CN101938250B - 可调频率驱动器和系统 - Google Patents

可调频率驱动器和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101938250B
CN101938250B CN201010270162.9A CN201010270162A CN101938250B CN 101938250 B CN101938250 B CN 101938250B CN 201010270162 A CN201010270162 A CN 201010270162A CN 101938250 B CN101938250 B CN 101938250B
Authority
CN
China
Prior art keywords
input
adjustable frequency
inverter
frequency drive
transducer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201010270162.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101938250A (zh
Inventor
H·布鲁萨德
M·L·休斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Intelligent Power Ltd
Original Assignee
Eaton Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eaton Corp filed Critical Eaton Corp
Publication of CN101938250A publication Critical patent/CN101938250A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101938250B publication Critical patent/CN101938250B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487Neutral point clamped inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

一种可调频率驱动器(20),包括具有第一部分(40)和第二部分(42)的基座(38)以及设置在基座上的主动前端转换器(22)。转换器包括输入(44)、输出(46)和多个电气连接在输入和输出之间的第一电子开关(48)。逆变器(24)设置在基座上,并包括电气连接至主动前端转换器的输出的输入(50)、输出(52)、多个设置在基座的第一部分上并电气连接至逆变器的输入的电容器(54)、多个设置在基座的第二部分上并电气连接在逆变器的输入和输出之间的第二电子开关(56)、热导管组件(58)。逆变器被构造为提供一个三相的输出结构。

