頻率轉換器組件的製作方法

2023-12-04 07:25:16

專利名稱：頻率轉換器組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種頻率轉換器組件，其包括輸入端，所述輸入端用於從供電網絡提供具有輸入頻率的電力至所述頻率轉換器組件當中；直流電壓中間電路，所述直流電壓中間電路包括電容器裝置；至少一個可控開關，所述開關電氣上被置於所述輸入端與所述直流電壓中間電路之間；輸出端，所述輸出端用於從所述頻率轉換器組件提供具有輸出頻率的電力；以及控制裝置，所述控制裝置被布置成控制所述至少一個可控開關和提供恢復功能，以通過經由所述至少一個可控開關從所述供電網絡向所述電容器裝置提供受限恢復電流來恢復所述電容器裝置，所述控制裝置被布置成在所述恢復功能期間阻止從所述直流電壓中間電路向所述輸出端提供電力。
背景技術：
頻率轉換器中的直流電壓中間電路通常設置有電容器裝置。該電容器裝置可以包括電解電容器。如果電解電容器在足夠長的時間內是非活動的，那麼電解電容器就需要恢復。已知通過使用包括電壓源和限流電阻器的恢復電路來恢復頻率轉換器的直流電壓中間電路的電解電容器。

發明內容
本發明的目的在於提供一種頻率轉換器組件，該頻率轉換器組件的電容器裝置不需要使用以上描述的外部恢復電路。本發明的目的通過如下所述的頻率轉換器組件來實現所述頻率轉換器組件還包括被布置成測量所述電容器裝置的非活動時間的時鐘裝置， 所述控制裝置被布置成在由所述時鐘裝置測量到的所述電容器裝置的非活動時間超出預定恢復需求極限值的情況下，阻止從所述直流電壓中間電路向所述輸出端提供電力，並且在所述恢復的過程完成之後才允許從所述直流電壓中間電路向所述輸出端提供電力。根據本發明的一個優選實施例，所述頻率轉換器組件還可包括整流器裝置，所述整流器裝置電氣上被置於所述輸入端與所述直流電壓中間電路之間並包括至少一個整流器開關，所述整流器裝置被布置成通過使用所述至少一個整流器開關來對具有輸入頻率的電力進行整流，且所述至少一個整流器開關被用作所述至少一個可控開關。根據本發明的另一優選實施例，所述頻率轉換器組件還可包括整流器裝置，所述整流器裝置電氣上被置於所述輸入端與所述直流電壓中間電路之間，所述整流器裝置被布置成對具有輸入頻率的電力進行整流，由此，所述頻率轉換器組件還可包括網絡開關裝置， 所述網絡開關裝置被布置成選擇性地將所述整流器裝置連接到所述供電網絡的至少一個相和將所述整流器裝置從所述供電網絡的至少一個相斷開，所述網絡開關裝置被用作所述至少一個可控開關。根據本發明的又一優選實施例，所述恢復功能可包括相角充電周期，在所述相角充電周期內，所述至少一個可控開關被布置成只在所述至少一個可控開關上的有效電壓為正向的這段時間的部分時間內處於導通狀態。
根據本發明的另一優選實施例，所述恢復功能可包括脈衝充電周期，在所述脈衝充電周期內，所述至少一個可控開關交替地處於接通狀態和斷開狀態，以使得在每個接通狀態期間所述至少一個可控開關在所述至少一個可控開關上的有效電壓為正向的基本上整段時間內處於導通狀態，而在每個斷開狀態期間所述至少一個可控開關在所述至少一個可控開關上的有效電壓為正向的整段時間內處於非導通狀態。根據本發明的又一優選實施例，由所述時鐘裝置測量到的所述電容器裝置的非活動時間可從經過製造時刻開始，且所述時鐘裝置可被布置成響應於有效電容器功能來重置所述電容器裝置的非活動時間，所述製造時刻為所述電容器裝置或所述頻率轉換器組件的製造時刻，並且所述有效電容器功能是符合預定工作條件的頻率轉換器功能或恢復過程。根據本發明的另一優選實施例，有利地，當所述電容器裝置的電壓在預定工作時間內連續大於預定電壓極限值時，所述頻率轉換器功能符合所述預定工作條件。根據本發明的又一優選實施例，有利地，所述電容器裝置包括至少一個電解電容器本發明基於通過經由至少一個可控開關從供電網絡向頻率轉換器組件中的直流電壓中間電路的電容器裝置提供受限恢復電流來恢復所述電容器裝置，其中，所述至少一個可控開關電氣上被置於所述頻率轉換器組件的輸入端與所述直流電壓中間電路之間；同時，所述頻率轉換器組件自動監測所述電容器裝置的恢復需求並在需要時阻止在完成恢復之前對頻率轉換器加以負載。根據本發明的頻率轉換器組件的優點在於該頻率轉換器組件能夠自動監測電容器裝置的恢復需求，並在無需外部電壓源的情況下恢復該電容器裝置。


