CN104124883A - 电力转换系统和控制电力转换系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力转换系统和控制电力转换系统的方法。提出了用于通过正弦波滤波器(16)和变压器(18)驱动永磁电机或其他负载(6)的电力转换器(10)、控制装置(20)和方法(100)，其中使用电流频率关系(24)控制逆变器输出电流(IA、IB、IC)以将期望频率或速度的值(21,31)转换为电流设置点(32)，使用具有比正弦波滤波器(16)的谐振频率低的带宽的控制算法(26)来调节逆变器输出电流(IA、IB、IC)。

Description

电力转换系统和控制电力转换系统的方法
技术领域
本发明涉及一种电力转换系统和控制电力转换系统的方法。
背景技术
无传感器电机驱动在多种应用、特别是直接在电机负载处提供位置和/或速度传感器困难或不切实际的应用中使用。典型的无传感器系统采用压频(V/F)(可替代地被称为伏特每赫兹(V/Hz))控制器，其根据期望电机速度或频率来提供电压设置点，这种形式的无传感器控制主要用于感应电机。在特定应用中，然而，通常需要升高电机驱动器输出电压的升压变压器。例如，变压器可以使得能够使用低压驱动器向中压感应电机供电，和/或可以使用升压变压器以降低I2R损失并且使得针对在电机驱动器与被驱动的电机之间的长电缆布设使用较短的测量电缆电线。特定应用还采样正弦波滤波器，例如抑制与脉宽调制变频驱动相关联的反射波电压尖峰的LC滤波器。然而，使用压频控制技术会导致问题，特别是在电机负载中的电机驱动器之间连接有变压器和/或正弦波滤波器的情况。例如，压频控制回路通常经受非受控驱动电流的变化，即使电压需求是恒定的。此外，升压变压器的饱和会导致显著增加的驱动电流，而不向电机负载传输太多的电力。另外，在启动条件下结合正弦波滤波器的压频控制会导致电机不能启动，具有针对低频需求的转子轴的大振荡。另外，当采用输出滤波器和变压器时，传统的无传感器压频驱动控制在驱动永磁电机时并不十分成功。因此，尽管无传感器控制方案由于电缆布设的长度并且避免了与从电机直接提供反馈相关联的成本而是有利的，但是需要针对无传感器电机驱动控制特别是针对驱动永磁电机的进一步改进。
发明内容
现在概述本公开内容的各个方面以便于对本公开内容的基本理解，其中，本发明内容并不是本公开内容的广泛概述，既不意在标识本公开内容的特定元素，也不意在描述本公开内容的范围。相反地，本发明内容的主要目的是在下文呈现更详细的方式之前以简化形式来呈现本公开内容的各个概念。本公开内容提供了使用电流调节和电流频率以及降低的带宽控制概念的无传感器位置控制，通过该无传感器位置控制，开环电力转换控制能够避免或消除传统的压频无传感器控制的上述缺点。这些技术和装置可见于如下特定应用：该应用与包括正弦波输出滤波器和升压变压器以提供驱动器与被驱动的电机(包括感应电机和/或永磁电机)之间的长电缆布设的无传感器电机驱动应用(例如潜水泵应用等)相关联。可以使用所述控制方法的其他应用也是可以的，包括向任何形式的负载提供变频交流输出的电力转换操作。
提出了一种电力转换系统，该电力转换系统包括：逆变器，所述逆变器提供交流输出电力以驱动负载；以及控制器，所述控制器通过控制算法、整体地或部分地根据频率或速度的设置点值来调节逆变器输出电流，所述控制算法具有比耦接在所述逆变器与所述负载之间的滤波器的谐振频率低的带宽。在某些实施方式中，所述控制器包括:电流频率控制部件,所述电流频率控制部件至少部分地根据所述频率或速度的设置点值提供电流设置点值；以及电流控制调节部件，所述电流控制调节部件执行所述控制算法，以至少部分地根据所述电流设置点值来调节逆变器输出电流。在某些实施中，所述电流控制调节器可以是具有低于所述输出滤波器的谐振频率的控制带宽的比例积分(PI)控制器，可以执行所述控制算法，以根据所述电流设置点值以及表示逆变器输出电流的一个或更多个反馈信号或值来调节逆变器输出电流。此外，所述控制器的某些实施包括速率限定部件，所述的速率限定部件能够操作以对接收到的期望频率或速度的值的变化速率进行限定从而提供经速率限定的频率或速度的设置点值。
