相關(guān)申請的交叉參考

本申請涉及并要求2015年2月25日提交的美國臨時專利申請序列號62/120,750的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，所述申請的內(nèi)容在此整體并入本公開中。

公開的實施方案的技術(shù)領(lǐng)域

目前公開的實施方案一般來說涉及電力系統(tǒng)，且更明確地說涉及用于并聯(lián)驅(qū)動中的多個驅(qū)動器的插入電感器布置。

公開的實施方案的背景

現(xiàn)代電力應(yīng)用需要多種電力和電流分布。操作電梯的電機(jī)是一個實例?，F(xiàn)代電梯電機(jī)通常由三相電機(jī)組成。這些電機(jī)經(jīng)常需要不同的電力和電流分布以便支持電梯的重負(fù)荷應(yīng)用。將電力遞送至這些電機(jī)的電驅(qū)動器需要能夠支持電力和電流要求。

當(dāng)三相電機(jī)(諸如，電梯電機(jī)，例如)需要大負(fù)荷驅(qū)動器時，一種選擇是使用兩個或兩個以上較小的并聯(lián)驅(qū)動器來支持負(fù)荷。本發(fā)明涉及放置兩個或兩個以上并聯(lián)的具有不同的電力和電流分布的驅(qū)動器。

當(dāng)放置兩個或兩個以上并聯(lián)驅(qū)動器時，循環(huán)電流可能影響驅(qū)動器的效率并導(dǎo)致電流的不等共享。另外，放置兩個或兩個以上并聯(lián)的驅(qū)動器可能導(dǎo)致電壓下降，進(jìn)而限制負(fù)載裝置的可操作范圍。例如，電機(jī)在連接至這種并聯(lián)驅(qū)動器時速度范圍將受限制。

因此，需要一種用于放置兩個或兩個以上并聯(lián)的驅(qū)動器的系統(tǒng)，其可以限制驅(qū)動器之間的循環(huán)電流，使驅(qū)動器之間的電流共享為相等的，并且不會降低系統(tǒng)輸出處的電壓。

公開的實施方案的概要

一方面，提供一種電力系統(tǒng)。所述電力系統(tǒng)包括：第一驅(qū)動器，其包括第一驅(qū)動器輸出；第二驅(qū)動器，其包括第二驅(qū)動器輸出，其中所述第一驅(qū)動器輸出大于所述第二驅(qū)動器輸出。所述電力系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個電感器，所述電感器包括第一電感器輸入，第二電感器輸入和電感器輸出，其中所述第一驅(qū)動器輸出可操作地耦合至所述第一電感器輸入，且所述第二驅(qū)動器輸出可操作地耦合至所述第二電感器輸入。所述電力系統(tǒng)進(jìn)一步包括可操作地耦合至所述電感器輸出的負(fù)載。在一個實施方案中，所述第一驅(qū)動器和所述第二驅(qū)動器包括三相電力驅(qū)動器。

在一個實施方案中，所述至少一個電感器包括纏繞在至少一個磁芯周圍的至少一個導(dǎo)體，所述磁芯由磁性材料形成。所述至少一個導(dǎo)體與所述第一電感器輸入、第二電感器輸入和電感器輸出電通信。在另一實施方案中，所述至少一個電感器包括第一單相電感器、第二單相電感器和第三單相電感器。

在一實施方案中，所述第一驅(qū)動器第一相連接可操作地耦合至所述第一單相電感器的第一電感器輸入，且所述第二驅(qū)動器第一相連接可操作地耦合至所述第一單相電感器的第二電感器輸入。所述第一驅(qū)動器第二相連接可操作地耦合至所述第二單相電感器的第一電感器輸入，且所述第二驅(qū)動器第二相連接可操作地耦合至所述第二單相電感器的第二電感器輸入。所述第一驅(qū)動器第三相連接可操作地耦合至所述第三單相電感器的第一電感器輸入，且所述第二驅(qū)動器第三相連接可操作地耦合至所述第三單相電感器的第二電感器輸入。

在另一實施方案中，所述至少一個電感器包括一體式電感器芯，所述電感器芯包括第一分支、第二分支和第三分支。在所示實施方案中，第一導(dǎo)體將所述第一驅(qū)動器第一相連接可操作地耦合至第一相電感器輸出。第二導(dǎo)體將所述第二驅(qū)動器第一相連接可操作地耦合至所述第一相電感器輸出。第三導(dǎo)體將所述第一驅(qū)動器第二相連接可操作地耦合至第二相電感器輸出。第四導(dǎo)體將所述第二驅(qū)動器第二相連接可操作地耦合至所述第二相電感器輸出。第五導(dǎo)體將所述第一驅(qū)動器第三相連接可操作地耦合至第三相電感器輸出。第六導(dǎo)體將所述第二驅(qū)動器第三相連接可操作地耦合至所述第二相電感器輸出。

