CN110291715A - 电机驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括整流桥(12)的电机驱动器(10)，整流桥(12)连接到DC链路(16)，DC链路(16)连接到具有相输出的逆变桥，相输出被配置为连接到电梯电机，以及控制逆变桥的半导体开关(30a‑30f)的驱动控制器(42)，逆变桥具有连接到DC链路(16)的正极的、上侧的上半导体开关(30a‑30c)以及连接到DC链路(16)的负极的、下侧的下半导体开关(30d‑30f)，上半导体开关(30a‑30f)是没有去饱和和/或过电流保护(46a‑c、42)的半导体开关(30a‑30f)，而下半导体开关(30a‑30c)包括去饱和和/或过电流保护(46a‑c、42)，或反之亦然，驱动控制器(42)包括接地故障控制电路，其被配置为建立接地故障测试，其中包括去饱和和/或过电流保护(46a‑c、42)的每个单独的半导体开关(30a‑30f)在测试时间周期内一次仅切换一个，其中接地故障控制电路被配置为仅在接地故障测试未导致半导体开关(30d‑30f)之一的去饱和和/或过电流保护(46a‑c、42)的跳闸时，才使能电机驱动器(10)的启动。

Description

电机驱动器
在用于乘客输送机(例如，电梯、自动扶梯、移动斜坡或移动人行道)的电机驱动器或变频器中，提供电机接地故障保护是非常需要的。电机接地故障意味着一个或多个电机绕组或其输入接地。应该检测这样的接地故障，以防止过大的电流流过并损坏任何组件，特别是损坏逆变桥的半导体开关。在逆变器运行期间发生接地故障或对地故障的可能性很小，但该故障很可能在安装期间当切断电源时发生。因此，在大多数情况下，当在变频器启动期间连接主电源时检测接地故障，然后通过使用一些开关元件来防止接地故障电流的流动就已足够。
电机输出接地故障以及电机绕组或输入之间的相间短路可能导致过大的电流流过逆变桥的半导体并导致半导体开关的永久性损坏。因此，检测和中断由接地故障或相间短路引起的电流的装置是优选的。
有几种不同的方法可以提供逆变器电机输出的接地故障以及相间短路保护。基本上，已知的方法是以某种方式测量逆变桥中的电流并在其超过预定值时中断它。通常通过将逆变桥的开关元件控制到关断状态来完成电流的中断。这些半导体开关通常是例如IGBT、硅MOSFET、碳化硅MOSFET或等同开关之类的半导体开关。
电流测量可以从电机驱动器中的几个位置完成，例如，逆变桥的每个半导体开关的串联中和/或在相输出处。
直接来自输出相的电流测量是有利的，因为除了开关过电流保护之外，该信息还可以用于电机电流控制目的。电流测量器件可以是例如霍尔电流传感器，其在待测线路和测量电路之间也提供电气隔离。
此外，分流电阻可用于电流测量，但该解决方案需要额外的电路来提供相输出和控制器之间的电气隔离。隔离可以通过例如基于光耦合器的隔离放大器或一些其他隔离技术来完成。所有需要电气隔离的电流测量技术的响应时间往往较慢，并且带宽比不需要隔离的解决方案要小。较慢的响应意味着这些技术不一定用于保护半导体开关免受过电流事件的影响。
随着制造商倾向于增加其电流密度并因此降低成本，半导体芯片尺寸随时间变得越来越小。然而，缺点是它们的短路电流额定值相应地降低。这意味着必须在几毫秒内非常快地中断短路电流。否则开关将被烧坏。因此，当使用霍尔效应电流传感器(或其他慢响应技术)向驱动控制器提供电流信息时，还必须实现提供快速过电流保护的额外测量。这可以通过具有去饱和保护的栅极驱动器或用于分流测量的过电流比较器来完成。去饱和保护意味着栅极驱动器本身能够通过感测集电极到发射极的电压来检测过电流事件并中断电流。电流中断有利于使栅极发射极电压缓慢下降，使得IGBT“软”关断，以便避免由电路中的高di/dt和漏电感引起的集电极和发射极之间的高电压尖峰。这种具有去饱和保护和软关断功能的栅极驱动器成本很高。此外，上侧驱动器必须具有电气隔离。如果电机驱动器以直流(DC)链路为参考，则下侧驱动器不必具有隔离。如果电机驱动器以地为参考，则高侧和低侧驱动器必须隔离。