根据本公开内容的另外方面提供了电力转换系统控制方法和具有计算机可执行指令的计算机可读介质，其中，至少部分地根据频率或速度的设置点值来确定电流设置点值，并且对电力转换系统的至少一个交流输出电流反馈信号或值进行采样。所述方法还包括使用具有比输出滤波器的谐振频率低的带宽的控制算法、根据电流设置点值和输出电流反馈来调节输出电流。在某些实施中，所述方法还包括对期望频率或速度的值的变化速率进行限定以确定频率或速度的设置点值，并且还可以包括：根据零电流值对应零频率值的电流频率关系来确定电流设置点值。在某些实施中，例如，所述电流频率关系可以为曲线或参数方程或查找表等，其包括对应于从零频率到截止频率的第一频率范围电流值增加的第一部分、以及针对在截止频率值以上的频率具有恒定电流值(例如逆变器的最大输出电流)的第二部分。
附图说明
以下描述和附图详细提出了本公开内容的特定示例性实施，其表示可以执行本公开内容的各种原理的若干个示例性方式。然而，所示示例并不穷尽本公开内容的许多可能的实施方式。当结合附图考虑时在以下的详细描述中将提出本公开内容的其他目的、优点和创新特征，在附图中：
图1是示出了根据本公开内容的一个或更多个方面的示例性变频驱动型电力转换系统的示意图，该电力转换系统通过正弦波滤波器、升压变压器和电缆向在针对潜水泵应用等的被驱动的永磁电机负载提供交流输出电力，其中，使用电流频率控制部件和降低的带宽比例积分(PI)控制部件来控制电机驱动逆变器的输出级；
图2是示出了根据本公开内容的图1的系统中的示例性逆变器控制器的进一步的细节的示意图，包括速率限定部件、电流频率控制部件和降低的带宽PI控制部件；以及
图3是示出了根据本公开内容的其他方面的用于控制通过滤波器驱动负载的电力转换系统的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在参照附图，以下结合附图描述若干个实施方式或实施，其中，相似的附图标记用于贯穿始终表示相似的元件，以及其中，各个特征未必是按比例绘制的。本公开内容提供了用于通过输出滤波器以及可选地通过附加变压器驱动电动机或其他负载的方法和装置，并且可见于潜水泵情形应用的或不需要从被驱动的负载直接反馈而向交流负载供电的其他应用。例如，可以通过使用所公开的装置和方法来增强即使针对永磁电机负载的无传感器电机驱动应用，并且消除或避免在传统的压频无传感器电机驱动系统中可见的不受调节的驱动器输出电流、变压器饱和以及与电机启动相关的问题。因此，可以结合使用正弦波滤波器和变压器以降低布线的成本和尺寸并且消除反射波问题来便利无传感器控制的优点：包括降低成本和系统复杂度、并且仍然实现相对于电机速度和/或位置或其他被驱动的负载的特性参数的增强的控制能力。此外，本公开内容的概念不需要附加硬件，因此为与传统的压频无传感器电机控制方案相关联的上述问题呈现了低成本的解决方案。
图1示出了示例性系统2，该示例性系统2具有向电机驱动电力转换系统10提供三相交流输入电力(例如480V AC，50或60Hz)的交流电源4。电机驱动器10转而通过正弦波滤波器16和连接的变压器18然后通过电缆8提供变频、变幅度的多相交流输出电力，以驱动所示的永磁体或感应电机负载6。在各种应用例如潜水泵中，可以使用相对长的电缆8，在特定实施中变压器18可以用作升压设备以将由电机驱动器10提供的电压输出升高至更高电平以减轻沿电缆8的长度的I2R损失、并且减小电缆8的尺寸，和/或使得相对低的电压电机驱动器10能够操作高电压电机负载6。由图1可见，电机驱动器10包括整流器12，该整流器12可以为有源(例如开关)整流器或无源整流器、全波整流器、半波整流器等，该整流器12接收来自源4的交流输入电力并且向总线或具有电容C的DC链路13提供直流电力。尽管被示出为多相整流器，但是可以在单相输入驱动器和电力转换器中采用本公开内容的概念。逆变器14接收来自总线电路13的直流电力、并且包括根据由控制器20提供的逆变器开关控制信号22进行操作的开关器件S1、S2、S3、S4、S5和S6，从而将直流电力转换为用于驱动电机负载6的交流输出电流IA、IB和IC。在所示的实施方式中，逆变器14提供三相输出，但是在本公开内容的范围内其他多相和单相输出实施也是可以的。可以使用任何合适的开关器件S1至S6，包括但不限制于绝缘栅双极晶体管(IGBT)、硅可控整流器(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、集成门极换流晶闸管(IGCT)等。
