CN104242739A - 降低有多个逆变器的公共 dc 母线的无功电流的系统和方法 - Google Patents

降低有多个逆变器的公共 dc 母线的无功电流的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104242739A
CN104242739A CN201410246629.4A CN201410246629A CN104242739A CN 104242739 A CN104242739 A CN 104242739A CN 201410246629 A CN201410246629 A CN 201410246629A CN 104242739 A CN104242739 A CN 104242739A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
phase angle
bus
reactive current
carrier phase
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.)
Pending
Application number
CN201410246629.4A
Other languages
English (en)
Inventor
黄荣军
克雷格·温特哈尔特
马克·格里斯
李野
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.)
Rockwell Automation Technologies Inc
Original Assignee
Rockwell Automation Technologies Inc
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 Rockwell Automation Technologies Inc filed Critical Rockwell Automation Technologies Inc
Publication of CN104242739A publication Critical patent/CN104242739A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/06—Two-wire systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion 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
    • H02M7/493—Conversion 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 the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043—Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators

Landscapes

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

Abstract

公开了一种被配置成降低在由多个逆变器(15)共享的DC母线(13)上存在的无功电流的幅度的系统。对针对每个逆变器(15)的调制例程的开关周期的启动进行同步，并且针对在逆变器(15)中的每一个内的载波信号来确定载波相位角。每个逆变器(15)的调制例程生成在共享DC母线(13)上的无功电流。通过控制用于每个逆变器(15)的载波相位角，第一逆变器(15)的无功电流可以被生成为处于与由第二逆变器(15)生成的无功电流的相位角偏移的相位角。因此，来自第一逆变器(15)的无功电流抵消了来自第二逆变器(15)的无功电流的至少一部分，降低了在DC母线(13)上存在的总无功电流。

