负载控制设备包括分别可连接到AC源和AC负载的输入和输出，采用每条对应于负载的相的一条或多条电源线将输入和输出连接。线路侧开关在线路端子和负载端子之间连接，并且浮动中性侧开关一端连接到负载端子以及另一端在公共中性连接处连接。控制器确定每条电源上的电流流动方向，基于所确定的电流流动方向确定每个线路侧开关和每个浮动中性侧开关的切换模式，并且根据所确定的切换模式使得线路侧开关和浮动中性侧开关中的每个开关以导通状态或关断状态操作，从而为AC负载提供受控的不间断电流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及AC到AC电子转换器，并且更特别地涉及用于提供AC负载(例如AC电机)的软启动以及包括管理三相AC负载的其它相关操作的AC到AC转换器及其操作方法。
技术介绍
AC到AC转换器用于将AC电压转换为另一 AC电压。通常在工业中使用的AC到AC转换器的一种类型是软启动器，其是使得采用减小的浪涌电流平滑启动AC感应电机成为可能的工业控制设备。软启动器通常采用可控硅整流器(SCR)以便减小施加到电机上的电压，并且因而减小到电机的启动浪涌电流。尽管SCR可被任意导通，但是因为SCR在电流为零时自然关断，所以不能以动态并且可控方式将其关断。因此SCR缺少提供电流的精确控制的期望能力，可期望采用电流的更多控制以便减小谐波，减小热耗散，并且进一步改进AC电机启动，重启以及停止特性。使动态以及可控电流中断成为可能的例如诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的其它器件是可用的。已经将IGBT用于以诸如通过首先整流进入AC电压，采用电容器来平滑DC电压，并且然后采用六个IGBT (三相全桥DC到AC逆变器)将其逆变的各种方式来启动电机。然而，这种IGBT的使用通常受限于复杂的“电机驱动器”，并且尽管IGBT在电机驱动器中的使用运行良好，但是集成IGBT的电机驱动器通常明显比软启动器昂贵。尽管可避免/消除电机驱动器中的某些元件以试图减小成本，诸如通过使用矩阵结构来避免使用DC连接，但是这种转换器使用更多的器件并且也是高成本的。已经用于提供可控电流中断的另一种电路类型称作“AC斩波器”。在AC斩波器中，以典型为高的给定频率(kHz或者更高)将IGBT切换为导通和关断。在较大程度上，切换在计时和相位方面与进入电压分离。这使得必须在AC斩波器中使用电容器，以便在IGBT关断时提供机器电感中的能量路径，因为在关断时刻留在电感中的能量可产生与L * di/dt成比例的大的电压尖峰。这些电容器需要是大的，通常与机器电感相称。这样，最后AC斩波器需要诸如电容器的大的无源元件，因而导致高成本。因此将期望提供可以平滑、方便地启动、操作并且停止(制动)AC负载以及特别是电子AC电机，并且与传统的基于SCR的软启动器相比具有更多的控制，还比驱动器、矩阵式转换器或者AC斩波器成本更低的系统及其操作方法。
技术实现思路
本专利技术提出用于为诸如AC感应电机的AC负载提供不间断电流的系统和方法。提出其中包括具有简单的软启动器类型拓扑结构/布置的多个开关的控制设备，具有在启动期间限制到AC负载的瞬态电压和电流的开关。负载控制设备中的控制器实施用于控制开关以使得AC负载中的电流永不间断的控制方案。根据本专利技术的一方面，控制到AC负载的电流流动的负载控制设备包括电路，该电路具有可连接到AC源的线路端子的输入；可连接到AC负载的负载端子的输出；连接输入和输出以便将电力从AC源传递到AC负载的一条或多条电源线，每条电源线对应于AC负载的相；在线路端子和负载端子之间连接的多个线路侧开关，每条电源线包括至少一个连接到其上的线路侧开关；以及一端连接到负载端子并且另一端在公共连接处连接到一起的多个浮动中性侧开关，每条电源线包括至少一个连接到其上的浮动中性侧开关。负载控制设备还包括控制器，该控制器连接到电路并且被配置为确定每条电源线上的电流流动方向，基于每条电源线上所确定的电流方向确定多个线路侧开关中的每个线路侧开关以及多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关的切换模式，并且根据所确定的切换模式使多个线路侧开关中的每个线路侧开关以及多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关以导通状态或者关断状态操作，从而为AC负载提供受控的不间断电流流动。根据本专利技术的另一方面，用于控制从AC电源到AC负载的电压施加和电流供给的控制设备包括，将AC电源的线路端子连接到AC负载的负载端子的一条或多条电源线，每条电源线对应于AC负载的相。控制设备还包括在导通状态和关断状态之间可选择地切换的多个开关，从而控制电压和电流从AC电源到AC负载的传输，多个开关进一步包括，连接到在线路端子和负载端子之间的电源线的一组线路侧开关，使得每条电源线包括至少一个连接到其上的线路侧开关；以及一端连接到电源线并且另一端在公共连接处连接到一起的一组浮动中性侧开关，使得每条电源线包括至少一个连接到其上的浮动中性侧开关。