电机驱动器10还包括向逆变器开关S1至S6提供逆变器开关控制信号22的控制器20。控制器20以及其元件和部件(例如如以下图2进一步所示)可以包括合适的逻辑或基于处理器的电路元件，并且还可以包括信号电平放大装置和/或驱动器电路元件(未示出)(例如，诸如比较器、载波生成器或数字逻辑/处理器元件和信号驱动器)，以提供足以选择性地激励开关器件S1至S6的合适的驱动电压和/或电流电平。此外，控制器20可以根据如下任意合适的脉宽调制技术来提供开关控制信号22：包括但不限制于基于向量调制(SVM)载波的脉宽调制、选择性谐波消除(SHE)等。
图1的系统2还包括正弦波或输出滤波器16(在一个示例中，具有在每个输出线路中的串联滤波器电感器LF以及耦接在对应的相位线路与公共连接点之间的对应的滤波器电容器CF的三相LC滤波器)。可以使用其他输出滤波器拓扑例如LCL滤波器、CLC滤波器等，其中以任意合适的Δ配置或Y配置连接一个或更多个串联元件与另外的滤波器元件(例如滤波器电容器CF)。此外，如图1所示，在滤波器16与电机电缆8之间设置变压器18。在所示示例中，变压器18具有三相Δ连接初级绕组和Y连接次级绕组，但是可以使用任意合适的变压器初级和/或次级绕组配置或拓扑。此外，变压器18可以但未必为升压变压器。在特定应用中，升压变压器18有利地例如使得低压驱动器10向中压或高压电机6供电，或者使得使用中压驱动器10向高压电机6供电。另外或作为结合，升压变压器18可以有用以使得降低电缆8中承载的电流电平，从而便于使用较小直径的电缆电线并且相应降低电缆8中的I2R损失。此外，电缆8可以为用于使用电机6的引线对接电机驱动器输出、正弦波滤波器16与变压器18的任意合适的构造。
电机驱动器10及其控制器20以无传感器的方式操作，以控制被驱动的电机负载6的一个或更多个操作参数。例如，控制器20提供逆变器开关控制信号22，以控制电机6的位置和/或速度和/或转矩而不直接感测这些受控参数中的任意一个。在所示实施中，例如，在逆变器14的输出处提供电流传感器27以向控制器20提供如下反馈信号或值28：所述反馈信号或值28表示逆变器输出电流IA、IB和IC，和/或根据所述反馈信号或值28可以计算、导出或不然估计出这些输出电流的值。可以使用任意合适的电流感测设备27以生成信号和/或值28，以及可以提供模拟信号28、和/或传感器27可以为提供表示由逆变器14提供的输出电流IA、IB和IC的数字值28的智能传感器。
控制器20使用反馈信号或值28以及一个或更多个期望操作参数21、以局部闭路方式执行调节输出电流IA、IB和IC。总体上，然而，由控制器20实施的控制技术相对于被驱动的负载6的实际操作条件为基本上无传感器或开环的，因为不通过电机6本身获得直接反馈信号。在图1的示例中，例如，控制器20接收来自管理控制系统部件(未示出)的期望频率或电机速度值f*21，所述管理控制系统部件可以为分布式控制系统元件、用户可调节旋钮、本地用户接口等。此外，控制器20包括如以下进一步描述的电流频率控制部件24和降低的带宽比例积分(PI)控制器26。在操作中，控制部件24和26用于根据期望速度或频率的信号或值21以及反馈信号或值28、通过生成逆变器开关控制信号22来调节逆变器输出电流IA、IB和IC。