現在將結合優選實施例、參照附圖對本發明進行更詳細的描述，附圖中圖1示出了根據本發明的一個實施例的頻率轉換器組件；以及圖2示出了根據本發明的第二實施例的頻率轉換器組件。
具體實施例方式圖1的頻率轉換器組件包括輸入端、整流器裝置2、直流電壓中間電路4、逆變器裝置6、控制裝置8和輸出端。輸入端被布置成提供具有輸入頻率的電力至頻率轉換器組件當中。整流器裝置2電氣上被置於輸入端與直流電壓中間電路4之間，並且包括整流器開關 T1、T2和T3。整流器開關Tl、Τ2和Τ3中的每個均為晶閘管。整流器裝置2被布置成通過使用整流器開關Tl到Τ3對具有輸入頻率的電力進行整流。直流電壓中間電路4包括電容器裝置C4。逆變器裝置6電氣上被置於直流電壓中間電路4與輸出端之間。逆變器裝置6 被布置成將直流電壓中間電路4的電力逆變成具有輸出頻率的電力。控制裝置8被布置成控制頻率轉換器組件的工作。輸出端被布置成從頻率轉換器組件向外屆提供具有輸出頻率的電力。控制裝置8被布置成提供恢復功能，其中，通過經由整流器開關Tl到Τ3從供電網絡向電容器裝置C4提供受限恢復電流來恢復電容器裝置C4。當頻率轉換器組件以其額定功率向輸出端提供交變電流時，恢復電流顯著地低於經由整流開關Tl到Τ3提供給電容器裝置的整流器電流。在恢復功能期間，控制裝置8被布置成通過使逆變器裝置6的可控開關保持在斷開位置來阻止從直流電壓中間電路4提供電力。恢復功能可包括相角充電周期，在相角充電周期內控制裝置8控制整流器裝置2， 使得每個整流器開關Tl到T3隻在該整流器開關上的有效電壓為正向的這段時間的部分時間內處於導通狀態。在一個實施例中，在整個恢復功能期間控制整流器裝置2，使得每個整流器開關只在該整流器開關上的有效電壓為正向的這段時間的部分時間內處於導通狀態。在相角充電周期內，每個整流器開關Tl到T3的觸發角可以是恆定的或者可以是變化的。觸發角與晶閘管導通(即提供導通脈衝給晶閘管)的時刻有關。當整流器開關上的有效電壓反向時，每個整流器開關Tl到T3換向，即斷開。在一個替代實施例中，可以使用GT0(門極可關斷)晶閘管，該GTO晶閘管也可以可控地關斷，即也可以在GTO晶閘管上的有效電壓為正向的情況下關斷。取代相角充電周期或者除相角充電周期之外，恢復功能還可以包括脈衝充電周期，在脈衝充電周期內，整流器開關Tl到T3中的每一個交替地處於接通狀態和斷開狀態， 以使得在每個接通狀態期間，整流器開關在該整流器開關上的有效電壓為正向的基本上這整段時間內處於導通狀態；而在每個斷開狀態期間，整流器開關在該整流器開關上的有效電壓為正向的這整段時間內處於非導通狀態。換句話說，在接通狀態下使整流器開關儘可能長時間地保持在導通狀態，而在斷開狀態下根本不允許整流器開關導通。控制裝置8包括被布置成測量電容器裝置C4的非活動時間的時鐘裝置82。電容器裝置C4的非活動時間是能夠作為得出電容器裝置C4的恢復需求的依據的變量。控制裝置8被布置成在由時鐘裝置82測得的電容器裝置C4的非活動時間超出預定恢復需求極限值的情況下，阻止從直流電壓中間電路4向輸出端提供電力，並且在恢復完成之後才允許從直流電壓中間電路4向輸出端提供電力。由時鐘裝置82測得的電容器裝置C4的非活動時間從經過頻率轉換器組件的製造時刻開始。在一個替代實施例中，該非活動時間從經過電容器裝置的製造時刻開始。時鐘裝置82被布置成響應於每個有效電容器功能來重置電容器裝置C4的非活動時間。有效電容器功能是足夠在長度為恢復需求極限值的時間段內消除對恢復的需要的過程。