在US 9,296,589中公开了一种用于接地故障保护的解决方案。然而，在该已知解决方案中，不可能检测正在从驱动器输入经过有源线桥上半导体开关以及经过逆变桥的上半导体开关流动到输出和地的接地故障电流。
本发明的目的是提供一种电机驱动器，其能够以很少的硬件消耗检测电机驱动器的电机侧的更多种接地故障。
利用根据权利要求1或7的电机驱动器解决了上述目的。利用根据权利要求13或15的方法进一步解决了该目的。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。本发明的优选实施例也在说明书部分以及附图中描述。
根据本发明，电机驱动器包括整流桥，其一侧连接到交流(AC)电源，另一侧连接到DC链路。DC链路连接到逆变桥，该逆变桥具有被配置为连接到电梯电机的相输出。此外，电机驱动器包括控制逆变桥的半导体开关的驱动控制器。逆变桥本身具有连接到DC链路的正极的上侧的上半导体开关和连接到DC链路的负极的下侧的下半导体开关。
上半导体开关是没有去饱和和/或过电流保护的半导体开关，而下半导体开关包括去饱和和/或过电流保护，反之亦然。驱动控制器包括接地故障控制电路，其被配置为建立接地故障测试，其中包括去饱和和/或过电流保护的每个单独的半导体在测试时间周期内一次仅切换一个，因此，接地故障控制电路被配置为仅在接地故障测试未导致相关半导体开关之一的去饱和和/或过电流保护跳闸时，才使能电机驱动器的启动。
该解决方案提供了一种带有接地故障保护电路的电机驱动器，该电路能够在动态情况下检测电机接地故障，而无需添加昂贵的带有去饱和保护或分流电阻的上侧栅极驱动器。通过仅将去饱和检测电路添加到逆变桥的下侧半导体开关，可以廉价地进行去饱和检测。
本发明的优点是具有接地故障保护和短路保护的组件形式中的小的添加成本。在本发明中，不需要使用带有去饱和保护特征的昂贵的栅极驱动器结合用于逆变桥的上半导体开关的电流隔离。还可以避免在第三电机相上使用第三电流传感器，并且允许传感器的响应时间更慢，从而降低电机电流感测的总成本。
根据本发明，去饱和检测器仅集成到逆变桥的低侧IGBT晶体管。这个细节是非常有成本效益的，尤其是因为半导体开关的控制电路(DSP处理器)，特别是IGBT晶体管，耦合到DC链路的负DC母线，因此低侧半导体开关不需要电流隔离(如光隔离器)。去饱和检测器也可能不是低侧半导体开关的驱动电路的单独组件，而是控制低侧晶体管的DSP处理器(驱动控制器)也可能具有测量输入，其读取低侧半导体开关上的集电极到发射极电压，并确定去饱和条件。这是成本效益可得的，因为DSP处理器直接耦合到低侧半导体开关，而无需任何电流隔离。当然，集电极-发射极电压非常高，因此优选地需要衰减器放大器来将电压电平从几百伏降低到小于5伏，以用于DSP处理器的A/D变换器测量输入。这基本上可以通过某种简单的电阻网络来完成，因此非常有成本效益。
本发明的电机驱动器具有逆变器，该逆变器具有逆变桥控制电路或驱动控制器，其有利地以dc链路负极为参考。逆变桥控制电路可以与驱动控制器分离或与其集成。因此，下半导体开关的驱动器不需要电气隔离，并且上半导体开关的(上侧)驱动器仅需要功能性隔离，而不需要增强的隔离。半导体开关的上侧驱动器是基本驱动器，没有去饱和或其他过电流保护。驱动控制器的电流测量优选地在两个输出相中设有电流传感器。在没有接地电流流动的情况下，可以通过驱动控制器计算第三相中的电流。在下侧开关处，存在基于感测集电极到发射极的电压的过电流保护(即，去饱和检测)。这可以通过带有去饱和保护的栅极驱动器或其他控制电路(例如DSP内置比较器)来完成。
