在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器（２）的驱动的一种方法和一种装置，该矩阵逆变器具有多个电网一侧的换向电路电容器（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３），一个电网一侧的开关单元（１０）和一个电阻单元（１４）。按照本发明专利技术，在确定电网故障时立刻将矩阵逆变器（２）与供电电网（１２）分离，并将所述电阻单元（１４）这样地接入到该矩阵逆变器（２）的输入端子，使得加在该电阻单元（１４）上的电压的幅度等于一个所确定的电容电压实测空间向量（ｕ↓［Ｃｍｅβ］）的幅度（ｕ↓［Ｃ］），其中，将转速额定值（ｎ↑［＊］）控制到零。由此，可以在电网故障时借助于一个脉冲电阻关闭具有矩阵逆变器（２）的驱动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法和装置
本专利技术涉及一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法和一种用于实施该方法的装置，其中，该矩阵逆变器具有多个在电网一侧的换向电路电容器、一个在电网一侧的开关单元和一个电阻单元。
技术介绍
在一些驱动应用中，例如在电梯设备中，人们希望在电网故障时还能够确定驱动并使其安全地关闭。对于具有电压中间电路逆变器(Umrichter)的驱动中，只需在电压中间电路中安装相应大小的脉冲电阻。也就是说，将这样的脉冲电阻与中间电路电容器电气并联。该脉冲电阻具有一个可关断的半导体开关和一个电阻的串联电路。根据电机的制动功率通过可关断的半导体开关的脉冲控制将电阻上的电压这样调节到中间值，使得在电阻中转换的功率与电机的瞬间制动功率相等。除了该“电压中间电路”的逆变器拓扑结构外，还存在其它拓扑结构，例如“矩阵逆变器”逆变器拓扑结构。这种矩阵逆变器通过可选电网滤波器或者EMV滤波器与供电电网连接。该电网滤波器例如由导线扼流圈和连接在矩阵逆变器输入端的换向电路电容器实现。可以按三角形或星形连接的换向电路电容器对于矩阵逆变器的运行是绝对必要的。在输入线中引入的扼流圈可以在一定的条件下省略。因为矩阵逆变器不具有电压中间电路，所以也不存在将公知的脉冲电阻用于关闭具有矩阵逆变器的驱动的可能性。因为一些驱动应用要求可靠的关闭，所以在这些驱动应用中不能使用矩阵逆变器来为电机供电。因此，在一些驱动应用中排除了“矩阵逆变器”的逆变器拓扑结构。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法和装置。-->本专利技术的目的通过权利要求1或2以及权利要求8或9的特征来实现。按照本专利技术的方法，在确定电网故障时立刻将矩阵逆变器与供电电网分离，并将一个电阻单元这样地接入到该矩阵逆变器的输入端子，使得加在该电阻单元上的电压的幅度等于所确定的电容电压实测空间向量的幅度，以及其中，将转速额定值控制到零。本专利技术方法的一个前提是在供电电网和该矩阵逆变器输入端之间设置一个可操作的分离部位。该分离部位必须在确定电网故障时立刻断开，使得可以继续运行该矩阵逆变器。借助于本专利技术的方法可以将由矩阵逆变器供电的电机的制动能量类似于在电压中间电路逆变器中一样，也在电阻单元中转换成热量。通过按照本专利技术的方法将加在电阻单元上的电压这样调节到中间值，使得在电阻单元转换的功率与电机瞬间的制动功率相当。为了对在电阻单元上的电压进行设置，该电阻单元至少具有一个可以关断的半导体开关。借助于该半导体开关按照本专利技术的方法可以将公知的脉冲电阻与矩阵逆变器联系起来。如果作为电阻单元采用一个电阻和一个接触器的串联电路，其中，该电阻单元在矩阵逆变器的两个相线之间与其接头连接，使得该电阻单元的电阻不是脉冲式(getaktet)的，而是在两个相线之间固定接通的。由此，在制动运行中矩阵逆变器的输入电压不是电网频率的，而是直流电压。该在电阻上的直流电压通过矩阵逆变器输入电压的角度状态设置。输入电压的旋转借助于对矩阵逆变器输入端的无功电流的调节实现。在这种优选的方法中，矩阵逆变器本身用来在电阻单元上设置电压，由此不需要额外的可关断的半导体开关。这样，使在矩阵逆变器的控制和调节单元中的衔接最少，而电阻单元仅具有唯一的电阻，该电阻通过一个简单的接触器接入矩阵逆变器的两个输入相线之间。用于实施本专利技术方法的本专利技术的装置包括：分别用于采集电容电压空间向量和电网电压空间向量的部件，一个电压调节电路，一个电网电压监测部件，一个转换开关，和一个过程控制部件。