專利名稱：：可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及可調(diào)速驅(qū)動器的保護(hù)。更具體地說，本發(fā)明涉及用于保護(hù)將負(fù)載連接到電源的可調(diào)速驅(qū)動器的方法、結(jié)構(gòu)和裝置。
背景技術(shù)：
：一種可調(diào)速驅(qū)動器(“ASD”)控制由一個來源(例如一個公用電力系統(tǒng)或者發(fā)電機(jī))提供的電力，以及電動機(jī)。然而，當(dāng)供應(yīng)給ASD的電力質(zhì)量較低時，ASD以及一些功率電子設(shè)備通常會受到損害。在電力信號中，不良的電力質(zhì)量有時表現(xiàn)為瞬變和諧波，例如過電壓、電壓跌落，以及短暫中斷。瞬變的一個原因是在ASD的供電側(cè)的增加電容性裝置，例如其他的ASD或者電容器組。不良電力質(zhì)量可以導(dǎo)致在ASD中的器件，如功率半導(dǎo)體的失靈。這進(jìn)而導(dǎo)致對于電動機(jī)以及電動機(jī)應(yīng)用的令人不希望出現(xiàn)的停機(jī)時間。在中壓應(yīng)用中，電動機(jī)的停機(jī)導(dǎo)致一個制造工廠生產(chǎn)率的損失。由電力研究所(ElectricPowerInstitute)出版的用于可調(diào)速驅(qū)動器應(yīng)用的電能質(zhì)量問題(PowerQualityConsiderationsforAdjustableSpeedDriveApplications)中描述了電能質(zhì)量的問題，該文獻(xiàn)通過引用結(jié)合在此。因此，需要保護(hù)ASD免受由于電源提供的電能中的瞬變所造成的損壞。
實(shí)用新型內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，以解決上述問題。一種可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置包括一個驅(qū)動器保護(hù)器，該保護(hù)器連接到可調(diào)速驅(qū)動器，用于監(jiān)測可調(diào)速驅(qū)動器的一個電力信號并在檢測到一個嚴(yán)重的瞬變事件時將驅(qū)動器切換到一個保護(hù)模式。在一種選擇中，該可調(diào)速驅(qū)動器是一種脈寬調(diào)制的可調(diào)速驅(qū)動器。該驅(qū)動器保護(hù)器被適配為將電力信號轉(zhuǎn)換為同步參照系中的一個矢量表示。該矢量表示通過一個高通濾波器以將該電力信號的一個基波分量去除，這樣使一個瞬態(tài)分量和正常背景失真通過該濾波器。一個整流器對該瞬態(tài)分量和正常背景失真進(jìn)行整流以將該分量和失真移到一個正參照系中。一個峰值檢測器確定對于該整流信號的一個標(biāo)準(zhǔn)值，然后該標(biāo)準(zhǔn)值通過一個低通濾波器，該低通濾波器被適配為輸出一個穩(wěn)態(tài)背景失真信號，該失真信號代表了正常背景失真。一個乘法器按比例換算該穩(wěn)態(tài)背景失真信號以防止保護(hù)方案的誤擾性切斷(nuisancetrips)。在一個選擇中，電路保護(hù)器被適配為針對一臺接收該輸出信號的電動機(jī)的電流要求來校正該穩(wěn)定狀態(tài)的非基波信號。電路保護(hù)器將該校正的穩(wěn)態(tài)背景失真信號與該整流的信號相比較。本方案被適配為用于檢測在一個中壓公共線路上的諧波或者瞬變并且保護(hù)在一個逆變器或者整流器中的對稱門級換流晶閘管。在不同的方面中，本方案被適配于包括可調(diào)速驅(qū)動器的系統(tǒng)和為負(fù)載(例如電動機(jī))提供脈寬調(diào)制驅(qū)動器信號的方法。這樣的系統(tǒng)可能包括連接到電源的一個輸入濾波器、連接到該輸入濾波器的一個整流器、連接到電動機(jī)的一個逆變器、將該整流器連接到逆變器的一個直流連接，以及可運(yùn)行地連接到該整流器和逆變器的一個控制器。該控制器包括連接到電源并適合于檢測來自于電源的瞬變事件的一個驅(qū)動器保護(hù)單元。這些瞬變事件包括可能損壞可調(diào)速驅(qū)動器的諧波。該驅(qū)動器保護(hù)單元被適配為當(dāng)一個瞬變事件發(fā)生時將該整流器和逆變器置于一種受保護(hù)的狀態(tài)。在一種選擇中，這種保護(hù)狀態(tài)包括將該整流器置于一種續(xù)流模式(freewheelmode)中。在一種選擇中，這種保護(hù)狀態(tài)包括將該逆變器置于該續(xù)流模式中。在一種選擇中，該保護(hù)狀態(tài)將該逆變器置于一種脈寬調(diào)制(“PWM”)模式中以幫助直流電流的迅速切斷。在一種選擇中，該保護(hù)單元總是在逆變器之前將整流器置于續(xù)流模式中。在一種選擇中，該驅(qū)動器保護(hù)單元被適配為在來自于該瞬變事件的能量消散之后，將該整流器和逆變器返回到一種正常運(yùn)行模式。在一種選擇中，該驅(qū)動器保護(hù)單元在逆變器處于一種再生模式之前將該整流器返回到正常運(yùn)行。