参照图2，图2示出了控制器20的一个实施方式，控制器20可选地包括前向控制回路路径中的速率限定器30、电流频率(I-F)控制部件24和PI控制器元件26。如果包括速率限定部件30，其接收期望频率或速度的值21、并且限定所述值的变化速率，以提供频率或速度的设置点值31作为电流频率控制部件24的输入。省略速率限定器30的其他实施方式也是可以的，其中电流频率部件24直接接收期望频率或速度的信号21作为设置点输入。在所示实施中，来自速率限定器30的输出信号或值为经速率限定的频率或速度的设置点信号或值31(例如fRL)，速率限定部件30可为任意合适的硬件、处理器执行的软件、处理器执行的固件、可编程逻辑元件、模拟电路元件等，其限定接收到的期望速度或频率的信号21的变化速率。
在一个可能的实施中，例如，速率限定器30限定速度信号21的变化速率，使得输出信号31处于其变化不快于电机6的最大加速能力的频率。例如，正弦波滤波器16可以具有几千Hz(例如在一个示例中约为4000Hz)的谐振频率(根据滤波器电感器LF的电感和滤波器电容器CF的电容确定的)，速率限定器30操作将接收到的信号21的变化速率限定为每秒几十个周期(例如，在一个实施方式中约为20-30Hz或更低)。操作中，接收到的信号21的步进变化将被变成斜坡信号31，从而速率限定器30防止其后的电流频率控制部件24要求立即变化为高频电流。特别的与输出正弦波滤波器16和/或变压器18一起使用时，立即变化为高频电流输出未必引起电机负载6旋转。在特定实施方式中使用速率限定器30有利地将频率设置点的变化速率向下限定为电机负载6可以以期望速率加速的值。
经速率限定的频率或速度的设置点值31被提供为电流频率控制部件24以及如以下将详细描述的集成式系统40、42的输入。电流频率(I-F)控制部件24接收经速率限定的频率或速度的设置点31，并相应生成δ轴电流设置点(i*δ)32。如图2所描述地，控制器20例如以处理器执行软件或固件来实施各个部件，并且操作同步δ、γ参考帧中的特定变量，接收到的反馈信号或值28以及生成的开关控制信号22被参考为静止(例如a、b、c)参考帧。关于此，所示的δ、γ参考帧以与传统的现场通信控制(D，Q)参考帧相等的频率来旋转，但是位置未必相同，γ和δ某种程度上与“d”和“q”相似，但是它们未必匹配(例如γ将可能位于D轴与Q轴之间的某处，γ和δ相互垂直)。还需要理解可以以其他参考帧执行电流调节。
由图2可见，电流频率控制部件24基于接收到的(例如经速率限定的)频率或速度的设置点信号或值31来提供电流设置点输出32。在一个可能的实施中，电流频率控制部件24实施如所示的具有零电流值对应零频率值(例如0Hz)的电流频率关系的双量程曲线或函数。如图2所示，通过控制部件24实施的电流频率关系包括对应于从零频率值到截止频率值FCUT的第一频率范围电流值增加的第一部分、以及对应于在截止频率FCUT以上的频率电流值恒定(例如，IMAX)的第二部分，其中IMAX在特定实施中可以为逆变器14的最大额定输出电流，将截止频率FCUT优选地设置为与电机6的很低的操作频率(例如在一个实施中约为0.5至1.0Hz)对应。在特定实施方式中的电流频率控制部件24可以使用查找表或参数函数来实施。关于此，电流频率关系有利地避免了以零频率向变压器18和电机6提供电流，并且包括直至截止频率为止的第一斜变部分，在第一斜变部分之后要求最大电流，从而控制部件24避免向变压器18发送直流。I-F控制部件24从而避免了向变压器18发送直流，电机负载6典型地以最大电流IMAX进行操作，从而电机驱动器10的操作与现有的无传感器驱动的传统压频方法很不同。
电流频率控制器24的输出(i*δ)为被提供给PI控制部件26的δ轴电流设置点32。PI控制不是对本公开内容的所有实施方式的严格要求，其中，可以使用任意合适的电流调节算法以按照比正弦波滤波器16的谐振频率低的算法带宽来调节逆变器输出电流IA、IB和IC。在所示实施方式中，PI控制器26根据零γ轴值33(i*γ＝0)进行操作，尽管这并非对本公开内容的所有实施的严格要求。PI控制器26可以为公知的比例积分控制算法的任意合适的实施，但是控制算法是带宽限定的。此外，控制部件26可以为将对应微分增益(KD)设置为零的PID控制器。本发明人已经意识到：限定PI控制器26的带宽避免或消除了在上电期间、特别是驱动器10正通过正弦波滤波器16和/或变压器18提供输出电流的情况下的大浪涌电流(inrush current)。在特定应用中，例如，正弦波滤波器16使得逆变器输出特别容易受到大浪涌电流的影响，将PI控制器26(或通过控制器20实施的其他电流调节控制算法)的带宽限定为刚好低于正弦波滤波器谐振频率有助于消除或避免特别是上电时的高浪涌电流电平。