Description

可调频率驱动器和系统
技术领域
本文公开的概念一般涉及可调频率驱动(AFD)系统,特别涉及控制感应电机或者其它旋转电气设备——例如交流电动机或者发电机——的速度、转矩、马力和/或方向的AFD系统。本文公开的概念还涉及用于发电应用中的电力转换的AFD结构。
背景技术
可调频率驱动(AFD)系统可广泛应用于商业应用,例如但并不限于HVAC、风扇、泵、运输机、材料处理和加工设备以及其它的一般工业,例如但不限于林产品、矿业、金属和印刷。
如果感应电机的定子端子连接至三相AFD系统,则转子将在定子旋转磁场的方向上旋转。这就是感应电机的电动回转运行模式。当向电动机轴施加负载转矩时,稳态速度较同步速度要小。
当感应电机的速度高于同步速度,并且感应电机在与定子旋转磁场相同的方向上旋转时,感应电机处于发电运行模式。此时,产生了与定子旋转磁场相反的发电转矩。
在已知的实践中,中压驱动器被远程地安装以与旋转的电气设备分离。这要求相当大的地面空间,并有时要求相对较长的屏蔽电缆以及输出滤波器。
美国专利US6,679,076公开了一种包括组件安装的全电压起动器和组件安装的降压起动器的离心冷却器。全电压起动器的外壳被放置在这样的位置:用户能够触及,靠近电动机引线,且便于向冷却器馈送主电源线。全电压起动器为电磁的通/断开关,其运行决定了电机是能够获得整个电源线电压(例如2300伏)还是零电压。降压起动器可以为主电抗器、自耦变压器或者固态起动器。主电抗器包括与每个引入电动机的电力线串联的电阻器。一组接触器作为跨在每个电阻器两端以有效地从各自的线路增加或者移除电阻器的分流器。自耦变压器包括具有多条引线的变压器,一组接触器有选择地进行分接,以便将全电压或者降低的电压施加到电动机引线。固态起动器包括至少一个固态电气“开关”装置(例如,SCR、三端双向可控硅开关、两端交流开关、功率晶体管等),其中断或者改变引入电动机的电力的波形,以便在起动阶段向电动机传送较少的电力,而在之后传送全电力。
美国专利US 7,353,662公开了起动盒可由被配置为用于中电压运行的可变速度驱动器来替代,以便以可变的速度运行电动机,并公开了起动盒或可变速度驱动器优选地安装在带有冷却器系统的其它元件的冷却器系统单元上。固态起动器装置优选为用来在电动机的初始启动阶段“软起动”电动机,并接着在启动之后允许电动机以固定速度运行。固态起动器装置可优选为包括半导体开关,例如可控硅整流器(SCR)、绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)、二极管或者门极可关断晶闸管(GTO)器件。
图1A示出了传统的工业AFD 2(例如,高92”),包括输入部分4、变压器和转换器部分6以及逆变器部分8。输入部分4包括隔离开关(未示出)、电力保险丝(未示出)和接触器(未示出)。变压器和转换器部分6包括变压器(未示出)和转换器(未示出)。如图1B所示,逆变器部分8包括靠下方的直流链路电容器10、在电容器10上方的中间电子开关(例如但不限于半导体开关,例如IGBT)子部分12、位于中间电子开关子部分12上方的热导管组件14的冷凝器部分。
已知的是提供例如直流链路电容器、电子开关、放电电阻器与整流器二极管以及热导管组件的个体元件。
在与起动器分立的外壳中安装用于AFD的输入部分也是已知的。
感应电动机驱动器——也叫做交流(AC)驱动器——用来控制长期作为工业中的重负荷机器的多相感应电动机的速度和转矩。
今天的交流驱动器可被分为两类:低压的和中压的。低压交流驱动器被广泛应用,覆盖交流0V至交流600V的范围。中压交流驱动器覆盖交流660V以上以及高达交流15000V的输入线电压。高压交流驱动器覆盖交流15000V以及更高的电压,但是相比于低压和中压交流驱动器来说很不常见。
直到近来,功率半导体开关的额定电压达到1700V的最大值,这允许低压三相交流驱动器采用6开关逆变器桥。当前,目前技术发展水平的半导体开关的额定电压处于2500V、3300V、4500V、6500V,并可用在具有达到交流2000V输入的2电平6开关逆变器桥中。高于2000V交流电压,已知的逆变器桥使用大量的串联连接的功率半导体开关。用于高达4000V的三相中压感应电动机的最常用的逆变器拓扑为3电平12开关逆变器桥。
