用於控制變頻器模塊的設備和方法

2023-04-23 08:12:11

專利名稱：用於控制變頻器模塊的設備和方法
技術領域：
本發 明涉及變頻器，並且特別涉及如下設備其中，高功率變頻器可被分成多個低功率變頻器，並且結果，各個負載可連接到這多個低功率變頻器。
背景技術：
電驅動器(electric drive)通常至少包括功率級(power stage)、控制功率級的控制裝置、以及負載，其中，電驅動器的操作由其功率級和控制裝置控制。這裡，將功率級及其控制器稱為變頻器。簡單來說，這樣的設備可以例如是通過變頻器旋轉的電動機，該變頻器由控制卡控制。如必要的話，功率級可並聯連接以控制同一負載。因此，功率級可由同一控制裝置控制。在某些處理中，包括多個功率級的高功率變頻器可用於在一段時間控制一個重負載，並且當不需要該重負載時，相同的功率級可用於提供多個低功率變頻器。因此，不需要為每個負載提供其自身的變頻器。這節省了成本和空間。然而，難以通過應用現有技術來管理這樣的設備。控制裝置和電機的各種組合的配置可能是複雜的並且易受錯誤的影響。

發明內容
因此，本發明的目的是以使得解決上述問題的方式來開發一種方法和實現該方法的設備。本發明的目的通過以獨立權利要求中公開的內容為特徵的方法和系統實現。在從屬權利要求中公開了本發明的優選實施例。本發明基於如下思想易於藉助於分路(branching)裝置來替換控制變頻器模塊的控制裝置。在該文檔中，變頻器模塊指的是包括功率級並且可由所述控制裝置控制的模塊。分路裝置將從控制裝置到變頻器模塊的連接組合成一個連接。另外，加載變頻器的負載可通過開關裝置來選擇。本發明的方法和系統的優點是可以以低成本實現的用戶友好性。另外，相對於現有技術，錯誤敏感性降低。


將結合優選實施例並參照附圖更詳細地描述本發明，在附圖中圖1示出了用於控制變頻器模塊的本發明的設備的簡化框圖；圖2示出了第一分路裝置和第二分路裝置中的一些被簡化為直接連接的本發明實施例；圖3示出了第二分路裝置和開關裝置由選擇裝置控制的實施例；以及圖4示出了在船中使用的本發明實施例。
具體實施方式
圖1示出了用於控制變頻器模塊的本發明的設備的簡化框圖。該設備包括用於控制變頻器模塊的至少兩個控制裝置R. 1至R. m(m ^ 2)。在這些控制裝置中，有效的控制裝置是由選擇裝置SEL選擇的。該設備還包括兩個以上的變頻器模塊1.1至I. η (η彡2)以及兩個以上的負載Μ. 1至Μ. k(k彡2)。變頻器模塊I. 1至I. η通過開關裝置Z連接到負載，其中，開關裝置Z的數量η與變頻器模塊的數量對應。連接裝置Z可用於選擇向每個負載供電的變頻器模塊。換句話說，變頻器模塊供電的負載是 由開關裝置選擇的。每個開關裝置Ζ. 1至Ζ. η被布置成每次建立一個變頻器模塊I. 1至I. η與一個負載Μ. 1至M. k之間的連接。各個開關裝置Z. 1至Ζ. η還可指的是變頻器模塊與負載之間的直接連接。另外，本發明的設備包括第一分路裝置X和第二分路裝置Y，第一分路裝置X和第二分路裝置Y用於建立控制裝置R. 1至R. m與變頻器模塊I. 1至I. η之間的連接。第一分路裝置X包括m個第一分路裝置，而第二分路裝置Y包括η個第二分路裝置。第二分路裝置Y包括至少一個分路器件，通過該至少一個分路器件可建立變頻器模塊與兩個以上的第一分路裝置之間的連接。這樣的分路器件可以例如是無源光分路單元或電器件，通過其可在變頻器模塊與兩個以上的第一分路裝置X. 1至X.m之間實現光分路單元的功能。連接還可以是電的，在該情況下分路器件實現電分路單元的功能。另外，光連接與電連接的組合是可能的。一個示例是將電連接分路成多個光連接的分路單元。類似的分路器件還可在第一分路裝置X中使用。各控制裝置R. 1至R. m連接到第一分路裝置X. 1至X. m。各第一分路裝置X. 