在一種選擇中，該驅(qū)動器保護(hù)單元在整流器處于一種電機(jī)驅(qū)動模式之前將該逆變器返回到正常運(yùn)行。在一種選擇中，該控制器與整流器和逆變器的對稱門級換流晶間管均可運(yùn)行地相連接以控制這些晶閘管的導(dǎo)電狀態(tài)。本發(fā)明的這些以及其他實(shí)施方案、方面、優(yōu)點(diǎn)，和特征將在以下的說明書中部分地進(jìn)行說明，并且通過參考本發(fā)明和引用附圖的如下說明或者通過實(shí)踐本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員這些部分地將變得很清楚。通過在所附的權(quán)利要求中特別指出的手段、方法、過程、和組合以及它們的等效物，可以實(shí)現(xiàn)并獲取本發(fā)明這些方面、優(yōu)點(diǎn)、和特點(diǎn)。圖1展示了包括本發(fā)明一個實(shí)施方案的一個系統(tǒng)的圖示。圖2展示了包括本發(fā)明一個實(shí)施方案的一個系統(tǒng)的圖示。圖3展示了本發(fā)明一個實(shí)施方案的流程圖。圖4展示了本發(fā)明一個實(shí)施方案的示意性圖示。圖5展示了本發(fā)明一個實(shí)施方案的可調(diào)速驅(qū)動器的細(xì)節(jié)。圖6展示了包括本發(fā)明一個實(shí)施方案的一個系統(tǒng)的圖示。圖7展示了包括本發(fā)明一個實(shí)施方案的一個系統(tǒng)的圖示。具體實(shí)施方式在以下的詳細(xì)說明中參考了附圖，這些附圖構(gòu)成其一部分，并且在附圖中通過圖示來顯示可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的特定實(shí)施方案。對這些實(shí)施方案進(jìn)行充分詳細(xì)地說明以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)理解的是，可以采用其他實(shí)施方案并且在不偏離本發(fā)明范圍的前提下可以做出結(jié)構(gòu)上的改變。因此，以下詳細(xì)描述并不應(yīng)當(dāng)理解為一種限制，并且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求和它們的等效物體來定義。本申請涉及與可調(diào)速驅(qū)動器相關(guān)的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和方法。系統(tǒng)100的一個實(shí)例示于圖1。系統(tǒng)100包括，但不限于，通過一個可調(diào)速驅(qū)動器(“ASD”)105電連接到一個電動機(jī)103的一個電力信號源101。該電力信號源101是一個公用電源，它以不同的線電壓產(chǎn)生一個三相電力信號(在北美洲是60Hz)。應(yīng)當(dāng)理解的是，本系統(tǒng)可適合于其他頻率，例如50Hz。一個電源會有正常的背景失真并且有時可能有諧波，諧波可能有相當(dāng)?shù)拇蠓挡⑵茐呐c電源相連部件。在一種選擇中，該電力信號在2400至6600voltSrms范圍內(nèi)。通常，ASD105使用脈寬調(diào)制(PWM)對進(jìn)入的交流電能進(jìn)行整流以產(chǎn)生一個恒定的直流電平，并且將該直流電平轉(zhuǎn)換到供應(yīng)給電動機(jī)103的交流驅(qū)動信號。電動機(jī)103從ASD105接收三相電能。在4一種選擇中，ASD105從電動機(jī)103接收反饋信號，該反饋信號由ASD用于以控制它到電動機(jī)的輸出信號。ASD105克服了直接在線電壓上運(yùn)行感應(yīng)電動機(jī)的缺點(diǎn)，并且滿足了很多對電動機(jī)103的速度控制的要求。一個驅(qū)動器保護(hù)器107連接到ASD105上。驅(qū)動器保護(hù)器107感測電力信號中的瞬變，例如諧波和背景失真，并且基于感測到的瞬變將ASD105置于一種保護(hù)狀態(tài)以防止對ASD105的損害。瞬變源可以包括在電源總線上加入一個進(jìn)一步的驅(qū)動器、總線上的諧波濾波器、總線上的功率因數(shù)校正電容器、或者帶入在線的其他裝置。有時瞬變可以達(dá)到兩倍的線電壓，這會導(dǎo)致帶有ASD105的設(shè)備的失靈。典型地，ASD105在電源總線上沒有瞬變的預(yù)警。由于ASD105在電源總線上沒有瞬變的預(yù)警，因此在此說明了用于應(yīng)對瞬變以保護(hù)ASD中的裝置的一種方法和一些結(jié)構(gòu)。圖2示出連接在電力信號源101和電動機(jī)103之間的一個ASD105。ASD105具有連接到三相電源101的電力信號線的一個輸入濾波器110。一個整流器112連接到輸入濾波器110上。一個逆變器114通過一個直流聯(lián)接電感器118連接到整流器112。一個輸出濾波器116連接到逆變器114和電動機(jī)103上。輸入濾波器110包括連接到每條輸入線上的濾波器。