逆变器桥中的电平的数量定义了为了在逆变器桥的输出得到某个电压水平而由逆变器桥使用的直流(DC)电压梯级(steps)的数量。由于功率半导体开关具有有限的电压容量,逆变器桥的总直流母线电压被分成多个电压梯级,以使每个电压梯级能够由一个功率开关来处理。
在传统的2电平交流驱动器中,在通过视情况可选的输入线电抗器后,三相交流电力(R,S,T)由整流器和电容器整流以形成2电平直流母线。取决于设计方法,直流母线上的输入谐波可进一步由直流电抗器减少。2电平直流母线电压被施加在产生2电平PWM电压输出的6开关逆变器桥上。
这6个开关被分成每个具有2个开关的3个支路。控制器通过对应的开关的控制端子来控制各个开关。三相电动机具有从支路的两个开关之间的中点取得的相连接,三个支路产生共同驱动电动机的三相电压。
直流母线的2电平构成了正极母线和负极母线。每个支路的上部开关被连接到正极母线,下部开关被连接到负极母线。支路中的2个开关串联连接,因此不能同时导通以免产生短路。为了防止短路的发生,控制器必须将开关延时时间考虑进去。在下部开关导通之前,上部开关需要关断,反之亦然。每个开关管理正极母线和负极母线之间的全电压。
三相逆变器桥具有三个支路和“L”个母线电压电平(L≥2)。每个支路提供三相输出中的一相,来驱动感应性负载。例如,参见美国专利US7,110,272。
主动前端(AFE)转换器和LCL(电感器/电容器/电感器)滤波器是已知的结构。
在可调频率驱动器中存在改进的空间。
在可调频率驱动器结构封装方面也存在改进的空间。
在可调频率驱动器的系统中存在进一步改进的空间。
发明内容
本文所公开的概念的实施例满足了这些需求以及其它需求,其提供了一种可调频率驱动器,例如但并不限于,该驱动器允许直接安装在独立的旋转电气设备上,或安装在能够由可调频率驱动器驱动或者在发电机的情况下对可调频率驱动器进行驱动的任何其它负载上。举例来说,这样将可调频率驱动器的安装所需的地面空间和互连电缆减少到最少。另外,由于相对较小长度的互连电缆,示例性的直接安装实质上不需要任何类型的输出滤波器,并减小了安装和启动成本。
根据本文公开的概念的一个方面,一种可调频率驱动器包括:包括第一部分和第二部分的基座;设置在基座上的主动前端转换器,主动前端转换器包括:输入,输出,多个电气连接在输入和输出之间的第一电子开关;设置在基座上的逆变器,所述逆变器包括:电气连接至主动前端转换器的输出的输入,输出,多个设置在基座的第一部分上、并电气连接至逆变器的输入的电容器,多个设置在基座的第二部分上、并电气连接在逆变器的输入和输出之间的第二电子开关,热导管组件,其中,逆变器被构造为提供一个三相输出结构。
所述多个电容器可被设置在所述多个第二电子开关的旁边,以减小可调频率驱动器的高度。
可调频率驱动器的高度可以小于大约55英寸。
可调频率驱动器可提供薄型结构(low profile structure)。
主动前端转换器的输入可被构造为接收中压。
作为本文所公开的概念的另一方面,一种可调频率驱动器包括:包括第一部分和第二部分的基座;设置在基座上的转换器,转换器包括:输入,输出,多个设置在输入和输出之间的整流器;设置在基座上的逆变器,逆变器包括:电气连接至转换器的输出的输入,输出,多个设置在基座的第一部分上、并电气连接至逆变器的输入的电容器,多个设置在基座的第二部分上、并电气连接在逆变器的输入和输出之间的电子开关,热导管组件,其中,逆变器被构造为提供一个三相的输出结构。
所述多个电容器可被设置在所述多个电子开关旁边,以减小可调频率驱动器的高度。
可调频率驱动器的高度可以小于大约55英寸。
可调频率驱动器可提供薄型结构。
转换器的输入可被构造为接收中压。
作为本发明的另一方面,一种系统包括:旋转电气设备;与旋转电气设备一体安装的可调频率驱动器,可调频率驱动器包括:包括第一部分和第二部分的基座;设置在基座上的主动前端转换器,主动前端转换器包括:输入,输出,多个电气连接在输入和输出之间的第一电子开关;设置在基座上的逆变器,逆变器包括:电气连接至主动前端转换器的输出的输入,输出,多个设置在基座的第一部分上、并电气连接至逆变器的输入的电容器,多个设置在基座的第二部分上、并电气连接在逆变器的输入和输出之间的第二电子开关,热导管组件,其中,逆变器被构造为提供一个三相的输出结构。