1至 X. m用來建立各控制裝置R. 1至R. m與一個以上的第二分路裝置Y. 1至Y. η之間的連接。 第一分路裝置X. 1至X. m可適於將來自各個控制裝置R. 1至R. m的連接轉換成多個連接。 因此，可以使用一個控制裝置R. 1至R. m來控制多個變頻器模塊I. 1至I. η。在該文檔中， 連接可以指的是單向或雙向數據傳輸連接。如果僅存在到第二分路裝置Y的一個連接，則第一分路裝置X. 1至X. m可簡化為直接連接。例如，直接連接可以指的是從控制裝置R. 1至 R. m中的一個控制裝置直接到第二分路裝置Y中的一個第二分路裝置的光纖或一對光纖。 代替光連接，直接連接還可以是電連接(諸如，由銅導體實現的連接)。與第一分路裝置X相似，第二分路裝置Y用來建立各變頻器模塊I. 1至I. η與一個以上的第一分路裝置X之間的連接。各變頻器模塊I. 1至I. η連接到第二分路裝置Y. 1 至Y. η。如以上那樣，如果僅存在到第一分路裝置X的一個連接，則第二分路裝置Y. 1至Y. η 可簡化為直接連接。然而，第二分路裝置Y總是包括至少一個分路器件，通過該至少一個分路器件可建立變頻器模塊與兩個以上的第一分路裝置之間的連接。圖2示出了本發明實施例，其中，控制裝置R. 1在第一操作模式下控制變頻器模塊 I. 1和I. 2這兩者。第一分路裝置X. 1對到分路裝置Y. 1和分路裝置Y. 2的連接進行分路， 存在從分路裝置Y. 1和分路裝置Y. 2到變頻器模塊I. 1和I. 2的連接。由於在該操作模式下，開關裝置Ζ. 2處於存在從變頻器模塊I. 2到負載Μ. 1的連接的狀態下，因此通過變頻器模塊1.1和I. 2這兩者向負載Μ.1供電。沒有向負載Μ. 2供電。在第二操作模式下，控制裝置R. 2和R. 3是有效的。控制裝置R. 2控制向負載Μ. 1供電的變頻器模塊I. 1。由於開關裝置Ζ. 2處於存在從變頻器模塊I. 2到負載Μ. 2的連接的狀態下，因此控制裝置R. 3控制向負載Μ. 2供電的變頻器模塊I. 2。在該實施例中，第一分路裝置X. 1是分路器件，而第一分路裝置X中的第二分路裝置和第三分路裝置簡化為直接連接。有效的控制裝置是由選擇裝置SEL選擇的。用於負載的開關裝置Z可與用於控制裝置的選擇裝置SEL連接，並且響應於選擇裝置而運作。在這種情況下，在選擇控制裝置的操作模式的同時，還可選擇開關裝置的操作模 式。因此，可以通過一次選擇操作來選擇整個設備的操作模式。當分路器件是電器件時，其可以以使得還可選擇該特定分路裝置的操作模式的方式配置。例如，第二分路裝置Y可適於響應於選擇裝置SEL而操作。當分路裝置獲得選擇信息時，其例如可建立點到點連接。因此，分路裝置用作選擇器，例如，在第二分路裝置的情況下，通過該分路裝置可以選擇控制變頻器模塊的控制裝置。當分路裝置用作選擇器時，不一定需要單獨啟動控制裝置。圖3示出了選擇裝置SEL用於控制第二分路裝置Y和開關裝置Z的實施例。該實施例的操作模式與圖2中示出的操作模式對應。在第一操作模式下，通過由控制裝置R. 1 控制的變頻器模塊I. 1和I. 2向負載M. 1供電。在該實施例中，與圖2中不同，在第二操作模式下，變頻器模塊I. 1由控制裝置R. 1控制，而變頻器模塊I. 2由控制裝置R. 2控制。連接到變頻器模塊I. 1的第二分路裝置簡化為直接連接，因此，變頻器模塊I. 1總是由控制裝置R. 1控制。就第二變頻器模塊I. 2而言，其由控制裝置R. 1 (第一操作模式)或控制裝置 R. 2 (第二操作模式)控制。第二分路裝置Y. 2以使得其可以用於選擇上述控制裝置中的哪一個控制變頻器模塊I. 2的方式配置。選擇裝置SEL用於選擇第二分路裝置Y的模式和開關裝置的模式。如必要的話，例如，還可以藉助於選擇裝置SEL通過將控制裝置設置為有效或無效來直接控制控制裝置。