在另一實施方案中，所述系統(tǒng)包括：第一驅(qū)動器，其包括第一驅(qū)動器輸出和至少一個第一驅(qū)動器連接；第二驅(qū)動器，其包括第二驅(qū)動器輸出和至少一個第二驅(qū)動器連接；以及第三驅(qū)動器，其包括第三驅(qū)動器輸出和至少一個第三驅(qū)動器連接，其中所述第一驅(qū)動器輸出、第二驅(qū)動器輸出和第三驅(qū)動器輸出相等。所述第一驅(qū)動器和所述第二驅(qū)動器可操作地耦合至至少一個第一電感器，所述第一電感器包括至少一個第一電感器輸出。所述至少一個第一電感器輸出和所述第三驅(qū)動器可操作地耦合至至少一個第二電感器；所述第二電感器包括至少一個第二電感器輸出。所述至少一個第二電感器輸出可操作地耦合至負(fù)載。

在另一實施方案中，所述系統(tǒng)包括：第一驅(qū)動器，其包括第一驅(qū)動器輸出和至少一個第一驅(qū)動器連接；第二驅(qū)動器，其包括第二驅(qū)動器輸出和至少一個第二驅(qū)動器連接；第三驅(qū)動器，其包括第三驅(qū)動器輸出和至少一個第三驅(qū)動器連接；以及第四驅(qū)動器，其包括第四驅(qū)動器輸出和至少一個第四驅(qū)動器連接，其中所述第一驅(qū)動器輸出、第二驅(qū)動器輸出、第三驅(qū)動器輸出和第四驅(qū)動器輸出相等。

所述第一驅(qū)動器和第二驅(qū)動器可操作地耦合至至少一個第一電感器。所述第三驅(qū)動器和第四驅(qū)動器可操作地耦合至至少一個第二電感器。至少一個第一電感器輸出和至少一個第二電感器輸出可操作地耦合至至少一個第三電感器。至少一個第三電感器輸出可操作地耦合至負(fù)載。

附圖簡述

圖1圖示了根據(jù)本公開的一個實施方案的電力系統(tǒng)的示意圖；

圖2圖示了根據(jù)本公開的一個實施方案的三相電力系統(tǒng)的示意圖；

圖3圖示了根據(jù)本公開的另一實施方案的三相電力系統(tǒng)的示意圖；

圖4圖示了根據(jù)本公開的一個實施方案的利用奇數(shù)個驅(qū)動器的電力系統(tǒng)的示意圖；以及

圖5圖示了根據(jù)本公開的一個實施方案的利用偶數(shù)個驅(qū)動器的電力系統(tǒng)的示意圖。

公開的實施方案的詳細(xì)描述

為了促進(jìn)對本公開的原理的理解，現(xiàn)將參考圖式中說明的實施方案，且特定語言將用以描述所述實施方案。然而，應(yīng)理解無意因此限制本公開的范圍。

圖1圖示了電力系統(tǒng)，其通常用10指示。電力系統(tǒng)10包括：第一驅(qū)動器12，其包括第一驅(qū)動器輸出；第二驅(qū)動器14，其包括第二驅(qū)動器輸出，其中第一驅(qū)動器輸出大于第二驅(qū)動器輸出。電力系統(tǒng)10進(jìn)一步包括至少一個電感器100，其包括第一電感器輸入，第二電感器輸入和電感器輸出，其中第一驅(qū)動器輸出可操作地耦合至第一電感器輸入，且第二驅(qū)動器輸出可操作地耦合至第二電感器輸入。電力系統(tǒng)10進(jìn)一步包括可操作地耦合至電感器輸出的負(fù)載16。

在一個實施方案中，如圖2所示，第一驅(qū)動器12包括三相電力驅(qū)動器，所述三相電力驅(qū)動器包括第一驅(qū)動器第一相連接18u、第一驅(qū)動器第二相連接18v和第一驅(qū)動器第三相連接18w。第二驅(qū)動器14包括三相電力驅(qū)動器，所述三相電力驅(qū)動器包括第二驅(qū)動器第一相連接20u、第二驅(qū)動器第二相連接20v和第二驅(qū)動器第三相連接20w。