作为本发明的另一方面,一种系统包括:旋转电气设备;与旋转电气设备一体安装的可调频率驱动器,可调频率驱动器包括:包括第一部分和第二部分的基座;设置在基座上的转换器,转换器包括:输入,输出,多个设置在输入和输出之间的整流器;设置在基座上的逆变器,逆变器包括:电气连接至转换器的输出的输入,输出,多个设置在基座的第一部分上、并电气连接至逆变器的输入的电容器,多个设置在基座的第二部分上、并电气连接在逆变器的输入和输出之间的电子开关,热导管组件,其中,逆变器被构造为提供一个三相的输出结构。
作为本发明的另一方面,一种逆变器包括:包括第一部分和第二部分的基座;被构造为接收直流电压的输入;输出;多个设置在基座的第一部分上、并电气连接至输入的电容器;多个设置在基座的第二部分上、并电气连接在输入和输出之间的电子开关,其中,逆变器被构造为提供一个三相输出结构。
作为本发明的另一方面,一种转换器包括:包括第一部分和第二部分的基座;被构造为接收交流电压的输入;输出;多个设置在基座的第一部分上、并电气连接至输出的电容器;多个设置在基座的第二部分上、并电气连接在输入和输出之间的整流器。
作为本发明的另一方面,一种主动前端转换器包括:包括第一部分和第二部分的基座;被构造为接收交流电压的输入;输出;多个设置在基座的第一部分上、并电气连接至输出的电容器;多个设置在基座的第二部分上、并电气连接在输入和输出之间的电子开关,其中,主动前端转换器被构造为提供一个三相的输出结构。
附图说明
结合附图阅读以下对优选实施例的说明,能全面理解所公开的概念,在附图中:
图1A为包含输入部分、变压器与转换器部分以及逆变器部分的工业用可调频率驱动器的简化垂直正视图;
图1B为图1A中的逆变器部分的侧视图,其包括下部的直流链路电容器、中间的电子开关子单元和上部的热导管组件的冷凝器部分;
图2A为可调频率驱动器的简化框图,其包括根据所公开的概念的实施例的主动前端(AFE)转换器和逆变器;
图2B为图2A的可调频率驱动器的简化垂直正视图;
图3为包括例如冷却器的旋转电气设备、输入部分以及图2B的可调频率驱动器的系统的立体图;
图4A和4B分别为图2A的逆变器的立体图和侧视图;
图5为图2A的可调频率驱动器的更详细的框图;
图6是包括根据本文公开的概念的其他实施例的转换器和逆变器的非一体化的可调频率驱动器的简化框图;
图7为包括例如冷却器的旋转电气设备、输入部分和图6的可调频率驱动器的系统的立体图;
图8为图6的转换器的立体图;
图9为图6的可调频率驱动器的更详细的框图。
具体实施方式
如在本文中所使用的,术语“多个”的意思应为一个或者大于一的整数个(即复数个)。
如在本文中所使用的,术语“低压”的意思应为小于约600VRMS的任何电压。
如在本文中所使用的,术语“中压”的意思应为任何比低压要高并在大约600VRMS至大约15kVRMS之间的电压。
如在本文中所使用的,术语“薄型”的意思应为可调频率驱动器(AFD)的高度小于大约55英寸。
如在本文中所使用的,术语“旋转电气设备”的意思应明确地包括但是并不限于电动机、发电机、HVAC冷却器、压缩机、感应电机以及具有位于共同的轴上并能被独立控制的多个独立绕组的发电机或电动机。
如在本文中所使用的,术语“一体地安装”的意思应为可调频率驱动器(AFD)与旋转电气设备安装在一起,目的在于,例如但并不限于,减少地面空间和/或屏蔽电缆的相对较长的长度以及输出滤波器。
如在本文中所使用的,术语“转换器”的意思应为将电能从交流形式变换为直流形式的装置或设备。整流器是转换器的非限制性的例子,例如二极管整流器和全波整流器,例如全波二极管整流器。整流器是一种将交流变换为直流的电气装置,该过程被称作整流。整流器可由例如但并不限于固态二极管、真空管二极管、汞弧阀和其它元件组成。
如在本文中所使用的,术语“逆变器”的意思应为将电能从直流形式变换为交流形式的装置或设备。例如,由AFD所采用的三相逆变器就是逆变器的非限制性的例子。示例性的三相逆变器包括三个单相逆变器臂/支路,每个连接到三个负载端子中的一个。例如但不限于,对三个逆变器臂/支路的运行进行协调,以使一个臂/支路运行于基本输出波形的每个120度点处。
如在本文中所使用的,术语“主动前端转换器”的意思应为使用电子开关(例如但不限于半导体开关,例如IGBT)作为整流器的转换器,而不是变压器和二极管整流器或者全波整流器。
本文结合中压可调频率驱动器来描述,但本文所公开的概念可应用于宽广范围的可调频率驱动器。
