專利名稱：中壓逆變器控制裝置和中壓逆變器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及中壓逆變器控制裝置和使用所述中壓逆變器控制裝置的中壓逆變器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本部分提供關(guān)于本公開的背景信息，其不必然是現(xiàn)有技術(shù)。一般而言，為了使用逆變器來控制用于啟動多個電機的多軟啟動器(mult1-softstarter)，需要將輸入至電機的電源從逆變器輸出電力切換至商用電源的操作。此時，多軟啟動器是使用順序地起動多個電機的方法的裝置，其中，逆變器輸出連接至一電機，然后以頻率與商用電源的頻率相同的運行速度加速該電機，其中，將電機的輸入電力轉(zhuǎn)換為商用電源并且使逆變器輸出連接至另一電機，然后加速所述另一個電機以轉(zhuǎn)換至商用電源。在中壓逆變器系統(tǒng)·中，在逆變器輸出和商用電源之間的轉(zhuǎn)換大多由真空斷路器(VCB)或真空電路開關(guān)(VCS)來實現(xiàn)，其中，在轉(zhuǎn)換操作期間，會由于各種原因而對電機、逆變器以及商用電源造成電震(electric shock)。圖1是圖示出在中壓系統(tǒng)中多軟啟動器的運行的示例性視圖。參照圖1，為了在常規(guī)的中壓逆變器系統(tǒng)中啟動電機M1，連接線路A以啟動中壓逆變器100。也就是說，在將電機Ml的頻率匹配至商用電源的頻率后中斷線路A，在商用電源和電機Ml連接處連接線路B。此后，以同樣的方式順序地驅(qū)動電機直至電機Mn。這種類型的系統(tǒng)大多用于水泵設(shè)施，并且通常由中壓逆變器100控制最后的電機Mn的速度。圖2是圖示出圖1的電力轉(zhuǎn)換的操作的示例性視圖。參照圖2，在經(jīng)由線路A將電機M連接至中壓逆變器100、連接線路B的網(wǎng)格開關(guān)120并且將商用電源連接至電機M時，切斷逆變器開關(guān)110。然而，在使用中壓電機的情況下，在多軟啟動器的運行期間商用電源的轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生電震，使得難以將多軟啟動器方法應(yīng)用到中壓電機。

發(fā)明內(nèi)容
本部分提供本公開的總的概述，并且不是其全部范圍或者其全部特征的全面公開。本公開提供一種中壓逆變器控制裝置，其配置為在將電機從逆變器輸出切換至商用電源的情況下使施加到電機的電震最小化；以及提供一種使用所述中壓逆變器控制裝置的中壓逆變器系統(tǒng)。然而，應(yīng)該強調(diào)的是，本公開不限于如上文說明的特定公開。應(yīng)該理解的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在本文中未提到的其他技術(shù)主題。在本公開的總方案中，提供了一種中壓逆變器控制裝置，所述裝置包括:第一鎖相環(huán)路(PLL)單元，其配置為通過接收中壓逆變器的輸入電壓來確定輸入電壓信息；比較器，其被配置為將所述中壓逆變器的輸出指令與所述第一鎖相環(huán)路單元的輸出相比較，以輸出兩者之間的差；以及同步控制器，其配置為使用所述差使所述中壓逆變器的所述輸出指令同步。優(yōu)選地，但不是必須的，所述裝置可以進(jìn)一步包括:第一檢測單元，其布置在所述中壓逆變器的輸入端子處并且配置為檢測所述中壓逆變器的輸入電壓并且將所述輸入電壓傳輸至所述第一鎖相環(huán)路單元。優(yōu)選地，但不是必須的，所述裝置可以進(jìn)一步包括:輸出單元，其被配置為使用所述中壓逆變器的同步的輸出指令來將輸出電壓輸出至所述中壓逆變器。優(yōu)選地，但不是必須的，所述裝置可以進(jìn)一步包括:第二鎖相環(huán)路單元，其配置為通過從所述輸出單元接收所述輸出電壓來確定輸出電壓信息。