在一個實施方案中，至少一個電感器100包括纏繞在至少一個磁芯周圍的至少一個導(dǎo)體，磁芯由磁性材料(諸如鐵粉或鐵氧體，僅舉一些非限制性例子)形成。至少一個導(dǎo)體與第一電感器輸入、第二電感器輸入和電感器輸出電通信。在一個實施方案中，如圖2所示，至少一個電感器100包括第一單相電感器100a、第二單相電感器100b和第三單相電感器100c。在所示實施方案中，第一驅(qū)動器第一相連接18u可操作地耦合至第一單相電感器100a的第一電感器輸入，且第二驅(qū)動器第一相連接20u可操作地耦合至第一單相電感器100a的第二電感器輸入。第一驅(qū)動器第二相連接18v可操作地耦合至第二單相電感器100b的第一電感器輸入，且第二驅(qū)動器第二相連接20v可操作地耦合至第二單相電感器100b的第二電感器輸入。第一驅(qū)動器第三相連接18w可操作地耦合至第三單相電感器100c的第一電感器輸入，且第二驅(qū)動器第三相連接20w可操作地耦合至第三單相電感器100c的第二電感器輸入。

舉例來說，第一驅(qū)動器第一相連接18u可操作地耦合至第一單相電感器100a的第一電感器輸入?？刹僮鞯伛詈现恋谝浑姼衅鬏斎氲牡谝粚?dǎo)體在第一單相電感器100a的磁芯周圍包括若干圈，使得在第一驅(qū)動器第一相連接18u與電感器輸出110u之間存在n1圈?？刹僮鞯伛詈现恋诙姼衅鬏斎氲牡诙?dǎo)體在第一單相電感器100a的磁芯周圍包括若干圈，使得在第二驅(qū)動器第一相連接20u與電感器輸出110u之間存在n2圈。圈數(shù)n1與n2的比(n1:n2)取決于第一驅(qū)動器第一相連接18u在第一電感器輸入處和第二驅(qū)動器第一相連接20u在第二電感器輸入處產(chǎn)生的電流，以及電感器輸出110u處的所要電流，且如下定義：

n1＝i18u/i110u×i20u/i18u

n2＝i20u/i110u×i18u/i20u

其中i110u是第一相電感器輸出110u電流，i18u是第一驅(qū)動器第一相連接18u電流，且i20u是第二驅(qū)動器第一相連接20u電流。

舉例來說，如果第一相輸出110u電流i110u是25安培，第一驅(qū)動器第一相連接18u電流i18u是20安培，且第二驅(qū)動器第一相連接20u電流i20u是10安培，那么如下計算n1和n2：

n1＝20安培/25安培×10安培/20安培＝0.4。

n2＝10安培/25安培×20安培/10安培＝0.8。

在歸一化n1和n2之后，n1:n2＝2:1。因此，為了產(chǎn)生25安培的第一相輸出110u電流，n2的圈數(shù)將為n1的兩倍之多。

流自第一驅(qū)動器第一相連接18u和第二驅(qū)動器第一相連接20u的電流在第一單相電感器100a中產(chǎn)生彼此相反的磁力。因此，由于第一驅(qū)動器12較大，其通常將抵消第二驅(qū)動器14的電流。當(dāng)相應(yīng)電流進(jìn)入第一單相電感器100a時，第一單相電感器100a對來自第一驅(qū)動器第一相連接18u和第二驅(qū)動器第一相連接20u的模電流之間的差施加高阻抗。結(jié)果是第一相電感器輸出110u處的電壓是第一驅(qū)動器第一相連接18u與第二驅(qū)動器第一相連接20u的電壓的平均值。此外，第一驅(qū)動器12和第二驅(qū)動器14可以略微修改脈沖寬度調(diào)制命令以使得可在每一驅(qū)動器相到驅(qū)動器相電感上形成電壓差，并主動將電流控制于所要參考水平。

應(yīng)了解，至少一個導(dǎo)體操作以將第一驅(qū)動器第二相連接18v和第二驅(qū)動器第二相連接20v耦合至第二單相電感器輸出110v，且至少一個導(dǎo)體以類似的方式操作以將第一驅(qū)動器第三相連接18w和第二驅(qū)動器第三相連接20w耦合至第三單相電感器輸出。