有效電容器功能可以是符合預定工作條件的頻率轉換器功能或恢復過程。符合預定工作條件的頻率轉換器功能與頻率轉換器的如下工作過程有關，在該工作過程中，當電容器裝置的電壓在工作期間足夠高時，頻率轉換器組件在足夠長的時間內向連接到輸出端的負載供電。圖1中的頻率轉換器組件的整流器裝置2包括三相半控橋組件，該三相半控橋的開關是晶間管。該半控橋組件還包括二極體D4、D5和D6。在一個替代實施例中，整流器裝置包括具有六個可控開關的全控橋組件。本領域技術人員可理解，在半控橋組件和全控橋組件二者中，可以用其它適合的可控開關比如電晶體替換晶閘管。本發明不限於三相式實施例。本發明的一個簡單實施例是單相頻率轉換器組件， 其中，整流器裝置用一個可控開關來實現。在頻率轉換器裝置包括多個整流器開關的頻率轉換器組件中，控制裝置可以被布置成操控所有的整流器開關以提供恢復功能。在這種情況下，可以意圖控制整流器開關，以使得基本上同等地加載供電網絡的所有相。然而，在特殊情況下，控制裝置可以被布置成通過只使用整流器裝置的整流器開關中的一些來提供恢復功能。圖2示出了根據本發明的一個替代實施例的頻率轉換器組件，該頻率轉換器組件包括網絡開關裝置10』、輸入端、整流器裝置2』、直流電壓中間電路4』、逆變器裝置6』、控制裝置8』和輸出端。直流電壓中間電路4』和逆變器裝置6』分別與圖1的實施例中的直流電壓中間電路4和逆變器裝置6相同。整流器裝置2』電氣上被置於網絡開關裝置10』與直流電壓中間電路4』之間。整流器裝置2』包括具有二極體Dl』、D2』、D3』、D4』、D5』和D6』的二極體橋。整流器裝置2』被布置成通過使用二極體D1』到D6』來對具有輸入頻率的電力進行整流。整流器裝置2』不包括可控開關。網絡開關裝置10』包括開關構件Si』、S2』和S3』，這些開關構件中的每一個被布置成連接到供電網絡的一個相。網絡開關裝置10』被選擇性地布置成將整流器裝置2』連接到供電網絡和將整流器裝置2』從供電網絡斷開。控制裝置8』被布置成提供恢復功能， 在該恢復功能中，通過經由網絡開關裝置10』從供電網絡向電容器裝置C4』提供受限恢復電流來恢復電容器裝置C4』。受限恢復電流是通過使開關構件Si』、S2』和S3』交替地位於閉合位置和斷開位置來產生的。控制裝置8，可以被布置成同時控制開關構件Si』到S3』，以使得所有開關構件Si， 到S3』都處於閉合位置或斷開位置。或者，控制裝置8，可以被布置成單獨地控制開關構件 Si，到S3』，在這種情況下，開關構件Si』到S3』中的一些開關構件可以是閉合的而同時一些開關構件是斷開的。需要時，還可以通過僅使用三個開關構件中的一個開關構件來執行恢復功能。對於本領域技術人員而言，顯然，本發明的基本構思隨著技術的進步可以以許多不同方式來實現。因此，本發明及其實施例不限於以上示例，而是可以在權利要求的範圍內變化。
權利要求
1.一種頻率轉換器組件，包括輸入端，所述輸入端用於從供電網絡提供具有輸入頻率的電力至所述頻率轉換器組件當中；直流電壓中間電路G;4』)，所述直流電壓中間電路G ；4』 )包括電容器裝置(C4; C4，)；至少一個可控開關，所述開關電氣上被置於所述輸入端與所述直流電壓中間電路G ； 4』 )之間；輸出端，所述輸出端用於從所述頻率轉換器組件提供具有輸出頻率的電力；以及控制裝置(8 ；8』)，所述控制裝置(8 ；8』 )被布置成控制所述至少一個可控開關和提供恢復功能，以通過經由所述至少一個可控開關從所述供電網絡向所述電容器裝置(C4 ； C4』 )提供受限恢復電流來恢復所述電容器裝置(C4 ；C4』)，所述控制裝置(8 ；8』 )被布置成在所述恢復功能期間阻止從所述直流電壓中間電路G;4』 )向所述輸出端提供電力；其特徵在於，所述頻率轉換器組件還包括被布置成測量所述電容器裝置(C4;C4』 )的非活動時間的時鐘裝置(82 ；82』)，所述控制裝置(8 ；8』 )被布置成在由所述時鐘裝置 (82 ；82』 )測量到的所述電容器裝置(C4 ；C4』 )的非活動時間超出預定恢復需求極限值的情況下，阻止從所述直流電壓中間電路G;4』)向所述輸出端提供電力，並且在所述恢復的過程完成之後才允許從所述直流電壓中間電路G ；4』 )向所述輸出端提供電力。
