[发明专利]使逆变器与交流电压源同步

说明书

技术领域

本发明涉及交流电压源的检测特性，更具体地，涉及使逆变器与交流电压源同步。 

背景技术

变频器是通常用于控制旋转电机的电气设备。为了控制，变频器必须与该机器同步，以使变频器了解机器的电特性。这些电特性包括受控机器的旋转方向和旋转速度。 

在变频器中，控制负载的部分是逆变器。逆变器包括输出开关，通过该输出开关将期望的电压切换到负载。续流二极管反并联连接至每个输出开关，以允许电流在带载相的流动。 

变频器还包括将AC输入电压转换为DC电压的输入桥，输出开关根据DC电压形成到负载的交流电压。二极管桥是最常见的输入桥的结构。一些变频器配备有将电能转回到供电网络的可能性。这些线转换器基本类似于具有有源开关部件和与所述有源部件反并联连接的二极管的逆变器。如控制负载的逆变器，线控制器也必须与旋转电压源(即，供电网络)同步。 

在一些情况下，逆变器与旋转电压源不同步。这可能是在线转换器连接至供电网络或者在网络在供电网络故障之后返回的情况。类似地，当控制旋转电机的逆变器失去同步或者连接至旋转电机时，逆变器必须在其可以启动开关调制之前获得旋转负载的电特性的知识。如果旋转负载是永磁同步电机，则如果机器的旋转速度高到足以产生大于供干线电压的电压，那么负载作为发电机并经由逆变器桥的二极管向变频器的中间电路提供电能。 

可通过已知方法实现与旋转电压源的同步，该已知方法包括零电流控制和短路脉冲方法。在零电流控制中，零电流被设置为逆变器的电流控制器的目标。一旦在逆变器和旋转负载之间没有电流流动，逆变器的电压就 对应于负载的电压，并获得同步。关于零电流控制的问题在于电流控制器应该相当快以避免在开始该方法时的大电流脉冲。当该方法仅基于少数试验脉冲时，短路脉冲方法不是很精确。 

当旋转速度更高以及由此使运动电压更高时，上述问题更加严重。更高电压还意味着电流改变得更快。特别地，当由机器生成的运动电压与变频器的DC总线的电压处于相同电平时，一旦机器处于削弱磁场区域中，则短路脉冲测试被干扰。由于DC总线电压的低电平，在逆变器停止调制时，零电压期间生成的电流矢量不会快速减弱。 

发明内容

本发明的目的在于提供方法和用于实现该方法的装置，以解决上述问题。本发明的目的通过由独立权利要求论述其特征的方法和装置来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。 

当逆变器连接至诸如永磁同步电机或供电网络的交流电压源并且逆变器不进行调制时，逆变器仍然通过与可控开关并联配置的二极管引出小电流。逆变器需要用于外围电路操作的小电流和能量。尽管由这些电路得到的能量较小，但电流具有可测量幅值，其被用作根据本发明同步的基础。 

本发明的优点是用于确定旋转特性而获得的可靠性。此外，在开始逆变器的调制之前，快速确定旋转状态。因此，当开始调制时，知道交流电压源的定向，并且不存在与过流相关的风险。 

附图说明

以下，将通过参照附图的优选实施例更详细地描述本发明，其中： 

图1示出了连接至交流电压源的逆变器的基本结构；以及 

图2示出了根据本发明估计的经测量的二极管电流和单位矢量。 

具体实施方式

图1示出了连接至永磁同步电机1的逆变器桥。逆变器桥包括可控开关部件2、3、4、5、6、7，能够使正和负母线的电压连接至机器1。图1示出了并联二极管8、9、10、11、12、13，还已知为续流二极管，其与 可控开关部件反并联连接。 

当永磁电机1自由旋转时，例如通过其负载驱动，该机器生成电压并用作发电机。所生成电压的幅值取决于机器的旋转速度，因此机器旋转得越快，所生成电压的幅值越大。 

一旦所生成电压的相间幅值超过中间电压电路的电压，即，正和负母线之间的电势差，电流就可通过与开关并联配置的二极管从机器流向中间电压电路。 

例如，当变频器的整流器还没有连接至供电网络或者当机器是将电压提供给中间电压源的发电机并且逆变器不调制时，中间电压电路可以完全没有电压。在一些情况下，永久磁铁机器还可以旋转而不控制在消弱磁场区域中(即，逆变器不调制)。在该区域中，机器在其额定速度以上旋转，并提供超过中间电压电路的额定电压的幅度的电压。因此，即使中间电压电路被完全充电，如果机器的旋转速度足够高，则由永磁电机生成的电压也可以超过该电压。