图2A示出了包括主动前端(AFE)转换器22和逆变器24的可调频率驱动器(AFD)20的简化的单线图。AFD 20具有主动前端并使用示例性的AFE转换器22而不是变压器。输入部分26(以虚线示出)和LCL滤波器28(以虚线示出)被远程安装在AFE转换器22的上游。AFD 20为下游的电动机30(以虚线示出)供电。输入部分26可包括,例如但不限于,用于各相(只示出了一相)的合适的输入隔离开关32、电力熔断器34和输入接触器36的串联电气组合。AFE转换器22被构造为提供一个三相输出结构。
参照图2B、3、4A、4B和5,AFD 20包括具有第一部分40(如图4B所示)和第二部分42(如图4B所示)的基座38。AFE转换器22(图2B)设置在基座38上并包括输入44、输出46以及多个电气连接在输入44和输出46之间的第一电子开关(例如但并不限于IGBT)48(图5)。优选地,AFD 20稍微地被升高并从示例性冷却器70的端部悬空伸出(cantilevered)。因此,减小的AFD 20的高度是有利的。LCL滤波器28(在图5中以虚线示出)被电气连接至AFE转换器22的输入44并远离其而安装。逆变器24也设置在基座38(图2B和4B)上并包括电气连接至AFE转换器22的输出46的输入50、输出52、多个设置在基座38(图4B)的第一部分40上并被电气连接至逆变器24(图5)的输入50的直流链路电容器54(图4B和5)、多个设置在基座38(图4B)的第二部分42上并电气连接在逆变器24的输入50和输出52之间的第二电子开关(例如但不限于IGBT)以及热导管组件58(图2B和4B)。逆变器24被构造为提供一个三相输出的结构,最佳地如图5中所示。
再参照图2A,输入部分26(用虚线示出)被电气连接至AFE转换器22的输入44。输入部分26优选为安装在远离AFD 20的外壳62(用虚线示出)中。AFE转换器22的输入44优选为被构造为接收中压64。
如图2B所示,AFD 20可视情况可选地包括用于直流链路电容器54(图4B)的合适的预充电电路66。尽管不是必需的,优选为,AFD 20的高度68小于约55英寸。作为另一种替代性选择,AFD 20能提供高度68小于大约55英寸的薄型结构。
图3示出了系统69,其包括例如示例性冷却器70的旋转电气设备、提供一次保护的输入部分72以及图2B的AFD 20。相信在远离例如示例的AFD 20的驱动器的分立外壳62(图2A)中安装这样的分立输入部分72是新颖的且不是显而易见的。
图4A和4B示出了图2A的逆变器24。逆变器24具有三部分:(1)直流链路电容器54位于基座38的第一部分40上;(2)电子开关56位于基座38的第二部分42上并在电容器54的旁边;(3)热导管组件58的冷凝器部分57位于电子开关56上方。相信所公开的对于这些元件的封装是新颖的且非显而易见的。根据本文公开的概念的重要方面,与提供三个分立的单相逆变器(未示出)相比,逆变器24提供了一个三相的输出结构,并且,为了减小逆变器24的高度,直流链路电容器54被移向电子开关56旁边的一侧(例如移向关于图4B的左侧),因而,减小了图2B中所示的AFD 20的高度68。
参照图5,示出了传统的速度控制功能模块74(以虚线示出)和传统的光纤门控模块76(以虚线示出)。传统的速度控制功能模块74和传统的光纤门控模块76可以与AFD 20本地安装(未示出),或者可以远距离地安装(如图5中所示)。
参照图6-9,示出了另一AFD 80。示例性的AFD 80是非一体化的,输入部分82和变压器84(例如但并不限于24脉冲、相移/隔离变压器)都被远距离地安装。AFD 80为电动机86(以虚线示出)供电。输入部分82可包括例如但并不限于用于每相(仅示出了一相)的合适的输入隔离开关88、电力熔断器90和输入接触器92的串联电气组合。输入部分82被电气连接至变压器84的原方,并与转换器100的输入104远距离地安装。
如图6-9所示,AFD 80包括具有第一部分96(没有直接示出,但可参见图4B的基座38的第一部分40)和第二部分98的基座94(图7)、设置在基座94上的转换器100以及设置在基座94上的逆变器102。转换器100(图9)包括输入104、输出106以及多个设置在输入104和输出106之间的整流器108。逆变器102包括电气连接至转换器100的输出106的输入110、输出112以及多个设置在基座94的第一部分96上并电气连接至逆变器102的输入110的直流链路电容器114。多个电子开关(例如但不限于IGBT)116被设置在基座94的第二部分98上并电气连接在逆变器102的输入110和输出112之间。热导管组件118(图7)的冷凝器部分117设置在电子开关116(图7和9)的上方。逆变器102可与图2A、2B、3、4A、4B和5中的逆变器24相同或者类似。或者,可使用被构造为提供一个三相输出的结构的任何合适的逆变器。
