用于减小谐波的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于例如当使用一个交流-交流转换器(52)来驱动一个负载(10)(如一个电动机驱动)时减小谐波的系统和方法。在一个第一实施例中，提供了多个负载驱动电路(52a-52c)，每个负载驱动电路从一个三相交流电源(2)中汲取电流并且驱动一个交流负载，其中，每个所述负载驱动电路包括一个三相整流器，这些负载驱动电路的这些整流器被控制(54)成使得这些负载驱动电路对该交流电源的整流是交错的。在一个第二实施例中，一个负载驱动电路包括一个电子感应器，该电子感应器被配置成用于控制该直流链路，这样使得由该负载驱动电路从该交流电源(2)中汲取的电流具有一个阶梯状轮廓。可以将该第一和第二实施例结合起来。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及减小电源系统中例如当驱动非线性负载时所引起的谐波。专利技术背景理想的交流电源本质上是正弦的。非线性负载(如整流器和电机驱动器)将不同的频率引入电源中。这些不同的频率被称作谐波。图1示出了总体上由参考标号1指示的系统，其中一个负载(如一个电机)在一个逆变器的控制下被驱动。系统1包括一个三相交流电源2、一个三相整流器4、一个直流链路部分6、一个逆变器8和一个负载10。直流链路部分6包括一个直流链路电容器12。一个第一感应器14连接在整流器4的一个第一输出端与直流链路电容器12的一个第一端子之间。一个第二感应器15连接在整流器4的一个第二输出端与直流链路电容器12的一个第二端子之间。感应器14、15(其设置在整流器4的直流侧)有时被称为直流扼流圈。如本领域内众所周知的，由交流电源2提供的交流电源电压被转换成出现于跨直流链路电容器12的直流电压。逆变器8将在该直流链路电容器的该直流信号转换成用于驱动负载10的一个可控交流信号(典型地，该交流信号的振幅、相位和频率是可控的)。从而，系统1提供了用于驱动负载10的一个可控交流-交流转换器。整流器4和逆变器8都是非线性负载。因此，系统1能够引起待引入交流电源2的显著的谐波电流。提供感应器14和15以减小来自于待返回给交流电源2的较高的频率成分(即谐波)。已经明确确认使用感应器来减小谐波。然而，尤其是当寻求过滤相对较低频率的谐波电流时，感应器会既庞大又昂贵。进一步地，感应器会在较高电流级上饱和。仍然需要一种系统，其中能够以其他方式减小谐波电流。本专利技术设法解决以上概述的问题。本专利技术的原理可应用于电机驱动应用(如以下描述的应用)。然而，本专利技术的原理可以应用于许多其他的应用，包括但不限于感应加热和电弧炉系统。专利技术概述本专利技术提供了一种负载驱动电路(例如用于驱动电机)，包括：一个整流器(如，一个三相整流器)，该整流器具有耦合到一个交流电源(如，一个三相交流电源)上的一个输入端；一个直流链路级(具有耦合到该整流器的该输出端上的一个输入端并且典型地，包括维持一个直流链路电压的一个或多个直流链路电容器)；一个逆变器，该逆变器具有耦合到该直流链路级的一个输出端上的一个输入端以及耦合到一个负载上的一个输出端，其中，该逆变器将该直流链路级的一个输出电压转换成用于驱动该负载的一个信号(典型地，在一个控制模块的控制下)；以及一个电子感应器(设置在该整流器与该直流链路级之间)，该电子感应器被配置成用于控制该直流链路级的该输出电压和/或输出电流，这样使得该负载驱动电路从该交流电源中汲取的电流具有一个阶梯状轮廓。在该系统的典型使用中，该(三相)整流器的该直流链路电流被(使用该电子感应器)控制，以便控制该整流器的该输入电流(即由该整流器从该交流电源中汲取的电流)。本专利技术还提供了一种方法，包括控制设置在一个整流器与一个负载驱动电路的一个直流链路级之间的一个电子感应器，这样使得该直流链路级的该输出电压和/或输出电流被控制成使得由该负载驱动电路从一个三相交流电源中汲取的电流具有一个阶梯状轮廓。在本专利技术的许多形式中，该阶梯状轮廓在数学上等效于分别具有第一、第二和第三相位偏移的一个第一、第二和第三脉冲的总和。更具体地，该阶梯状轮廓由给出，其中，30、α1和α2分别是所述第一、第二和第三偏移。应当注意，每个变量A、B、和C可以是正的或负的，这样使得能够由以上公式描述出各种各样形状的阶梯状轮廓。在本专利技术的许多形式中，该阶梯状轮廓由给出，其中，Idc1、Idc2和-Idc2是该第一、第二和第三脉冲的振幅。在本专利技术的许多形式中，变量Idc1和Idc2都是正的，但这不是必需的；例如，这些变量中的任一个(或两者)可以是负的。因而，该阶梯状轮廓的生成可以是非常灵活的。通过在数学上表达出谐波，选择以上概述的方程式中的变量是可能的，这样使得减小或甚至消除特定谐波。这能够被用于减小总谐波失真(THD)，而不需要大的直流扼流圈。该阶梯状轮廓可以被成形为使得在一个三相系统中，用于该三相中每一相的阶梯状轮廓是对称的。该阶梯状轮廓可以具有一个第一部分和一个第二部分，该第一和第二部分是对称的，该第一部分包括一个第一凸起和一个第二凸起，其中，每个凸起具有一个持续时长θ，该第一凸起起始于脉冲开始之后的一个时间β，在该第一与第二凸起之间的时间是2β，并且从该第二凸起结束至该脉冲部分结束的时间由β给出。所述第二部分可以是该第一部分的逆(因此维持了该脉冲的对称性)。