優(yōu)選地，但不是必須的，所述同步控制器可以通過從所述第二鎖相環(huán)路單元接收所述輸出電壓信息來使所述中壓逆變器的輸出指令同步。在本公開的另一個總的方案中，提供一種中壓逆變器系統(tǒng)，其驅(qū)動電機，所述系統(tǒng)包括:第一開關(guān)，其被配置為將來自中壓逆變器的輸出電壓切換至電機；第二開關(guān)，其被配置為將商用電源切換至所述電機；電抗器，其布置在所述第一開關(guān)和所述中壓逆變器之間；以及控制器，其配置為使所述中壓逆變器的輸出電壓與所述商用電源同步，以向所述中壓逆變器提供同步的輸出指令。優(yōu)選地，但不是必須 的，所述控制器可以包括:第一鎖相環(huán)路單元，其配置為通過接收中壓逆變器的輸入電壓來確定輸入電壓信息；比較器，其被配置為將所述中壓逆變器的輸出指令與所述第一鎖相環(huán)路單元的輸出相比較，以輸出兩者之間的差；以及同步控制器，其配置為使用所述差使所述中壓逆變器的輸出指令同步。優(yōu)選地，但不是必須的，所述裝置可以進(jìn)一步包括:第一檢測單元，其布置在所述中壓逆變器的輸入端子處并且配置為檢測所述中壓逆變器的輸入電壓并將所述輸入電壓傳輸至所述第一鎖相環(huán)路單元。優(yōu)選地，但不是必須的，所述控制器可以進(jìn)一步包括:輸出單元，其配置為使用所述中壓逆變器的同步的輸出指令來將所述輸出電壓輸出至所述中壓逆變器。優(yōu)選地，但不是必須的，所述控制器可以進(jìn)一步包括:第二鎖相環(huán)路單元，其配置為通過從所述輸出單元接收所述輸出電壓來確定輸出電壓信息。優(yōu)選地，但不是必須的，所述同步控制器可以通過從所述第二鎖相環(huán)路單元接收所述輸出電壓信息來使所述中壓逆變器的輸出指令同步。優(yōu)選地，但不是必須的，可以考慮到響應(yīng)于在所述中壓逆變器的輸出電壓和所述商用電源之間的電壓差而限制流動電流的大小的程度來確定所述電抗器的電抗。優(yōu)選地，但不是必須的，可以考慮到所述中壓逆變器的由所述電抗器產(chǎn)生的輸出電壓的下降部分(drop portion)來確定所述電抗器的電抗。本公開具有的有益效果在于:使商用電源和逆變器的輸出電壓同步以實現(xiàn)切換操作，由此可以大大地降低由商用電源和逆變器的輸出電壓之間的電壓差所產(chǎn)生的電震，并且通過在商用電源和逆變器的輸出電壓之間安裝電抗器可以減少由電流引起的電震。因此，另一個有益效果在于:在由逆變器控制電機的速度的同時需要維修/維護(hù)逆變器的情況下，電機的運行旁通至商用電源，并且本公開可以應(yīng)用于不運行逆變器以使電機能夠穩(wěn)定運行的情況下。


為了解釋本公開的原理，為了圖示、示例以及描述的目的，在下文中呈現(xiàn)了關(guān)于其優(yōu)選的實施例的一些附圖，但是并非旨在使它們是詳盡的。附圖僅通過示例(而不是通過限定)描述了依照本構(gòu)思的一個或多個示例性實施例。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示相同的或類似的元件。因此，參照示例性附圖，通過以下對于確定的示例性實施例的詳細(xì)描述，將更加容易地理解多種潛在的、實用且有用的實施例，在附圖中:圖1是圖示出在中壓系統(tǒng)中多軟啟動器的運行的示例性視圖；圖2是圖示出圖1的電力轉(zhuǎn)換的操作的示例性視圖；圖3是圖示出根據(jù)本公開的示例性實施例的中壓逆變器系統(tǒng)的方框圖；以及圖4是圖示出根據(jù)本公開的示例性實施例的中壓逆變器控制裝置的方框圖。
