2顯示為包括絕緣柵雙極晶體管（IGBT)74,應(yīng)當(dāng) 意識(shí)到本發(fā)明其它實(shí)施例預(yù)期了如本領(lǐng)域公知的其它電力開(kāi)關(guān)設(shè)備，諸如例如金屬氧化物 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。
[0026] PWM逆變器78由控制系統(tǒng)68操作，控制系統(tǒng)68可包括執(zhí)行高速操作(例如空間矢量 調(diào)制（SVM)、DC連接電壓去耦接和保護(hù)）的若干控制器或者處理器?？刂葡到y(tǒng)68經(jīng)由柵極驅(qū) 動(dòng)信號(hào)連接PWM逆變器78,并從電流傳感器系統(tǒng)64以及DC連接電壓傳感器66接收輸入，以監(jiān) 測(cè)DC連接電壓以及PWM逆變器78的輸出上的變化。合適的接口（I/F)80緩沖從控制系統(tǒng)68至 IGBT 74的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，接口80從控制系統(tǒng)68中的空間矢量P麗模塊82 接收低電力輸入信號(hào)，并為其對(duì)應(yīng)的IGBT 74的柵極提供放大的高電流驅(qū)動(dòng)輸入，從而促進(jìn) 其高效切換。
[0027] 根據(jù)各種實(shí)施例，電流傳感器系統(tǒng)64和DC連接電壓傳感器66可以是發(fā)送實(shí)時(shí)電壓 信號(hào)84以及實(shí)時(shí)電流信號(hào)86的有線或者無(wú)線傳感器。電流傳感器系統(tǒng)64包括電流傳感器 (例如霍爾效應(yīng)傳感器)88、90、92，為了測(cè)量三相六(：電機(jī)電流，將電流傳感器88、90、92放置 在AFD 52的AC輸出上。DC連接電壓Vdc的DC連接電壓傳感器66在DC連接94上。在如下詳細(xì)描 述，所監(jiān)測(cè)的電壓變化以及電流值用于在減速過(guò)程中控制PWM逆變器78的切換。
[0028]在操作期間，控制系統(tǒng)68接收實(shí)時(shí)電壓信號(hào)84和實(shí)時(shí)電流信號(hào)86,并在空間矢量 PWM模塊82產(chǎn)生一系列控制信號(hào)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，為了生成頻率命令或者電壓幅值命令， 控制系統(tǒng)68從輸入設(shè)備(未示出)接收頻率(或者速度)命令。電壓幅值命令由頻率命令的函 數(shù)給出，典型地稱為V/Hz曲線或者分布。在示例性實(shí)施例中，基于V/Hz分布或者曲線而生成 柵極控制信號(hào)。空間矢量PWM模塊8 2向接口 80輸出柵極控制信號(hào)，因此形成SVM控制方案。例 如，V/Hz分布可以是定義AFD 52的電壓和操作頻率之間的關(guān)系的預(yù)設(shè)置線性或者非線性曲 線。
[0029]除了空間矢量Pmi模塊82之外，控制系統(tǒng)68進(jìn)一步包括由合適的處理器70執(zhí)行的 Clarke變換模塊96、Park變換模塊98、減速模塊100以及空間矢量模塊102?？臻g矢量ΠΜ模 塊82以及模塊96-102的操作將會(huì)關(guān)于圖2做更詳細(xì)的描述。
[0030] 現(xiàn)參照?qǐng)D4和5,并繼續(xù)參照?qǐng)D3的AFD系統(tǒng)50,陳述用于平滑地減速負(fù)載的減速控 制技術(shù)104。技術(shù)104使用雙控制環(huán)路結(jié)構(gòu)以監(jiān)測(cè)DC連接電容器組60的能量以及PWM逆變器 78的輸出電力，并且平滑地控制由于感應(yīng)式電機(jī)54被減速并進(jìn)入發(fā)電操作模式而生成的再 生能量流。雙控制環(huán)路結(jié)構(gòu)包括調(diào)整DC連接電容器組60的能量變化的外部控制環(huán)路106以 及調(diào)整在感應(yīng)式電機(jī)54中消耗的有效電力的內(nèi)部控制環(huán)路108。