优选地,AFD 80的高度120(图7)小于约55英寸。或者,在希望时,AFD 80能够提供其高度120小于约52英寸的薄型结构。
输入部分82(图6和7)优选为安装在远离AFD 80的外壳122(以虚线示出)中。变压器84与转换器100的输入104相互电气连接并远离转换器100的输入104被安装。转换器100的输入104优选为被构造为接收中压124。
图7示出了系统125,包括例如示例性的冷却器126的旋转电气设备、提供一次保护的输入部分82以及图6和9的AFD 80。优选地,AFD 80稍微地被抬高,并从示例性的冷却器126的端部悬空伸出。因此,减小的AFD 80的高度是具有优势的。相信在远离例如AFD 80的驱动器的分立外壳122(图6)中安装这样的分立输入部分82是新颖的并且是非显而易见的。变压器84(图6)在图7中未被示出。
图8示出了图6的转换器100。转换器100包括位于一侧130的直流链路电容器128、位于另一侧136并在电容器128旁边的放电电阻器132和整流二极管134、以及位于放电电阻器132和整流二极管134上方的热导管组件138的冷凝器部分137。两个电压传感器140被用来感测转换器100的输出106(图9)处的正直流输出电压和负直流输出电压。
参照图9,其中有传统的速度控制功能模块142(以虚线示出)和传统的光纤门控模块144(以虚线示出)。传统的速度控制功能模块142和传统的光纤门控模块144都可与AFD 80本地地安装(未示出)或者可远离AFD 80安装(如图9所示)。
尽管已经详细描述了本文公开的概念的具体实施例,所属技术领域的技术人员将会明了,根据本文所公开的全部教导,可以对细节做出修改和替代。因此,所公开的特定装置仅仅是举例说明,并不对所公开的概念的范围进行限制,该范围由所附权利要求的全部外延及其所有等同内容给出。
附图标记列表
2    传统的工业AFD
4    输入部分
6    变压器和转换器部分
8    逆变器部分
10   下部的直流链路电容器
12   中间的子部分
14   热导管组件的冷凝器部分
20   可调频率驱动器(AFD)
22   主动前端(AFD)转换器
24    逆变器
26    输入部分
28    LCL滤波器
30    电动机
32    合适的输入隔离开关
34    电力熔断器
36    输入接触器
38    基座
40    第一部分
42    第二部分
44    输入
46    输出
48    多个第一电子开关
50    输入
52    输出
54    多个直流链路电容器
56    多个第二电子开关
57    冷凝器部分
58    热导管组件
62    外壳
64    中压
66    预充电电路
68    高度
69    系统
70    旋转电气设备,例如冷却器
72    输入部分
74    传统的速度控制功能模块
76    传统的光纤门控模块
80    AFD
82    输入部分
84    变压器
86    电动机
88    合适的输入隔离开关
90    电力熔断器
92    输入接触器
94    基座
96    第一部分
98    第二部分
100   转换器
102   逆变器
104   输入
106   输出
108   多个整流器
110   输入
112   输出
114   多个直流链路电容器
116   多个电子开关
117   冷凝器部分
118   热导管组件
120   高度
122   外壳
124   中压
125   系统
126   旋转电气设备,例如冷却器
128   直流链路电容器
130   一侧
132   放电电阻器
134   整流二极管
136   另一侧
137   冷凝器部分
138   热导管组件
140   两个电压传感器
142   传统的速度控制功能模块
144   传统的光纤门控模块

