專利名稱：具有雙重控制器的多級逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本公開的示例性實施例的教導(dǎo)大體上涉及具有雙重控制器的多級逆變器，更具體地涉及具有這樣的雙重控制器的多級逆變器所述雙重控制器被構(gòu)造為由控制系統(tǒng)中的第一控制器和第二控制器形成，以使得當(dāng)?shù)谝豢刂破靼l(fā)生故障時，第二控制器能夠驅(qū)動負(fù)載。
背景技術(shù)：
通常地，驅(qū)動預(yù)定負(fù)載的預(yù)定驅(qū)動系統(tǒng)使用能夠驅(qū)動負(fù)載的驅(qū)動器。此外，與驅(qū)動器一起安裝的有控制器以控制驅(qū)動器的操作從而使得系統(tǒng)響應(yīng)于操作指令準(zhǔn)確地驅(qū)動負(fù)載。在非限定性示例中，在驅(qū)動作為負(fù)載的感應(yīng)電動機(jī)的情形中，逆變器通常用作驅(qū)動器。逆變器將DC電力轉(zhuǎn)變/轉(zhuǎn)換成AC電力，其中將轉(zhuǎn)換后的AC電力施加至負(fù)載。此時，控制器連接至逆變器，并且能夠通過允許逆變器響應(yīng)于來自控制器的控制信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變速度而調(diào)節(jié)施加至負(fù)載的AC電源和頻率以準(zhǔn)確地驅(qū)動負(fù)載。然而，常規(guī)的逆變器存在如果控制器發(fā)生故障則無法準(zhǔn)確地驅(qū)動負(fù)載的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本公開用以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，因此本公開的特定實施例的目的在于提供一種具有這樣的雙重控制器的多級逆變器其構(gòu)造為裝備用于控制多級逆變器的雙重控制器，借此當(dāng)?shù)谝豢刂破靼l(fā)生故障時，作為第二控制器的另一個控制器能夠在系統(tǒng)中執(zhí)行不間斷的操作。待由本公開實現(xiàn)的技術(shù)目的并不限于上述說明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以下說明中清楚地理解尚未提到的任何其他技術(shù)問題。也即是說，在并非旨在限定本公開的、參照附圖給出的以下解釋性說明的過程中，將能夠更加容易地理解本公開并且其其他目的、特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)勢將變得更加明顯。因此，本公開的目的在于全部或者部分地解決至少一個或者多個上述問題和/或缺陷，以及至少提供下文描述的優(yōu)勢。為了至少全部或者部分地達(dá)到上述目的，并且根據(jù)本公開的目的，如示例和廣泛性描述的，并且在本公開的一個總的方案中，提供了具有多個單逆變器模塊的多級逆變器，所述多級逆變器包括第一控制器，其響應(yīng)于基于檢測電動機(jī)的電流和旋轉(zhuǎn)速度的電壓和頻率命令提供控制信號至多級逆變器；第二控制器，其相應(yīng)于基于檢測電動機(jī)的電流和旋轉(zhuǎn)速度的電壓和頻率命令提供控制信號至多級逆變器；以及多個單逆變器模塊，其響應(yīng)于來自所述第一控制器或者所述第二控制器的控制信號將輸入的AC 電力轉(zhuǎn)換成DC電力，使得轉(zhuǎn)換后的DC電力平滑，響應(yīng)于所述控制信號將平滑的DC電力轉(zhuǎn)換成三相電流并且輸出所述三相電流，其中，所述第一控制器和所述第二控制器從相互獨立的第一電源單元和第二電源單元中的任意一個接收電力。優(yōu)選地，所述第一控制器和所述第二控制器通過通信線路與所述多級逆變器連接，其中，所述通信線路是雙重構(gòu)造的。優(yōu)選地，每個所述單逆變器模塊包括整流器，其將輸入的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力， 并且使得轉(zhuǎn)換后的DC電力平滑；逆變器單元，其響應(yīng)于PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號將平滑的DC電力轉(zhuǎn)換成三相電流，并且輸出所述三相電流；以及PWM控制器，其響應(yīng)于所述控制器輸出的控制信號生成所述PWM控制信號，并且將所述PWM控制信號輸出至所述逆變器單兀。優(yōu)選地，所述PWM控制器使用所述第一控制器或者所述第二控制器輸出的控制信號診斷所述第一控制器或者所述第二控制器的故障，并且如果所述第一控制器和所述第二控制器之一發(fā)生故障，則停止發(fā)生故障的控制器的操作并且運行另一個控制器。優(yōu)選地，如果使用所述第一控制器或者所述第二控制器的任意一個控制所述多級逆變器，那么另一個控制器保持等待狀態(tài)。根據(jù)本公開的具有雙重控制器的多級逆變器具有以下有益效果裝備雙重控制器以控制所述多級逆變器，由此當(dāng)?shù)谝豢刂破靼l(fā)生故障時，作為第二控制器的另一個控制器能夠在系統(tǒng)中執(zhí)行不間斷的操作。