降低的带宽PI控制器26还接收来自机载输出电流传感器27的根据逆变器14的输出的反馈。所示的控制器20包括静止至同步参考帧转换器部件44(a,b,c→δ,γ)，其提供从感测的逆变器输出相位电流IA、IB和IC转换的、作为PI控制器26的输入的δ和γ电流反馈值46和48(iδ和iγ)。此外，转换器44根据相位角信号或值θ43执行参考帧转换，所述相位角信号或值θ43在所示实施方式中、基于经速率限定的频率或速度的设置点信号或值31被计算作为频率ω的积分(2π*fRL)，乘法器部件40生成频率信号ω41以及积分器部件42提供相位角信号或值θ43。此外，PI控制器26分别提供δ和γ轴电压设置点信号或值的输出Vδ35和Vγ34，所述输出Vδ35和Vγ34被转换器36(δ,γ→a,b,c)使用相位角信号或值θ43转换为静止参考帧。参考帧转换器36使用已知技术转而提供一组三个静止参考帧电压设置点信号或值37(Va，Vb和Vc)、作为包括任意合适形式的调制、隔离、放大器、驱动电路元件等的脉宽调制(PWM)部件38的输入，以生成逆变器开关控制信号22。
在特定实施方式中，在控制部件26中实施的PI或其他调节控制算法的带宽刚好低于相关联的正弦波滤波器16的谐振频率。在这点上，传统的伺服和/或电机驱动控制算法使用相对高的带宽例如按照1kHz的量级调节电流。然而，如上所述，这样的高控制算法带宽会导致不稳定或不能适当地控制提供给电机负载6的输出电流，和/或导致不期望的变压器18的饱和以及过度的浪涌电流的问题。根据本公开内容，PI控制器26的带宽优选地比正弦波滤波器16的谐振频率低一个或更多个量级的幅度。例如，PI控制器带宽26可以处于用于与具有大约2kHz至6kHz的谐振频率的正弦波滤波器16相关联的大约20Hz或30Hz的量级。这可以通过例如限定在PI控制器26的调节算法中使用的比例和积分增益(例如KP和KI)来实施。在这点上PI控制器26的输出可以实施为电流设置点值32和33与对应的反馈值46和48之间的误差的求和乘以比例常数KP与误差乘以积分常数KI的积分相加的和。因此在特定实施方式中，电流回路调节带宽显著低于滤波器16的谐振范围，这可以通过对在PI算法26中使用的KI和KP值进行约束或限定来实施，使得在特定实施中整个闭路的谐振点低于大约20或30Hz。因此，由控制器20实施的电流调节算法不试图调节在大约30Hz以上的电流。PI控制器26的输出34、35为同步参考帧电压值34和35，所述值34和35然后被转变成用于脉宽调制逆变器开关S1至S6的三相静止参考帧值37。
还参照图3，图3提供了用于控制通过滤波器(例如正弦波滤波器16)驱动负载(例如电机6)的电力转换系统(例如以上的电机驱动器10)的方法100的流程图。尽管以一些列动作或事件的形式描写和描述示例性方法100，但是应当理解的是本公开内容的各个方法并不受在此具体提出的这样的动作或事件的所示顺序的限制。在这点上，除了以下具体提供的，一些动作或事件可以与除了在此说明和描述的动作和事件之外的其他动作或事件以不同顺序和/或同时出现，并非所有示出的步骤需要实施根据本公开内容的处理或方法。所示方法可以以硬件、处理器执行的软件或其组合来实施，以使用在本文中描述的带宽限定控制算法来提供无传感器电机控制，各个实施方式或实施包括具有执行所示和描述的方法的计算机执行指令的非暂态计算机可读介质。例如，可以使用与控制器20相关联的一个或更多个处理器，通过执行存储在与控制器20关联操作的电子存储器中的指令来实施方法100。