每個濾波器包括連接到每條線上的一個電感器和一個電容器以便為ASD的其他部分提供必要的濾波。然而，當(dāng)來自于電源的一個較大瞬變發(fā)生在一條輸入線上時，LC濾波器可以違人所愿地進(jìn)入振蕩，也就說，阻尼振蕩可以導(dǎo)致過電壓。整流器112包括三對串聯(lián)開關(guān)裝置121—126。在一種選擇中，這些裝置121-126包括整流器開關(guān)。在一種選擇中，這些裝置是額定功率半導(dǎo)體。位于一對整流器開關(guān)中間的一個節(jié)點(diǎn)通過濾波器110連接到一條電力線上。逆變器114包括三對串聯(lián)開關(guān)裝置131—136。在一種選擇中，這些裝置131—136包括逆變器開關(guān)。在一種選擇中，這些裝置是一些額定功率半導(dǎo)體。位于一對逆變器開關(guān)中間的一個節(jié)點(diǎn)連接到一條輸出線路，這些輸出線路通過輸出濾波器116連接到電動機(jī)103。在一種選擇中，這些裝置121—126是一些晶閘管功率半導(dǎo)體。在一種選擇中，這些功率半導(dǎo)體包括一個集成門級驅(qū)動器。在一種選擇中，這些功率半導(dǎo)體是對稱門級換流晶閘管。在工作時，整流器裝置121—126選擇性地傳導(dǎo)以提供脈寬調(diào)制信號，這些調(diào)制信號提供直流聯(lián)接中所需要的用于逆變器裝置131—136的電流。逆變器裝置131—136選擇性地傳導(dǎo)以提供所希望的驅(qū)動信號給負(fù)載，即電動機(jī)103。一個控制器(圖2中未示出)在一種選通圖形(gratingpattern)中運(yùn)行裝置121—126，131—136以提供所希望的脈寬調(diào)制驅(qū)動信號。選通圖形是這樣的序列切斷(不傳導(dǎo))和打開(傳導(dǎo))開關(guān)裝置為負(fù)載提供所希望的驅(qū)動信號、幅值和頻率。這些裝置在它們不傳導(dǎo)時可以阻斷跨過它們所施加的較大電壓，并且如果這些設(shè)備已經(jīng)傳導(dǎo)它們可以處理來自電源的一個瞬變事件的電流。然而，在一個瞬變事件中，當(dāng)設(shè)備從傳導(dǎo)狀態(tài)切換到一個非傳導(dǎo)狀態(tài)時，以及在相反的情況時，這些裝置易于發(fā)生設(shè)備故障。因此，在這樣一種事件過程中希望通過防止這些裝置改變狀態(tài)來保護(hù)這些裝置盡可能地避免在一個瞬變事件中施加于這些裝置上的高應(yīng)力。一種續(xù)流模式的傳導(dǎo)圖形的一個實(shí)例是使得鎮(zhèn)流器112中的裝置125和126進(jìn)行傳導(dǎo)并且使得裝置131和132在逆變器114上進(jìn)行傳導(dǎo)。也就是說，逆變器中的一個串聯(lián)對開關(guān)裝置和整流器中的一個串聯(lián)對開關(guān)裝置傳導(dǎo)。圖3顯示了由驅(qū)動器保護(hù)器107應(yīng)用到ASD105上的保護(hù)方法的流程圖。驅(qū)動器保護(hù)器107連接到輸入濾波器中的每一條電力線上。在一種選擇中，驅(qū)動器保護(hù)器107連接到輸入濾波器中的各個電力線上的電容器上。在一種選擇中，驅(qū)動器保護(hù)器107連接在輸5入濾波器的電力線輸入端上。步驟161，感測入信號。步驟162，將這些感測到的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。步驟163，基于這些輸入的信號，確定一個輸入信號的基波分量?；ǚ至烤褪撬Ｍ墓β什ㄐ巍Ｔ谝环N選擇中，這些輸入信號具有范圍大概從2400到6600伏之間的一個基波分量。在北美洲，典型地，基波動力分量由一個三相60Hz的電力信號提供。步驟164，將基波分量從輸入信號中去除，留下一個非基波信號，該信號包括背景失真，以及諧波(如果存在的話)。步驟165，從該非基波信號中確定穩(wěn)態(tài)非基波極限。該穩(wěn)態(tài)非基波極限代表在電力信號線上的穩(wěn)態(tài)失真或者諧波的一個值。典型地，一個電力線具有一個固有量的諧波。步驟166采用一個自適應(yīng)確定技術(shù)，該技術(shù)允許穩(wěn)態(tài)非基波極限在時間上變化。該自適應(yīng)技術(shù)產(chǎn)生一個緩慢地向下變化并且更快速地向上變化的信號，該信號表示穩(wěn)態(tài)非基波(噪聲、失真和諧波)信號的峰值。實(shí)際的非基波信號與穩(wěn)態(tài)非基波極限相比較。步驟167，如果非基波信號超過穩(wěn)態(tài)非基波極限，那么驅(qū)動器保護(hù)器107將ASD105置于一種保護(hù)模式中。該保護(hù)模式是一種續(xù)流模式，在一個選擇中，該模式由這些裝置或者開關(guān)121—126，131—136的目前狀態(tài)來確定。保護(hù)器107跟蹤裝置121—126，131—136的當(dāng)前狀態(tài)并取決于那些開關(guān)在當(dāng)前在傳導(dǎo)，保護(hù)器107選擇在保護(hù)狀態(tài)過程中即續(xù)流模式中將會傳導(dǎo)的裝置。