Claims (19)

1.一种可调频率驱动器(20),包括:
包括第一部分(40)和第二部分(42)的基座(38);
设置在所述基座上的主动前端转换器(22),所述主动前端转换器包括:
输入(44),
输出(46),以及
多个电气连接在所述输入和所述输出之间的第一电子开关(48);以及
设置在所述基座上的逆变器(24),所述逆变器包括:
电气连接至所述主动前端转换器的输出的输入(50),
输出(52),
多个设置在所述基座的第一部分上并电气连接至所述逆变器的输入的电容器(54),
多个设置在所述基座的第二部分上并电气连接在所述逆变器的输入和输出之间的第二电子开关(56),以及
热导管组件(58),
其中,所述逆变器被构造为提供一个三相的输出结构,
其中所述主动前端转换器的输入被构造为接收中压,以及
其中所述可调频率驱动器从冷却器的端部悬空伸出。
2.如权利要求1所述的可调频率驱动器(20),其中,所述多个电容器被设置在所述多个第二电子开关的旁边,以减小所述可调频率驱动器的高度(68)。
3.如权利要求2所述的可调频率驱动器(20),其中,所述可调频率驱动器的高度小于大约55英寸。
4.如权利要求1所述的可调频率驱动器(20),其中,输入部分(26)被电气连接至所述主动前端转换器的输入并与所述主动前端转换器的输入远程地被安装。
5.如权利要求4所述的可调频率驱动器(20),其中,所述输入部分包括输入隔离开关(32)、电力熔断器(34)和接触器(36)的串联组合。
6.如权利要求4所述的可调频率驱动器(20),其中,所述输入部分被安装在远离所述可调频率驱动器的外壳(62)中。
7.如权利要求1所述的可调频率驱动器(20),其中,所述可调频率驱动器提供薄型结构。
8.如权利要求1所述的可调频率驱动器(20),其中,滤波器(28)被电气连接至所述主动前端转换器的输入并与所述主动前端转换器的输入远程地被安装。
9.一种可调频率驱动器(80),包括:
包括第一部分(96)和第二部分(98)的基座(94);
设置在所述基座上的转换器(100),所述转换器包括:
输入(104),
输出(106),以及
多个设置在所述输入和所述输出之间的整流器(108);以及设置在所述基座上的逆变器(102),所述逆变器包括:
电气连接至所述转换器的输出的输入(110),
输出(112),
多个设置在所述基座的第一部分上并电气连接至所述逆变器的输入的电容器(114),
多个设置在所述基座的第二部分上并电气连接在所述逆变器的输入和输出之间的电子开关(116),以及
热导管组件(118),
其中,所述逆变器被构造为提供一个三相的输出结构,
其中所述转换器的输入被构造为接收中压,以及
其中所述可调频率驱动器从冷却器的端部悬空伸出。
10.如权利要求9所述的可调频率驱动器(80),其中,所述多个电容器设置在所述多个电子开关旁边,以减小所述可调频率驱动器的高度(120)。
11.如权利要求10所述的可调频率驱动器(80),其中,所述可调频率驱动器的高度小于大约55英寸。
12.如权利要求9所述的可调频率驱动器(80),其中,变压器(84)与所述转换器的输入相互电气连接并与所述转换器的输入远程地被安装。
13.如权利要求12所述的可调频率驱动器(80),其中,输入部分(82)电气连接至所述变压器并与所述转换器的输入远程地被安装。
14.如权利要求13所述的可调频率驱动器(80),其中,所述输入部分包括输入隔离开关(88)、电力熔断器(90)和接触器(92)的串联组合。
15.如权利要求13所述的可调频率驱动器(80),其中,所述输入部分安装在远离所述可调频率驱动器的外壳(122)中。
16.如权利要求9所述的可调频率驱动器(80),其中,所述可调频率驱动器提供薄型结构。
17.如权利要求9所述的可调频率驱动器(80),其中,所述电子开关为IGBT(116)。
18.一种用于可调频率驱动的系统(69),包括:
旋转电气设备(70);以及
与所述旋转电气设备一体安装的可调频率驱动器(20),所述可调频率驱动器包括:
包括第一部分(40)和第二部分(42)的基座(38),
设置在所述基座上的主动前端转换器(22),所述主动前端转换器包括:
输入(44),
输出(46),以及
多个电气连接在所述输入和所述输出之间的第一电子开关(48),以及
设置在所述基座上的逆变器(24),所述逆变器包括:
电气连接至所述主动前端转换器的输出的输入(50),
输出(52),
多个设置在所述基座的第一部分上并电气连接至所述逆变器的输入的电容器(54),
多个设置在所述基座的第二部分上并电气连接在所述逆变器的输入和输出之间的第二电子开关(56),以及
热导管组件(58),
其中,所述逆变器被构造为提供一个三相的输出结构,
其中所述旋转电气设备形成具有端部的冷却器,
其中所述主动前端转换器的输入被构造为接收中压,以及
其中所述可调频率驱动器从所述冷却器的端部悬空伸出。
19.一种用于可调频率驱动的系统(125),包括:
旋转电气设备(126);以及
与所述旋转电气设备一体安装的可调频率驱动器(80),所述可调频率驱动器包括:
包括第一部分(96)和第二部分(98)的基座(94);
设置在所述基座上的转换器(100),所述转换器包括:
输入(104),
输出(106),以及
多个设置在所述输入和所述输出之间的整流器(108);以及
设置在所述基座上的逆变器(102),所述逆变器包括:
电气连接至所述转换器的输出的输入(110),
输出(112),
多个设置在所述基座的第一部分上并电气连接至所述逆变器的输入的电容器(114),
多个设置在所述基座的第二部分上并电气连接在所述逆变器的输入和输出之间的电子开关(116),以及
热导管组件(118),
其中,所述逆变器被构造为提供一个三相的输出结构,
其中所述旋转电气设备形成具有端部的冷却器,
其中所述转换器的输入被构造为接收中压,以及
其中所述可调频率驱动器从所述冷却器的端部悬空伸出。
CN201010270162.9A 2009-06-30 2010-06-30 可调频率驱动器和系统 Active CN101938250B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/494,629 US8508181B2 (en) 2009-06-30 2009-06-30 Adjustable frequency drive and system
US12/494,629 2009-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101938250A CN101938250A (zh) 2011-01-05
CN101938250B true CN101938250B (zh) 2015-05-13