在正常的电梯驱动循环开始之前，控制器进行特殊的接地故障和短路测试。该测试包括逆变桥下侧开关的具体开关序列。下侧开关被控制为在短脉冲周期(例如几毫秒)内一次一个开关处于导通状态。在任何电机输出处的接地故障的情况下，可以检测到去饱和跳闸及故障。优选地，驱动控制器以DC链路的负极为参考，并且下半导体开关包括去饱和和/或过电流保护。该解决方案以最少的硬件消耗提供保护。
在本发明的一个优选实施例中，半导体开关的去饱和和/或过电流保护由它们的栅极驱动器实现。该解决方案便宜且不涉及去饱和保护任务中的电机驱动器。
替代地，半导体开关的去饱和和/或过电流保护可以通过驱动控制器来实现，使得可以结合驱动控制器来设置和监测所有相关参数。
在本发明的优选实施例中，整流桥的输入包括响应于半导体开关的去饱和和/或过电流保护的跳闸和/或响应于电流传感器信号而被控制的接触器。因此，电机驱动器可以有效地与AC电源断开以防止开始运行。另一方面，在一些其他实施例中，也可以在没有机械接触器的情况下实现本发明的电机驱动器。
在本发明的优选实施例中，上半导体开关是没有去饱和和/或过电流保护的半导体开关，而下半导体开关包括去饱和和/或过电流保护。该解决方案非常有成本效益，并易于实施。
优选地，测试时间周期在1到20微秒之间，该时间周期被选择得足够短，使得在测试周期期间任何接地故障都不会导致对应的半导体开关的劣化。因此，通过选择足够短来检测接地故障但避免对应半导体的缺失的测试周期，测试能非常有效。
在这方面，应该提到的是，通常电机驱动器具有三相，使得如果在测试时间周期内切换具有去饱和和/或过电流保护的所有三个下半导体或上半导体，则终止接地故障测试。
在用于防止相间短路的本发明的另一个方面中，电机驱动器包括整流桥，该整流桥连接到DC链路，该DC链路连接到具有相输出的逆变桥，该相输出被配置为连接到电梯电机。电机驱动器还包括控制逆变桥的半导体开关的驱动控制器。逆变桥具有连接到DC链路的正极的上逆变器侧的上半导体开关和连接到DC链路的负极的下逆变器侧的下半导体开关。逆变桥的半导体开关由驱动控制器控制，该驱动控制器包括相间短路控制电路，该电路被配置为建立相间短路测试，以及电机驱动器包括在逆变桥的至少两个相输出中的和/或与逆变桥的所有半导体开关串联的电流传感器，其中相间短路测试的相间短路控制电路被配置为执行以下步骤：
—将一相以及上侧或下侧的一个半导体开关在特定时间周期内控制为导通状态，并且
—在所述特定时间周期期间，逆变桥的不同相以及不同侧(下或上)的半导体在短脉冲周期内被控制为导通状态，该短脉冲周期优选地短于该特定时间周期，由此该特定时间周期至少部分地与该短脉冲周期重叠。
相间短路控制电路包括比较器，以将传感器信号的增加与至少一个阈值进行比较，相间短路控制电路被配置为控制开关元件以至少禁用电机驱动器的逆变桥。
利用该解决方案，以低成本实现了有效的相间短路检测。
优选地，开关元件是电机驱动器的接触器和/或逆变桥的半导体开关。
优选地，该特定时间段在10到30毫秒(ms)之间，其足够长以检查另一个桥侧和其他相的两个半导体开关。短脉冲周期设置在10到100微秒(μs)之间以评估电流信号增加，并且足够短以防止半导体开关的损坏。
优选地，用于电流信号增加的阈值是阈值U*dt/L，其中U是DC链路电压，以及L是电机电感。在DL链路电压在560伏(V)到650V之间以及电机电感为2毫亨(mH)的电机中，该值约为28安(A)。因此，该阈值di的优选范围在20到35A之间，优选地在25到30A之间。该值允许在电流信号的正常增加和相间短路状况之间进行明确的区分。
优选地，半导体开关是IGBT或MOSFET晶体管，其在这种电机驱动器中是可靠的。