具體實施例方式在本公開的描述中，可以省略本領(lǐng)域中已知的構(gòu)造或過程的詳細(xì)描述，以避免關(guān)于這樣的已知的構(gòu)造和·功能的不必要細(xì)節(jié)使本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員模糊對本發(fā)明的理解。也就是說，在附圖中，為了清楚，可以使層、區(qū)域和/或其他元件的大小和相對大小擴大或縮小。同樣的附圖標(biāo)記始終表示同樣的元件并且將省略彼此重復(fù)的說明。相應(yīng)地，在說明書和權(quán)利要求書中使用的特定術(shù)語或詞語的意思不應(yīng)限制為字面或一般采用意義，而是應(yīng)該根據(jù)使用者或操作者的意圖和慣常用法而不同。因此，特定術(shù)語或詞語的定義應(yīng)該是基于貫穿說明書的內(nèi)容的。提供本公開以在逆變器的輸出與商用電源之間的切換期間減少施加至電機的電震，使兩個電源的大小和相位同步以允許在預(yù)定的時間段內(nèi)同時向電機施加所述兩個電源并且以防止瞬間中斷所述兩個電源，并且在所述兩個電源之間安裝電抗器，以消除電流引起的電震。配置本公開使得電機連接至商用電源；在由逆變器控制電機的速度而同時要求進(jìn)行對逆變器的維修/維護(hù)的情況下，本公開可應(yīng)用于逆變器不工作的情況。在后文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施例。圖3是圖示出根據(jù)本公開的示例性實施例的中壓逆變器系統(tǒng)的方框圖，其中，放大了系統(tǒng)中類似于圖1的部分，并且其中，系統(tǒng)是用于多個電機的多軟啟動器的中壓逆變器系統(tǒng)，并且其中，為了方便，未示出并且省略多個電機。參照圖3，根據(jù)本公開的示例性實施例的中壓逆變器系統(tǒng)包括中壓逆變器10、商用電源檢測單元20、逆變器輸出電力檢測單元30、電抗器40、商用電源開關(guān)50以及逆變器開關(guān)60。商用電源檢測單元20測量輸入的商用電源。逆變器輸出電力檢測單元30測量在電機M的輸入側(cè)的電力，即:中壓逆變器10的輸出電力。此外，商用電源開關(guān)50對于從商用電源至電機M的旁路進(jìn)行切換，并且逆變器開關(guān)60將中壓逆變器的輸出切換至電機M。在商用電源和中壓逆變器10的輸出電力同時連接至電機的情況下，在中壓逆變器10和逆變器開關(guān)60之間布置電抗器40，以防止商用電源和中壓逆變器10的輸出電力沖突?？梢钥紤]到響應(yīng)于在兩個電源之間的電壓差而限制流動電流的大小的程度以及中壓逆變器10的由電抗器40產(chǎn)生的輸出電壓的下降部分來設(shè)計電抗器40的電抗。圖4是圖示出根據(jù)本公開的示例性實施例的中壓逆變器控制裝置的方塊圖，其中所述裝置嵌入在圖3的中壓逆變器10中。雖然中壓逆變器10可以包括除所述控制裝置之外的多個其他組成元件，但是為了方便，省略了其與本公開不相關(guān)的解釋。參照圖3，根據(jù)本公開的示例性實施例的中壓逆變器控制裝置可以包括:輸入鎖相環(huán)路(PLL)單元11、輸出鎖相環(huán)路單元12、比較器13、同步控制器14以及逆變器輸出單元15。輸入鎖相環(huán)路單元11從商用電源檢測單元20接收中壓逆變器10的輸入電壓(即:商用電源)，并且從中確定如中壓逆變器10的輸入電壓的大小和相位等信息。比較器13將從輸入鎖相環(huán)路單元11接收的輸入電壓與中壓逆變器10的輸出指令相比較并且輸出誤差。同步控制器14輸出同步的逆變器輸出指令以穩(wěn)定地控制逆變器輸出電壓，以免逆變器輸出電壓突然改變。逆變器輸出單元15通過使用從同步控制器14接收的同步的逆變器輸出指令來輸出輸出電壓。同時，將省略關(guān)于中壓逆變器10的級聯(lián)類型的詳細(xì)解釋，因為對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的是，中壓逆變器10的級聯(lián)類型是:逆變器響應(yīng)于主控制器(未示出)經(jīng)由每個信元(cell)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器以及電源線所確定的電壓指令來確定輸出電壓。