在本专利技术的一些形式中，该脉冲的该第一和第二部分各自具有一个120度的持续时长，这样使得2β+θ＝60。该电子感应器可被配置成使得从该交流电源中汲取的该电流的至少一个谐波分量(如第五和/或第七谐波)被消除(或最小化)。该电子感应器可被配置成用于最小化或消除多于一个谐波(尽管这在数学上并不简单)。该负载驱动电路可进一步包括在该交流电源与该/每个整流器之间的一个LC滤波器。本专利技术还提供了一种系统，该系统包括多个负载驱动电路，每个负载驱动电路从一个三相交流电源中汲取电流并且驱动一个交流负载，其中，每个所述负载驱动电路包括：一个整流器(如，一个三相整流器)，该整流器具有耦合到该交流电源上的一个输入端；一个直流链路级，该直流链路级具有耦合到该整流器的该输出端上的一个输入端(并且典型地，包括维持一个直流链路电压的一个或多个直流链路电容器)；以及一个逆变器，该逆变器具有耦合到该直流链路级的一个输出端上的一个输入端以及耦合到对应负载上的一个输出端，其中，该逆变器将一个直流链路电压转换成用于驱动对应交流负载的一个信号(典型地，在一个控制模块的控制下)，其中：每个直流链路级包括一个电子感应器，该电子感应器被配置成用于控制该直流链路级的该(输出)电压和/或(输出)电流；并且这些负载驱动电路的这些整流器被安排成使得这些负载驱动器中的至少一些负载驱动器的整流是交错的(因此减小该交流电源的该谐波失真)。因此，该多个整流器的定时能够是交错的，如从该交流电源汲取的电流总和与由每个并联负载驱动电路汲取的电流相比具有较小的谐波含量。本专利技术还提供了一种方法，该方法包括控制并联安排的多个负载驱动电路的整流器，这样使得这些负载驱动器中的至少一些负载驱动器的整流是交错的，其中，每个所述负载驱动电路包括：一个整流器，一个直流链路级，一个逆变器，以及一个电子感应器，该电子感应器被配置成用于控制该直流链路级的输出电压和/或输出电流。该方法可以进一步包括控制每个并联负载驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载驱动电路，包括：一个三相整流器，该三相整流器具有耦合到一个三相交流电源上的一个输入端；一个直流链路级；一个逆变器，该逆变器具有耦合到该直流链路级的一个输出端上的一个输入端以及耦合到一个负载上的一个输出端，其中，该逆变器将该直流链路级的一个输出电压转换成用于驱动该负载的一个信号；以及一个电子感应器，该电子感应器被配置成用于控制该直流链路级的该输出电压和/或输出电流，这样使得该负载驱动电路从该交流电源中汲取的电流具有一个阶梯状轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.14 EP 13188438.91.一种负载驱动电路，包括：
一个三相整流器，该三相整流器具有耦合到一个三相交流电源上的一个输入端；
一个直流链路级；
一个逆变器，该逆变器具有耦合到该直流链路级的一个输出端上的一个输入端以及耦
合到一个负载上的一个输出端，其中，该逆变器将该直流链路级的一个输出电压转换成用
于驱动该负载的一个信号；以及
一个电子感应器，该电子感应器被配置成用于控制该直流链路级的该输出电压和/或
输出电流，这样使得该负载驱动电路从该交流电源中汲取的电流具有一个阶梯状轮廓。
2.如权利要求1所述的负载驱动电路，其中，所述阶梯状轮廓在数学上等效于分别具有
第一、第二和第三相位偏移的一个第一、第二和第三脉冲的总和。
3.如权利要求2所述的负载驱动电路，其中，所述阶梯状轮廓由给出，其中，30、α1和α2分别是所述第一、第二和第三偏移。
4.如权利要求2或权利要求3所述的负载驱动电路，其中，所述阶梯状轮廓由给出，其中，Idc1、Idc2和-Idc2是该第一、第二和第三脉冲的振幅。
5.如任一前述权利要求所述的负载驱动电路，其中，所述阶梯状轮廓被成形为使得在
一个三相系统中，用于该三相中每一相的阶梯状轮廓是对称的。
6.如任一前述权利要求所述的负载驱动电路，其中，该阶梯状轮廓具有一个第一部分
和一个第二部分，该第一和第二部分是对称的，该第一部分包括一个第一凸起和一个第二
凸起，其中，每个凸起具有一个持续时长θ，该第一凸起起始于脉冲开始之后的一个时间β，
在该第一与第二凸起之间的时间是2β，并且从该第二凸起结束至该脉冲部分结束的时间由
β给出。
7.如权利要求6所述的负载驱动电路，其中，该脉冲的该第一和第二部分各自具有一个
120度的持续时长，这样使得2β+θ＝60。
8.如任一前述权利要求所述的负载驱动电路，其中，该电子感应器被配置成用于使得
从该交流电源中汲取的该电流的至少一个谐波被消除。
9.一种系统，包括多个负载驱动电路，每个负载驱动电路从一个三相交流电源中汲取
电流并且驱动一个交流负载，其中，每个所述负载驱动电路包括：
一个三相整流器，该三相整流器具有耦合到该交流电源上的一个输入端；
一个直流链路级，该直流链路级具有耦合到该整流器的输出端上的一个输入端；以及
一个逆变器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲鲁兹·扎尔，
申请(专利权)人：丹佛斯电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK