用于單軸或多軸布置的變流器裝置和運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于單軸或多軸布置的變流器裝置，具有直流電壓中間電路；多個(gè)逆變器，其分別能夠一方面連接在直流電壓中間電路上并且另一方面連接在各一個(gè)電動(dòng)機(jī)上；和控制裝置，利用控制裝置能夠短路逆變器中的每一個(gè)。此外，本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行這種變流器裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁激勵(lì)同步電動(dòng)機(jī)(本申請(qǐng)不局限于這種同步電動(dòng)機(jī))在大多數(shù)情況下在變頻器或逆變器上運(yùn)行。在此，如下地設(shè)計(jì)多個(gè)電動(dòng)機(jī)，使得其在高轉(zhuǎn)速時(shí)在弱磁區(qū)域中運(yùn)行。在此，通過適當(dāng)?shù)念~定電流預(yù)設(shè)來降低電動(dòng)機(jī)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的端子反向電壓，而且降低至使得實(shí)際的、未補(bǔ)償?shù)姆聪螂妷焊哂谒B接的中間電路變流器的最大允許的中間電路電壓。如果在這種運(yùn)行點(diǎn)中切斷變頻器，那么電動(dòng)機(jī)基于高的反向電壓通過逆變器二極管將功率回饋到中間電路中。如果該電動(dòng)機(jī)功率不能夠從中間電路中導(dǎo)出(例如主動(dòng)饋入或制動(dòng)斬波器)，那么中間電路的電壓持續(xù)上升。這能最終導(dǎo)致變流器的損壞。
[0003]目前對(duì)于在同步電動(dòng)機(jī)中于弱磁區(qū)域中限制中間電路電壓存在兩種方案:
[0004]“電壓保護(hù)”模塊(“Voltage Protect1n”-Module VPM):
[0005]稱作VPM的附加模塊與同步電機(jī)的三個(gè)電動(dòng)機(jī)線路相連。在模塊內(nèi)部，這三個(gè)相通過二極管橋來整流，并且在需要時(shí)通過晶閘管來短路。當(dāng)整流的電壓已經(jīng)達(dá)到不能導(dǎo)致中間電路損害的極值時(shí)，接通晶閘管。VPM模塊必須能夠可靠地引導(dǎo)由同步電機(jī)提供的短路電流。在多極連接中、即在分別具有各自的電動(dòng)機(jī)的變流器模塊組中，在弱磁區(qū)域中必須為同步電機(jī)的每個(gè)變流器分配一個(gè)VPM模塊。VPM具有必須使用附加模塊的缺點(diǎn)。
[0006]內(nèi)部的“電壓保護(hù)”(Interne“Voltage Protect1n” iVP):
[0007]在該方法中，變頻器自身承擔(dān)VPM功能。通過針對(duì)性地接通所有上方或下方的功率半導(dǎo)體，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)全部三個(gè)電動(dòng)機(jī)相位的短路。對(duì)于觸發(fā)機(jī)構(gòu)而言，一方面必須探測(cè)是否存在電樞短路的邊界條件、即同步電機(jī)位于弱磁區(qū)域中并且回饋的能量不能由中間電路接收。電樞短路的觸發(fā)如在VPM模塊中一樣從中間電路電壓的一定的極值起才進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供用于單軸或多軸布置的變流器裝置，其中能夠更安全地切斷逆變器。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過用于單軸或多軸布置的變流器裝置來實(shí)現(xiàn)，變流器裝置具有直流電壓中間電路；多個(gè)逆變器，其分別能夠一方面連接在直流電壓中間電路上并且另一方面連接在各一個(gè)電動(dòng)機(jī)上；和控制裝置，利用控制裝置能夠短路逆變器中的每一個(gè)；以及具有測(cè)量裝置，以用于測(cè)量在逆變器中的每一個(gè)處的各一個(gè)電參量，其中通過控制裝置能夠?yàn)槟孀兤髦械拿恳粋€(gè)彼此獨(dú)立地根據(jù)相應(yīng)的所測(cè)量的電參量直接或間接地確定，所涉及的逆變器是否將能量饋入到直流電壓中間電路中，并且，當(dāng)是這種情況時(shí)，該逆變器獨(dú)立于其他逆變器地短路。
[0010]此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于運(yùn)行用于單軸或多軸布置的變流器裝置的方法，其中變流器裝置具有直流電壓中間電路；多個(gè)逆變器，其分別能夠一方面連接在直流電壓中間電路上并且另一方面連接在各一個(gè)電動(dòng)機(jī))上；和控制裝置，利用控制裝置能夠短路逆變器中的每一個(gè)，通過測(cè)量在逆變器的每一個(gè)處的各一個(gè)電參量，為逆變器中的每一個(gè)彼此獨(dú)立地根據(jù)相應(yīng)的所測(cè)量的電參量直接或間接地確定，所涉及的逆變器是否將能量饋入到直流電壓中間電路，并且當(dāng)是這種情況時(shí)，那么逆變器獨(dú)立于其他逆變器地短路。
[0011]因此以有利的方式，單獨(dú)地檢查變流器裝置的逆變器中的每一個(gè)，其是否將能量傳遞到直流電壓中間電路。特別是當(dāng)連接到逆變器處的相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)在弱磁區(qū)域中工作時(shí)，此時(shí)逆變器提供能量。如果現(xiàn)在逆變器中的一個(gè)將能量傳遞到直流電壓中間電路中，該逆變器單獨(dú)地或與獨(dú)立于其他逆變器地短路。這意味著，已連接的或待連接的電動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)繞組是短路的或?qū)⑹嵌搪返?。其他的電?dòng)機(jī)繼續(xù)與此無關(guān)地以其當(dāng)前的運(yùn)行模式來工作。
[0012]優(yōu)選地，逆變器中的每一個(gè)都具有交流電流接口，以用于連接到相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)上，測(cè)量裝置設(shè)計(jì)用于，在每個(gè)逆變器的交流電流接口處執(zhí)行電壓測(cè)量，并且控制裝置設(shè)計(jì)用于，當(dāng)相應(yīng)的逆變器的相間電壓超過切斷閾值時(shí)，使該逆變器短路。因此，在交流電壓側(cè)通過電壓測(cè)量為每個(gè)逆變器單獨(dú)地且間接地確定，逆變器是否將能量傳遞到直流電壓中間電路中。
[0013]切斷閾值應(yīng)當(dāng)至少等于直流電壓中間電路中的當(dāng)前中間電路電壓。然而，為了更精確地定義切斷閾值，應(yīng)當(dāng)考慮相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)逆變器的結(jié)構(gòu)。特別地，在此能夠考慮在導(dǎo)通方向上接通的逆變器二極管。因此有利的是，每個(gè)逆變器都具有多個(gè)相同的逆變器二極管，并且切斷閾值等于當(dāng)前中間電路電壓和每個(gè)逆變器二極管的導(dǎo)通電壓的兩倍的總和。
[0014]替代于或者附加于在逆變器的交流電流接口處的電壓測(cè)量，測(cè)量裝置能夠設(shè)計(jì)用于，在脈沖抑制(逆變器的全部開關(guān)是切斷的)期間和/或之后，測(cè)量直流電壓中間電路的中間電路電壓和在每個(gè)逆變器和直流電壓中間電路之間的通流電流，并且根據(jù)中間電路電壓和相應(yīng)的通流電流能夠由控制裝置求得相應(yīng)的能量，該能量在脈沖抑制期間和/或之后饋入到直流電壓中間電路。因此可行的是，在直流電側(cè)也為每個(gè)逆變器單獨(dú)地確定饋入到直流電壓中間電路中的能量。在此的條件是，根據(jù)中間電路電壓的測(cè)量來測(cè)定，脈沖抑制的原因是否是提高了的中間電路電壓。如此才能夠可靠地間接通過中間電路電壓確定弱磁狀
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[0015]通過控制裝置能夠間接地根據(jù)所測(cè)量的通流電流的包絡(luò)線確定能量到直流電壓中間電路中的饋入。在此，包絡(luò)線表示為關(guān)于時(shí)間來平均的電流幅度。
[0016]優(yōu)選地，逆變器中的每一個(gè)都是三相逆變器。因此，根據(jù)本發(fā)明的變流器裝置能夠用于常見的三相電動(dòng)機(jī)。
