專利名稱：無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系統(tǒng)，特別涉 及一種使用新型變頻電路的無電解電容器電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系統(tǒng)，該 新型變頻電路的使用可使傳統(tǒng)的系統(tǒng)無需使用大容量的電解電容 器，從而使其不必使用初始充電電路，該新型變頻電if各還可以使傳 統(tǒng)的系統(tǒng)不必使用直流電抗器和阻尼電阻，并且也可以實(shí)現(xiàn)能夠再 生能源的四象限交流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，如圖1所示，傳統(tǒng)電梯交流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)采用的方
法是通過電力單元使用三相二極管整流器電路20將來自電力單元 10的交流電轉(zhuǎn)換為直流電后，通過使用逆變器來驅(qū)動(dòng)一個(gè)電動(dòng)機(jī)的 電動(dòng)枳J且40。
此時(shí)，由于二極管整流器電路的特點(diǎn)，能量無法再生，上述方 法要求使用一個(gè)阻尼電阻50。同時(shí)，為了吸收由逆變器30重新產(chǎn) 生的瞬態(tài)能量，直流鏈路中需要使用一個(gè)大容量電解電容器60作為 反饋電力的存儲(chǔ)元件。
然而，考慮到電解電容器60的使用壽命問題，以及日益增長的 電力輸入端電流諧波問題。另外，存在一個(gè)問題在于同時(shí)使用初始 充電電路70是必要的，以便能夠抑制初始充電電流。
另外，由于使用了初始充電電路70,產(chǎn)品的成本增加并且可靠 性降低。另外，直流電抗器用來抑制電流諧波存在壓降問題和降低 逆變效率的問題。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)的，本發(fā)明已經(jīng)解決了上述發(fā)生在現(xiàn)有技術(shù)中的問題，并 且本發(fā)明還提供一種無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系統(tǒng)，該系統(tǒng) 使用 一種新型的變頻電路，以保證傳統(tǒng)的系統(tǒng)中無須使用大容量的 電解電容器，乂人而不必對(duì)電^各進(jìn)行初始充電，該新型變頻電路還可 以使得傳統(tǒng)系統(tǒng)不必使用直流電抗器和阻尼電阻，并且也可以實(shí)現(xiàn) 能夠再生能源的四象限交流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一個(gè)無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變 器系統(tǒng)，該系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)從一個(gè)電力單元的三相輸入電力獲得持續(xù)(直流) 電流能量后，通過逆變器的方式驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，電梯驅(qū)動(dòng)逆變器 系統(tǒng)包括 一個(gè)濾波器單元，用于降低電流的諧波元素，該濾波器 單元包含在電力單元內(nèi)； 一對(duì)三相變頻器，其連接在濾波器單元和 電動(dòng)機(jī)單元之間用于并行驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，其中電力的輸入端電路 包括 一 個(gè)雙向整流器電路，電力的輸出端電路包括 一 個(gè)電壓型逆變 器從而使得來自于電力單元的電力通過二極管傳輸?shù)诫妱?dòng)機(jī)單元， 并且來自于電動(dòng)機(jī)單元的能量通過一個(gè)有源開關(guān)進(jìn)行傳輸以便作為 電力再生。
優(yōu)選地，電力單元的輸出側(cè)包含一個(gè)輔助二極管整流器，該二 極管整流器用來測量電力的電壓以便產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)。
優(yōu)選地，雙向整流器電路的輸出側(cè)包含一個(gè)小容量緩沖電容器， 該電容器用于抑制直流鏈路電壓的火花型電壓波動(dòng)。
根據(jù)上述本發(fā)明，由于使用的變頻電路中包含一個(gè)雙向整流器 電路，因此電梯電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以不使用大容量的電解電容。因 此，初始充電電路也不是必要的，并且可以除去直流電抗器和阻尼 電阻。此外，也可以實(shí)現(xiàn)能夠再生能源的四象限交流電動(dòng)機(jī)控制系 統(tǒng)。從而電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以獲得效率提高，體積減小，成本降低等
4優(yōu)勢。
另外，該系統(tǒng)具有有益的功效從而可以用于不同領(lǐng)域的電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如家庭的空調(diào)系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)，辦公樓內(nèi)的降溫和加熱 暖通和空調(diào)系統(tǒng)，工業(yè)領(lǐng)域用于工廠自動(dòng)化的工業(yè)機(jī)器人及設(shè)備、 起重機(jī)、電動(dòng)車輛、高速鐵路等。


本發(fā)明上述及其他的目的，特征和優(yōu)點(diǎn)從下列結(jié)合附圖的詳細(xì)
敘述中將會(huì)變得更明顯，其中，
圖1為電路框圖，表示電梯的傳統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)；
圖2為電路框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)
逆變系統(tǒng)；
圖3(a) 圖3(c)為曲線圖，表示根據(jù)本發(fā)明的無電解電容器的電 梯驅(qū)動(dòng)逆變系統(tǒng)交流/直流變頻器內(nèi)雙向整流器電i 各的開關(guān)波形；