处理100开始于接收更新后的期望频率或速度的值(例如以上图1和图2中的信号或值f*21)的102。在104处，期望值f*可选地被速率限定以提供经速率限定的频率或速度的设置点值(例如图2中的fRL31)。在图3的106处，至少部分地根据频率或速度的设置点值21、31来确定电流设置点值(图2中的δ轴电流设置点值i*δ32)。在108处，对电力转换器的一个或更多个交流输出电流反馈信号或值进行采样(例如以上图1中使用传感器27采样的IA、IB和IC)。在110处，使用具有低于滤波器16的谐振频率的带宽的控制算法、根据电流设置点值32和反馈信号或值28来调节交流输出电流。例如，使用具有比正弦波滤波器16的谐振频率低的带宽的比例积分控制算法(例如通过PI控制器26)来调节上述电机驱动器10中的交流输出电流。图3中的处理100然后返回102处接收另外的更新后的期望频率或速度的值21并且如上所述继续。
因此，上述技术和装置有利地便于例如在以上描述的应用中的感应或永磁电机负载6的无传感器控制，其中，正弦波滤波器16和/或变压器18被设置以提供长的电缆长度8而不具有与传统的压频控制方案相关联的缺点。此外，所公开的概念可以被采用不需要任何附加硬件，并且可以基本上以电机驱动控制器20的处理器执行软件来实施。此外，可以采用这些技术降低或避免与传统方法相关联的滤波器浪涌电流、变压器饱和以及非受控的电机驱动输出电流振荡，并且避免与负载6处的传感器的设置相关联的额外成本和/或系统复杂度。此外，所述技术还使得具有采用变压器18的系统设计灵活度以提供长电缆布设，并且降低或避免I2R损失并允许使用较短电缆8，从而为潜水泵应用或变压器18能够提供用于中压或高压电机6包括永磁电机的低压电机驱动器10的使用的其他设施提供切实可行的解决方案。
以上示例仅仅是本公开内容的各个方面的若干个可能的实施方式的说明，其中当本领域的技术人员阅读并理解本说明书及附图时可以做出等价变型和/或修改。特别地关于上述部件(组件、设备、系统、电路等)执行的各种功能，用于描述这样的部件的术语(包括引用“装置”)除非特别指出，意在对应于任何部件，例如执行所述部件的指定功能(即功能上等价)的硬件、处理器执行软件或其组合，尽管与执行本公开内容的所述实施中的功能的所公开的结构结构上不等价。此外，尽管相对于若干个实施中的仅一个实施公开了本公开内容的特定特征，但是这样的特征可以与其他实施的一个或更多个其他特征进行组合，只要这样的组合对任何给定或特定应用为期望并有利地即可。此外，对于术语“包含”、“具有”或其变型用于详细描述和/或权利要求中的程度，这样的术语意在为与术语“包括”相似方式的包容性。
根据上述描述可知，本发明的实施例公开了以下技术方案，包括但不限于：
方案1.一种电力转换系统，包括：
逆变器，所述逆变器包括能够根据开关控制信号进行操作的多个开关器件，以提供交流输出电力来驱动负载；以及
控制器，所述控制器向所述逆变器提供所述开关控制信号，以通过控制算法、至少部分地根据频率或速度的设置点值来调节逆变器输出电流，所述控制算法具有比耦接在所述逆变器与所述负载之间的滤波器的谐振频率低的带宽。
方案2.根据方案1所述的电力转换系统，其中，所述控制器包括：
电流频率控制部件，所述电流频率控制部件根据所述频率或速度的设置点值提供电流设置点值；以及
电流控制调节部件，所述电流控制调节部件执行所述控制算法，以至少部分地根据所述电流设置点值来调节所述逆变器输出电流。
方案3.根据方案2所述的电力转换系统，其中，所述电流控制调节部件是具有比耦接在所述逆变器与所述负载之间的所述滤波器的谐振频率低的带宽的比例积分控制器。
方案4.根据方案3所述的电力转换系统，其中，所述电流控制调节部件执行所述控制算法，以根据所述电流设置点值和表示所述逆变器输出电流的至少一个反馈信号或值来调节所述逆变器输出电流。
方案5.根据方案4所述的电力转换系统，其中，所述控制器包括速率限定部件，所述速率限定部件对接收到的期望频率或速度的值的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值。
方案6.根据方案3所述的电力转换系统，其中，所述控制器包括速率限定部件，所述速率限定部件对接收到的期望频率或速度的值的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值。