Family

ID=43379931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010270162.9A Active CN101938250B (zh) 2009-06-30 2010-06-30 可调频率驱动器和系统

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8508181B2 (zh)
CN (1) CN101938250B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7353662B2 (en) * 2004-12-22 2008-04-08 York International Corporation Medium voltage starter for a chiller unit
US8590329B2 (en) 2004-12-22 2013-11-26 Johnson Controls Technology Company Medium voltage power controller
JP5720977B2 (ja) * 2010-07-20 2015-05-20 株式会社安川電機 マトリクスコンバータ
US8729844B2 (en) * 2012-01-18 2014-05-20 Hamilton Sundstrand Corporation Power converter with asymmetric phase shift autotransformer for alternating current (AC) motor
US20140340054A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 Rockwell Automation Technologies, Inc. Self-discharging capacitor
US9654021B2 (en) * 2013-10-09 2017-05-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multifunction power converter with option for integrated magnetics
CN106464145B (zh) * 2014-06-19 2019-06-25 株式会社安川电机 矩阵变换器
US9654017B2 (en) * 2014-12-08 2017-05-16 Johnson Controls Technology Company Structural frame cooling manifold
WO2017008373A1 (zh) * 2015-07-14 2017-01-19 睿能机电有限公司 电动工具的电源装置
CN106533228B (zh) * 2016-12-01 2019-08-13 阳光电源股份有限公司 五电平逆变电路的pwm控制方法、控制电路以及逆变器
US10629396B2 (en) 2017-05-08 2020-04-21 Rockwell Automation Technologies, Inc. Arc flash resistant enclosure with segregated cooling
EP3758212A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 ABB Schweiz AG Converter
US20230304697A1 (en) * 2020-09-01 2023-09-28 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Electrical enclosure assembly for hvac system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6822866B2 (en) * 2000-11-03 2004-11-23 Smc Electrical Products Inc. Microdrive
CN101252339A (zh) * 2008-03-26 2008-08-27 卧龙电气集团股份有限公司 多相电机变频调速器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4894763A (en) * 1988-12-05 1990-01-16 General Electric Company AC-AC converter using switches in a DC link
WO2004015851A2 (en) * 2002-07-31 2004-02-19 Smc Electrical Products, Inc. Low voltage, two-level, six-pulse induction motor controller driving a medium-to-high voltage, three-or-more-level ac drive inverter bridge
US6679076B1 (en) * 2003-04-17 2004-01-20 American Standard International Inc. Centrifugal chiller with high voltage unit-mounted starters
US7110272B2 (en) * 2004-06-22 2006-09-19 Smc Electrical Products, Inc. Inverter bridge controller implementing short-circuit protection scheme
US7353662B2 (en) * 2004-12-22 2008-04-08 York International Corporation Medium voltage starter for a chiller unit
US7202626B2 (en) * 2005-05-06 2007-04-10 York International Corporation Variable speed drive for a chiller system with a switched reluctance motor
US7640767B2 (en) * 2006-06-08 2010-01-05 Johnson Controls Technology Company Low voltage variable speed drive for application on medium/high voltage mains

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6822866B2 (en) * 2000-11-03 2004-11-23 Smc Electrical Products Inc. Microdrive
CN101252339A (zh) * 2008-03-26 2008-08-27 卧龙电气集团股份有限公司 多相电机变频调速器

Also Published As

Publication number Publication date
CN101938250A (zh) 2011-01-05
US20100327799A1 (en) 2010-12-30
US8508181B2 (en) 2013-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101938250B (zh) 可调频率驱动器和系统
EP3657661B1 (en) Conversion circuit, control method, and power supply device
Wang et al. Integrated modular motor drive design with GaN power FETs
CN102804570B (zh) 具有卸载网络的3级脉冲逆变器
CN102835017B (zh) 逆变器装置以及使用该逆变器装置的电气设备
CN101151790B (zh) 矩阵转换器及其操作方法
US20120249032A1 (en) Electric vehicle control device
EP2200167B1 (en) Power converter system
CN102638189A (zh) 五级功率转换的转换器
US8203236B2 (en) Dual voltage-source inverter system and method
US20140203559A1 (en) Connection for improved current balancing between parallel bridge circuits
Rizzo et al. Medium voltage drives: What does the future hold?
CN104052305A (zh) 功率变换系统
Rodriguez et al. Design and evaluation criteria for high power drives
JP3780949B2 (ja) 電力変換装置
Nikouie et al. A highly integrated electric drive system for tomorrow's EVs and HEVs
CN108566051A (zh) 一种1140v矿用安全型永磁直驱变频式一体机
Hiller et al. Converter topologies and power semiconductors for industrial medium voltage converters
EP2506421A2 (en) Electric vehicle control device
JP4178331B2 (ja) 直列多重パルス幅変調サイクロコンバータ装置およびその制御方法
CN100384074C (zh) 五电平高压变频器
CN100414820C (zh) 用于交流/交流电力转换的电力模块
CN101071975A (zh) 双三电平移相型高压大功率变频器
CN104270012B (zh) 一种多相变频器
CN102427307B (zh) 一种三相四线制三电平逆变器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190625

Address after: Dublin, Ireland

Patentee after: Eaton Intelligent Power Co.,Ltd.

Address before: Ohio, USA

Patentee before: Eaton Corp.