[0031] 當(dāng)ΑΠ )系統(tǒng)50進(jìn)入感應(yīng)式電機(jī)54的減速控制過(guò)程并發(fā)起減速模塊100的操作時(shí)，技 術(shù)104在框110開(kāi)始，如圖3所示，包括內(nèi)部控制環(huán)路108以及外部控制環(huán)路106。在一個(gè)實(shí)施 例中，當(dāng)監(jiān)測(cè)的DC連接電壓上升超過(guò)預(yù)定電壓閾值時(shí)，技術(shù)104發(fā)起減速模塊100的操作。 [0032] 外部控制環(huán)路106包括電容器能量微分電路112,其獲得DC連接電容器組60的電容 器能量Ed。與參考電容器能量值Eref之間的差。在框114中，根據(jù)下式計(jì)算電容器能量Edc:
[0033]
(等式 1)
[0034]其中C為DC連接電容器組60的電容，并且Vdc為在框116中確定的實(shí)時(shí)DC連接電壓。 微分電路112比較計(jì)算的實(shí)時(shí)電容器能量Edc與參考電容器能量值Eref，以確定DC連接電容器 組60的能量變化Δ Ecap。當(dāng)Δ Ecap大于0時(shí)，感應(yīng)式電機(jī)54將能量返回給DC連接電容器組60。 當(dāng)ΔΕ_小于0時(shí)，感應(yīng)式電機(jī)54吸收來(lái)自DC連接電容器組60的能量。
[0035] 亦一冬走倫你丨由·余考電容器能量值Eref計(jì)算如下：
[0036] (等式 2)
[0037] 其中Vref為DC連接參考電壓。在示例性實(shí)施例中，DC連接參考電壓可計(jì)算如下：
[0038] Vref = Vin*l. 414+65 (等式 3)
[0039] 其中Vin*輸入電網(wǎng)電壓。在該實(shí)施例中，DC連接電容器中的能量變化可定義為：
[0040]
(等式 4)
[0041] 連接到微分電路112的第一控制器118操作調(diào)整外部控制環(huán)路106的反饋控制，從 而Δ Ecap等于0。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器118為實(shí)施反饋控制的比例積分(PI)控制器。控制 器118的輸出由范圍限制框120以及放大器122接收，該放大器122輸出表示框124中感應(yīng)式 電機(jī)54的有效電力的參考電力Pref。
[0042] 參考電力Prrf然后用于內(nèi)部控制環(huán)路108中，以便在框126處計(jì)算補(bǔ)償頻率F_P。為 了計(jì)算補(bǔ)償頻率，電力微分電路128將計(jì)算的參考電力P re3f與在框130中計(jì)算的反饋電 力Pfeed進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)從電流傳感器系統(tǒng)64接收電流值并在Clarke變換 模塊96中執(zhí)行電流值的Clark變換，反饋電力Pfd的計(jì)算在框132開(kāi)始。Clarke變換模塊96 的輸出被饋入Park變換模塊98以執(zhí)行Park變換。減速模塊100使用來(lái)自Park變換模塊98的 輸出并計(jì)算反饋電力如下：
[0043]
(等式 5)
[0044] 其中Id和Iq為來(lái)自Park變換的輸出，并且Vd和Vq表示內(nèi)部參考電壓。當(dāng)反饋電力 Pfd大于0時(shí)，感應(yīng)式電機(jī)54從AFD 52吸收能量。作為替代，當(dāng)反饋電力Pfd小于0時(shí)，感應(yīng)式 電機(jī)54將能量饋到AFD 52。
[0045] 第二控制器134,諸如例如PI控制器，從微分電路128接收輸出并運(yùn)行反饋控制以 調(diào)整在感應(yīng)式電機(jī)54中消耗的有效電力?？刂?34的輸出首先經(jīng)過(guò)范圍限制框136，該范圍 限制框136輸出頻率偏移或者計(jì)算的補(bǔ)償頻率F。。#。在再生狀態(tài)期間，計(jì)算的補(bǔ)償頻率F ramp 為正，以限制DC連接電壓Vdc增大并保持其穩(wěn)定。