本发明还涉及一种用于在使用电机驱动器的情况下驱动电梯电机的方法，该电机驱动器包括整流桥，该整流桥连接到DC链路，该DC链路连接到具有相输出的逆变桥，该相输出连接到电梯电机，以及控制该逆变桥的半导体开关的驱动控制器。逆变桥具有连接到DC链路的正极的上侧的上半导体开关和连接到DC链路的负极的下侧的下半导体开关，由此上半导体开关是没有去饱和和/或过电流保护的半导体开关，而下半导体开关包括去饱和和/或过电流保护，或反之亦然。在将电梯电机投入运行之前，优选地在安装电梯维护之后，进行接地故障测试，其中每个单独的包括去饱和和/或过电流保护的下半导体在测试时间周期内一次仅切换一个，因此，接地故障控制电路仅在接地故障测试未导致任何这些半导体的去饱和和/或过电流保护的跳闸时，才使能电机驱动器的启动。关于本发明的特征和优点，参考本发明的电机驱动器的上述描述。该方法提供经济的接地故障测试。
本发明还涉及一种使用电机驱动器的方法，该电机驱动器包括整流桥，该整流桥连接到DC链路，该DC链路连接到具有相输出的逆变桥，该相输出连接到电梯电机，以及控制该逆变桥的半导体开关的驱动控制器。该逆变桥对于每相具有连接到DC链路的正极的上侧的上半导体开关，以及对于每相具有连接到DC链路的负极的下侧的下半导体开关，以及在逆变桥的至少两个相输出中的和/或与所有半导体开关串联的电流传感器。
该方法提供了用于验证相间短路的测试序列，其中在电梯电机被使能运行之前执行遵循以下步骤序列的测试序列：
—将一相以及上侧或下侧的一个半导体在特定时间周期内控制为导通状态，并且
—在所述特定时间周期期间，将不同相以及不同侧(下或上)的半导体在短脉冲周期内被控制为导通状态，以产生非常窄的脉冲，
—根据至少一个电流传感器的传感器信号的增加率评估该传感器信号，由此
—将增加率与至少一个阈值进行比较，如果超过阈值，则起始安全措施以防止电机启动。
通过本发明的测试序列实现相间短路检测。因此，例如，在特定时间周期内将一个上半导体开关控制为导通状态，然后在短脉冲周期内将不同相的下半导体开关控制为导通状态，以查看绕组中的电流增加是否为自然坡度性质或非常迅速的增加。电机定子阻抗引起自然缓慢的电流增加，而快速增加将被诊断为相间短路。如果没有检测到故障，则受控半导体开关变为另一相。两个测试的栅极驱动序列的示例如图3所示。如果检测到故障，则电流会被下侧开关中断，因为在那里更容易实现软关断(慢的栅极电容放电)。
优选地，将特定时间周期设置为特定时间周期在10到30ms之间。优选地，短脉冲周期设置在10到100μs之间。优选地，阈值在20到35A之间。
在本发明的有利实施例中，在电梯电机被使能运行之前，利用不同相的上半导体和下半导体的所有可能组合来重复测试序列。通过这种措施，确保在电机运行开始时不存在任何相之间的相间短路。
在本发明的优选实施例中，半导体开关是IGBT晶体管。这些晶体管与本发明的电机驱动器或变频器相结合是非常可靠的，并且与对应的去饱和和/或过电流保护一起适配，以执行由接地故障控制电路起始的快速和可靠的接地故障测试。
优选地，由接地故障控制电路起始的接地故障测试仅在基于硬件切换电梯时开始。通常，在安装或维护电梯期间会产生接地故障。因此，只有在第一次安装之后或维护之后电梯投入使用之前，才进行对接地故障的检查。
优选地，驱动控制器以DC链路的极为参考，包括去饱和和/或过电流保护的半导体开关位于该极处。如果这些是下半导体，则驱动控制器以DC链路的负极为参考。如果上半导体开关包括去饱和和/或过电流保护，则驱动控制器以DC链路的正极参考。优选地，其以DC链路的负极为参考。
如果电梯电机的相彼此隔离，则由于电机绕组的磁阻抗，两相之间的绕组的切换将总是导致电流信号的缓慢增加。只有在任何电机绕组之间发生短路时，才会出现急剧增加。因此，该方法允许有效地测试相间短路，从而避免电机绕组或半导体开关的任何损坏。经由半导体之一的短脉冲控制，确保了所产生的电流不能烧毁半导体开关或电机线圈。必须提到的是，根据另一种方法，也可以独立于接地故障测试来提供这种相间短路测试。当然，利用上半导体和下半导体的所有可能组合来重复相间短路。经由这种措施，可以检查电梯电机的任何相之间的相间短路。