此外，该装置具有一个定时的电阻单元。所提到的部件为对电网和矩阵逆变器进行状态采集所必需，其中，用于采集电网电压实测空间向量的部件仅被设置为对于制动运行的初始化部件。用于采集电网电压实测空间向量的部件后接电网电压监测部件，该电网电压监测部件的输出端与过程控制部件的输入连接。过程控制-->部件的输出端与转换开关的一个控制输入、电压调节电路和开关单元连接。电压调节电路的输入端与用于采集电容电压实测空间向量的部件的幅度输出连接，而输出端与电阻单元的控制输入连接。借助于该装置可实施本专利技术方法，其中，该装置仅仅额外地具有带有可关断半导体开关的电压调节电路，一个转换开关和一个过程控制部件。在一个优选的装置中，该电压调节电路的输出端与矩阵逆变器的控制调节部件的一个控制输入连接，在该控制输入上在正常运行中加有一个可以用来调节矩阵逆变器输入端的无功电流的调节参数。此外，该可关断的电阻单元只具有一个电阻和一个接触器。该电阻单元接入在矩阵逆变器的两个输入相线之间。通过对控制调节部件输入端的无功电流使用调节参数输入，电阻单元得到极大的简化。此外，不需要额外的可关断的半导体开关。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明，图中示意地示出了实施按照专利技术、用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器的驱动的方法的装置的多个实施方式。其中：图1示出了具有一个电阻单元的矩阵逆变器的线路方框图，图2示出了按照图1的电阻单元的第一实施方式，图3示出了按照图1的电阻单元的第二实施方式，图4示出了按照图1的电阻单元的第三实施方式，图5示出了具有一个电阻单元的矩阵逆变器的第一调节的信号流图，图6示出了具有一个电阻单元的矩阵逆变器的第二调节的信号流图，图7示出了按照图1的电阻单元的另一实施方式，图8示出了按照图7的具有一个电阻单元的矩阵逆变器的优选调节的信号流图。具体实施方式在图1的线路方框图中，2表示矩阵逆变器而4表示所属的控制调节部件，6表示换向电路电容器电路，8表示扼流圈电路，10表示开关单元，12表示供电电网，14表示电阻单元和16表示要驱动的电机。矩阵逆变器2输-->出端与电机16的接点连接，而输入端与换向电路电容器电路6连接。该换向电路电容器电路6具有三个在此接成三角形的换向电路电容器C1，C2和C3。这些换向电路电容器C1，C2和C3也可以按星形连接。换向电路电容器电路6前面接有扼流圈电路8，该扼流圈电路8输入端通过开关单元10可以与供电电网12连接。该扼流圈电路8具有三个分别设置在一个输入线上的电感L1，L2和L3。开关单元10具有三个开关S1，S2和S3，利用这些开关可以分开从供电电网12至扼流圈电路8的输入线。电阻单元14的输入端与开关单元10的输出连接，而其输出端与扼流圈电路8输入连接。也可以将该电阻单元14设置在扼流圈电路8和换向电路电容器电路6之间。该电阻单元14的实施方式在图2至4和图7中示出，其中，在按照图7的电阻单元14的应用中控制调节部件4必须能够调节矩阵逆变器2的输入无功电流。矩阵逆变器2的控制调节部件4引入了至少两个测得的电网相电压uN2和uN3。还可以将测得的电网相电压uN1引入。此外，将电容电压uC1，uC2和uC3引入到该控制调节部件4。此外，在另外两个输入上加有一个测得的转速实测值nmeβ和一个预定的转速额定值n*。该控制调节部件4的输出端通过控制线与矩阵逆变器2的控制输入、电阻单元8和开关单元10的控制输入耦合。这些电容电压uC1，uC2和uC3在矩阵逆变器2的输入端被测量，因此它们表示矩阵逆变器2的输入电压。扼流圈电路8和换向电路电容器电路6共同构成电网滤波器。另外可以将测得的电网电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器（２）的驱动的方法，该矩阵逆变器具有多个在电网一侧的换向电路电容器（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３），一个在电网一侧的开关单元（１０）和一个电阻单元（１４），其中，在确定电网故障时立刻将所述矩阵逆变器（２）与供电电网（１２）分离，并将所述电阻单元（１４）这样地接入到该矩阵逆变器（２）的输入端子，使得加在该电阻单元（１４）上的电压的幅度等于所确定的电容电压实测空间向量（ｕ↓［Ｃｍｅβ］）的幅度（ｕ↓［Ｃ］），以及其中，将转速额定值（ｎ↑［＊］）控制到零。