方案7.根据方案2所述的电力转换系统，其中，所述电流控制调节部件执行所述控制算法，以根据所述电流设置点值以及表示所述逆变器输出电流的至少一个反馈信号或值来调节所述逆变器输出电流。
方案8.根据方案7所述的电力转换系统，其中，所述控制器包括速率限定部件，所述速率限定部件对接收到的期望频率或速度的值的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值。
方案9.根据方案2所述的电力转换系统，其中，所述控制器包括速率限定部件，所述速率限定部件对接收到的期望频率或速度的值的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值。
方案10.根据方案2所述的电力转换系统，其中，所述控制器包括调节所述逆变器输出电流的比例积分控制器，所述比例积分控制器具有比耦接在所述逆变器与所述负载之间的所述滤波器的谐振频率低的带宽。
方案11.根据方案10所述的电力转换系统，其中，所述控制器根据从所述频率或速度的设置点值得到的电流设置点值以及根据表示所述逆变器输出电流的至少一个反馈信号或值，调节所述逆变器输出电流。
方案12.根据方案10所述的电力转换系统，其中，所述控制器包括速率限定部件，所述速率限定部件对接收到的期望频率或速度的值的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值。
方案13.根据方案1所述的电力转换系统，其中，所述控制器根据从所述频率或速度的设置点值得到的电流设置点值以及根据表示所述逆变器输出电流的至少一个反馈信号或值，调节所述逆变器输出电流。
方案14.根据方案1所述的电力转换系统，其中，所述控制器包括速率限定部件，所述速率限定部件对接收到的期望频率或速度的值的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值。
方案15.一种用于控制电力转换系统的方法，所述电力转换系统通过滤波器驱动负载，所述方法包括：
至少部分地根据频率或速度的设置点值来确定电流设置点值；
对所述电力转换系统的至少一个交流输出电流反馈信号或值进行采样；以及
使用具有比所述滤波器的谐振频率低的带宽的控制算法、根据所述电流设置点值以及所述至少一个交流输出电流反馈信号或值，调节所述至少一个交流输出电流。
方案16.根据方案15所述的方法，包括对期望频率或速度的值的变化速率进行限定以确定所述频率或速度的设置点值。
方案17.根据方案15所述的方法，其中，所述电流设置点值是根据零电流值对应零频率值的电流频率关系确定的。
方案18.根据方案17所述的方法，其中，所述电流频率关系包括对应于从零频率值到截止频率值的第一频率范围电流值增加的第一部分、以及对应于比所述截止频率值高的频率电流值恒定的第二部分。
方案19.根据方案15所述的方法，其中，使用具有比所述滤波器的谐振频率低的带宽的比例积分控制算法来调节所述至少一个交流输出电流。
20.一种具有用于控制电力转换系统的计算机可执行指令的计算机可读介质，所述电力转换系统通过滤波器驱动负载，所述计算机可读介质包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于：
至少部分地根据频率或速度的设置点值来确定电流设置点值；
对所述电力转换系统的至少一个交流输出电流反馈信号或值进行采样；以及
使用具有比所述滤波器的谐振频率低的带宽的控制算法、根据所述电流设置点值以及所述至少一个交流输出电流反馈信号或值，调节所述至少一个交流输出电流。
部件列表
S1至S6 开关器件
IA、IB、IC 交流输出电流
2 系统
4 交流电源
6 感应电机负载/永磁体
8 电缆
10 电机驱动电力转换系统
12 整流器
13 直流链路
14 逆变器
16 正弦波滤波器
18 变压器
20 控制器
21 操作参数
22 逆变器开关控制信号
24 电流频率控制部件