Description

降低有多个逆变器的公共 DC 母线的无功电流的系统和方法
技术领域
本文公开的主题总体上涉及具有由多个逆变器共享的直流(DC)母线的系统，以及更加具体地涉及用于降低由于多个逆变器而在DC母线上存在的无功电流的幅度的系统。
背景技术
如本领域技术人员已知的，电机驱动器接收输入电压并将该输入电压转换成合适的输出电压，以用于控制电机的操作。在交流(AC)电机驱动器中，三相AC电压通常在例如230V或460V处可用作输入电压。电机驱动器包括将AC输入电压整流为直流(DC)电压的转换器部分。跨电机驱动器中的DC母线的第一轨和第二轨存在DC电压。逆变器部分包括开关，例如晶体管、晶闸管或可控硅整流器，以将DC母线上的DC电压转换为以期望幅度和频率输出的AC电压来控制电机的操作。还已知的是，可以将转换器、DC母线和逆变器部分封入单个壳体中作为被配置成安装在控制柜中的集中式电机驱动器。可替代地，电机驱动器的一部分例如逆变器部分可以包括在独立的壳体中或集成到电机壳体中，并且可以位于待控制的电机旁边。转换器部分可以包括在被配置成安装在控制柜中的壳体中。包括DC母线线缆以及电感性或电容性元件的DC链路将转换器部分连接至一个或更多个分布式逆变器部分。
电机驱动器通常利用脉宽调制(PWM)例程来控制逆变器部分中的开关。开关将DC母线的第一轨或第二轨与AC输出交替地连接和断开。因此，结果的输出为零伏或者完全处于在DC母线上存在的电压电平。为了改变输出电压的幅度，PWM例程以预定间隔重复执行，该预定间隔有时还被称为载波周期，其中载波周期的倒数为载波频率。PWM例程接收与期望的输出电压幅度对应的参考信号，并控制开关使得DC母线在载波周期的一部分内连接至输出。因此，在每个载波周期期间，输出在载波周期的一定百分比内接通并且在载波周期的剩余百分比内断开，并且产生针对每个载波周期的平均电压幅度。通过改变每个开关接通或断开的载波周期的百分比，平均电压幅度进行改变使得其与输入至PWM例程的参考信号对应。如果期望的AC电压的基频显著小于载波频率，则结果的输出电压波形接近期望的AC电压。
然而，高频开关生成可能例如在DC母线上存在的、处于载波频率的不期望无功电流和其谐波或倍频波。在分布式电机驱动器中特别关注在DC母线上存在的无功电流。逆变器部分可以与转换器部分存在显著的距离，并且DC母线线缆和其他无功DC链路部件如电感器和电容器存在对高频无功电流的显著阻抗。由于这些阻抗，无功电流在DC链路部件中作为功率损耗至少部分地耗散。此外，如果将多个逆变器部分连接至单个转换器，每个逆变器部分生成被传送至DC母线的无功电流，从而增加了无功电流的最大潜在幅度。
在历史上，已知的是增加用于转换器部分与逆变器部分之间的DC母线的DC链路部件的尺寸来容纳增加的电流。然而，在一些应用中，逆变器部分安装在其控制的机器上并且分布在受控机器或处理周围。因此，可能需要几十或几百英尺的线缆布线以将每个逆变器部分连接至转换器部分。线规或其他DC链路部件的增加导致受控系统的成本显著增加和潜在不期望的重量。
因此，期望控制在共享DC母线上的每个逆变器的开关以降低在DC母线上存在的总无功电流。
发明内容
本文公开的主题描述了一种被配置成降低在由多个逆变器共享的DC母线上存在的无功电流的幅度的系统。所述系统可以包括被配置成控制多个逆变器的一个处理器，或者包括各自被配置成控制相应逆变器的多个处理器。由所述处理器中之一生成同步信号以协调用于每个逆变器的调制例程的每个开关周期的启动。针对逆变器中的每一个确定载波相位角，所述载波相位角限定了在由每个逆变器的调制例程使用的载波信号内与开关周期的启动对应的点。每个逆变器的调制例程在共享DC母线上生成无功电流，所述无功电流的一个分量被称为波纹电流。通过控制用于每个逆变器的载波相位角，第一逆变器的无功电流可以被生成为处于与由第二逆变器生成的无功电流的相位角偏移的相位角。因此，来自第一逆变器的无功电流抵消了来自第二逆变器的无功电流的至少一部分，降低了在DC母线上存在的总无功电流。
根据本发明的一个实施方式，公开了一种用于降低在DC母线上存在的无功电流的系统。DC母线具有第一电压轨和第二电压轨，并且被配置成具有存在于第一电压轨和第二电压轨之间的DC电压电位。所述系统包括多个逆变器，每个逆变器包括：输入，所述输入被配置成连接至DC母线的第一电压轨和第二电压轨；输出，所述输出被配置成连接至交流(AC)负载；以及多个开关器件。每个开关器件由开关信号控制以使所述输入与所述输出交替地连接和断开。
调制模块被配置成以周期性间隔执行。在每个周期性间隔期间，调制模块根据至少一个电压参考信号和在周期性间隔内重复的载波信号来确定开关信号中的每一个。每个载波信号至少部分地通过载波相位角来限定，并且每个电压参考信号与用于AC负载的每个相的期望输出电压对应。同步信号与调制模块中的每一个进行通信，并由每个调制模块使用以基本上同时启动每个调制模块对应的周期性间隔。
控制器生成用于每个逆变器的载波相位角。用于每个逆变器的载波相位角被确定为使得第一无功电流至少部分地由第二无功电流抵消，该第一无功电流是通过使第一逆变器中的输入与输出交替地连接和断开的所述多个开关器件而生成的，并且该第二无功电流是通过使第二逆变器中的输入与输出交替地连接和断开的所述多个开关器件而生成的。
根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于连接至公共DC母线的逆变器。所述公共DC母线具有第一电压轨、第二电压轨、存在于第一电压轨和第二电压轨之间的DC电压电位、以及连接至所述公共DC母线的至少一个另外的逆变器。所述逆变器包括：第一输入，所述第一输入被配置成接收同步信号；第二输入，所述第二输入被配置成接收对连接至公共DC母线的另外逆变器的数目的指示；DC母线输入，所述DC母线输入被配置成连接至公共DC母线的第一电压轨和第二电压轨；输出，所述输出被配置成连接至AC负载；存储器设备，所述存储器设备被配置成存储与每个逆变器对应的标识符；控制器，所述控制器被配置成生成载波相位角；以及多个开关器件，所述多个开关器件由开关信号控制以使所述DC母线输入与所述输出交替地连接和断开。载波相位角是根据连接至公共DC母线的另外逆变器的数目和所述标识符来确定的。
调制模块被配置成以周期性间隔执行。每个周期性间隔的启动时间至少部分地通过同步信号来限定，并且在每个周期性间隔期间，调制模块根据至少一个电压参考信号和在周期性间隔内重复的载波信号来确定开关信号中的每一个。每个载波信号至少部分地通过载波相位角来限定，并且每个电压参考信号与用于AC负载的每个相的期望输出电压对应。
根据本发明的再一实施方式，公开了一种控制多个逆变器的方法，其中每个逆变器将来自共享DC母线的DC电压转换为AC电压。根据该方法，使用控制器来生成同步信号，并且所述同步信号限定了针对用于所述逆变器中的每一个的调制例程的周期性间隔的启动。使用控制器来确定用于所述逆变器中的每一个的载波相位角，使得由第一逆变器生成的第一无功电流至少部分地被由第二逆变器生成的第二无功电流抵消。使用控制器根据所述载波相位角来生成针对用于所述逆变器中的每一个的调制例程的载波信号。调制模块针对每个逆变器执行以根据载波信号和至少一个电压参考信号来确定多个开关信号。每个电压参考信号与用于AC电压的每个相的期望输出电压对应，并且每个开关信号控制开关器件以使所述DC母线与所述逆变器的输出交替地连接和断开。
对于本领域的技术人员而言，本发明的这些和其他优点以及特征将根据详细描述和附图而变得明显。然而，应当理解指示本发明的优选实施方式的详细描述和附图仅通过说明的方式给出而并不进行限制。可以在不脱离本发明的精神的情况下在本发明的范围内进行许多改变和修改，并且本发明包括所有这样的修改。
附图说明
在附图中示出了本文公开的主题的各种示例性实施方式，其中相同的附图标记贯穿附图表示相同的部件，在附图中：
图1是结合本发明的一个实施方式的示例性系统的框图表示；
图2是结合本发明的一个实施方式的多轴电机驱动器的示意图；
图3是结合本发明的一个实施方式的分布式电机驱动系统的示意图；
图4是来自图3的逆变器中之一的逆变器部分的示意图；
图5是根据本发明的一个实施方式的一对彼此对准的载波信号的图形表示；
图6是根据本发明的一个实施方式的一对彼此偏移的载波信号的图形表示；
图7是由两个电机汲取的电流的图形表示，其中每个电机处于电机驱动操作模式并且所述一对载波信号彼此对准；
图8是由两个电机汲取的电流的图形表示，其中每个电机处于电机驱动操作模式并且所述一对载波信号彼此偏移；
图9是由两个电机汲取的电流的图形表示，其中一个电机处于再生操作模式而另一电机处于电机驱动操作模式，并且所述一对载波信号彼此对准；
图10是由两个电机汲取的电流的图形表示，其中一个电机处于再生操作模式而另一电机处于电机驱动操作模式，并且所述一对载波信号彼此偏移；