此外，輸出鎖相環(huán)路單 元12響應(yīng)于逆變器輸出電力檢測單元30檢測到的逆變器輸出電力來輸出輸出電壓，確定包含輸出電壓的大小和相位的輸出電壓的信息，并且發(fā)送回同步控制器14?，F(xiàn)在，將參照圖3和4描述根據(jù)本公開的中壓逆變器控制裝置的運行。本公開涉及中壓逆變器10的商用電源的切換，從而使施加至電機M的電震最小化。電震由電機M處的輸入電壓的大小和相位的改變而產(chǎn)生,并且在商用電源開關(guān)50和逆變器開關(guān)60兩者都打開的瞬間中斷(instant intermittence)區(qū)段處產(chǎn)生電震。因而，中壓逆變器的輸出和商用電源兩者的大小和相位必須是相同的，以便減少在輸入至電機M的電壓從中壓逆變器10的輸出電壓轉(zhuǎn)換至商用電源時產(chǎn)生的電震。為此，根據(jù)本公開的圖4的中壓逆變器控制裝置配置為使用輸入電壓信息使逆變器輸出電壓和商用電源同步。在根據(jù)本公開的中壓逆變器控制裝置中，輸入鎖相環(huán)路單元11確定三相輸入電壓的信息和大小，比較器13將中壓逆變器的逆變器輸出指令與輸入鎖相環(huán)路單元11的輸出相比較，并且同步控制器14確定同步的逆變器輸出指令。此時，考慮電抗器40，逆變器輸出電力檢測單元30測量電抗器40的后端處的輸出電壓，并且同步控制器14補償電抗器40產(chǎn)生的電壓的相位延遲。因而，如果根據(jù)本公開通過使商用電源和逆變器輸出電壓同步來實施切換，則可以大大地降低電壓差額產(chǎn)生的電震。同時，為了減少在中斷區(qū)段處產(chǎn)生的電震，需要消除中斷區(qū)段，這意味著必須向電機M同時輸入商用電源和逆變器輸出電壓。理論上，在同時供應(yīng)兩個電源的情況下，將以若干個電壓的電壓差向每個電源輸入無限流動的電流。為了防止這種現(xiàn)象，在兩個電源之間布置根據(jù)本公開的兩個電抗器40。
雖然電抗器40執(zhí)行產(chǎn)生PWM波形(PWM波形是逆變器輸出電壓的特征)的濾波功能，但是類似于商用電源的信號波形，并且如果電抗器40的電抗太大，則增大的阻抗成為在中壓逆變器10的運行期間引起逆變器的電壓下降的因素，并且因此，必須通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計確定電抗。根據(jù)本公開，使用同步控制器14使中壓逆變器10的輸出電壓與商用電源的輸出電壓同步，以在切換操作期間消除瞬間中斷區(qū)段，從而可以大大地降低在切換操作期間產(chǎn)生的電震。因此，可以由中壓逆變器10實現(xiàn)瞬間地啟動多個中壓電機的多軟啟動器。雖然已經(jīng)參照本公開·的多個圖示的實施例描述了本公開，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠設(shè)想出落入本公開的原理的精神和范圍內(nèi)的許多其他變型和實施例。
權(quán)利要求
1.一種中壓逆變器控制裝置，所述控制裝置包括: 第一鎖相環(huán)路單元，其配置為通過接收中壓逆變器的輸入電壓來確定輸入電壓信息；比較器，其配置為將所述中壓逆變器的輸出指令與所述第一鎖相環(huán)路單元的輸出相比較，以輸出兩者之間的差；以及 同步控制器，其配置為使用所述差使所述中壓逆變器的所述輸出指令同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，進(jìn)一步包括: 第一檢測單元，其布置在所述中壓逆變器的輸入端子處并且配置為檢測所述中壓逆變器的輸入電壓并將所述輸入電壓傳輸至所述第一鎖相環(huán)路單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，進(jìn)一步包括: 