被包括以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解的附圖示出了示例性實施例，附圖被并入并構(gòu)成本說明書的一部分，其與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是圖示出根據(jù)本公開的示例性實施例的多級逆變器系統(tǒng)的方框圖；以及圖2是圖1的單逆變器模塊的內(nèi)部電路圖。
具體實施例方式在下文中將參照附圖更加充分地描述各種示例性實施例，在附圖中示出了一些示例性實施例。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以實施為多種不同的形式并且不應(yīng)當(dāng)被理解為限定此處闡釋的示例性實施例。相反地，提供這些示例性實施例以使得對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言本說明書將是透徹和完整的，并且將完整地表達(dá)本發(fā)明構(gòu)思的范圍。除非另有限定，此處使用的術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科技術(shù)語)具有本發(fā)明構(gòu)思所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員所通常理解的相同的意思。將會進(jìn)一步理解的是，除非此處明確限定的，例如在通常使用的字典中定義的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與其在相關(guān)技術(shù)的上下文中的意思一致的意思，而不應(yīng)當(dāng)以理想化或者過于正式的意義來解釋。省略了已知部件和處理過程的描述以避免不必要地模糊本公開的實施例。在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述具有雙重控制器的多級逆變器。參照圖1，其是圖示出根據(jù)本公開的示例性實施例的多級逆變器系統(tǒng)的方框圖，所述多級逆變器系統(tǒng)大體上包括第一單逆變器模塊120-1、第二單逆變器模塊120-2、第η單逆變器模塊120-η、第一控制器130-1和第二控制器130-2。第一單逆變器模塊120-1包括第一整流器121-1、第一逆變器單元122_1和第一PWM控制器123-1，并且第二單逆變器模塊120-2包括第二整流器121-2、第二逆變器單元 122-2和第二 PWM控制器123-2。此外，第η單逆變器模塊120_η包括第η整流器121_η、第 η逆變器單元122-η和第η PWM控制器123_η。此時，第一控制器130-1和第二控制器130-2具有相同的電路和功能，并且是用于控制具有串聯(lián)的H橋式結(jié)構(gòu)的串聯(lián)H橋式多級逆變器的操作的構(gòu)造。第一控制器130-1和第二控制器130-2可以響應(yīng)于基于檢測電動機(jī)的電流和旋轉(zhuǎn)速度的電壓和頻率命令，而提供控制信號至包括多級逆變器的單逆變器模塊。第一控制器130-1和第二控制器130-2能夠從至少兩個電源單元接收電力，當(dāng)一個電源單元有故障時使用另一個無故障的電源單元。因此，第一控制器130-1和第二控制器130-2能夠同時連接至第一電源單元和第二電源單元，并且能夠同時從第一電源單元和第二電源單元接收電力(雙重電源)。多級逆變器包括多個單逆變器模塊，其中多級逆變器可以響應(yīng)于來自所述第一控制器或者所述第二控制器的控制信號將輸入的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，使得轉(zhuǎn)換后的DC 電力平滑，響應(yīng)于所述控制信號將平滑的DC電力轉(zhuǎn)換成三相電流并且輸出所述三相電流。 多級逆變器可以接收三相AC電力的輸入電力110，轉(zhuǎn)換輸入電力并且將電力提供給電動機(jī) 140。第一控制器130-1或者第二控制器130-2可以經(jīng)由通信線路連接至多級逆變器， 其中，通信線路可以構(gòu)造為雙重結(jié)構(gòu)。也即是說，第一控制器130-1或者第二控制器130-2 和多級逆變器可以連接至雙重通信線路，其中如果雙重通信線路的任意一個發(fā)生故障，那么第一控制器130-1或者第二控制器130-2和多級逆變器可以連接至另一個通信線路。電源的上述雙重化、通信線路的上述雙重化和控制器的雙重化(第一控制器和第二控制器)旨在保證多級逆變器的穩(wěn)定控制和可靠性，其將在下文得到詳細(xì)的描述。