圖4(a)和圖4(b)為電路框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的無電解電容器 電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的輔助二極管整流器獲取的感應(yīng)信號(hào)，雙向整流器 電路的操作狀態(tài)；
圖5為電路框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的無電解電容器電梯驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)的交流/直流變頻器內(nèi)雙向整流器電路的等效電路圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參考附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行描述。 圖2為一個(gè)電路圖，表示根據(jù)本發(fā)明的無電解電容器電梯驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)，并且圖3(a) 圖3(c)表示根據(jù)本發(fā)明的無電解電容器的電梯驅(qū) 動(dòng)逆變系統(tǒng)交流/直流變頻器內(nèi)雙向整流器電路的開關(guān)波形。另外， 圖4(a)和圖4(b)為電路框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的無電解電容器電梯
5驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的輔助二極管整流器獲取的感應(yīng)信號(hào)雙向整流器電路的 操作狀態(tài)，并且圖5為電路框圖，表示本發(fā)明的無電解電容器電梯 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的交流/直流變頻器內(nèi)雙向整流器電路的等效電路圖。
首先，根據(jù)本發(fā)明的無電解電容器電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括 一個(gè)電 力單元100,用于三相輸入電力的輸入； 一個(gè)濾波器單元200用于 對(duì)電力單元100的三相輸入電力進(jìn)行濾波； 一對(duì)三相變頻器300和 400與濾波單元200相連；以及一個(gè)輔助二極管整流器600，用于測 量電力單元100的輸出電壓從而產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。因此，來自于電力 單元100的電力通過二極管傳送到電動(dòng)機(jī)單元500從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 另外，當(dāng)電梯執(zhí)行再生操作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)單元500能量通過 有源開關(guān)的方式再生電力。
也就是說，電力單元100從系統(tǒng)的輸出端提供三相輸入電力。 濾波器單元200包含在電力單元100的輸出側(cè)從而減少諧波電流。
另外， 一 對(duì)三相變頻器包括于雙向整流電路300和電壓型逆變 器400內(nèi)。雙向整流器電路300根據(jù)輔助二極管整流器600的開關(guān) 信號(hào)選擇性地轉(zhuǎn)換通過濾波器單元200進(jìn)行濾波并輸出的電力，以 便通過逆變器400將電力輸出到電動(dòng)機(jī)單元500。
另外，包括于三相變頻器中的雙向整流器電路300包括一個(gè)絕 緣柵雙極晶體管(IGBT)。因此，雙向整流器電路300將根據(jù)電梯電 動(dòng)機(jī)單元500的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的能量通過IGBT傳輸，從而將能量再生 為電力。
也就是說，電力單元100輸出側(cè)的輔助二極管整流器600測量 電力單元100的電壓并產(chǎn)生一個(gè)傳感信號(hào)。然后，輔助二極管整流 器600將信號(hào)傳送給雙向整流器電路300以便提供一個(gè)控制信號(hào)， 該控制信號(hào)使來自電力單元100的電力能夠傳送到電動(dòng)機(jī)單元500 或者使得來自電動(dòng)機(jī)單元500的能量能夠再生。
6另外，小容量緩沖電容器310包含在雙向整流器電路300的輸 出側(cè)。小容量緩沖電容器310所起的作用為抑制直流鏈路電壓的火 花型電壓波動(dòng)。
下面，如前述構(gòu)造的本發(fā)明操作將參考附圖2到附圖5進(jìn)行詳 細(xì)地i兌明。
首先，根據(jù)來自與電力單元100的輸出側(cè)連接的輔助二極管整 流器600的傳感信號(hào)選擇性地控制雙向整流器電路300的有源開關(guān) (IGBT)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變系統(tǒng)執(zhí)行發(fā)動(dòng) 機(jī)操作從而將電力單元100的電力傳送到電機(jī)的電動(dòng)機(jī)單元500或 者執(zhí)行生成操作從而將電動(dòng)機(jī)單元500的能量再生為電力。
也就是說，在輔助二極管整流器600內(nèi)部，當(dāng)每個(gè)二極管傳導(dǎo) 的時(shí)間點(diǎn)，光電耦合器的輸入二極管與每個(gè)二極管共同傳導(dǎo)。結(jié)果， 通過光電耦合器的輸出表示當(dāng)二極管整流器的每個(gè)二極管導(dǎo)通時(shí)產(chǎn) 生的信號(hào)。這一信號(hào)用作雙向整流器電路300的開關(guān)信號(hào)。
此時(shí)，如圖3(a) 圖3(c)所示，包含在交流/直流變頻器內(nèi)的雙 向整流器電路300的開關(guān)根據(jù)連接在相同的三相電力上的三相二極 管整流器的導(dǎo)通打開/關(guān)閉。
圖3(a)表示電力電壓，圖3(b)表示A相上部開關(guān)，以及圖3(c) 表示A相上部開關(guān)和下端開關(guān)。