当然，上述方法可以在根据以上描述的电机驱动器的任何实施例中执行。反之亦然，本发明的电机驱动器的任何实施例能够执行任何上述方法，使得方法和装置权利要求的对应方法和装置特征可以组合可以彼此支持的任何。对于本领域技术人员显而易见的是，上述实施例可以任意地相互组合。
为了使本发明的接地故障检测正常工作，有利地，整流器的输入侧应直接连接到AC电源，或者，如果在AC电源和整流桥之间使用附加的隔离变压器，则变压器的次级绕组应该是接地的或以其他方式以地为参考。
本申请中的以下术语用作同义词：变频器—电机驱动器；驱动控制器—电机控制器；上半导体驱动器—高侧驱动器；下半导体驱动器—低侧驱动器；DSP处理器—驱动控制器；接地故障—对地故障；
对于本领域技术人员清楚的是，电机驱动器的部件，特别是驱动控制器，可以集成在电机驱动器中，或者可以放置在不同的位置，例如与电梯控制器连接。半导体的驱动器可以集成在驱动控制器中或与驱动控制器分离。
下面借助于结合附图的示例性实施例描述本发明。在这些图中：
图1示出了包括接地故障检测电路的电机驱动器的电路图，
图2A是根据图1的电机驱动器的替代逆变器部件，其中半导体开关的IGBT去饱和保护用栅极驱动器实现，
图2B是根据图1的电机驱动器的逆变器部件，其中IGBT去饱和保护用驱动控制器实现，并且
图3是接地故障检测以及相间短路检测的脉冲模式。
图1示出了本发明的电机驱动器或变频器10，其具有对应于传统的公共三相AC供电网络的三相UVW。
变频器10包括由受控半导体开关14a-14f形成的整流桥12。在整流桥12的输出侧，DC链路16带有正极18以及负极20，在正极18和负极20之间连接有平滑电容器22。DC链路16与逆变桥24连接，逆变桥24包括连接到DC链路的正极18的上桥侧26以及连接到DC链路16的负极20的下桥侧28。在上桥侧26，有三个半导体开关30a、30b和30c，每极一个开关，以及下桥侧28包括三个下半导体开关30d、30e、30f，每相一个开关。可选地，对于逆变桥24的每个半导体开关30a-30f，电流传感器32a-f串联连接。此外，可选地，在用于逆变桥24与电梯电机的连接的三相输出34、36、38中，相输出电流传感器40a-c位于其中。逆变桥24的下半导体30d-30f具有由驱动控制器42实现的去饱和或过电流控制，驱动控制器42至少控制逆变桥24的半导体30a-30f或者经由每个下半导体开关30d-30f的单独的栅极驱动器控制。整流桥12的输入包括由驱动控制器42控制的接触器44。在接触器44和整流桥12之间连接有平滑电路43。
本发明的变频器10如下工作。在变频器投入运行之前，驱动控制器42执行接地故障测试以及相间短路测试。
首先，驱动控制器42闭合接触器44，使得整流桥12连接到AC电源u、v、w。在允许电机驱动器10启动(即操作电梯电机旋转)之前，其首先执行接地故障测试。为此，下半导体30d、30e、30f(一次只有一个半导体)在测试时间周期内切换，该测试时间周期足够短得如果应该存在对应相的接地故障而不会损坏对应的半导体。接地故障将立即导致对应半导体的去饱和或过电流保护跳闸。因此，测试时间周期必须足够长以允许去饱和保护的跳闸，并且在另一方面必须足够短以避免半导体开关的损坏。
只有在每个下半导体开关已在测试时间周期内被控制为其导通状态并且没有去饱和和/或过电流保护跳闸之后，才允许电机驱动器10操作电梯电机。
需要强调的是，为了使本发明的接地故障检测正常工作，有利地，整流器的输入侧应直接连接到AC电源，或者如果在AC电源和整流桥之间使用额外的隔离变压器，则变压器的次级绕组的应接地或以地为参考。