图11是由两个逆变器生成的无功电流的矢量表示，其中无功电流的相位角彼此同相；
图12是由两个逆变器生成的无功电流的矢量表示，其中无功电流的相位角彼此异相；
图13是由三个逆变器生成的无功电流的矢量表示，其中无功电流的相位角彼此同相；
图14是由三个逆变器生成的无功电流的矢量表示，其中无功电流的相位角彼此异相；
图15是由三个逆变器生成的无功电流的矢量表示，其中每个无功电流的幅度改变并且无功电流的相位角彼此异相；
图16是由三个逆变器生成的无功电流的矢量表示，其中每个无功电流的幅度改变并且无功电流的相位角彼此异相；以及
图17是根据本发明的一个实施方式在操作模式之间进行转变的载波信号的图形表示。
在描述附图中所示的本发明的各个实施方式时，为了清晰起见采用了特定术语。然而，本发明并不意在受限于所选择的特定术语，并且要理解，每个特定术语包括以相似方式操作以实现相似目的的所有技术等同物。例如，经常使用词语“连接”、“附接”或其相似术语。所述术语并不受限于直接连接而是包括通过其他元件的连接，其中本领域的技术人员认为这样的连接是等效的。
具体实施方式
首先转向图1，示出了包括连接至单个DC母线13的多个逆变器15的系统的框图表示。根据所示实施方式，转换器11接收第一形式的电力并将该电力提供至DC母线13。输入可以为DC电压或AC电压，其中AC电压为单相或多相。转换器11被配置成供应在DC母线13上的经调节DC电压。所述系统包括至少第一逆变器15和第二逆变器15，但是可以包括任何数目的另外逆变器15。每个逆变器15将DC母线13上存在的DC电压转换为AC电压以用于由电气负载使用。通信媒介17在转换器11与每个逆变器15之间延伸。通信媒介17可以为被配置成传输数据包的单个电导体、多个电导体、网络线缆，或者为被配置成根据应用要求在设备之间传输数据的任何其他合适的通信媒介17。可选地，通信媒介17可以仅在逆变器15之间延伸。
接着转向图2，本发明的一个实施方式包括连接至三相AC输入电压12的电机驱动器9。电机驱动器9被配置具有多个逆变器部分32和42以分别提供多个输出14和18。电机驱动器9生成被示为三相AC输出电压的第一输出14以控制第一电机16，并且生成同样被示为三相AC输出电压的第二输出18以控制第二电机20。在不脱离本发明的范围的情况下，设想输出电压14或18可以为由连接至驱动器的电机所需要的单相AC输出电压、多相AC输出电压或DC电压。
通过转换器部分22将AC输入电压12转换为在DC母线24上存在的DC电压。在DC母线24的第一轨28与第二轨30之间存在DC电压电位。DC母线电容器26连接在第一轨28与第二轨30之间以降低由于将AC电压转换为DC电压而产生的无功电压的幅度。要理解，DC母线电容器26可以为单个电容器，或以并联、串联或其组合的形式连接的多个电容器。在第一轨28与第二轨30之间的电压电位的幅度通常约等于或大于AC输入电压的峰的幅度。进一步设想DC母线可以包括不止两个轨，包括但不限制于如可能在多电平转换器中存在的多个正轨、多个负轨、中性轨或其组合。
单个转换器部分22设置在输入电压12与DC母线24之间，而两个逆变器部分32和42设置在公共DC母线24与这两个逆变器部分的相应输出14和18之间。在不脱离本发明的范围的情况下，设想可以包括其他数目的逆变器部分。转换器部分22可以为无源的或有源的，其中无源整流器利用不需要控制信号的电子设备例如二极管将AC电压转换为DC电压，而有源转换器利用例如接收开关信号25以导通和关断的晶体管将输入电压12转换为期望的DC电压。还参照图4，每个逆变器部分32、42包括选择性地将每个输出14、18的一个相连接至第一轨28或第二轨30的多个开关31。每个开关31可以为晶体管并且还包括与晶体管并联连接的二极管33。每个开关31接收开关信号35、45以使能或禁用通过晶体管的传导以选择性地将输出14、18的每个相连接至DC母线24的第一轨28或第二轨30。
处理器38执行存储在存储器设备40上的程序，其中该程序包括能够在处理器38上执行以控制电机驱动器9的操作的一系列指令。每个程序接收对连接至电机驱动器9的电机16的期望操作进行识别的参考信号。处理器38还接收来自位于电机驱动器9内的电压和/或电流传感器的反馈信号。可以设置传感器34以测量DC母线24上的电压和/或电流，并且可以设置另外的传感器36、46以测量输出14或18的一个相、两个相或全部三个相上的电压和/或电流。程序响应于参考信号和反馈信号而执行控制例程，并生成期望的电压参考信号102、112，二者均参见图7至图10。处理器38还执行调制例程例如脉宽调制(PWM)以响应于期望的电压参考信号102、112而生成开关信号35或45来控制每个逆变器部分32或42的开关31。
接着转向图3，本发明的另一实施方式包括连接至三相AC输入电压12的转换器27。DC母线24将来自转换器27的DC电压分发至第一远程设备8和第二远程设备10。第一远程设备8和第二远程设备10可以为例如分布式电机驱动器。第一远程设备8生成被示为三相AC输出电压的第一输出14以控制第一电机16，并且第二远程设备10生成同样被示为三相AC输出电压的第二输出18以控制第二电机20。在不脱离本发明的范围的情况下，设想本发明的其他实施方式可以包括转换器、逆变器和/或连接至公共DC母线的多轴电机驱动器的各种配置。在不脱离本发明的范围的情况下，进一步设想分别针对第一远程设备8或第二远程设备10的输出电压14或18可以为由连接至驱动器的电机所需要的单相AC输出电压、多相AC输出电压或DC电压。
转换器部分22将AC输入电压12转换为在DC母线24上存在的DC电压电位。转换器部分22可以为无源的或有源的，其中无源转换器利用不需要控制信号的电子设备例如二极管将AC电压转换为DC电压，而有源转换器利用例如接收开关信号25以导通和关断的晶体管将AC电压转换为DC电压。在DC母线24的第一轨28与第二轨30之间存在DC电压电位。DC母线电容器26连接在第一轨28与第二轨30之间以降低由于将AC电压转换为DC电压而产生的无功电压的幅度。要理解，DC母线电容器26可以为单个电容器，或以并联、串联或其组合的形式连接的多个电容器。转换器部分22包括被配置成执行存储在存储器设备23上的程序的处理器21。如果转换器部分22是有源的，则处理器可以被配置成生成开关信号25。处理器还可以被配置成生成待经由例如通信媒介17输出至远程设备中的每一个的同步信号。
远程设备8、10中的每一个包括电连接至转换器27的DC母线24的DC母线24。还参照图4，每个逆变器部分32、42包括选择性地将输出相14中之一连接至第一轨28或第二轨30的多个开关31。每个开关31可以为晶体管并且还包括与晶体管并联连接的二极管33。每个开关31接收开关信号35、45以使能或禁用通过晶体管的传导以选择性地将输出14、18的每个相连接至DC母线24的第一轨28或第二轨30。每个远程设备8、10还包括被配置成执行存储在存储器设备40、50上的程序的处理器38、48。程序包括能够在处理器38、48上执行以控制远程设备8、10的操作的一系列指令。每个程序接收对连接至远程设备8、10的电机16、20的期望操作进行识别的参考信号。参考信号可以为例如期望的速度或转矩，并且参考信号可以从转换器27或从另外的控制器经由通信媒介17进行传输。每个处理器38、48还接收来自电压和/或电流传感器的反馈信号。可以设置传感器34、44以测量DC母线24上的电压和/或电流，并且可以设置另外的传感器36、46以测量输出14、18的一个相、两个相或全部三个相上的电压和/或电流。程序响应于参考信号和反馈信号而执行控制例程，并生成期望的电压参考信号102、112，二者均参见图7至图10。处理器38、48还执行调制例程例如脉宽调制(PWM)以响应于期望的电压参考信号102、112而生成开关信号35、45来控制每个逆变器部分32、42的开关。
在操作中，控制器执行为协调每个逆变器部分32、42的调制例程来降低在DC母线24上存在的无功电流的幅度。根据本发明的一个实施方式，如图2所示，可以使用单个处理器38。处理器38可以被配置成执行调制例程并生成至每个逆变器部分32、42的开关信号35、45；或者可选地，可以将专用硬件例如FPGA、ASIC或电机控制器配置成执行每个调制例程，并且可以将处理器38配置成协调调制例程的操作。根据本发明的另一实施方式，如图3所示，转换器27和每个远程设备8、10可以分别包括处理器21、38和48。处理器21、38和48中之一可以被配置成协调其他处理器21、38和48中的每个处理器的操作，或者可选地，另外的控制设备可以协调处理器21、38和48中每个处理器的操作。因此，存在控制器的各种配置和布置。将参照图3讨论本发明，然而，所示实施方式并不意在进行限制。