輸出單元，其配置為使用所述中壓逆變器的同步的輸出指令來將輸出電壓輸出至所述中壓逆變器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，進(jìn)一步包括: 第二鎖相環(huán)路單元，其配置為通過從所述輸出單元接收所述輸出電壓來確定輸出電壓信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其中，所述同步控制器通過從所述第二鎖相環(huán)路單元接收所述輸出電壓信息來使所述中壓逆變器的輸出指令同步。
6.一種中壓逆變器系統(tǒng)，其驅(qū)動電機，所述系統(tǒng)包括: 第一開關(guān)，其配置為將來自中壓逆變器的輸出電壓切換至電機； 第二開關(guān)，其配置為將商用電源切換至所述電機； 電抗器，其布置在所述第一開關(guān)和所述中壓逆變器之間；以及控制器，其配置為使所述中壓逆變器的輸出電壓與所述商用電源同步以向所述中壓逆變器提供同步的輸出指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其中，所述控制器包括: 第一鎖相環(huán)路單元，其配置為通過接收中壓逆變器的輸入電壓來確定輸入電壓信息；比較器，其配置為將所述中壓逆變器的輸出指令與所述第一鎖相環(huán)路單元的輸出相比較，以輸出兩者之間的差；以及 同步控制器，其配置為使用所述差來使所述中壓逆變器的所述輸出指令同步。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，進(jìn)一步包括: 第一檢測單元，其布置在所述中壓逆變器的輸入端子處并且配置為檢測所述中壓逆變器的輸入電壓并將所述輸入電壓傳輸至所述第一鎖相環(huán)路單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其中，所述控制器進(jìn)一步包括: 輸出單元，其配置為使用所述中壓逆變器的同步的輸出指令來將所述輸出電壓輸出至所述中壓逆變器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制裝置，其中，所述控制器進(jìn)一步包括: 第二鎖相環(huán)路單元，其配置為通過從所述輸出單元接收所述輸出電壓來確定輸出電壓信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制裝置，其中，所述同步控制器通過從所述第二鎖相環(huán)路單元接收所述輸出電壓信息來使所述的中壓逆變器的所述輸出指令同步。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，考慮到響應(yīng)于在所述中壓逆變器的輸出電壓和所述商用電源之間的電壓差而限制流動電流的大小的程度來確定所述電抗器的電抗。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，考慮到所述中壓逆變器的由所述電抗器產(chǎn)生的輸出電壓的下降部分 來確定所述電抗器的電抗。
全文摘要
本公開的示例性實施例包括中壓逆變器控制裝置和使用所述中壓逆變器控制裝置的中壓逆變器系統(tǒng)。所述中壓逆變器控制裝置通過接收中壓逆變器的輸入電壓來確定輸入電壓信息，將所述中壓逆變器的輸出指令與第一鎖相環(huán)路單元的輸出相比較，以輸出兩者之間的差，并且使用所述差使所述中壓逆變器的所述輸出指令同步。
文檔編號H02P1/54GK103227594SQ20131003758
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月30日
發(fā)明者金敬垂 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社