26 带宽比例积分(PI)控制器
27 电流传感器
28 反馈信号
30 速率限定器
31 速度设置点值
32 δ轴
33 零γ轴值
34,35 同步参考帧电压值
36 参考帧转换器
37 参考帧电压设置点信号
40,42 集成式系统
43 相位角信号
44 转换器
46,48 δ和γ电流反馈值
100 方法
102，104，106，108，110 步骤

Claims (10)

1.一种电力转换系统(10)，包括：
逆变器(14)，所述逆变器(14)包括能够根据开关控制信号(22)进行操作的多个开关器件(S1-S6)，以提供交流输出电力来驱动负载(6)；以及
控制器(20)，所述控制器(20)向所述逆变器(14)提供所述开关控制信号(22)，以通过控制算法(26)、至少部分地根据频率或速度的设置点值(21,31)来调节逆变器输出电流(IA、IB、IC)，所述控制算法(26)具有比耦接在所述逆变器(14)与所述负载(6)之间的滤波器(16)的谐振频率低的带宽。
2.根据权利要求1所述的电力转换系统(10)，其中，所述控制器(20)包括：
电流频率控制部件(24)，所述电流频率控制部件(24)根据所述频率或速度的设置点值(21,31)提供电流设置点值(32)；以及
电流控制调节部件(26)，所述电流控制调节部件(26)执行所述控制算法，以至少部分地根据所述电流设置点值(32)来调节所述逆变器输出电流(IA、IB、IC)。
3.根据权利要求2所述的电力转换系统(10)，其中，所述控制器(20)包括速率限定部件(30)，所述速率限定部件(30)对接收到的期望频率或速度的值(21)的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值(31)。
4.根据权利要求1所述的电力转换系统(10)，其中，所述控制器(20)包括调节所述逆变器输出电流(IA、IB、IC)的比例积分控制器(26)，所述比例积分控制器(26)具有比耦接在所述逆变器(14)与所述负载(6)之间的所述滤波器(16)的谐振频率低的带宽。
5.根据权利要求4所述的电力转换系统(10)，其中，所述控制器(20)包括速率限定部件(30)，所述速率限定部件(30)对接收到的期望频率或速度的值(21)的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值(31)。
6.根据权利要求1所述的电力转换系统(10)，其中，所述控制器(20)根据从所述频率或速度的设置点值(21,31)得到的电流设置点值(32)以及根据表示所述逆变器输出电流(IA、IB、IC)的至少一个反馈信号或值(46,48)，调节所述逆变器输出电流(IA、IB、IC)。
7.根据权利要求1所述的电力转换系统(10)，其中，所述控制器(20)包括速率限定部件(30)，所述速率限定部件(30)对接收到的期望频率或速度的值(21)的变化速率进行限定以提供所述频率或速度的设置点值(31)。
8.一种用于控制电力转换系统(10)的方法(100)，所述电力转换系统(10)通过滤波器(16)驱动负载(6)，所述方法(100)包括：
至少部分地根据频率或速度的设置点值(21,31)来确定电流设置点值(32)；
对所述电力转换系统(10)的至少一个交流输出电流反馈信号或值(IA、IB、IC)进行采样；以及
使用具有比所述滤波器(16)的谐振频率低的带宽的控制算法(26)、根据所述电流设置点值(32)以及所述至少一个交流输出电流反馈信号或值(IA、IB、IC)，调节所述至少一个交流输出电流(IA、IB、IC)。
9.根据权利要求8所述的方法(100)，包括对期望频率或速度的值(21)的变化速率进行限定以确定所述频率或速度的设置点值(31)。
10.根据权利要求8所述的方法(100)，其中，使用具有比所述滤波器(16)的谐振频率低的带宽的比例积分控制算法(26)来调节所述至少一个交流输出电流(IA、IB、IC)。
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