将系统中的处理器中之一配置成主处理器。为了说明，将转换器27中的处理器21指定为主处理器。可选地，可以将远程设备中的处理器38、48中之一指定为主处理器。主处理器21生成被传输至远程设备8、10中的每一个的同步信号。同步信号由远程设备8、10中的每一个使用以协调其相应的调制例程。同步信号可以为任何合适的信号，例如单个脉冲或计数器预设值。同步信号可以以如下方式发送：最初在上电时；在远程设备8、10的操作启动时；以周期性间隔；或其任何组合。
还参照图5，调制例程以被称为开关周期T的预定间隔重复执行，该开关周期T为开关频率的倒数。每个远程设备8、10使用同步信号来使其相应的调制例程的开关周期T的启动与另一远程设备8、10协调。因此，针对每个远程设备8、10的开关周期T的启动基本上同时开始。一旦经过协调，每个处理器38、48以基本上相同的开关频率执行调制例程，使得针对每个远程设备8、10的开关周期T的持续时间基本上相同。一旦已开始执行，针对每个远程设备8、10的调制例程继续协力操作。然而，时钟频率或部件容差的轻微改变可能引起针对远程设备8、10中的每一个的开关周期T的实际持续时间的改变。从主处理器21周期性地发送同步信号使每个远程设备8、10的处理器38、48能够将其相应的开关周期T的启动与另一远程设备8、10重新同步。可选地，每个处理器38、48可以被配置成以彼此存在倍数关系的开关频率例如2kHz和4kHz来执行调制例程。因为通常在开关频率的倍频处出现无功电流的最大分量，所以使开关频率以彼此存在倍数关系的方式执行的处理器38、18在相似频率处生成其无功电流的谐波分量的至少一部分。
接着参照图5和图6，每个远程设备8、10中的每个处理器38、48生成用于由调制例程使用的载波信号100、110。第一逆变器部分32的调制例程生成第一载波信号100，而第二逆变器部分42的调制例程生成第二载波信号110。每个载波信号100、110在每个开关周期T内重复。根据所示实施方式，每个载波信号100、110为具有关于零对称的最大值和最小值的三角波形。与以零度限定周期的启动且360度限定周期的结束的的正弦波相似，将周期T限定为具有360度。下一个周期T的启动与前一周期的结束重叠。根据图5，载波信号100、110中的每一个具有零度的载波相位角。将载波相位角设置为除零度以外的值会使载波信号100、110在周期T内平移。例如，在图6中，第一载波信号100的载波相位角保持在零度，但第二载波信号110的载波相位角被设置为90度。因此，周期波形平移了周期T的四分之一。
接着参照图7至图10，每个远程设备8、10中的处理器38、48执行调制例程以根据载波信号100、110生成开关信号35、45来控制相应逆变器部分32、42中的开关。在图7至图10的每幅附图中，示出了调制例程的两个周期的执行。在第一处理器38上执行的控制模块生成针对第一远程设备8的输出14的每个相的第一电压参考信号102a至102c，并且在第二处理器48上执行的控制模块生成针对第二远程设备10的输出18的每个相的第二电压参考信号112a至112c。电压参考信号102a至102c、112a至112c中的每个电压参考信号与相应的载波信号100、110进行比较。当用于所述相中之一的电压参考信号102a至102c、112a至112c大于相应的载波信号100、110时，调制例程生成将输出14、18的对应相连接至DC母线24的开关信号35、45。在所述周期期间，当输出14、18的每个相连接至DC母线24时，该相将电流104、114传导至与远程设备8、10连接的相应电机16、20。在示出电压参考信号102a至102c、112a至112c与载波信号100、110的比较的对应波形下方示出了针对在输出14、18的每个相上存在的电流104a至104c、114a至114c的示例性波形。最后的波形示出了由于远程设备8、10中的逆变器部分32、42中的每一个的高频开关而在DC母线24上存在的DC母线电流120IDC。
图7至图10的曲线图中的每一个示出了针对两个远程设备8、10的不同组操作条件。针对所示的示例性操作条件中的每一个，每个远程设备8、10的逆变器部分32、42使用同步信号以协调其相应调制例程的开关周期T的启动，并且将用于每个逆变器部分32、42的开关周期T设置为相同持续时间。在图7中，由远程设备8、10控制的电机16、20中的每个电机以电机驱动模式进行操作，并且用于由每个处理器38、48生成的载波信号100、110的载波相位角被设置为零度。因此，每个载波信号100、110彼此同相。另外，针对相应逆变器部分32、42中的每一个的电压参考102a至102c、112a至112c基本上相同，导致针对每个远程设备8、10的输出电流104a至104c、114a至114c基本上相同。因此，由每个逆变器部分32、42生成的无功电流基本上同相并具有相似的幅度。因此，DC母线电流120具有与由逆变器部分32、42中的任一个逆变器部分单独操作可能生成的无功电流相比所存在的增加的总无功电流。
相反，在图8中，由远程设备8、10控制的电机16、20中的每个电机仍然以电机驱动模式进行操作；然而，将第一载波信号100的载波相位角设置为零度而将第二载波信号110的载波相位角设置为90度。由第一逆变器部分32生成的电流104a至104c与图7所示的电流相同。然而，由于载波相位角偏移，由第二逆变器部分42生成的输出电流114a至114c发生相移。因此，由每个逆变器部分32、42生成的无功电流彼此异相，并且由第二逆变器部分42生成的无功电流至少部分地抵消由第一逆变器部分32生成的无功电流。因此，DC母线电流120具有与由逆变器部分32、42中的任一个逆变器部分单独操作可能生成的无功电流相比所存在的较低总无功电流。
在图9和图10中，由第一远程设备8控制的电机16以电机驱动模式进行操作；然而，由第二远程设备10控制的电机20以再生模式进行操作。本发明人观察到：当与其中电机16、20二者处于电机驱动模式的图7和图8相比较时，对无功电流的影响反转。在图9中，将用于由每个处理器38、48生成的载波信号100、110的载波相位角设置为零度。然而，由第二逆变器部分42生成的无功电流与由第一逆变器部分32生成的无功电流异相，因此，由第二逆变器部分42生成的无功电流至少部分地抵消由第一逆变器部分32生成的无功电流。因此，DC母线电流120具有与由逆变器部分32、42中的任一个逆变器部分单独操作可能生成的无功电流相比所存在的较低总无功电流。
在图10中，将第一载波信号100的载波相位角设置为零度，而将第二载波信号110的载波相位角设置为90度。尽管由第二逆变器部分42生成的输出电流114a至114c由于载波相位角偏移而仍然平移，但是由每个逆变器部分32、42生成的无功电流基本上同相。因此，DC母线电流120具有与由逆变器部分32、42中的任一个逆变器部分单独操作可能生成的无功电流相比所存在的增加的总无功电流。因此，根据由远程设备8、10控制的对应电机16、20是以电机驱动模式还是以再生模式进行操作来选择用于远程设备8、10中的载波信号100、110中的每个载波信号的载波相位角。此外，由于例如电机16、20上的负载的变化或电机16、20的被命令速度的变化，每个电机16、20可以在继续旋转的同时在电机驱动模式与再生模式之间进行转变。因此，还可以在操作期间修改用于由每个处理器38、48生成的载波信号100、110的载波相位角，使得由每个远程设备8、10生成的无功电流继续彼此抵消，而不论电机16、20的操作模式。
还可以根据连接至公共DC母线的逆变器部分的数目来选择用于载波信号100、110中的每一个的载波相位角。再次参照图1，可以将任何数目的逆变器15连接至DC母线13。在共享DC母线13上存在的总电流IDC等于由逆变器15中的每一个需要的电流之和(例如I1+I2+…+In)。相似地，在DC母线13上还存在由逆变器15中的每一个生成的无功电流，并且在共享DC母线13上存在的总无功电流为由逆变器15中的每一个生成的无功电流之和。例如，在图11和图13中示出了由于不同数目的逆变器15而对无功电流的影响。已知的是，可以将交流表示为具有幅度和角度的相量。在图11中，两个逆变器15连接至DC母线，并且将由逆变器15中的每一个生成的无功电流表示为幅度等于“A”且角度为零度的电流。在转换器11的输出端处的结果无功电流在零度的角度处具有如下幅度：该幅度等于“2A”或者为逆变器15中的每一个的幅度的两倍。在图13中，将三个逆变器15连接至DC母线，并且将由逆变器15中的每一个生成的无功电流表示为幅度等于“A”且角度为零度的电流。在转换器11的输出端处的结果无功电流在零度的角度处具有如下幅度：该幅度等于“3A”或者为逆变器15中的每一个的幅度的三倍。
