用于为变速驱动器中的直流环节预充电的系统技术方案

提供了一种具有可控以为直流环节（２０４）预充电的变换器（２０２）的变速驱动器（１０４）。该变速驱动器（１０４）也包括逆变器（２０６）。变换器（２０２）将来自ＡＣ功率源（１０２）的固定线频率、固定线电压ＡＣ功率转换成为ＤＣ功率。直流环节（２０４）滤波来自变换器（２０２）的ＤＣ功率。最后，逆变器（２０６）与直流环节（２０４）并联，并将来自直流环节（２０４）的ＤＣ功率转换成为变频、变电压ＡＣ功率。变换器（２０２）包括多对功率开关，其中每对功率开关包括反并联地连接至另一个反向阻挡功率开关装置（４５６，（６５２Ａ，６５０Ｂ））的反向阻挡功率开关装置（４５４，（６５０Ａ，６５２Ｂ））。可选择地，每对功率开关包括与碳化硅可控整流器（５００）反并联地连接的反向阻挡功率开关（４５４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于为变速驱动器中的直流环节预充电的系统本申请是2005年3月7日所提交的，为2005年3月1日所提交的申请 No. 11/068, 999的部分继续申请No. 11/073, 830的部分继续申i青。
技术介绍
本专利技术一般涉及变速驱动器。更明确地，本专利技术涉及用于为在整流器或 变换器中使用绝缘栅双极型晶体管的变速驱动器中的直流环节预充电的系 统。用于加热、通风、空调和致冷(HVAC&R)应用的变速驱动器(VSD)典型 地包括整流器或变换器、直流环节、和逆变器。整流器或变换器将来自AC功 率源的固定线频率，固定线电压AC功率转换成为DC功率。直流环节将来自 变换器的DC功率滤波，并典型地包含大量电容。最后，逆变器与直流环节并 联并将来自直流环节的DC功率转换成为变频、变压AC功率。当将电功率应 用于VSD时，被称为直流环节电压的，横跨直流环节电容器的电压，从零上 升至额定值，典型地大约600V。如果任由直流环节电压的这种上升自然发生， 经由整流器通过从输入功率线汲取非常大的电流将进入直流环节电容器，其 将非常迅速地发生。这个被称为涌流的大电流能够损害VSD的部件。因而， 为了避免对VSD部件的损害，必须以某些受控制的方式实现直流环节电压从 0V至额定电压的上升。直流环节电压的这种受控制的上升称为直流环节预充 电操作。大多数VSD以两种不同的方法实现直流环节预充电。第一种方法利用输 入功率线与整流器之间所连接的预充电电阻器和接触器。第二种方法利用也 称为硅可控整流器、或SCR的，(至少部分地)由半导体闸流管组成的整流器。在第 一种方法中，使用预充电接触器连接输入功率线与整流器之间的、 或有时输入功率线与直流环节之间的预充电电阻器。这些预充电电阻器将涌流限制在可管理的水平。在完成预充电之后，通过断开预充电接触器，从电 路中排除预充电电阻器，且通过闭合被称为配备接触器的另一个接触器，将 输入功率线串联到整流器。在系统操作期间，配备接触器保持闭合。这种方法良好地适合于在其中整流器为简单二极管整流器的VSD，其不提供控制涌流的方法。这种方法的主要缺点在于其部件的成本和大小，尤其是配备接触器，其能够负面地影响整个VSD的成本和大小。在第二种方法中，将整流器本身用于实现预充电。这种情形中的整流器 在每相都具有至少一个SCR。 SCR为能够电控制其电流传导的功率半导体。控 制整流器的SCR的传导，以致在预充电期间，仅允许小脉沖的涌流流动。在 完成预充电之后， 一直控制整流器的SCR传导，即，在预充电之后的整流器 表现为仿佛其是二极管整流器。上文所描述的二种预充电方法适用于其整流器由二极管和/或SCR组成 的VS.D。然而，存在具有不使用二极管或SCR,但事实上，使用绝缘栅双极型 晶体管(IGBT)或其它类型的功率开关或晶体管的整流器或变换器的VSD。 通常将IGBT包装成模块，且一个模块包括六个IGBT是很普通的，其对于三 相整流器是足够的。注意到IGBT模块也能够用于VSD的逆变器。典型的IGBT 模块包括IGBT模块中的每个IGBT的二极管，即，在具有六个IGBT的IGBT 模块中，将存在六个二极管。这些二极管一般地被称为，及连接为反并联二 极管，并且当VSD以脉宽调制(P丽)模式操作时，在截止IGBT之后，用于 传导电流。能够考虑以IGBT模块中的六个反并联二极管形成IGBT模块中所 嵌入的三相二极管整流器。关于使用IGBT模块的VSD的预充电，所嵌入的二极管整流器会呈现问题， 因为上文所描述的第一种预充电方法(预充电和配备接触器以及电阻器)必 须用于为直流环节预充电。这给具有关于整流器或变换器的IGBT模块的VSD 增加了额外的成本和大小负担。因此，所需要的是用于为具有不需要预充电和配备接触器和电阻器的基 于IGBT的整流器或变换器的VSD的直流环节预充电的系统。
技术实现思路