[0046] 在典型減速過(guò)程中，ΑΠ ) 52以預(yù)定的速率減少操作頻率，同時(shí)跟隨感應(yīng)式電機(jī)54 的給定V/f曲線。因此，在減速過(guò)程中每個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有為其分配的給定的參考頻率Frrf。技術(shù) 104通過(guò)利用和函數(shù)將計(jì)算的補(bǔ)償頻率入到參考頻率F ref，而在框138中修改編程的 減速過(guò)程的操作點(diǎn)，從而與典型的減速過(guò)程分離。Fc^jPFrrf之和的輸出然后被輸入到V/F 曲線模塊142，其在框144基于修改的頻率值而生成電壓命令。因此，計(jì)算的補(bǔ)償頻率?。。_表 示在減速期間被添加到感應(yīng)式電機(jī)54的電壓的附加總量。
[0047] V/F曲線模塊142的輸出被輸入到空間矢量模塊102，該空間矢量模塊102輸出通過(guò) Vd、vq和Θ定義的旋轉(zhuǎn)電壓矢量。該旋轉(zhuǎn)電壓矢量被饋入到空間矢量PWM模塊82，該空間矢量 PWM模塊82依次將表示速度命令的柵極信號(hào)輸出至接口 80，該接口 80將速度命令傳輸至PWM 逆變器78的IGBT 74。
[0048]盡管PWM模塊82以上描述為空間矢量PWM模塊，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到可采用 其它合適的PWM，諸如例如正弦三角PWM。進(jìn)一步，控制器118和134在作為替代的實(shí)施例中可 以是比例-積分-微分(PID)控制器。
[0049] 參照?qǐng)D6,圖表146顯示了由示例性20hp AFD驅(qū)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)的示例性20hp感應(yīng)式電機(jī) 的DC連接電壓148、輸出電流150和輸出頻率152,利用技術(shù)104而控制該示例性20hp ΑΠ )驅(qū) 動(dòng)，以在無(wú)負(fù)載時(shí)以0.1秒使感應(yīng)式電機(jī)從100Hz減速至0Hz。圖表146的頂部154以2秒分割 而說(shuō)明，而圖表146的底部156以200ms分割而說(shuō)明。如圖所示，DC連接電壓148在減速期間保 持受控制，同時(shí)輸出頻率或者速度斜降152保持平滑。進(jìn)一步，輸出電流150受控制并且不會(huì) 經(jīng)受振蕩。
[0050]有利地，本發(fā)明實(shí)施例因此提供用于控制可調(diào)頻率驅(qū)動(dòng)或者可變速度驅(qū)動(dòng)從而對(duì) 負(fù)載減速而無(wú)需使用制動(dòng)電阻器的系統(tǒng)以及方法，這使用在減速期間維持平滑DC連接電壓 而無(wú)需使驅(qū)動(dòng)跳閘或者在DC連接電壓中產(chǎn)生振蕩狀態(tài)的控制策略。此處闡述的減速控制策 略的實(shí)施例修改用于定義該驅(qū)動(dòng)的操作點(diǎn)的參考頻率，以便在減速期間產(chǎn)生的發(fā)電操作模 式期間，在給定操作點(diǎn)增加 DC連接電壓。基于控制電容器能量以及由負(fù)載消耗的有效電力 的雙控制環(huán)路策略，確定對(duì)頻率參考的修改的量。
[0051]公開(kāi)的方法以及裝置的技術(shù)貢獻(xiàn)在于其具有控制AC負(fù)載或者感應(yīng)式電機(jī)的減速 的計(jì)算機(jī)實(shí)施技術(shù)。該技術(shù)采用雙環(huán)路控制系統(tǒng)的能力，該雙環(huán)路控制系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)DC電 容器能量的第一控制環(huán)路以及調(diào)節(jié)由AC負(fù)載消耗的電力的第二控制環(huán)路。
[0052]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本發(fā)明的實(shí)施例可連接計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)并且由計(jì)算 機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)控制，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有存儲(chǔ)在其上