通过控制逆变器15中的载波信号中的每一个的载波相位角，从逆变器15中的每一个生成的无功电流的相位角被控制为使得在共享DC母线13上的总无功电流降低。接着参照图12和图14，示出了控制无功电流的相位角对总无功电流的影响。在图12中，两个逆变器15连接至DC母线。将第一逆变器15的载波相位角设置为零度，并且由第一逆变器15生成的无功电流具有等于“A”的幅度和零度的角度。将第二逆变器15的载波相位角设置为90度，并且由第二逆变器15生成的无功电流具有等于“A”的幅度和180度的角度。因此，由第二逆变器生成的无功电流抵消了由第一逆变器生成的无功电流，并且在共享DC母线13上的结果无功电流为零。在图14中，三个逆变器15连接至DC母线。将第一逆变器的载波相位角设置为零度，并且由第一逆变器15生成的无功电流具有等于“A”的幅度和零度的角度。将第二逆变器的载波相位角设置为60度，并且由第二逆变器15生成的无功电流具有等于“A”的幅度和120度的角度。将第三逆变器的载波相位角设置为120度，并且由第三逆变器15生成的无功电流具有等于“A”的幅度和240度的角度。因此，由三个逆变器生成的无功电流彼此抵消，并且在共享DC母线13上的结果无功电流为零。图12和图14表示无功电流的理想抵消，但由逆变器生成的无功电流的实际幅度和相位可以改变。通过控制载波相位角并转而控制无功电流的相位角，来自第一逆变器15的无功电流的至少一部分由来自第二逆变器15的无功电流抵消。因此，在共享DC母线13上的结果无功电流的幅度比逆变器15中的任一个独自操作时可能存在的无功电流的幅度小。
根据本发明的一个实施方式，可以向连接至DC母线13的每个逆变器15分配载波相位角的预设值。再次参照图3，在远程设备8、10中的每一个中的存储器设备40、50可以存储所分配的载波相位角，并且相应的处理器38、48可以检索所存储的值以用于生成载波信号。可以根据如下内容来选择载波相位角的值：开关频率或其倍频；输出频率或其倍频；连接至公共DC母线24的远程设备8、10的数目；由远程设备8、10中之一控制的电机16、20的操作模式；或其组合。
根据本发明的另一实施方式，可以针对远程设备8、10中的每一个来动态确定载波相位角的值。在远程设备8、10中的每一个中的存储器设备40、50可以具有例如其中存储有多个载波相位角值的查找表。针对远程设备8、10中的每一个的载波相位角可以：在两个逆变器部分32、42连接至DC母线24时为第一值；以及由于连接至DC母线24的每个另外的逆变器部分而为不同的值。相似地，可以连接三个或更多个逆变器部分，但并非将所有所连接的逆变器部分同时使能为控制其相应的AC电机。处理器之间的通信媒介17可以传输指示当前被使能的逆变器部分的数目的数据。因此，当使能和禁用不同的逆变器部分时，可以动态更新针对每个设备的载波相位角。另外，可以将不同逆变器部分32、42的开关频率设置为不同的值。通信媒介17还可以传输指示每个逆变器部分的开关频率的数据。然后，根据具有相同开关频率或彼此存在倍数关系的开关频率的逆变器部分32、42的数目，逆变器部分32、42可以确定用于每个逆变器部分的载波相位角。根据本发明的一个实施方式，在每个远程设备8、10中的处理器38、48确定针对相应设备的载波相位角。根据本发明的另一实施方式，处理器38、48中的每一个将设备的操作状态发送给可以为例如转换器27中的处理器21的主处理器，并且主处理器确定针对每个设备的载波相位角并将该载波相位角传送给相应设备。
根据本发明的又一实施方式，处理器38、48可以测量在DC母线24上存在的电流并确定设备中的每一个的载波相位角。处理器38、48接收与在DC母线24上存在的电流对应的反馈信号。处理器38、48确定包含幅度信息的反馈信号的频谱成分以用于改变在DC母线24上存在的频率。频谱成分可以例如使用可以作为输出频率和/或开关频率的函数的傅里叶变换来确定。可以从频谱成分——例如根据具有最大幅度的分量——来识别电流的高频分量。然后可以确定所识别的频率分量的相位。多个处理器38、48彼此之间传送待补偿的所识别频率分量的相应幅度和/或相位。
进一步设想可以根据每个逆变器部分32、42的操作参数条件来估计无功电流的幅度。如上讨论的，处理器38、42接收对电机16的期望操作进行识别的参考信号，该参考信号用于控制电机驱动器9的操作。参考信号可以为例如电机的期望转矩、速度或角位置。程序生成例如提供给电流调节器的内转矩或电流参考。电流调节器生成提供给PWM模块的期望电压参考信号102、112。基于这些期望的操作条件、生成的参考信号、电机参数或其组合，每个处理器38、42可以被配置成确定无功电流的期望幅度。然后可以根据测量的电流、估计的电流或其组合来确定每个逆变器部分32、42的载波相位角，以提供在DC母线24上的总无功电流的最佳降低。参照图1、图15和图16，三个逆变器15连接至DC母线13。逆变器15中的每一个确定其以基本上相同的频率生成具有幅度“A”、“B”和“C”的无功电流。如果将逆变器的载波相位角设置成使得相应无功电流的相位角为零度、120度或240度，如上面参照图14所讨论的，则结果无功电流可以具有例如如图15所示在零度处等于“D”的幅度。尽管幅度“D”比由逆变器15中的任一个生成的无功电流的最大幅度小，但这可能不是无功电流的最佳可获得降低。例如，参照图16，可以将逆变器15的载波相位角设置为使得每个无功电流的相位角为零度、90度和230度。在DC母线上的结果无功电流具有在零度处的幅度“E”，其中幅度“E”小于幅度“D”。因此，还可以根据由逆变器15生成的无功电流的幅度来确定载波相位角。
进一步设想可以将处理器中之一配置成生成用于每个逆变器15的载波相位角。控制例程接收与例如无功电流的期望幅度或无功电流的期望百分比降低对应的参考信号。将在每个逆变器15处测量或估计的无功电流传送给生成载波相位角的处理器。然后控制例程根据无功电流和参考信号来生成每个逆变器要在其处进行操作的载波相位角。
根据本发明的再一实施方式，可以利用载波相位角来降低由逆变器15生成的传导发射。无功电流的高频成分可以导致被耦合返回AC输入电压的辐射和/或传导发射。例如，可能通过引线与接地连接之间的电容性耦合而建立漏电流。如果保持未减轻，则这些传导发射可能会干扰接收相同输入电压或连接在设施内其他地方处的其他电气设备。如果将在基本上相同的操作条件下进行操作的两个逆变器15的载波相位角设置为彼此相差180度，则由第一逆变器生成的发射将与由第二逆变器生成的发射相抵。如果系统中存在不止两个逆变器15，则可以将逆变器15中的一部分的载波相位角设置为零度并且可以将剩余逆变器15的载波相位角设置为180度。
然而，如之前讨论的，通过除零度和180度之外的载波相位角最佳地降低了无功电流。事实上，通过将第一逆变器15的载波相位角设置为零度并且将第二逆变器15的载波相位角设置为180度可以放大无功电流。因此，被配置成生成用于每个逆变器15的载波相位角的处理器还可以监视由每个逆变器15供应给其对应电机的电流的幅度以确定期望的操作模式。例如，如果输出至电机的电流低于阈值如用于逆变器15的额定电流的50％，则可以将载波相位角控制为使由逆变器15生成的传导发射最小化。然而，如果输出至电机的电流高于此阈值，则可以将载波相位角控制为使在DC母线13上的无功电流最小化。当动态更新逆变器15的载波相位角时，可能导致逆变器15的输出的不期望阶跃变化。接着参照图17，处理器可以在载波相位角转变期间生成转变载波信号。在第一周期200期间，逆变器15处于第一操作模式并且确定了待生成载波信号的第一载波相位角。例如由于由逆变器15控制的电机在电机驱动操作与再生操作之间切换或者通过添加或减少连接至DC母线13的被使能逆变器15，系统的操作条件发生变化。针对在第二操作模式下的操作来确定新载波相位角。在第一周期200结束时，载波信号从三角波形改变为斜坡波形。载波信号优选地保持斜坡波形达一个周期210，然后在第三周期220期间回复为具有新载波相位角的三角波形。在操作模式之间的这种转变降低了逆变器15的输出的不期望阶跃变化。
应当理解，本发明并不将其应用限制于在本文中提出的部件的构造和布置的细节。本发明能够包括其他实施方式并且能够以各种方式实践或执行。前述实施方式的变型和修改在本发明的范围内。还要理解，在本文中公开和限定的本发明延伸至所提及的或根据文字和/或附图明显的各个特征中的两个或更多个特征的所有替选组合。所有这些不同组合构成本发明的各个替选方面。在本文中描述的实施方式解释了对于实践本发明已知的最佳模式并且使得本领域的技术人员能够利用本发明。
本发明还可以通过以下方案来实现，包括但不限制于：
1.一种用于降低在直流(DC)母线上存在的无功电流的系统，所述DC母线具有第一电压轨和第二电压轨，其中，所述DC母线被配置成具有存在于所述第一电压轨与所述第二电压轨之间的直流电压电位，所述系统包括：