2.根據權利要求1所述的頻率轉換器組件，其特徵在於，所述頻率轉換器組件還包括整流器裝置O)，所述整流器裝置O)電氣上被置於所述輸入端與所述直流電壓中間電路 (4)之間並包括至少一個整流器開關(Tl ；T2 ；T3)，所述整流器裝置( 被布置成通過使用所述至少一個整流器開關(Tl ；T2 ；T3)來對具有輸入頻率的電力進行整流，且所述至少一個整流器開關(Tl ；T2 ；T3)被用作所述至少一個可控開關。
3.根據權利要求1所述的頻率轉換器組件，其特徵在於，所述頻率轉換器組件還包括整流器裝置(2』)，所述整流器裝置(2』 )電氣上被置於所述輸入端與所述直流電壓中間電路G』)之間，所述整流器裝置O』)被布置成對具有輸入頻率的電力進行整流，由此，所述頻率轉換器組件還包括網絡開關裝置(10』)，所述網絡開關裝置(10』 )被布置成選擇性地將所述整流器裝置O』)連接到所述供電網絡的至少一個相和將所述整流器裝置O』)從所述供電網絡的至少一個相斷開，所述網絡開關裝置(10』 )被用作所述至少一個可控開關。
4.根據前述權利要求之一所述的頻率轉換器組件，其特徵在於，所述恢復功能包括相角充電周期，在所述相角充電周期內，所述至少一個可控開關被布置成只在所述至少一個可控開關上的有效電壓為正向的這段時間的部分時間內處於導通狀態。
5.根據權利要求1至3之一所述的頻率轉換器組件，其特徵在於，所述恢復功能包括脈衝充電周期，在所述脈衝充電周期內，所述至少一個可控開關交替地處於接通狀態和斷開狀態，以使得在每個接通狀態期間所述至少一個可控開關在所述至少一個可控開關上的有效電壓為正向的基本上整段時間內處於導通狀態，而在每個斷開狀態期間所述至少一個可控開關在所述至少一個可控開關上的有效電壓為正向的整段時間內處於非導通狀態。
6.根據權利要求1至3之一所述的頻率轉換器組件，其特徵在於，由所述時鐘裝置 (82 ;82』)測量到的所述電容器裝置(C4;C4』)的非活動時間從經過製造時刻開始，且所述時鐘裝置(82 ；82』 )被布置成響應於有效電容器功能來重置所述電容器裝置(C4 ；C4』 )的非活動時間，所述製造時刻為所述電容器裝置(C4 ；C4』 )或所述頻率轉換器組件的製造時亥IJ，並且所述有效電容器功能是符合預定工作條件的頻率轉換器功能或恢復過程。
7.根據權利要求6所述的頻率轉換器組件，其特徵在於，當所述電容器裝置(C4;C4』) 的電壓在預定工作時間內連續大於預定電壓極限值時，所述頻率轉換器功能符合所述預定工作條件。
8.根據權利要求1至3之一所述的頻率轉換器組件，其特徵在於，所述電容器裝置 (C4 ；C4』 )包括至少一個電解電容器。
全文摘要
一種頻率轉換器組件，包括用於從供電網絡提供具有輸入頻率的電力至所述頻率轉換器組件當中的輸入端；包括電容器裝置(C4；C4』)的直流電壓中間電路(4；4』)；至少一個電氣上被置於所述輸入端與所述直流電壓中間電路之間的可控開關；用於從所述頻率轉換器組件提供具有輸出頻率的電力的輸出端；以及被布置成控制所述至少一個可控開關的控制裝置(8；8』)。所述控制裝置(8；8』)被布置成提供恢復功能，以通過經由所述至少一個可控開關從所述供電網絡向所述電容器裝置(C4；C4』)提供受限恢復電流來恢復所述電容器裝置，所述控制裝置(8；8』)被布置成在所述恢復功能期間阻止從所述直流電壓中間電路(4；4』)向所述輸出端提供電力。
文檔編號H02M5/443GK102457194SQ20111033004
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月20日 優先權日2010年10月21日
發明者奧斯莫·帕蘇裡, 尤卡·於爾珀 申請人:Abb公司