如上文說明的，多級逆變器中的每個單逆變器模塊可以包括整流器121，其將輸入的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且使得轉(zhuǎn)換后的DC電力平滑；逆變器單元122，其響應(yīng)于 PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號將平滑的DC電力轉(zhuǎn)換成三相電流，并且輸出所述三相電流； 以及PWM控制器123，其響應(yīng)于控制器輸出的控制信號生成PWM控制信號，并且將PWM控制信號輸出至逆變器單元。當(dāng)施加三相AC電力至整流器121-1、121_2.....121-η時，整流器121-1、
121-2.....121-η用于將輸入的三相AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且使得轉(zhuǎn)換后的DC電力平
滑/過濾，其中平滑的DC電力被施加至逆變器單元122-1、122-2.....122_η?？刂破?30-1、130-2、第一 PWM控制器123-1和第二 PWM控制器123-2與CAN (控制器局域網(wǎng)絡(luò))一起形成以作為通信協(xié)議使用，并且使用光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)作為通信介質(zhì)。雖然光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)可以是WDM(波分多路)方法，但是本公開不限于此。 控制器130-1、130-2連接至第一 PWM控制器123_1至第η PWM控制器123_η以輸
出用于控制的信號。PWM控制器123-1、123-2.....123-η的每個使用裝備有數(shù)據(jù)通信和故
障診斷功能的CAN驅(qū)動器，以與控制器130-1、130-2交換例如故障診斷信號的數(shù)據(jù)信號。 如果判定為在多級逆變器的每個PWM控制器123-1、123-2.....123_n中來自第一
控制器130-1或者第二控制器130-2的控制信號有故障或者是錯誤的，那么可以操作對其他控制器130-1、130-2的正常操作。控制器130-1、130-2用作使用安裝在電動機(jī)附近的傳感器檢測電流和旋轉(zhuǎn)速度，以生成其電壓和頻率命令以及輸出上述電壓和頻率命令至PWM 控制器 123-1、123-2、. . .、123-n。PWM控制器123-1、123-2、. . .、123_n從控制器130-1、130-2接收電壓和頻率命令
以生成其PWM波形，并且將PWM波形輸出至逆變器單元122-1、122-2.....122_n。逆變器
單元122-1、122-2.....122-n用作將響應(yīng)于PWM信號將輸入的DC電力轉(zhuǎn)換成三相AC電力
并且輸出三相AC電力。僅有第一控制器130-1和第二控制器130-2中的一個可以被用于多級逆變器的控制。在非限定性示例中，如果第一控制器130-1被操作以控制多級逆變器，那么第二控制器130-2可以保持等待狀態(tài)。如果運行中的第一控制器130-1發(fā)生故障，那么PWM控制器
123-1,123-2.....123-n使用控制命令停止有故障的第一控制器130-1的操作，并且取而
代之的是運行等待的正常的(良好的)第二控制器130-2，因此能夠使得電動機(jī)140旋轉(zhuǎn)而不中斷以通過系統(tǒng)的持續(xù)運行提高可靠性?？蛇x地，如果運行中的第二控制器130-2發(fā)生故障，那么PWM控制器123_1、
123-2.....123-n使用控制命令停止有故障的第二控制器130-2的操作，并且取而代之的
是運行等待的正常的(良好的)第一控制器130-1。現(xiàn)在，參照圖2，將詳細(xì)描述根據(jù)本公開的示例性實施例的多級逆變器中的每個單逆變器模塊的整流器121和逆變器單元122的內(nèi)部電路圖。整流器121包括多級逆變器的所有整流器，即第一整流器121-1至第η整流器 121-η,并且逆變器單元122包括所有的逆變器單元，即第一逆變器單元122-1至第η逆變器單元122-η，在圖2中典型地圖示出了其構(gòu)造?，F(xiàn)在，將說明整流器121和逆變器單元122。整流器121包括二極管Dl D6和電容器C。二極管Dl D6在輸入的AC電力110上執(zhí)行三相全波整流以制造紋波電壓，其中紋波電壓通過電容器C變成平滑的DC電壓。DC電壓輸入作為逆變器單元122的電源，其中所述逆變器單元122由例如 MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、IGBT(絕緣閘雙極晶體管)和GT0(閘極遮斷閘流體)的電子部件形成的，其中Q1、Q2、Q3、Q4是用作類似于開關(guān)的電子部件，將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓并且輸出轉(zhuǎn)換后的AC電壓。