同時(shí)，根據(jù)輔助二極管整流器600的傳感信號(hào)進(jìn)行的雙向整流 器電流300的操作參考附圖4(a)和4(b)進(jìn)行說明。雙向整流器電路 300內(nèi)絕緣柵雙極晶體管各自門的開關(guān)數(shù)量編號(hào)為1到6。這些門開 關(guān)成對(duì)編號(hào)為1號(hào)和4號(hào)，2號(hào)和5號(hào)以及3號(hào)和6號(hào)。
此外，編號(hào)為1號(hào)和4號(hào)的 一對(duì)門開關(guān)，編號(hào)為2號(hào)和5號(hào)的 一對(duì)門開關(guān)以及編號(hào)為3號(hào)和6號(hào)的 一對(duì)門開關(guān)各自相連，與電力 單元100提供的三相輸入電力Ea， Eb以及Ec相對(duì)應(yīng)。然后，預(yù)先設(shè)定的傳感信號(hào)通過輔助二極管整流器600施加到這些門開關(guān)上。
也就是說，如圖4(a)所示，當(dāng)電力單元感應(yīng)到的電力Ea為正(+)值的情況下，根據(jù)輔助二極管整流器600感應(yīng)信號(hào)控制雙向整流器電路300,從而打開編號(hào)為1的門開關(guān)，所以雙向整流器電3各300與三相二級(jí)管整流器共同工作從而將電力單元100的電力傳送到電梯電機(jī)的電動(dòng)機(jī)單元500。相應(yīng)的，執(zhí)行了電動(dòng)操作。
同時(shí)，如圖"b)所示，當(dāng)電力單元100感應(yīng)到的電力Ea為負(fù)(-)值的情況下，由絕緣柵雙極晶體管組成的雙向整流器電路300受到輔助二極管整流器600感應(yīng)信號(hào)的控制從而打開編號(hào)為4的門開關(guān)，所以執(zhí)行生成操作，允許電動(dòng)機(jī)單元500的能量在電力單元100內(nèi)再生。
此時(shí)，在雙向整流器電路300執(zhí)行交流/直流逆變器功能時(shí)，如圖5所示，可能會(huì)形成電力輸入的單一時(shí)間段內(nèi)具有六個(gè)波紋的等效電路。
同時(shí)，電力Eb和電力Ec為電力單元100的其他三相輸入電力，其通過上述控制電力Ea的方案進(jìn)行控制。也就是說，根據(jù)輔助二極管整流器600的傳感信號(hào)，編號(hào)為2和3的門開關(guān)以及編號(hào)為5和6的門開關(guān)有選擇的打開從而使電動(dòng)操作或者生成操作可以執(zhí)行。
因此，如上所述，執(zhí)行電梯的再生操作時(shí)，通過由絕緣柵雙極晶體管組成的雙向整流器電路300可能在電力單元100內(nèi)再生能量。因此，去除高容性電解電容器是可能的，為了吸收阻尼電阻逆變器內(nèi)再生的瞬態(tài)能量，消耗無法再生能量的傳統(tǒng)三相二級(jí)管整流器電路的再生能量也是必要的。
同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，只要不背離本發(fā)明附隨的權(quán)利要求公開的范圍和精神，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改、添力口和替4弋。
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權(quán)利要求
1. 一種無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系統(tǒng)，其用于在電力單元的三相輸入電力獲得持續(xù)直流電流電力輸入后通過逆變器驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系統(tǒng)包括濾波器單元，用于降低電流的諧波元素，濾波器單元包含在電力單元內(nèi)；和一對(duì)三相逆變器，其被連接在濾波器單元和電動(dòng)機(jī)單元之間，用于并行驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)，其中電力輸入側(cè)電路包括一個(gè)雙向整流器電路，電力輸出側(cè)電路包括一個(gè)電壓型逆變器從而使電力單元的電力通過二極管傳送到電動(dòng)機(jī)單元，電動(dòng)機(jī)單元的能量通過有源開關(guān)傳送從而作為能量再生。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系 統(tǒng)，其中所述電力單元的輸出側(cè)包括輔助二極管整流器，用于測量 電力電壓，以便產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系 統(tǒng)，其中所述雙向整流器電路的輸出側(cè)包括小容量緩沖電容器，用 于抑制直流鏈路電壓的火花型電壓波動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無電解電容器的電梯驅(qū)動(dòng)逆變器系統(tǒng)，允許在該系統(tǒng)中移除高容量電解電容器從而消減初始充電電路，而且不必使用直流電抗器和阻尼電阻，實(shí)現(xiàn)能夠再生能源的四象限交流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，使價(jià)格更低廉，并達(dá)到高效以及減少尺寸的效果。該系統(tǒng)在電力單元的三相輸入電力獲得持續(xù)電流電力輸入后，通過逆變器驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，逆變器包括包含在電力單元內(nèi)的一個(gè)濾波單元，一對(duì)三相逆變器連接在濾波器單元和電動(dòng)機(jī)單元之間，用于并行驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)，電力輸入側(cè)電路包括一個(gè)雙向整流器電路，電力輸出側(cè)電路包括一個(gè)電壓型逆變器，電力單元的電力通過二極管傳送到電動(dòng)機(jī)單元，電動(dòng)機(jī)單元的能量通過有源開關(guān)傳送以作為能量再生。
文檔編號(hào)H02P27/04GK101488728SQ20081017205
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者崔潤泳, 金壯植 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電梯株式會(huì)社