續(xù)流模式是一種串聯(lián)的兩個裝置都進(jìn)行傳導(dǎo)的模式。例如，裝置121和122同時傳導(dǎo)。步驟168，一旦來自于ASD105中的瞬變信號的能量已經(jīng)消散，驅(qū)動器保護(hù)器107就將ASD105返回到它的工作狀態(tài)，即它的正常選通圖形。圖4顯示了驅(qū)動器保護(hù)器107的一部分的詳細(xì)示意圖。盡管圖4將驅(qū)動器保護(hù)器的部件顯示為一些分立組件，但也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這些特征可以利用一個處理器結(jié)合在指令集中。在一個進(jìn)一步的選擇中，在此描述的部件以軟件實(shí)現(xiàn)。一個矢量旋轉(zhuǎn)器170接收輸入信號，這些信號是來自于輸入濾波器的數(shù)字化采樣信號。在一個選擇中，輸入信號是數(shù)字化采樣的信號，這些信號表示這些輸入線的兩個與一個第三輸入線之間的差值，例如Vab，Vb。。矢量旋轉(zhuǎn)器170進(jìn)一步從相位鎖定環(huán)電路172接收一個信號&c以保持該矢量旋轉(zhuǎn)器與電源101和/或者ASD105同相。來自于電源101的輸入信號是正弦中電壓信號。矢量旋轉(zhuǎn)器170將這些信號轉(zhuǎn)換成一個同步參照系(synchronousreferenceframe)，具有每個正弦輸入信號矢量表示V/，\’。該正弦電壓信號的矢量表示具有輸入信號的一個基波直流分量和一個時變分量。時變分量包括背景失真和諧波，典型地，它們對于ASD105中的裝置而言不是問題，并且可能包括瞬變事件，例如一個電壓尖峰，它對于ASD中的裝置而言就是問題。電壓尖峰可以產(chǎn)生于電力信號中的諧波。所生成的信號Vd’，Vq’被分別輸入一個高通濾波器174、176。在一個選擇中，高通濾波器174、176是具有截?cái)囝l率約為5Hz的一階濾波器。高通濾波器174、176輸出將信號1’，\’的直流分量去除的信號^(1。因此Vd，Vq代表輸入信號的時變分量。由于輸入信號是正弦的，即這些信號由正向負(fù)變化，剩余的時變分量信號，\由整流器177，178充分地整流到分別為一個正值|Vd|，|Vq|。整流的時變信號被輸入到對應(yīng)的檢測器180、182并前饋到對應(yīng)的比較器214、215。每個峰值檢測器180、182確定輸入信號的時變分量(非基波的)的正常工作狀態(tài)的峰值。在工作過程中，一個輸入信號會有一些時變分量，例如由于公用線路上的一些諧波，這不是破壞ASD105中裝置的瞬變事件。峰值用于防止驅(qū)動器保護(hù)器107的不適當(dāng)?shù)募钜约安贿m當(dāng)?shù)貙SD105置于保護(hù)狀態(tài)中。峰值檢測器180和182只檢測并設(shè)置一個正向峰值，該峰值代表時變信號|vd|,|Vq|的峰值幅度。峰值檢測器180或者182被設(shè)置為使它基于先前感測的值而緩慢地減小峰值并快速地增加非基波分量的峰值。來自峰值檢測器180、182的輸出被分別輸入到低通濾波器184、185。在一種選擇中，低通濾波器184、185是具有截?cái)囝l率約為0.25Hz的一階濾波器。來自低通濾波器184、185的輸出信號186、187的是一個緩慢變化的信號，它代表輸入信號中非基波分量的峰值幅度。這些非基波分量存在于一個輸入中并且不具有損害ASD105中的裝置的幅度。信號186、187用于設(shè)定與系統(tǒng)100相適配的一個變化跳閘設(shè)置，并特別地適配于ASD的正常工作狀態(tài)。信號186、187分別在乘法器191、192中由常數(shù)Kt來比例放大。常數(shù)Kt是一個可選的常量，它作為名義峰值電壓1和\的一個因子代表了跳閘設(shè)置。在一個選擇中常量Kt設(shè)置為3，這就提供了一個快速的響應(yīng)并有助于防止誤擾(不需要的)跳閘。在此所用的術(shù)語“跳閘”定義了當(dāng)驅(qū)動器保護(hù)器將ASD105切換到一個保護(hù)狀態(tài)。與前述相并列，根據(jù)由電動機(jī)103通過ASD105至電源101的參考電流(Idc_ref)要求，確定一個進(jìn)一步的誤擾跳閘(nuisancetrip)保護(hù)變量。由逆變器114至轉(zhuǎn)換器112測量該參考電流Idc_ref。參考電流Idc_refS隨后由一個高通濾波器201接收。在一個選擇中，濾波器201是一個具有大約5Hz截?cái)囝l率的一階濾波器。濾波器201的輸出被饋送到一個整流器202，該整流器進(jìn)而將整流的信號饋送到一個峰值檢測器204。峰值檢測器204的輸出被饋送到一個乘法器206以通過一個常量Kdc來按比例放大該信號。選擇常量Kdc是為了降低保護(hù)器107對電動機(jī)103的電流需求中的微小變化的敏感度。該乘法器的輸出分別與乘法器191、192的輸出相加。求和過程的結(jié)果表示最小跳閘值210、211。這些最小跳閘值210、211分別與經(jīng)過整流的時變信號|Vd|，|Vq|相比較。如果整流的時變信號|Vd|大于最小跳閘值210，比較器214就輸出一個瞬變事件信號。