附加地或替代地，在电机驱动器10的操作之前，可以检查逆变器24或电梯电机的相34、36、38之间是否存在任何相间短路。为此，在特定时间周期内控制上桥侧26的半导体开关30a-30c切换，而在短脉冲周期内控制不同相的下半导体开关30d-30f切换，由此该特定时间周期和该短脉冲周期至少部分重叠。这种重叠导致由相输出34、36、38中的至少一个电流传感器40a-40d或与逆变桥24的半导体开关30a-30f串联连接的电流传感器32a-32f中的一个电流传感器感测的电流信号的增加。如果由电流传感器32a-f、40a-c测量的电流的增加太陡，即超过设定的阈值，则接触器44打开，使得电机驱动器10被禁止操作。该测试是利用上桥侧26的上半导体开关30a-c与下桥侧28的不同相的任何其他下半导体开关30d-30f的组合来执行的。如果相间短路测试未显示输出相40a、40b、40c之间的任何短路，电机驱动器10进入正常操作。
在图1中，使用了有源线桥，但是在此文档中讨论的所有原理也适用于利用无源二极管桥输入拓扑实现的逆变器。
图2A示出了第一替代实施例中的图1的变频器10的逆变桥24，其中下半导体开关的去饱和控制用栅极驱动器46a-46c实现。与此相反，在图2B的第二实施例中，下半导体开关30d-30f的去饱和或过电流保护由驱动控制器42实现。
图3在左侧示出了接地故障测试的脉冲模式，其中逆变器24的每个下半导体30d-30f在测试时间周期t内被切换。在右侧，在特定时间周期c1内切换第一相的上半导体30a，然后在短脉冲周期p内切换第二和第三相的下半导体30e和30f。经由该测试，确保在第一和第二相以及第一和第三相之间没有短路。此后，在第二特定时间周期c2内切换第二相的上半导体30b，第二特定时间周期c2短于第一半导体开关30a的第一特定时间周期c1，因为这里只有第三相的下半导体开关30f是经由短脉冲周期p被检查的。此后确保不存在三相中的任何相之间的短路。
经由监测电流传感器32a-f和/或40a-c的电流信号来执行测试。当电流信号的增加超过设定的阈值时，认为存在短路并且接触器继电器44跳闸。
本发明不限于上述实施例，而是可以在所附权利要求的范围内变化。因此，整流桥12也可以用二极管而不是半导体开关来常规地构建。
附图标记列表
10 电机驱动器—变频器
12 整流桥
14 整流桥的半导体
16 DC链路
18 DC链路的正极
20 DC链路的负极
22 平滑电容器
24 逆变桥
26 上桥侧
28 下桥侧
30a-f 逆变桥的半导体开关—MOSFET—IGBT
32a-f 与半导体开关串联连接的电流传感器
34 逆变桥的第一相输出
36 逆变桥的第二相输出
38 逆变桥的第三相输出
40a、b、c 相输出的电流传感器
42 驱动控制器
43 平滑电路
44 接触器
46a、b、c 逆变器的下半导体开关的栅极驱动器
t 测试时间周期
c1、c2 特定时间周期
p 短脉冲周期
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于例如电梯或自动扶梯的乘客输送机的电机驱动器(10)，所述电机驱动器包括整流桥(12)，所述整流桥(12)连接到DC链路(16)，所述DC链路(16)连接到具有被配置为连接到电梯电机的相输出的逆变桥，以及控制所述逆变桥的半导体开关(30a-30f)的驱动控制器(42)，
所述逆变桥具有连接到DC链路(16)的正极的、上侧的上半导体开关(30a-30c)以及连接到DC链路(16)的负极的、下侧的下半导体开关(30d-30f)，
所述上半导体开关(30a-30c)是没有去饱和保护的半导体开关，而所述下半导体开关(30d-30f)包括去饱和保护(46a-c、42)，或反之亦然，其中驱动控制器(42)包括接地故障控制电路，其被配置为建立接地故障测试，其特征在于，所述接地故障控制电路被配置为执行接地故障测试，所述在接地故障测试中包括去饱和保护(46a-c、42)的每个单独的半导体开关(30a-30f)在测试时间周期内一次仅切换一个，其中所述接地故障控制电路被配置为仅在所述接地故障测试未导致所述半导体开关(30d-30f)之一的去饱和保护(46a-c、42)的跳闸时，才使能所述电机驱动器(10)的启动。