【技术特征摘要】
DE 2001-7-19 10135337.51.一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器(2)的驱动的方法，该矩阵逆变器具有多个在电网一侧的换向电路电容器(C1，C2，C3)，一个在电网一侧的开关单元(10)和一个电阻单元(14)，其中，在确定电网故障时立刻将所述矩阵逆变器(2)与供电电网(12)分离，并将所述电阻单元(14)这样地接入到该矩阵逆变器(2)的输入端子，使得加在该电阻单元(14)上的电压的幅度等于所确定的电容电压实测空间向量(uCmeβ)的幅度(uC)，以及其中，将转速额定值(n*)控制到零。2.一种用于在电网故障时关闭具有矩阵逆变器(2)的驱动的方法，该矩阵逆变器具有多个在电网一侧的换向电路电容器(C1，C2，C3)，一个在电网一侧的开关单元(10)和一个电阻单元(14)，其中，在确定电网故障时立刻将所述矩阵逆变器(2)与供电电网(12)分离，并在制动运行(B)期间这样调节该矩阵逆变器(2)，使得加在该电阻单元(14)上的电压的幅度最大。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过旋转所确定的电容电压实测空间向量(uCmeβ)，可以调节加在所述电阻单元(14)上的电压的幅度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从测得的电容电压(uC1，uC2，uC3)构成电容电压实测空间向量(uCmeβ)的两个正交电压分量(uCα，uCβ)，从中借助于该电容电压实测空间向量(uCmeβ)平滑后的相位角(γC)确定其幅度(uC)和相位角(γC)，其中，对该相位角(γC)根据电网频率(fN)的额定值(fnenn)进行平滑。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从测得的相电压(uN1，uN2，uN3)构成电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的两个正交电压分量(uNα，uNβ)，然后将其变换为极化分量(unetzmeβ，γnetz)；将这样确定的电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的幅度(unetzmeβ)与一个幅度额定值(uNenn)进行比较，并计算出一个用于从正常运行(N)向制动运行(B)转换的确定的偏差(Δunetz)；以及，对所确定的电网电压实测空间向量(unetzmeβ)的相位角(γnetz)根据电网频率(fN)的额定值(fnenn)进行平滑。6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，将所确定的电容电压实测空间向量(uCmeβ)的幅度(uC)与一个幅度(unetz)进行比较，并将所确定的偏差(ΔuC)这样用于对所述电阻单元(14)提供脉冲，使得所述偏差变为零。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从测得的电容电压(uC1，uC2，uC3)构成电容电压实测空间向量(uCmeβ)的两个正交电压分量(uCα，uCβ)，然后将其转换成极化分量(uC，γC)；将所确定的电容电压实测空间向量(uCmeβ)的幅度(uC)与一个幅度(unetz)进行比较，并将所确定的偏差(ΔuC)这样用于对所述电容电压实测空间向量(uCmeβ)进行旋转，使得所述偏差变为零。8.一种用于实施根据权利要求1所述的方法的装置，其具有一个开关单元(10)和一个电阻单元(14)，其特征在于，所述装置分别具有用于采集电容电压和电网电压实测空间向量(uCmeβ，unetzmeβ)的部件(78，52)，一个电压调节电路(72)，一个转换开关(68)，一个电网电压监测部件(58)和一个过程控制单元(66)；该电压调节电路(72)的输入端分别与该用于采集电容电压和电网电压实测空间向量(uCmeβ，unetzmeβ)的部件(78，52)的幅度输出连接，其输出端与电阻单元(14)的控制输入(24)连接；所述过程控...

【专利技术属性】
技术研发人员：休伯特希尔林，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]