如果整流的信號|Vq|大于最小跳閘值211，比較器就輸出一個瞬變事件信號。比較器214或者215的輸出中的任意一個可以表示一個瞬變事件，并且根據(jù)任意一個輸出，驅(qū)動器保護(hù)器107可以將ASD105切換到保護(hù)狀態(tài)。在一個選擇中并且如圖4所示，比較器214、215的輸出被輸入到一個OR邏輯電路217中，這樣就產(chǎn)生一個單一來源的線(總線)瞬變信號219。以上過程和結(jié)構(gòu)解決了基于一個強(qiáng)烈的瞬變信號尖峰設(shè)定一個跳閘設(shè)置，在某些穩(wěn)態(tài)諧振過程中，也需要切換保護(hù)器107以使ASD進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)輸入濾波器112被調(diào)諧到接近五次諧波時可發(fā)生令人困惑的穩(wěn)態(tài)事件。這導(dǎo)致線電流和電容電壓甚至在ASD105未運(yùn)轉(zhuǎn)時變得失真。這種近諧振條件導(dǎo)致輸入濾波器電容中的一個大峰值電壓，這通常不被檢測為是一個線路過壓。輸入線上的幾乎任何瞬變都可引起ASD105中的裝置失靈。如果穩(wěn)態(tài)諧波含量高，上述技術(shù)對瞬變的敏感度就會降低。因此，需要提供一個進(jìn)一步的保護(hù)方案。圖4顯示了這樣一種方案220，其中信號186是低通濾波器184和峰值檢測器180的輸出，并且該信號與一個諧波跳間電平222相比較。諧波跳間電平222是一個可編程變量。而且，比較器224保護(hù)一個長延時以避免錯誤的誤擾跳閘。圖5顯示了ASD105—些部件的示意圖，該圖說明了門或者開關(guān)121—126，131—136的一個控制器501。電源101給轉(zhuǎn)換器112提供電能。控制器501對電線信號進(jìn)行抽樣以提供給線同步503。一個線路側(cè)的、反饋診斷和選通控制505接收抽樣的電力信號和線同步。線同步5G3被進(jìn)一步輸入到一個電流控制單元507中，該控制單元提供一個進(jìn)一步的輸入到線路側(cè)控制505。線路側(cè)控制505感測轉(zhuǎn)換器112的輸出。根據(jù)至少這些輸入，線路側(cè)控制505控制轉(zhuǎn)換器中這些開關(guān)的哪一個何時進(jìn)行傳導(dǎo)以及轉(zhuǎn)換器的選通圖形應(yīng)該是什么。電流控制507還接收來自系統(tǒng)電動機(jī)側(cè)的一個電流參考信號Id。ref。Id。Mf表示在任何給定的時刻電動機(jī)所要求的電流。電流控制507進(jìn)一步將一個觸發(fā)角信號輸出到線路側(cè)控制505。控制器501進(jìn)一步對直流聯(lián)接電感器118的逆變器側(cè)上的信號以及逆變器114輸出的信號進(jìn)行抽樣，這些信號被輸入到一個負(fù)載側(cè)的、反饋診斷和選通控制510中。一個速度控制單元512接收來自一個同步傳輸單元514和一個速度變化單元516的信號。速度控制單元512對一個通量控制單元518發(fā)送一個速度反饋信號和一個轉(zhuǎn)矩信號。通量控制單元518將一個定子頻率信號饋送回速度控制單元512。通量控制單元518將一個同步角信號饋送到負(fù)載側(cè)控制510。根據(jù)至少這些輸入，負(fù)載側(cè)控制510控制逆變器114中的這些開關(guān)的哪一個在何時進(jìn)行傳導(dǎo)以及逆變器的電流選通圖形應(yīng)該是什么。負(fù)載側(cè)控制510進(jìn)一步將信號饋送進(jìn)入一個負(fù)載建模單元520。負(fù)載建模單元520輸出一個通量信號到通量控制單元518并且輸出一個轉(zhuǎn)差頻率信號到速度控制單元512。保護(hù)器107從控制器501的負(fù)載側(cè)接收電流參考信號Id。,ef。在操作過程中，ASD105以一種特定圖形開啟裝置121-126和131-136以便對來自于一個中壓電源總線的三相輸入信號進(jìn)行整流并將適當(dāng)?shù)娜嚯妱訖C(jī)驅(qū)動信號輸出給電動機(jī)103。系統(tǒng)中存在輸入濾波器的穩(wěn)態(tài)電容器電壓中的常態(tài)背景諧波和失真。這些諧波和失真是來自公共電力源中的諧波或者失真污染所導(dǎo)致的。根據(jù)穩(wěn)態(tài)失真和諧波，驅(qū)動器保護(hù)器107不斷地設(shè)置跳閘電平。非基波分量可能對開關(guān)裝置造成損害，例如ASD105的裝置121-126以及131-136，它的一個來源就是在一個電容器組或者增加的ASD被連接到同一個中壓電源總線上的時候。驅(qū)動器保護(hù)器107不具有非基波分量的事前的知識，因此，本發(fā)明不限于中壓電源總線上的非基波分量的任何特定來源。進(jìn)管如此，描述電容器組和額外的ASD是為了提供對驅(qū)動器操作器107工作環(huán)境的深入理解。進(jìn)入電容器組的電容中或者進(jìn)入ASD的輸入濾波器中的電流的初始電流涌流導(dǎo)致所有三相上的線電壓在一個周期的一部分期間降到一個非常低的值。