开关具有采用用于反向电流流动的二极管的单向控制。当电机端子的电压高于线路侧的电压时，电流流过开关的二极管，其在开关处于关断状态时发生。控制设备进一步包括处理器，该处理器编程为识别每条电源线上的电流为正电流或负电流，基于所识别的正和负电流确定每个线路侧开关和每个浮动中性侧开关的切换模式，以及根据所确定的切换模式选择性地以导通状态或关断状态操作每个线路侧开关和每个浮动中性侧开关，其中根据所确定的切换模式切换多个开关在切换多个开关期间向AC负载提供在开关和二极管之间的不间断电流流动。根据本专利技术的又一方面，用于控制到AC负载的电流流动的方法包括提供在AC电源和AC负载之间串联的电路的步骤，该电路包括多个开关，该多个开关形成连接到在AC电源的线路端子和AC负载的负载端子之间的一条或多条电源线的一组线路侧开关，以及一端连接到一条或多条电源线并且另一端在公共连接处连接到一起的一组浮动中性侧开关。方法还包括选择性地以有源模式和续流模式操作电路的步骤，从而选择性地在有源操作模式期间向负载端子提供全相位电压并且在续流操作模式期间向负载端子提供零电压，其中操作电路的步骤进一步包括识别一条或多条电源线中的每条电源线的电流为正电流或者负电流，基于所识别的正和负电流确定具有用于每个线路侧开关和每个浮动中性侧开关的限定频率和占空比的切换模式，以及根据所确定的切换模式选择性地以导通状态或关断状态操作多个线路侧开关中的每个线路侧开关和多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关，其中根据所确定的切换模式切换多个开关在切换多个开关期间向AC负载提供连续电流流动。以下详细描述和附图将使本专利技术的各种其它特征和优点更加显而易见。【附图说明】 附图示出目前预期用于实施本专利技术的优选实施例。在附图中:图1是根据本专利技术实施例的用于以受控方式控制到AC负载的三相AC电流的AC负载或电机控制设备的示意图。图2是示出根据本专利技术实施例的用于切换图1中负载控制设备的IGBT的切换逻辑的表。图3是具有示出图2的切换逻辑的矢量作为矢量控制的矢量图。图4是根据本专利技术实施例的示出图1中电机控制设备的控制器的输出电流(例如负载/电机电流)和IGBT的栅极信号的图。图5是根据本专利技术实施例的示出由图1的负载控制设备产生的低占空比和高占空比循环的负载端子电压的图。图6是根据本专利技术实施例的示出当从有源操作模式转换到续流操作模式时，用于切换图1中电机控制设备的IGBT的切换逻辑的图。图7是根据本专利技术实施例的用于以受控形式控制到AC负载的单相AC电流的负载控制设备的示意图。【具体实施方式】在本文中陈述的本专利技术的实施例涉及向诸如AC感应电机的负载提供受控不间断电流的系统以及方法。提出包括其中在启动期间限制到AC负载的瞬态电压和电流的多个开关的电机控制设备，具有电机控制设备中实施用于控制开关以使得AC负载的电流连续的控制方案的控制器。参考图1，示出用于与本专利技术的实施例一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负载控制设备，用于控制到AC负载的电流流动，所述负载控制设备包括：电路，所述电路包括：可连接到AC源的线路端子的输入；可连接到AC负载的负载端子的输出；一条或多条电源线，其连接所述输入和输出以将电力从所述AC源传递到所述AC负载，每条电源线对应于所述AC负载的相；多个线路侧开关，其在所述线路端子和所述负载端子之间连接，使得每条电源线包括至少一个连接到其上的线路侧开关；以及多个浮动中性侧开关，其一端连接到所述负载端子并且另一端在公共连接处连接到一起，使得每条电源线包括至少一个连接到其上的浮动中性侧开关；以及控制器，其连接到所述电路并且被配置为：确定每条电源线上的电流流动方向；基于每条电源线上的所确定的电流流动方向确定所述多个线路侧开关中的每个线路侧开关以及所述多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关的切换模式；以及根据所确定的切换模式使所述多个线路侧开关中的每个线路侧开关以及所述多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关以导通状态或者关断状态操作，从而向所述AC负载提供受控的不间断电流流动。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：Z·R·扬科维奇，V·布哈瓦拉珠，B·PB·勒凯纳，Y·L·法米利安特，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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