第一分路裝置和第二分路裝置中的分路裝置還可包括彼此連接的多個電器件、光分路單元和/或電分路單元。第一分路裝置和第二分路裝置還可集成為實現這兩個分路裝置的功能的器件。根據本發明的設備還可用作發電機驅動器，在該情況下，負載用作發電機，而功率從負載導向變頻器。例如，可將功率從變頻器向前供給主系統。圖4示出了在船中使用的本發明實施例。選擇裝置可用於選擇如下操作模式其中六個變頻器模塊I. 1至I. 6並聯連接以向船用推進器驅動器M. 1供電的操作模式，或者其中每個變頻器模塊連接到其自身的電動機M. 2至M. 7 (其使用於卸載貨物的帶式傳送器驅動器旋轉)的操作模式。用於控制單元的選擇裝置SEL是開關，其可用於選擇哪些控制單元被供給電功率並因此是有效的。電功率供給控制裝置R. 1或一組控制裝置R. 2至R. 6。該實施例的各變頻器模塊I. 1至I. 6經由光纖連接到用作第二分路裝置Y. 1至 Y. 6的分路器件。這些分路器件可由無源Y型光分路單元實現，在無源Y型光分路單元中， 到達輸入的光被分配到輸出。可替選地，分路器件還可由電器件實現。控制裝置R. 1經由光纖連接到用作第一分路裝置X. 1的分路器件。該第一分路裝置X. 1例如可由上述電器件實現。當在控制裝置R. 1有效的操作模式下使用該設備時，控制裝置R. 1藉助於由第一分路裝置X. 1和第二分路裝置Y. 1至Y. 6建立的連接來控制變頻器模塊I. 1至I. 6。第一分路裝置X. 1對從控制裝置R. 1到第二分路裝置Y. 1至Y. 6的連接進行分路。第二分路裝置Y. 1至Y. 6還可將信息傳送到無效的控制裝置R. 2至R. 7。然而，由於它們是無效的，因此它們不對信息作出反應。在該操作模式下，開關裝置Z被設置為模式A，由此變頻器模塊I. 1至I. 6並聯連接以向船用推進器驅動器M. 1供電。當該 實施例的設備再次在控制裝置R. 2至R. 7有效的操作模式下時，各控制裝置 R. 2至R. 7根據圖4控制其自身的變頻器模塊I. 1至I. 6。藉助於第二分路裝置Y，在控制裝置R. 2至R. 7與變頻器模塊I. 1至I. 6之間建立六個點到點連接。在該操作模式下，開關裝置Z被設置為模式B，由此各變頻器模塊I. 1至I. 6連接到其自身的電動機M. 2至M. 7。 因此，相同的變頻器模塊I. 1至I. 6可用於提供一個高功率驅動器，或者可以通過單獨地控制每個模塊來將相同的變頻器模塊I. 1至I. 6用作低功率驅動器(高功率驅動器的1/6)。對於本領域中的技術人員而言顯然的是，可以用許多不同的方式實現本發明的基本思想。因此，本發明及其實施例不限於上述示例，而是可在權利要求的範圍內改變。
權利要求
1.一種用於控制電驅動器的變頻器模塊的設備，其特徵在於，所述設備包括兩個以上的控制裝置(R. 1至R. m)，兩個以上的變頻器模塊(I. 1至I. η)，兩個以上的負載(Μ. 1至Μ. k)、以及用於將所述變頻器模塊連接到所述設備的不同負載的開關裝置(Z)，用於選擇有效控制裝置的選擇裝置(SEL)，第一分路裝置(X)和第二分路裝置(Y)，所述第一分路裝置(X)被布置成建立各控制裝置(R. 1至R.m)與一個以上的第二分路裝置化.1至￥.11)之間的連接，並且所述第二分路裝置(Y)被布置成以使得所述第二分路裝置(Y)包括至少一個分路器件的方式來建立各變頻器模塊(1.1至1.11)與一個以上的第一分路裝置(X. 1至X.m)之間的連接，其中，所述至少一個分路器件被布置成建立變頻器模塊(I. 1至I. η)與兩個以上的第一分路裝置(X. 1 至X.m)之間的連接。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述變頻器模塊被布置成交替地控制第一電動機(Μ. 1)或功率比所述第一電動機(Μ. 1)的功率小的多個電動機(M. 2至M. k)。