驱动器处于正常操作模式时使所述至少一个开关器件处于所述第一模式，并且在所述电机驱动器处于待机操作模式时使所述至少一个开关器件处于所述第二模式。
10.一种用于操作电机驱动器的方法，所述方法包括：
在正常操作模式中向所述电机驱动器的整流器和逆变器中的至少一个提供电力；
接收待机命令；以及
响应于接收到所述待机命令，改变至少一个开关器件的操作模式以中止向所述整流器和所述逆变器中的至少一个提供电力。
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