此外，二極管D7 DlO用作防止電子部件Q1、 Q2、Q3、Q4被來自電動機(jī)140的反向浪涌電壓損壞。提供本公開之前的說明書以使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠做出或者使用具有創(chuàng)造性的構(gòu)思。本公開的各種改進(jìn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的，并且此處限定的一般原則可以應(yīng)用至其他變型例而不偏離本公開的精神或者范圍。因此，本公開并非旨在限定此處描述的示例，但是符合與此處公開的原則和新穎性特征相一致的最寬范圍。根據(jù)本發(fā)明的具有雙重控制器的多級逆變器具有以下工業(yè)適用性裝備雙重控制器以控制多級逆變器，由此當(dāng)?shù)谝豢刂破靼l(fā)生故障時，作為第二控制器的另一個控制器能夠在系統(tǒng)中執(zhí)行不間斷的操作。
權(quán)利要求
1.一種具有多個單逆變器模塊的多級逆變器，所述多級逆變器包括第一控制器，其響應(yīng)于基于檢測電動機(jī)的電流和旋轉(zhuǎn)速度的電壓和頻率命令提供控制信號至多級逆變器； 第二控制器，其響應(yīng)于基于檢測電動機(jī)的電流和旋轉(zhuǎn)速度的電壓和頻率命令提供控制信號至多級逆變器；以及多個單逆變器模塊，其響應(yīng)于來自所述第一控制器或者所述第二控制器的控制信號將輸入的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，使得轉(zhuǎn)換后的DC電力平滑，響應(yīng)于所述控制信號將平滑的DC電力轉(zhuǎn)換成三相電流并且輸出所述三相電流，其中，所述第一控制器和所述第二控制器從相互獨立的第一電源單元和第二電源單元中的任意一個接收電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級逆變器，其中，所述第一控制器和所述第二控制器通過通信線路與所述多級逆變器連接，其中，所述通信線路是雙重構(gòu)造的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級逆變器，其中，每個所述單逆變器模塊包括整流器，其將輸入的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且使得轉(zhuǎn)換后的DC電力平滑；逆變器單元，其響應(yīng)于脈沖寬度調(diào)制控制信號將平滑的DC電力轉(zhuǎn)換成三相電流，并且輸出所述三相電流；以及脈沖寬度調(diào)制控制器，其響應(yīng)于從所述第一控制器或所述第二控制器輸出的控制信號生成所述脈沖寬度調(diào)制控制信號，并且將所述脈沖寬度調(diào)制控制信號輸出至所述逆變器單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多級逆變器，其中，所述脈沖寬度調(diào)制控制器使用從所述第一控制器或者所述第二控制器輸出的控制信號診斷所述第一控制器或者所述第二控制器的故障，并且如果所述第一控制器和所述第二控制器之一被診斷為發(fā)生故障，則停止發(fā)生故障的控制器的操作并且運行另一個控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的多級逆變器，其中，如果使用所述第一控制器或者所述第二控制器的任意一個來控制所述多級逆變器，那么另一個控制器保持等待狀態(tài)。
全文摘要
本公開涉及一種具有多個單逆變器模塊的多級逆變器，所述多級逆變器包括第一控制器，其響應(yīng)于基于檢測電動機(jī)的電流和旋轉(zhuǎn)速度的電壓和頻率命令提供控制信號至多級逆變器；第二控制器，其相應(yīng)于基于檢測電動機(jī)的電流和旋轉(zhuǎn)速度的電壓和頻率命令提供控制信號至多級逆變器；以及多個單逆變器模塊，其響應(yīng)于來自所述第一控制器或者所述第二控制器的控制信號將輸入的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，使得轉(zhuǎn)換后的DC電力平滑，響應(yīng)于所述控制信號將平滑的DC電力轉(zhuǎn)換成三相電流并且輸出所述三相電流。
文檔編號H02P27/08GK102545777SQ201110399600
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者樸鐘齊 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社