在ASD105的輸入濾波器上產(chǎn)生后續(xù)的阻尼振蕩和過電壓。結(jié)果，跨過ASD105的裝置121-126和131-136存在一個高電壓，例如至少是正常工作電壓的兩倍。實(shí)際的過電壓值取決于濾波器112的脈沖響應(yīng)和非基波分量的角位置。如果在具有非基波分量信號的一個特定角位置的一個特定過電壓過程中整流器裝置在它們的正常選通圖形中進(jìn)行切換，那么這些裝置可能會損壞。非基波分量信號尖峰的最重要的角位置是在非基波信號尖峰(正的或者負(fù)的)附近。此外，由阻尼振蕩導(dǎo)致的諧振破壞了整流器的直流電壓并因此出現(xiàn)直流失控。這可以導(dǎo)致不希望的ASD105的關(guān)閉和損壞。驅(qū)動器保護(hù)器107在高應(yīng)力的時刻通過感測非基波分量信號尖峰即瞬變事件來防止進(jìn)行切換，并且將ASD105置于保護(hù)模式中，包括使整流器處于續(xù)流模式中和使逆變器處于續(xù)流模式或者對于電流源ASD的相移PWM模式中。驅(qū)動器保護(hù)器107將ASD105置于保護(hù)模式，這包括整流器和逆變器處于關(guān)閉的保護(hù)模式中或者對于電壓源ASD的相移PWM模式中。可以在選通圖形中的任何時刻進(jìn)入該續(xù)流模式并且使直流聯(lián)接與電源總線隔離。該續(xù)流模式的一個進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是處于關(guān)閉的非傳導(dǎo)狀態(tài)中的裝置能夠承受正常線電壓的兩倍。保護(hù)器107在電源總線中檢測嚴(yán)重的瞬變事件并且在阻尼振蕩和過沖發(fā)生之前將ASD105置于保護(hù)狀態(tài)。保護(hù)器107足夠敏感可以檢測出切換進(jìn)入電源總線的另一個驅(qū)動器或者電容器組，還可以檢測出斷線。而且，保護(hù)器107可以進(jìn)一步檢測可能破壞裝置121-126、131-136的某些穩(wěn)態(tài)諧振。正如在此所描述的那樣，當(dāng)瞬變事件發(fā)生時，驅(qū)動器保護(hù)器107將ASD105置于續(xù)流模式中。人們希望迅速地將ASD105置于續(xù)流模式中并返回到ASD的正常工作，以便電動機(jī)103繼續(xù)運(yùn)行并且涉及電動機(jī)103的生產(chǎn)過程繼續(xù)進(jìn)行。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，直流電流聯(lián)接不應(yīng)該在長的或者重要的時期中無源的。即，保護(hù)模式應(yīng)該僅持續(xù)足夠長以保護(hù)該裝置免受瞬變非基波事件的影響。例如，該時段不應(yīng)該長于公用電力的兩個周期。在一個選擇中，對于一個60Hz的公用電力保護(hù)模式持續(xù)30至50毫秒。其結(jié)果是，必須以特定順序快速采取行動。保護(hù)器107不斷地確定在任意特定時刻用于這些門極的適合的續(xù)流模式。在一個選擇中，提前計(jì)算并存儲可能的續(xù)流模式。在一個選擇中，將續(xù)流選通圖形關(guān)聯(lián)到目前起作用的選通模式。這就是說，該續(xù)流選通圖形將使用當(dāng)前正在傳導(dǎo)的多個門極。在一個選擇中，將續(xù)流選通圖形關(guān)聯(lián)到下一個選通圖形。在最早的時機(jī)必須將整流器112置于續(xù)流模式中。如果可能，保護(hù)器107將立即用續(xù)流圖形重寫的當(dāng)前的正常選通圖形。如果這些門極當(dāng)前被阻止變化到一個新圖形，那么將該續(xù)流圖形載入作為將被寫到門極121—126上的下一個門極選通圖形，而當(dāng)前選通圖形的持續(xù)時間被設(shè)置得盡可能地短。這就是說，將當(dāng)前選通圖形設(shè)為一個最小脈沖寬度。一旦檢測到瞬變，就指令逆變器114激發(fā)其保護(hù)模式，然而，續(xù)流選通圖形能夠以標(biāo)準(zhǔn)序列(標(biāo)準(zhǔn)脈沖寬度)寫到裝置131—136上。用于逆變器的保護(hù)模式包括用于電流源ASD的一個續(xù)流模式，該電流源用于切斷直流聯(lián)接電流。用于逆變器的保護(hù)模式包括用于一個電壓源ASD的一種PWM方式。這導(dǎo)致逆變器114略遲于整流器112處于保護(hù)模式。無論是處于在電機(jī)供電模式(電源驅(qū)動電動機(jī))中或者處于在再生模式中(電動機(jī)將電流饋送回給電源)，這種次序是令人希望的。應(yīng)該指出的是，在再生模式中，直流電流有一個微小的增加，然而，這對于保護(hù)門極121—126避免失效是可接受的情況。在保護(hù)狀態(tài)過程中，控制器510繼續(xù)計(jì)算電動機(jī)103的電流要求。然而，在ASD105處于保護(hù)狀態(tài)時，這些要求被忽略。進(jìn)一步令人希望的是在該續(xù)流模式已經(jīng)承受住瞬變事件后，自動將該ASD105返回到其標(biāo)準(zhǔn)操作。