[0017]在優(yōu)選的應(yīng)用中，如已經(jīng)指明的，各一個(gè)電動(dòng)機(jī)連接到每個(gè)逆變器處。因此，在所謂的單軸或多軸布置或者單軸或多軸系統(tǒng)中能夠單獨(dú)地短路各個(gè)電動(dòng)機(jī)的各自的逆變器。
【附圖說明】
[0018]現(xiàn)在，根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明，其中示出:
[0019]圖1是具有由電網(wǎng)饋電的大量電動(dòng)機(jī)的多軸布置的示意電路圖，和
[0020]圖2是電動(dòng)機(jī)模塊或者逆變器的詳細(xì)的原理電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面詳細(xì)描述的實(shí)施例代表了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。在此要注意的是，僅當(dāng)明確地給出了或無疑義地識(shí)別時(shí)，裝置和布置的各個(gè)特征才彼此相關(guān)聯(lián)。否則特征是彼此不相關(guān)的。
[0022]圖1示出了多軸系統(tǒng)或多軸布置的實(shí)例。在此，由供電網(wǎng)絡(luò)N為大量的電動(dòng)機(jī)M1，M2,M3,……饋電。供電網(wǎng)絡(luò)N在此涉及三相網(wǎng)絡(luò)。替代地，能夠應(yīng)用單相或雙相網(wǎng)絡(luò)。電動(dòng)機(jī)在此也涉及三相電動(dòng)機(jī)。在此同樣也能夠考慮單相或雙相電動(dòng)機(jī)。在此象征性的，每個(gè)電動(dòng)機(jī)Ml至Mn通過電容器接地。電動(dòng)機(jī)優(yōu)選為永磁激勵(lì)式同步電動(dòng)機(jī)。但是，根據(jù)本發(fā)明的作用原理也適用于其他的電動(dòng)機(jī)。
[0023]三相供電網(wǎng)絡(luò)N的電網(wǎng)電壓首先在整流器G中整流成中間電路電壓Uzw。在直流電側(cè)，在整流器G處為了在正極“ + ”和負(fù)極之間的穩(wěn)定而設(shè)置中間電路電容器Czw。中間電路電容器基本上定義了直流電壓中間電路ZW。
[0024]在直流電壓中間電路ZW處，并聯(lián)地連接了多個(gè)電動(dòng)機(jī)模塊麗1，麗2，麗3，……，MMn (在此也稱為變流器或逆變器)。這意味著，每個(gè)逆變器的第一直流電流接口與中間電路ZW的正極“ + ”連接，并且每個(gè)逆變器的第二直流電流接口與中間電路的負(fù)極連接。
[0025]在交流電側(cè)，每個(gè)逆變器MMl至MMn由于三相電動(dòng)機(jī)而分別具有三個(gè)交流電流接口，交流電流接口在圖1中作為共同的線路示意性來示出。
[0026]每個(gè)逆變器MMl至MMn由控制裝置S來操控。出于簡(jiǎn)明的原因，在圖1中僅示出從控制裝置S通向逆變器MMl的與此相關(guān)的接口?？刂蒲b置S控制逆變器MMl至MMn中的每一個(gè)的能電驅(qū)動(dòng)的開關(guān)。
[0027]測(cè)量裝置ME檢測(cè)在每個(gè)逆變器MMl至MMn的交流電流接口中的一個(gè)或多個(gè)處的電參量。出于簡(jiǎn)明原因，在圖1中又僅示出通向第一逆變器MMl的測(cè)量連接。測(cè)量連接也能夠不僅為一條線路，而是多條線路，例如在三相交流電時(shí)為三條線路。通過測(cè)量線路LI測(cè)量在交流電側(cè)的交流電壓中的一個(gè)或多個(gè)和/或三相的交流電流中的一個(gè)或多個(gè)。
[0028]替代地或附加地，測(cè)量裝置ME具有第二測(cè)量線路L2，該測(cè)量線路在直流電側(cè)檢測(cè)在每個(gè)逆變器MMl至MMn處的一個(gè)或多個(gè)電參量。在圖1中再次出于簡(jiǎn)明原因而象征地僅示出一個(gè)測(cè)量線路L2，其從測(cè)量裝置ME延伸向第一逆變器MMl的直流電接口。利用第二測(cè)量線路L2應(yīng)測(cè)量中間電路電壓Uzw和/或從中間電路到相應(yīng)的逆變器MMl中或者反向的電流。
[0029]測(cè)量裝置ME未處理地或預(yù)處理向控制裝置S提供