多个逆变器，每个逆变器包括：
输入，所述输入被配置成连接至所述DC母线的所述第一电压轨和所述第二电压轨，
输出，所述输出被配置成连接至交流(AC)负载，
多个开关器件，每个开关器件由开关信号控制以使所述输入与所述输出交替地连接和断开，以及
调制模块，所述调制模块被配置成以周期性间隔执行，其中，在每个周期性间隔期间，所述调制模块根据至少一个电压参考信号和在每个周期性间隔重复的载波信号来确定所述开关信号中的每一个，其中，每个载波信号至少部分地通过载波相位角来限定，并且每个电压参考信号与用于所述AC负载的每个相的期望输出电压对应；
与所述调制模块中的每一个进行通信的同步信号，其中，所述同步信号由每个调制模块使用以使每个调制模块对应的周期性间隔基本上同时启动；以及
控制器，所述控制器生成用于每个逆变器的载波相位角，其中，所述用于每个逆变器的载波相位角被确定为使得第一无功电流至少部分地由第二无功电流抵消，所述第一无功电流是通过使第一逆变器中的所述输入与所述输出交替地连接和断开的所述多个开关器件而生成的，并且所述第二无功电流是通过使第二逆变器中的所述输入与所述输出交替地连接和断开的所述多个开关器件而生成的。
2.根据1所述的系统，其中，所述控制器包括被配置成生成所述载波相位角中的每一个的处理器。
3.根据2所述的系统，其中，所述处理器还被配置成生成所述载波相位角中的每一个以使在所述DC母线上存在的所述无功电流最小化。
4.根据2所述的系统，其中，所述处理器还被配置成生成所述载波相位角中的每一个以使由所述多个逆变器中的每一个生成的传导发射最小化。
5.根据1所述的系统，其中，每个逆变器还包括处理器，并且所述控制器至少部分地通过每个逆变器的所述处理器来限定，以及其中，所述处理器中的每一个被配置成生成用于其对应的逆变器的载波相位角。
6.根据1所述的系统，其中，所述载波相位角是根据连接至所述DC母线的所述多个逆变器的总数目来确定的。
7.根据1所述的系统，其中，连接至每个逆变器的所述AC负载为AC电机，以及其中，所述逆变器中的每一个的所述载波相位角是根据所述AC电机以电机驱动模式还是以再生模式进行操作来确定的。
8.根据1所述的系统，其中：
所述逆变器中的每一个还包括使能输入，
所述调制模块被配置成在所述使能输入激活时执行，
所述调制模块被配置成在所述使能输入禁用时停止执行，以及
所述载波相位角是根据其中所述使能输入被激活的多个逆变器的总数目来确定的。
9.根据1所述的系统，其中，所述控制器被配置成在第一操作模式下生成用于每个逆变器的第一载波相位角并且在第二操作模式下生成用于每个逆变器的第二载波相位角，以及其中，所述载波信号在所述第一操作模式和所述第二操作模式中的每种操作模式期间为第一波形，并且所述载波信号在至少一个周期性间隔期间为第二波形以在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间进行转变。
10.根据1所述的系统，其中，每个逆变器包括被配置成生成与在所述输入处存在的电流对应的信号的电流传感器，以及其中，所述控制器根据来自所述电流传感器的所述信号来生成用于每个逆变器的所述载波相位角。
11.一种用于连接至公共直流(DC)母线的逆变器，其中，所述公共DC母线具有第一电压轨、第二电压轨、存在于所述第一电压轨和所述第二电压轨之间的DC电压电位、以及连接至所述公共DC母线的至少一个另外的逆变器，所述逆变器包括：
第一输入，所述第一输入被配置成接收同步信号；
第二输入，所述第二输入被配置成接收对连接至所述公共DC母线的另外逆变器的数目的指示；
DC母线输入，所述DC母线输入被配置成连接至所述公共DC母线的所述第一电压轨和所述第二电压轨；
输出，所述输出被配置成连接至交流(AC)负载；
存储器设备，所述存储器设备被配置成存储与每个逆变器对应的标识符；
控制器，所述控制器被配置成生成载波相位角，其中，所述载波相位角是根据连接至所述公共DC母线的另外逆变器的数目和所述标识符来确定的；
多个开关器件，每个开关器件由开关信号控制以使所述DC母线输入与所述输出交替地连接和断开；以及
调制模块，所述调制模块被配置成以周期性间隔执行，其中，每个周期性间隔的启动时间至少部分地通过所述同步信号来限定，以及其中，在每个周期性间隔期间，所述调制模块根据至少一个电压参考信号和在所述周期性间隔内重复的载波信号来确定所述开关信号中的每一个，其中，每个载波信号至少部分地通过所述载波相位角来限定，并且每个电压参考信号与用于所述AC负载的每个相的期望输出电压对应。
12.根据11所述的逆变器，其中，所述第一输入和所述第二输入在被配置成接收包含数据的包的网络接口中进行组合，其中，所述数据包括所述同步信号和连接至所述公共DC母线的另外逆变器的数目。
13.根据11所述的逆变器，其中，所述控制器被配置成在第一操作模式下生成第一载波相位角并且在第二操作模式下生成第二载波相位角，以及其中，所述载波信号在所述第一操作模式和所述第二操作模式中的每种操作模式期间为第一波形，并且所述载波信号在至少一个周期性间隔期间为第二波形以在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间进行转变。
14.根据13所述的逆变器，其中，所述AC负载为AC电机，以及其中，所述逆变器在所述AC电机处于电机驱动模式时处于所述第一操作模式，以及所述逆变器在所述AC电机处于再生模式时处于所述第二操作模式。
15.根据13所述的逆变器，其中，所述控制器被配置成最初在所述第一操作模式下执行，以及当连接至所述公共DC母线的另外逆变器的数目改变而所述控制器在所述第一操作模式下执行时，所述控制器转变为在所述第二操作模式下执行。
16.一种控制多个逆变器的方法，其中，每个逆变器将来自共享直流(DC)母线的DC电压转换为交流(AC)电压，所述方法包括以下步骤：
使用控制器来生成同步信号，其中，所述同步信号限定了针对用于所述逆变器中的每一个的调制模块的周期性间隔的启动；
使用所述控制器来确定用于所述逆变器中的每一个的载波相位角，其中，用于每个逆变器的所述载波相位角被确定为使得由第一逆变器生成的第一无功电流至少部分地被由第二逆变器生成的第二无功电流抵消；
使用所述控制器根据所述载波相位角来生成针对用于所述逆变器中的每一个的所述调制模块的载波信号；以及
执行用于每个逆变器的所述调制模块以根据所述载波信号和至少一个电压参考信号来确定多个开关信号，其中，每个电压参考信号与用于所述AC电压的每个相的期望输出电压对应，并且每个开关信号控制开关器件以使所述DC母线与所述逆变器的输出交替地连接和断开。
17.根据16所述的方法，还包括以下步骤：
测量在所述DC母线上存在的电流；
确定在所述DC母线上存在的所述电流的谐波成分；以及
根据所述谐波成分来确定所述载波相位角。
18.根据16所述的方法，还包括监视所述逆变器中的每一个的操作状态以确定所述逆变器中有多少个逆变器被使能的步骤，其中，所述载波相位角是根据被使能的逆变器的数目来确定的。
19.根据16所述的方法，其中，所述逆变器中的每一个连接至AC电机，所述方法还包括监视在每个逆变器与对应AC电机之间流动的电流来确定所述AC电机以电机驱动模式还是以再生模式进行操作的步骤，其中，用于每个逆变器的所述载波相位角是根据连接至所述逆变器的所述AC电机以所述电机驱动模式还是以所述再生模式进行操作来确定的。
20.根据16所述的方法，其中，所述控制器被配置成在第一操作模式下和第二操作模式下执行，其中，当所述控制器在所述第一操作模式下执行时，所述控制器被配置成生成所述载波相位角中的每一个以使在所述DC母线上存在的所述无功电流最小化，以及当所述控制器在所述第二操作模式下执行时，所述控制器被配置成生成所述载波相位角中的每一个以使由所述逆变器生成的传导发射最小化。
部件列表
部件号 描述
8 第一远程设备
9 电机驱动器
10 第二远程设备
11 转换器
12 输入电压
13 DC母线
14 第一输出
15 逆变器
16 第一电机
17 通信媒介
18 第二输出
20 第二电机
21 处理器
22 转换器部分
23 存储器设备
24 公共DC母线
25 开关信号
26 DC母线电容器
27 转换器
28 DC母线的第一轨
30 DC母线的第二轨
31 开关
32 第一逆变器部分
33 二极管
34 传感器
35 开关信号
36 传感器
38 第一处理器
40 第一存储器设备
42 第二逆变器部分
44 传感器-DC母线
46 传感器-输出
48 第二处理器
50 第二存储器设备
100 第一载波信号
102 第一电压参考信号
104 第一电流
110 第二载波信号
112 第二电压参考信号
114 第二电流
120 DC母线电流
200 第一周期
210 第二周期
220 第三周期

