[发明专利]使用过调制的逆变器操作

说明书

相关申请和优先权要求

本申请要求2005年5月27日提交的、名称为“Harmony Topology withOver-Modulation”的、未决的美国临时专利申请号60/685311的优先权，该美国临时专利申请被完整地结合在此作为参考。

技术领域

本文涉及使用一个或多个逆变器的电子设备、例如可变频率驱动器。尤其，本文涉及用于使用过调制来操作一组逆变器的方法和系统。

背景技术

可变频率交流(AC)驱动器被用于向负载传递功率的各种应用。例如，图1图解说明包括串联连接的功率单元的驱动器电路，这些功率单元包括如在授予Hammond的美国专利No.5625545中所描述的逆变器，该美国专利的公开内容被完整地结合在此作为参考。参考图1，变压器110通过功率单元阵列将三相中压功率传递给诸如三相感应电动机的负载130。变压器110包括初级绕组112，该初级绕组激励任何数量的次级绕组114-125。虽然初级绕组112被图解说明为具有星形结构，但是网形结构也是可能的。此外，虽然次级绕组114-125被图解说明为具有网形结构，但是星形结构的次级绕组也是可能的，或者可以使用星形和网形绕组的组合。此外，图1中所图解说明的次级绕组的数量只是示范性的，次级绕组的其它数量也是可能的。该电路可以被用于中压应用，或者在一些实施例中可以被用于其它应用。本地控制系统192可以被用于控制每个功率单元，例如用于使每个功率单元中的晶体管接通或断开。在一些实施例中，本地控制系统192可以通过无线或有线通信网络190受中央控制系统195引导。

每个次级绕组电连接到专用的功率单元151-153、161-163、171-173和181-183，以便串联连接的功率单元的三相被连接，以传递三相功率给负载130。

应当注意，图1中所描绘的每相功率单元的数量是示范性的，并且在不同的实施例中每相多于或少于四个功率单元都是可能的。例如，在一个能够被应用于2300伏AC(VAC)感应电动机负载的实施例中，三个功率单元可以被用于三相输出线中的每一个。在另一可以被应用于4160VAC感应电动机负载的实施例中，五个功率单元可以被用于三相输出线中的每一个。这种实施例可以具有十一种电压状态，这些电压状态可以包括大约+/-3000伏DC(VDC)、+/-2400VDC、+/-1800VDC、+/-1200VDC、+/-600VDC和零VDC。

理想的是找到有助于减小使用串联连接的逆变器的电路结构的尺寸和/或成本的方法和系统，该电路结构包括但不限于图1中所描述的电路。这里所包含的公开内容描述了解决上述问题中的一个或多个问题的方法和系统。

发明内容

在一个实施例中，一种可变频率驱动器包括多个功率单元。每个功率单元具有输入端，用于从变压器的次级绕组接收三相功率，并且每个功率单元具有输出端，用于向三相电动机的相传递单相功率。控制系统控制每个功率单元的操作。控制系统被编程，以在预定事件发生时使用过调制来增大每个功率单元的输出电压。预定事件可以包括例如电动机的稳态操作、电动机已经达到额定速度的预定百分比、检测到越过阈值电平的电压变化、或者检测到至少一个功率单元被旁路中的至少一种。

在一个实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约4160V工作，并且驱动器包括少于十二个的功率单元。在另一实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约4160V工作，驱动器包括至少十二个单元，并且每相至少一个单元提供冗余。在另一实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC工作，电动机被额定为以约6.6千伏至约6.9千伏工作，并且驱动器包括少于十八个的功率单元。在另一实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约6.6千伏至约6.9千伏工作，驱动器包括至少十八个单元，并且每相至少一个单元提供冗余。在另一实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC工作，电动机被额定为以约10千伏工作，并且驱动器包括少于二十四个的功率单元。在另一实施例中，每个功率单元被额定为以约740伏至约780伏的输入AC电压工作，电动机被额定为以约10千伏工作，驱动器包括至少二十四个单元，并且每相至少一个单元提供冗余。