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其特徵在於，所述設備是在船中使用的電驅動器。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的設備，其特徵在於，所述控制裝置(R.1至R. m) 與所述第一分路裝置(X)之間的連接、所述第一分路裝置(X)與所述第二分路裝置(Y)之間的連接、以及所述第二分路裝置(Y)與所述變頻器模塊(I. 1至I. η)之間的連接是通過光纖實現的。
5.根據權利要求1到4中任一項所述的設備，其特徵在於，所述分路裝置包括一個以上的分路器件，所述分路器件包括兩個無源Y型光分路單元。
6.根據權利要求1到5中任一項所述的設備，其特徵在於，所述分路裝置包括一個以上的電器件，所述器件被布置成實現一個以上的分路器件的功能，所述分路器件包括用於實現兩個Y型光分路單元的功能的裝置。
7.根據權利要求1到6中任一項所述的設備，其特徵在於，所述用於選擇有效控制裝置的裝置(SEL)是選擇器，其中，所述選擇器能夠用於選擇被供電的所述控制裝置(R. 1至 R. m) ο
8.根據權利要求1到7中任一項所述的設備，其特徵在於，所述第一分路裝置(X)包括一個以上的電器件，通過所述一個以上的電器件能夠建立控制單元與兩個以上的第二分路裝置之間的連接。
9.根據權利要求1到8中任一項所述的設備，其特徵在於，各開關裝置(Z.1至Z.n)被布置成每次建立一個變頻器模塊(I. 1至I. η)與一個負載(Μ. 1至Μ. k)之間的一個連接。
10.根據權利要求1到9中任一項所述的設備，其特徵在於，所述開關裝置(Z)被布置成響應於所述選擇裝置(SEL)而操作。
11.根據權利要求1到10中任一項所述的設備，其特徵在於，所述第二分路裝置(Y)被布置成響應於所述選擇裝置(SEL)而操作。
12.根據權利要求1到11中任一項所述的設備，其特徵在於，所述第一分路裝置(X)和所述第二分路裝置(Y)被集成為布置成實現這兩個分路裝置的功能的器件。
13.根據權利要求1到12中任一項所述的設備，其特徵在於，所述設備包括能夠由所述選擇裝置選擇的以下模式第一操作模式，其中，所述變頻器模塊被連接以向船用推進器驅動器供電，以及第二操作模式，其中，每個變頻器模塊連接到其自身的電動機，所述電動機被布置成使用於卸載貨物的帶式傳送器驅動器旋轉。
14. 一種用於控制與電驅動器設備連接的變頻器模塊的方法，所述設備包括兩個以上的控制裝置、兩個以上的變頻器模塊、兩個以上的負載、以及用於將所述變頻器模塊連接到所述設備的不同負載的一個以上的開關裝置，其特徵在於，所述方法包括以下步驟 選擇有效控制裝置，其中，由所述有效控制裝置控制所述變頻器模塊， 藉助於所述開關裝置選擇加載所述變頻器模塊的負載，通過將來自各控制裝置的連接分路成一個以上的連接、並且將上述分路的一個以上的連接組合成到所述變頻器模塊的一個連接，建立各控制裝置與一個或多個變頻器模塊之間的連接來控制所述變頻器模塊，以及藉助於所述控制裝置來控制由所述負載加載的所述變頻器模塊。
全文摘要
本發明提供了一種用於控制變頻器模塊的設備和方法，其中，提供了一種用於控制電驅動器的變頻器模塊的設備，在該設備中，變頻器模塊被布置成交替地控制第一電動機(M.1)或功率比第一電動機(M.1)的功率小的多個電動機(M.2至M.k)。
文檔編號H02P5/74GK102223117SQ201110096349
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月14日 優先權日2010年4月15日
發明者伊爾卡·通卡裡, 奧斯莫·帕蘇裡 申請人:Abb公司