Claims (10)

1.一种用于降低在直流(DC)母线上存在的无功电流的系统，所述DC母线具有第一电压轨和第二电压轨，其中，所述DC母线被配置成具有存在于所述第一电压轨与所述第二电压轨之间的DC电压电位，所述系统包括：
多个逆变器，每个逆变器包括：
输入，所述输入被配置成连接至所述DC母线的所述第一电压轨和所述第二电压轨，
输出，所述输出被配置成连接至交流(AC)负载，
多个开关器件，每个开关器件由开关信号控制以使所述输入与所述输出交替地连接和断开，以及
调制模块，所述调制模块被配置成以周期性间隔执行，其中，在每个周期性间隔期间，所述调制模块根据至少一个电压参考信号和在每个周期性间隔重复的载波信号来确定所述开关信号中的每一个，其中，每个载波信号至少部分地通过载波相位角来限定，并且每个电压参考信号与用于所述AC负载的每个相的期望输出电压对应；
与所述调制模块中的每一个进行通信的同步信号，其中，所述同步信号由每个调制模块使用以使每个调制模块对应的周期性间隔基本上同时启动；以及
控制器，所述控制器生成用于每个逆变器的载波相位角，其中，所述用于每个逆变器的载波相位角被确定为使得第一无功电流至少部分地由第二无功电流抵消，所述第一无功电流是通过使第一逆变器中的所述输入与所述输出交替地连接和断开的所述多个开关器件而生成的，并且所述第二无功电流是通过使第二逆变器中的所述输入与所述输出交替地连接和断开的所述多个开关器件而生成的。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括被配置成生成所述载波相位角中的每一个的处理器。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器还被配置成生成所述载波相位角中的每一个以使在所述DC母线上存在的所述无功电流最小化。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器还被配置成生成所述载波相位角中的每一个以使由所述多个逆变器中的每一个生成的传导发射最小化。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，每个逆变器还包括处理器，并且所述控制器至少部分地通过每个逆变器的所述处理器来限定，以及其中，所述处理器中的每一个被配置成生成用于其对应的逆变器的载波相位角。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述载波相位角是根据连接至所述DC母线的所述多个逆变器的总数目来确定的。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，连接至每个逆变器的所述AC负载为AC电机，以及其中，所述逆变器中的每一个的所述载波相位角是根据所述AC电机以电机驱动模式还是以再生模式进行操作来确定的。
8.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述逆变器中的每一个还包括使能输入，
所述调制模块被配置成在所述使能输入激活时执行，
所述调制模块被配置成在所述使能输入禁用时停止执行，以及
所述载波相位角是根据其中所述使能输入被激活的多个逆变器的总数目来确定的。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成在第一操作模式下生成用于每个逆变器的第一载波相位角并且在第二操作模式下生成用于每个逆变器的第二载波相位角，以及其中，所述载波信号在所述第一操作模式和所述第二操作模式中的每种操作模式期间为第一波形，并且所述载波信号在至少一个周期性间隔期间为第二波形以在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间进行转变。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，每个逆变器包括被配置成生成与在所述输入处存在的电流对应的信号的电流传感器，以及其中，所述控制器根据来自所述电流传感器的所述信号来生成用于每个逆变器的所述载波相位角。
CN201410246629.4A 2013-06-05 2014-06-05 降低有多个逆变器的公共 dc 母线的无功电流的系统和方法 Pending CN104242739A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/910,656 2013-06-05
US13/910,656 US9515484B2 (en) 2013-06-05 2013-06-05 System and method for reducing reactive current on a common DC bus with multiple inverters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104242739A true CN104242739A (zh) 2014-12-24