在一個選擇中，控制501包括一個直流電流調(diào)整器。該直流電流調(diào)整器包括一個集成部分，該部分被復(fù)位為零，以消除瞬變事件的影響的作用。ASD105返回到一個正常工作方式的取決于運(yùn)行模式。在電機(jī)供電模式中，逆變器114首先返回到它的正常工作模式。之后，整流器112返回到它的正常選通圖形。在再生模式中，整流器112首先返回到它的正常選通圖形。之后，逆變器114返回到它的正常選通圖形。在斷線過程中，延遲切斷這些裝置直到保護(hù)器107確定該直流電流已被斷開一段時間。在一個選擇中，該續(xù)流工作時間大約為100毫秒以確保該直流電流已充分地衰減。這段時間之后，保護(hù)器107將全部裝置121—126、131—136關(guān)閉。圖6示出了本發(fā)明的包括一個驅(qū)動器105的一個進(jìn)一步的實(shí)施方案，該驅(qū)動器包括將輸入濾波器110連接到輸出濾波器116的一個電阻器140。因此，電阻器140提供一個電流路徑。此電流路徑要求在一個瞬變事件過程中，整流器112和逆變器114不同時處于續(xù)流、保護(hù)模式。整流器112和逆變器114各自包括多個串聯(lián)裝置121—126和131—136。當(dāng)使用在此描述的結(jié)構(gòu)和方法感測一個瞬變事件時，于是將整流器112置于續(xù)流模式中。逆變器114被設(shè)置到相位上變化的一個PWM模式以產(chǎn)生一個最大直流電壓，該電壓迫使整流器和逆變器之間的電容性聯(lián)接中的電流基本為零。例如，逆變器裝置131、132選擇性地9導(dǎo)通以產(chǎn)生最大正向直流電壓以便幫助直流聯(lián)接電流的關(guān)閉。當(dāng)電動機(jī)在高速和高壓運(yùn)行時，這種方案尤其有利，這樣在一個感測的瞬變事件過程中，將提供所需的電壓以阻滯在續(xù)流模式的整流器和高壓狀態(tài)的逆變器之間的電流流動。圖7示出了一個可調(diào)節(jié)速驅(qū)動器105A的一個實(shí)施方案，該驅(qū)動器是電壓源逆變器。ASD105A包括一個輸入濾波器110A，該濾波器連接到電源101的三個電力信號線和濾波器112A上。一個逆變器114A通過一個直流聯(lián)接118A連接到整流器112A上。一個輸出濾波器116A連接到逆變器114A和電動機(jī)103。輸出濾波器116A在某些應(yīng)用中是任選的。輸入濾波器110A包括連接到每條輸入線上的多個濾波器。每個濾波器包括連接到每條線上的一個電感器和一個電容器，以便為該ASD的其余部分提供必要的濾波。然而，當(dāng)一個大的瞬變信號出現(xiàn)在一條來自電源的輸入線上時，LC濾波器違人所愿地進(jìn)入振蕩，即能夠?qū)е逻^電壓的阻尼振蕩。整流器112A包括三對串聯(lián)的開關(guān)裝置121A—126A。在一個實(shí)施方案中，這些裝置121A—126A包括多個整流開關(guān)。在一個實(shí)施方案中，每個裝置121A—126A包括兩個串聯(lián)的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。這些串聯(lián)的絕緣柵雙極型晶體管各自的中間節(jié)點(diǎn)被連接到直流聯(lián)接118A的一個中間節(jié)點(diǎn)上。該直流聯(lián)接包括兩個串聯(lián)的電容器，中間節(jié)點(diǎn)位于這兩個電容器之間。在整流器或逆變器中使用其他額定功率的半導(dǎo)體開關(guān)是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的。在此實(shí)施方案中，逆變器114A是整流器112A的鏡像。在運(yùn)行中，跨越直流聯(lián)接118A的電壓被固定并且電流變化以供應(yīng)電動機(jī)。一個控制器(圖7中未示出)在一個選通圖形中操作裝置121—126A、131—136A以提供所希望的多個脈寬調(diào)制驅(qū)動信號。一個選通圖形是這樣切斷(不傳導(dǎo))和打開(傳導(dǎo))開關(guān)裝置的序列，以此為負(fù)載提供所希望的驅(qū)動信號、幅值和頻率。當(dāng)一個瞬變事件發(fā)生在供應(yīng)線一側(cè)時，裝置121A—126A和131A—136A易于損壞。因此，希望在這樣一個事件過程中通過防止這些裝置改變狀態(tài)來盡最大可能保護(hù)這些裝置，以避免在一個瞬變事件過程中強(qiáng)加在這些裝置上的高應(yīng)力。驅(qū)動器保護(hù)器107確定在此所描述的一個瞬變事件并將電壓源逆變器105A置于保護(hù)模式中。在一個保護(hù)模式中，關(guān)閉整流器裝置121A—126A。在一個保護(hù)模式中，關(guān)閉逆變器裝置131A—136A。在此描述的本保護(hù)方案尤其適合于脈寬調(diào)制驅(qū)動器中使用的功率應(yīng)用額定的、半導(dǎo)體裝置的保護(hù)，因?yàn)檫@些驅(qū)動器中使用的半導(dǎo)體裝置實(shí)質(zhì)上比以前的驅(qū)動器開關(guān)更脆弱。