本专利技术的 一个实施例指向包括逆变器模块、直流环节和变换器模块的变 速驱动器。逆变器模块能够将DC电压转换为AC电压，以为电动机提供功率。 直流环节能够滤波和存储能量，并且并联地电连接到逆变器模块。变换器模 块能够将AC电压转换为DC电压，并且并联地电连接到直流环节，以及电连 接到AC功率源。变换器模块包括多对功率开关，其中每对功率开关包括连接到反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管和连接到反并联反向阻挡绝缘栅双极 型晶体管的反向阻挡绝缘栅双极型晶体管。变换器模块中的多对功率开关是 可控制的，以为直流环节预充电。本专利技术的另一个实施例指向具有逆变器、直流环节和变换器模块的变速驱动器。逆变器模块能够将DC电压转换为AC电压，以为负载提供功率。直 流环节能够滤波和存储能量，并且并联地电连接到逆变器模块。变换器模块 能够将来自AC功率源的AC电压转换为DC电压，并且并联地电连接到直流环 节。变换器模块包括多对功率开关，其中每对功率开关包括反并联地连接至 碳化硅可控整流器的反向阻挡功率开关。变换器模块是可控制的，以为直流 环节预充电。.本专利技术的另一个实施例指向具有包括连接成闭环的压缩机、冷凝器装置 和蒸发器装置的制冷电路的冷却器系统。该冷却器系统也具有连接到压缩机 的驱动器装置，以为压缩机提供功率。驱动器装置包括电动机和变速驱动器。 变速驱动器包括逆变器模块、直流环节和变换器模块。逆变器模块电连接到 电动机，并配置为将DC电压转换为AC电压，以为电动机提供功率。直流环 节滤波和存储能量，并且并联地电连接到逆变器模块。变换器模块将来自AC 功率源的AC电压转换为DC电压，并且并联地电连接到直流环节。变换器模的反向阻挡功率开关。最后，变换器模块是可控制的，以为直流环节预充电。 本专利技术的另 一个实施例指向包括逆变器模块、直流环节和变换器模块的 变速驱动器。逆变器模块将DC电压转换为AC电压，以为负载提供功率。直 流环节滤波和存储能量，并且并联地电连接到逆变器模块。变换器模块将来 自AC功率源的AC电压转换为DC电压，并且并联地电连接到直流环节。变换 器模块包括多对功率开关装置，每对功率开关装置具有反并联地连接至第二 反向阻挡功率开关配置的第一反向阻挡功率开关配置。变换器模块是可控制 的，以为直流环节预充电。本专利技术的另 一个实施例指向具有包括连接成闭环的压缩机、冷凝器装置 和蒸发器装置的制冷电路和连接到压缩机，以为压缩机提供功率的驱动器装 置的冷却器系统。驱动器装置具有电动机和变速驱动器。变速驱动器包括逆 变器模块、直流环节和变换器模块。逆变器模块电连接到电动机，并配置为 将DC电压转换为AC电压，以为电动机提供功率。直流环节滤波和存储能量，并且并联地电连接到逆变器模块。变换器模块将来自AC功率源的AC电压转 换为DC电压，并且并联地电连接到直流环节。变换器模块具有多对功率开关 装置，其中每对功率开关装置包括反并联地连接至第二反向阻挡功率开关配 置的第一反向阻挡功率开关配置。变换器模块是可控制的，以为直流环节预 充电。本专利技术的另 一个实施例指向包括逆变器模块、直流环节和变换器模块的 变速驱动器。逆变器模块将DC电压转换为AC电压，以为负载提供功率。直 流环节滤波和存储能量，并且并联地电连接到逆变器模块。变换器模块将来 自AC功率源的AC电压转换为DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变速驱动器，包括：逆变器模块，用于将ＤＣ电压转换为ＡＣ电压，以为负载提供功率；直流环节，用于滤波和存储能量，所述直流环节并联地电连接至所述逆变器模块；变换器模块，用于将来自ＡＣ功率源的ＡＣ电压转换为ＤＣ电压，所述变换器模块并联地电连接到所述直流环节，所述变换器模块包括多对功率开关，其中每对功率开关包括反并联地连接至碳化硅可控整流器的反向阻挡功率开关；并且其中所述变换器模块是可控制的，用于为所述直流环节预充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-1 11/068,999;US 2005-3-7 11/073,830;US 21.一种变速驱动器，包括逆变器模块，用于将DC电压转换为AC电压，以为负载提供功率；直流环节，用于滤波和存储能量，所述直流环节并联地电连接至所述逆变器模块；变换器模块，用于将来自AC功率源的AC电压转换为DC电压，所述变换器模块并联地电连接到所述直流环节，所述变换器模块包括多对功率开关，其中每对功率开关包括反并联地连接至碳化硅可控整流器的反向阻挡功率开关；并且其中所述变换器模块是可控制的，用于为所述直流环节预充电。2. 如权利要求1所述的变速驱动器，其中所述反向阻挡功率开关为反向 阻挡绝缘栅双极型晶体管。3. 如权利要求1所述的变速驱动器，其中所述碳化硅可控整流器是可控 的，用于将涌流脉冲提供给所迷直流环节，以为直流环节预充电。4. 如权利要求3所述的变速驱动器，其中所述碳化硅可控整流器是可控 的，用于响应所述直流环节的预充电的完成而 一直导通。5. 如权利要求1所述的变速驱动器，其中每对功率开关包括反并联地连 接至二极管的绝缘栅双极型晶体管。6. 如权利要求1所述的变速驱动器，其中所述反向阻挡功率开关是与为 提供反向阻挡而配置的二极管串联的绝缘栅双极型晶体管。7. 如权利要求1所述的变速驱动器，其中所述变换器模块或所述逆变器 模块的至少 一 个是脉宽调制技术可控的。8. 如权利要求1所述的变速驱动器，其中所述变换器配置为如升压整流 器一样操作。9. 如权利要求1所述的变速驱动器，其中所述多对功率开关包括三对功率开关。10. —种冷却器系统，包括制冷电路，包括连接成闭环的压缩机、冷凝器装置和蒸发器装置； 连接到所述压缩机的驱动器装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈罗德R施内茨卡，伊凡杰德里克，
申请(专利权)人：约克国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]