在另一實施方案中，如圖3所示，至少一個電感器100’包括一體式電感器芯，所述電感器芯包括第一分支102、第二分支104和第三分支106。在所示實施方案中，第一導(dǎo)體將第一驅(qū)動器第一相連接18u可操作地耦合至第一相電感器輸出110u。第二導(dǎo)體將第二驅(qū)動器第一相連接20u可操作地耦合至第一相電感器輸出110u。第三導(dǎo)體將第一驅(qū)動器第二相連接18v可操作地耦合至第二相電感器輸出110v。第四導(dǎo)體將第二驅(qū)動器第二相連接20v可操作地耦合至第二相電感器輸出110v。第五導(dǎo)體將第一驅(qū)動器第三相連接18w可操作地耦合至第三相電感器輸出110w。第六導(dǎo)體將第二驅(qū)動器第三相連接20w可操作地耦合至第二相電感器輸出110w。

電感器輸出110u耦合至第一導(dǎo)體，使得在第一驅(qū)動器第一相連接18u與電感器輸出110u之間存在n1圈。電感器輸出110u進(jìn)一步耦合至第二導(dǎo)體，使得在第二驅(qū)動器第一相連接20u與電感器輸出110u之間存在n2圈。應(yīng)了解，圈數(shù)n1和n2可以由上文公開的公式定義?？梢灶愃频卮_定纏繞在第二分支104和第三分支106周圍的導(dǎo)體的圈數(shù)。第一相電感器輸出110u、第二相電感器輸出110v和第三相電感器輸出110w接著可以連接至負(fù)載16。

在另一實施方案中，如圖4所示，系統(tǒng)10包括：第一驅(qū)動器12，其包括第一驅(qū)動器輸出和至少一個第一驅(qū)動器連接18；第二驅(qū)動器14，其包括第二驅(qū)動器輸出和至少一個第二驅(qū)動器連接20；以及第三驅(qū)動器22，其包括第三驅(qū)動器輸出和至少一個第三驅(qū)動器連接24，其中第一驅(qū)動器輸出、第二驅(qū)動器輸出和第三驅(qū)動器輸出相等。第一驅(qū)動器12和第二驅(qū)動器14可操作地耦合至至少一個第一電感器100a，第一電感器100a包括至少一個第一電感器輸出110a。第一驅(qū)動器12和第二驅(qū)動器14以與本文中所描述的類似的方式可操作地耦合至所述至少一個電感器100a。至少一個第一電感器輸出110a和第三驅(qū)動器22以與本文中所描述的類似的方式可操作地耦合至至少一個第二電感器100b；第二電感器100b包括至少一個第二電感器輸出110b。至少一個第二電感器輸出110b可操作地耦合至負(fù)載16。

舉例來說，至少一個第一驅(qū)動器連接18耦合至至少一個第一電感器100a的第一電感器輸入。第一電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第一電感器100a的磁芯周圍的第一導(dǎo)體。至少一個第二驅(qū)動器連接20耦合至至少一個第一電感器100a的第二電感器輸入。第二電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第一電感器100a的磁芯周圍的第二導(dǎo)體。第一導(dǎo)體在至少一個電感器100a的處于第一電感器輸入與至少一個第一電感器輸出110a之間的磁芯周圍包括若干圈n1。第二導(dǎo)體在至少一個電感器100a的處于第二電感器輸入與至少一個第一電感器輸出110a之間的磁芯周圍包括若干圈n2。圈數(shù)n1與n2的比(n1:n2)是(1:1)，因為第一驅(qū)動器輸出與第二驅(qū)動器輸出相等。

至少一個第一電感器輸出110a耦合至至少一個第二電感器100b的第一電感器輸入。第一電感器輸入110a可操作地耦合至纏繞在至少一個第二電感器100b的磁芯周圍的第一導(dǎo)體。至少一個第三驅(qū)動器連接24可操作地耦合至至少一個第二電感器100b的第二電感器輸入。第二電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第二電感器100b的磁芯周圍的第二導(dǎo)體。第一導(dǎo)體在至少一個電感器100b的處于第一電感器輸入與至少一個第二電感器輸出110b之間的磁芯周圍包括若干圈n3。第二導(dǎo)體在至少一個電感器100b的處于第二電感器輸入與至少一個第二電感器輸出110b之間的磁芯周圍包括若干圈n4。圈數(shù)n3與n4的比(n3:n4)是(1:2)。應(yīng)了解，驅(qū)動器12、14和22的每一相按與本文中所描述的相同的方式連接。還應(yīng)了解，如圖4所示的實施方案可以用于含有奇數(shù)個驅(qū)動器的任何配置。