Family

ID=50842188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410246629.4A Pending CN104242739A (zh) 2013-06-05 2014-06-05 降低有多个逆变器的公共 dc 母线的无功电流的系统和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9515484B2 (zh)
EP (1) EP2811633B1 (zh)
CN (1) CN104242739A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108336943A (zh) * 2017-01-17 2018-07-27 福特全球技术公司 用于电机的多逆变器系统
CN109964394A (zh) * 2016-11-18 2019-07-02 阿洛斯电子公司 用于多相电机的dc总线纹波消除
CN109983687A (zh) * 2016-11-24 2019-07-05 博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司 用于运行机动车的无刷式电动马达的方法
CN110506387A (zh) * 2017-04-12 2019-11-26 通用电气全球采购有限责任公司 用于连接至公共总线的逆变器的电流减小系统
CN111082710A (zh) * 2019-12-25 2020-04-28 深圳万讯自控股份有限公司 一种伺服电机直流母线载波控制拓扑结构及方法
CN114257111A (zh) * 2020-09-21 2022-03-29 奥迪股份公司 用于至少两个与直流网络连接的逆变器的运行方法和机动车

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013225603B4 (de) * 2013-12-11 2015-07-16 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichtervorrichtung für eine Ein- oder Mehrachsanordnung und Betriebsverfahren
JP6424486B2 (ja) * 2014-06-18 2018-11-21 富士電機株式会社 電力変換装置の多重化システム
US9882421B2 (en) * 2015-05-14 2018-01-30 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for increasing current capacity of a distributed drive system
EP3213952B1 (de) * 2016-03-02 2020-08-26 Airbus Defence and Space GmbH Elektrisches antriebssystem für ein luftfahrzeug sowie betriebsverfahren
US11121636B2 (en) * 2016-09-22 2021-09-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg System including a first inverter and a second inverter, and method for operating the system
US10291147B2 (en) * 2016-09-29 2019-05-14 Ge Global Sourcing Llc Current reduction system for inverters connected to a common bus
DE102016124099A1 (de) * 2016-12-12 2018-06-14 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg EMV-Kühlgerät
US10291145B2 (en) 2016-12-14 2019-05-14 Caterpillar Inc. Inverter assembly for electric power system
JP6383028B2 (ja) * 2017-02-10 2018-08-29 ファナック株式会社 モータ駆動装置
DE102017009836A1 (de) * 2017-03-14 2018-09-20 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Verfahren zum Betrieb eines ersten Umrichters und eines zweiten Umrichters
EP3425786A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-09 Hamilton Sundstrand Corporation Motor drive system
JP7007577B2 (ja) * 2018-02-26 2022-01-24 ダイキン工業株式会社 Ａｃ－ａｃ変換装置、電力変換装置
US11664743B2 (en) 2020-08-14 2023-05-30 Ut-Battelle, Llc System and method of inverter control
EP4047809A1 (en) 2021-02-22 2022-08-24 Hamilton Sundstrand Corporation Control distribution architecture
US11539283B1 (en) * 2021-06-04 2022-12-27 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for reducing delay in the modulation of a multi-phase output voltage from an inverter
DE102022206581A1 (de) 2022-06-29 2024-01-04 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer elektrischen Anordnung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1186464A2 (en) * 2000-09-04 2002-03-13 Nissan Motor Company Limited A control device for motor/generators
CN101860319A (zh) * 2010-06-01 2010-10-13 华东交通大学 一种多目标的大功率逆变器共模电压抑制方法
CN102111076A (zh) * 2004-04-12 2011-06-29 约克国际公司 变速驱动器及其控制方法和冷却器系统
US20120153882A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 Bok Young Hong Method and Apparatus for Synchronization of Pulse Width Modulation

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4628460A (en) * 1982-09-17 1986-12-09 Eaton Corporation Microprocessor controlled phase shifter
US5408404A (en) 1993-03-25 1995-04-18 Rockwell International Corp. High frequency interleaved DC-to-AC power converter apparatus
US6864646B2 (en) 2003-02-14 2005-03-08 General Motors Corporation Multiple inverter system with low power bus ripples and method therefor
JP2004274842A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Suzuki Motor Corp 交流発電機の発電制御装置
US6897698B1 (en) 2003-05-30 2005-05-24 O2Micro International Limited Phase shifting and PWM driving circuits and methods
US7295448B2 (en) 2004-06-04 2007-11-13 Siemens Vdo Automotive Corporation Interleaved power converter
TWI265675B (en) 2004-10-22 2006-11-01 Chung Shan Inst Of Science Interleaving control type inverter
JP2006149141A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Nippon Densan Corp モータ駆動制御方法及びモータ駆動制御装置
US8421393B2 (en) * 2007-10-19 2013-04-16 Lockheed Martin Corporation System and method for pulse edge synchronization
DE102008037543A1 (de) * 2007-12-28 2009-07-02 DENSO CORPORARTION, Kariya-shi Motorsteuervorrichtung, Fahrzeuglüfter-Ansteuervorrichtung und Motorsteuerverfahren
FR2979493B1 (fr) 2011-08-25 2013-09-13 Converteam Technology Ltd Compensateur d'energie reactive comprenant n onduleurs en parallele, n bancs de condensateur(s) et des moyens de connexion des bancs au travers de composants electriques passifs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1186464A2 (en) * 2000-09-04 2002-03-13 Nissan Motor Company Limited A control device for motor/generators
CN102111076A (zh) * 2004-04-12 2011-06-29 约克国际公司 变速驱动器及其控制方法和冷却器系统
CN101860319A (zh) * 2010-06-01 2010-10-13 华东交通大学 一种多目标的大功率逆变器共模电压抑制方法
US20120153882A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 Bok Young Hong Method and Apparatus for Synchronization of Pulse Width Modulation

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109964394A (zh) * 2016-11-18 2019-07-02 阿洛斯电子公司 用于多相电机的dc总线纹波消除
CN109964394B (zh) * 2016-11-18 2021-07-20 阿洛斯电子公司 用于多相电机的dc总线纹波消除
CN109983687A (zh) * 2016-11-24 2019-07-05 博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司 用于运行机动车的无刷式电动马达的方法
CN109983687B (zh) * 2016-11-24 2021-10-08 博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司 用于运行机动车的无刷式电动马达的方法
CN108336943A (zh) * 2017-01-17 2018-07-27 福特全球技术公司 用于电机的多逆变器系统
CN108336943B (zh) * 2017-01-17 2023-06-30 福特全球技术公司 电驱动系统和车辆
CN110506387A (zh) * 2017-04-12 2019-11-26 通用电气全球采购有限责任公司 用于连接至公共总线的逆变器的电流减小系统
CN111082710A (zh) * 2019-12-25 2020-04-28 深圳万讯自控股份有限公司 一种伺服电机直流母线载波控制拓扑结构及方法
CN114257111A (zh) * 2020-09-21 2022-03-29 奥迪股份公司 用于至少两个与直流网络连接的逆变器的运行方法和机动车
US11921538B2 (en) 2020-09-21 2024-03-05 Audi Ag Method for operating at least two inverters connected to a direct current network and motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
EP2811633A2 (en) 2014-12-10
EP2811633B1 (en) 2021-04-14
US9515484B2 (en) 2016-12-06
US20140361613A1 (en) 2014-12-11
EP2811633A3 (en) 2015-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104242739A (zh) 降低有多个逆变器的公共 dc 母线的无功电流的系统和方法
CN102340280B (zh) 并行功率逆变器电机驱动系统
US6864646B2 (en) Multiple inverter system with low power bus ripples and method therefor
EP1968180B1 (en) Multi level inverter using cascade configuration and control method thereof
NL1013189C2 (nl) Apparaat en werkwijze voor het genereren van remkoppel in een wisselstroomaandrijving.
RU2388133C2 (ru) Система и способ снижения влияний гармоник на систему доставки энергии
US6154378A (en) Polyphase inverter with neutral-leg inductor
US11799292B2 (en) On-board bidirectional AC fast charger for electric vehicles
US6469469B1 (en) Variable output induction motor drive system
US20190229643A1 (en) Alternate grounding of inverter midpoint for three level switching control
US8982587B2 (en) Compensating ripple on pulse with modulator outputs
CN104124883A (zh) 电力转换系统和控制电力转换系统的方法
EP2605396B1 (en) A track-bound vehicle inverter
WO2016172617A1 (en) Power converter with controllable dc offset
CN101647187A (zh) 逆变器控制装置
AU2009255650A1 (en) Method and system for reducing switching losses in a high-frequency multi-cell power supply
EP1350306A2 (en) Ac-to-ac power converter without a dc link capacitor
US9793827B2 (en) Power conversion system and method
EP2719888A1 (en) Dual-DC bus starter/generator
US9882514B2 (en) Electrical converter with high machine side common mode voltage
JPWO2019059292A1 (ja) 駆動電源装置
CN101179255B (zh) 用于交流电动机的h桥逆变器
Brovont et al. Equivalent circuits for common-mode analysis of naval power systems
CN212614660U (zh) 一种用于驱动压裂泵的压裂系统
JP4838031B2 (ja) 多重インバータの制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: ohio

Applicant after: Rockwell automation technologies

Address before: ohio

Applicant before: Rockwell Automation Tech Inc.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141224