在一個選擇中，該驅(qū)動器是一個帶有對稱門級換流晶間管的電流源整流器驅(qū)動器。當(dāng)上述的說明在不同位置提及離散的電子元件時，以軟件來實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案也是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面是包括機(jī)器可讀的媒體，例如計(jì)算機(jī)存儲器、硬驅(qū)動、光學(xué)存儲、磁存儲，以及類似物，它們存儲了用于執(zhí)行在本發(fā)明的范圍內(nèi)的本披露的各個步驟和運(yùn)作的代碼。權(quán)利要求一種可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，包括一個驅(qū)動器保護(hù)器，連接到所述可調(diào)速驅(qū)動器，用于監(jiān)測所述可調(diào)速驅(qū)動器的一個電力信號并在檢測到一個嚴(yán)重的瞬變事件時將所述可調(diào)速驅(qū)動器切換到一個保護(hù)模式。2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述可調(diào)速驅(qū)動器是一種脈寬調(diào)制的可調(diào)速驅(qū)動器。3.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器保護(hù)器被適配為將電力信號轉(zhuǎn)換為同步參照系中的一個矢量表示。4.如權(quán)利要求3所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器保護(hù)器包括一個高通濾波器，用于將所述電力信號的一個基波分量去除，使一個瞬態(tài)分量和正常背景失真通過所述高通濾波器。5.如權(quán)利要求4所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器保護(hù)器還包括一個整流器，用于對所述瞬態(tài)分量和所述正常背景失真進(jìn)行整流以將所述瞬態(tài)分量和所述正常背景失真移到一個正參照系中。6.如權(quán)利要求5所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器保護(hù)器還包括一個峰值檢測器，用于確定對于整流后的信號的一個標(biāo)準(zhǔn)值。7.如權(quán)利要求6所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器保護(hù)器還包括一個低通濾波器，用于針對輸入的所述標(biāo)準(zhǔn)值輸出一個穩(wěn)態(tài)背景失真信號，所述穩(wěn)態(tài)背景失真信號代表了正常背景失真。8.如權(quán)利要求7所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器保護(hù)器還包括一個乘法器，用于按比例換算所述穩(wěn)態(tài)背景失真信號以防止保護(hù)的誤擾性切斷。9.如權(quán)利要求8所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器保護(hù)器被適配為針對一臺接收其輸出信號的電動機(jī)的電流要求來校正所述穩(wěn)態(tài)背景失真信號。10.如權(quán)利要求9所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器保護(hù)器被適配為將校正后的穩(wěn)態(tài)背景失真信號與所述整流后的信號相比較。11.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置被適配為用于檢測在一個中壓公共線路上的諧波或者瞬變。12.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置，其特征在于，所述可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置被適配為用于保護(hù)在一個逆變器或者整流器中的對稱門板換流晶閘管。專利摘要提供了一種可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置。所述可調(diào)速驅(qū)動器保護(hù)裝置包括一個驅(qū)動器保護(hù)器，連接到所述可調(diào)速驅(qū)動器，用于監(jiān)測所述可調(diào)速驅(qū)動器的一個電力信號并在檢測到一個嚴(yán)重的瞬變事件時將所述可調(diào)速驅(qū)動器切換到一個保護(hù)模式。文檔編號H02P27/08GK201584893SQ200820133828公開日2010年9月15日申請日期2008年9月24日優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日發(fā)明者J·C·懷斯曼申請人:洛克威爾自動控制技術(shù)股份有限公司