在另一實施方案中，如圖5所示，系統(tǒng)10包括：第一驅(qū)動器12，其包括第一驅(qū)動器輸出和至少一個第一驅(qū)動器連接18；第二驅(qū)動器14，其包括第二驅(qū)動器輸出和至少一個第二驅(qū)動器連接20；第三驅(qū)動器22，其包括第三驅(qū)動器輸出和至少一個第三驅(qū)動器連接24；以及第四驅(qū)動器26，其包括第四驅(qū)動器輸出和至少一個第四驅(qū)動器連接24，其中第一驅(qū)動器輸出、第二驅(qū)動器輸出、第三驅(qū)動器輸出和第四驅(qū)動器輸出相等。

第一驅(qū)動器12和第二驅(qū)動器14可操作地耦合至至少一個第一電感器100a。第三驅(qū)動器22和第四驅(qū)動器14可操作地耦合至至少一個第二電感器100b。至少一個第一電感器輸出110a和至少一個第二電感器輸出110b可操作地耦合至至少一個第三電感器100c。至少一個第三電感器輸出110c可操作地耦合至負(fù)載16。

舉例來說，至少一個第一驅(qū)動器連接18耦合至至少一個第一電感器100a的第一電感器輸入。第一電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第一電感器100a的磁芯周圍的第一導(dǎo)體。至少一個第二驅(qū)動器連接20耦合至至少一個第一電感器100a的第二電感器輸入。第二電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第一電感器100a的磁芯周圍的第二導(dǎo)體。第一導(dǎo)體在至少一個第一電感器100a的處于第一電感器輸入與至少一個第一電感器輸出110a之間的磁芯周圍包括若干圈n1。第二導(dǎo)體在至少一個第一電感器100a的處于第二電感器輸入與至少一個第一電感器輸出110a之間的磁芯周圍包括若干圈n2。圈數(shù)n1與n2的比(n1:n2)是(1:1)，因為第一驅(qū)動器輸出與第二驅(qū)動器輸出相等。

至少一個第三驅(qū)動器連接24耦合至至少一個第二電感器100b的第一電感器輸入。第一電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第二電感器100b的磁芯周圍的第一導(dǎo)體。至少一個第四驅(qū)動器連接28耦合至至少一個第二電感器100b的第二電感器輸入。第二電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第二電感器100b的磁芯周圍的第二導(dǎo)體。第一導(dǎo)體在至少一個第二電感器100b的處于第一電感器輸入與至少一個第二電感器輸出110b之間的磁芯周圍包括若干圈n3。第二導(dǎo)體在至少一個第二電感器100b的處于第二電感器輸入與至少一個第二電感器輸出110b之間的磁芯周圍包括若干圈n4。圈數(shù)n3與n4的比(n3:n4)是(1:1)，因為第三驅(qū)動器輸出與第四驅(qū)動器輸出相等。

至少一個第一電感器輸出110a耦合至至少一個第三電感器100c的第一電感器輸入。第一電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第三電感器100c的磁芯周圍的第一導(dǎo)體。至少一個第二電感器輸出110b耦合至至少一個第三電感器100c的第二電感器輸入。第二電感器輸入可操作地耦合至纏繞在至少一個第三電感器100c的磁芯周圍的第二導(dǎo)體。第一導(dǎo)體在至少一個第三電感器100c的處于第一電感器輸入與至少一個第三電感器輸出110c之間的磁芯周圍包括若干圈n5。第二導(dǎo)體在至少一個第三電感器100c的處于第二電感器輸入與至少一個第三電感器輸出110c之間的磁芯周圍包括若干圈n6。圈數(shù)n5與n6的比(n5:n6)是(1:1)，因為第三驅(qū)動器輸出與第四驅(qū)動器輸出相等。還應(yīng)了解，如圖5所示的實施方案可以用于含有偶數(shù)個驅(qū)動器的任何配置。

因此，應(yīng)了解，電力系統(tǒng)10包括第一驅(qū)動器12和第二驅(qū)動器14，第一驅(qū)動器12和第二驅(qū)動器14以一種布置可操作地耦合至至少一個電感器100，以便限制循環(huán)電流，并改進(jìn)第一驅(qū)動器12與第二驅(qū)動器14之間的電流共享。

盡管已在圖式和以上描述中詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明，但其特征應(yīng)視為說明性的而不是限制性的，應(yīng)理解，僅示出和描述了某些實施方案且落在本發(fā)明的精神內(nèi)的所有改變和修改都需要被保護(hù)。