2.根据权利要求1所述的电机驱动器(10)，其中，所述测试时间周期(t)在1到20微秒之间。
3.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中，所述驱动控制器(42)以所述DC链路(16)的负极为参考，并且所述下半导体开关(30d-30f)包括去饱和保护(46a-c、42)。
4.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中所述半导体开关(30d-30f)的去饱和保护(46a-c、42)由它们的栅极驱动器(46a-46c)实现。
5.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中所述半导体开关(30d-30f)的去饱和保护(46a-c、42)由所述驱动控制器(42)实现。
6.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器，其中从所述驱动控制器到所述下侧半导体开关的例如栅极的控制极的控制信号路径在没有电流隔离的情况下实现。
7.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中所述整流桥(12)的输入包括接触器或接触器继电器(44)，其响应于半导体开关(30d-30f)的去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)的跳闸和/或响应于电流传感器信号而被控制。
8.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中，所述半导体开关(30a-30f)是IGBT或MOSFET晶体管。
9.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，被配置为执行根据以下权利要求之一的方法。
10.一种用于在使用电机驱动器(10)的情况下驱动电梯电机的方法，所述电机驱动器包括整流桥(12)，所述整流桥(12)连接到DC链路(16)，所述DC链路(16)连接到具有连接到所述电梯电机的相输出(34、36、38)的逆变桥(24)以及控制所述逆变桥(24)的半导体开关(30a-30f)的驱动控制器(42)，
所述逆变桥(24)具有连接到DC链路(16)的正极的、上侧的上半导体开关(30a-30c)以及连接到DC链路(16)的负极的、下侧的下半导体开关(30d-30f)，
其中，所述上半导体开关(30a-30f)是没有去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)的半导体开关(30a-30f)，而所述下半导体开关(30a-30c)包括去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)，或反之亦然，
其特征在于，在所述电梯电机的启动之前进行接地故障测试，其中包括去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)的每个单独的下半导体开关(30a-30f)在测试时间周期(t)内一次仅切换一个，其中所述接地故障控制电路仅在所述接地故障测试未导致任何这些半导体开关(30a-30f)的去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)的跳闸时，才使能所述电机驱动器(10)的启动。
11.根据前述权利要求10所述的方法，其在根据权利要求1至9之一所述的电机驱动器(10)中执行。

Claims (22)

1.一种用于例如电梯或自动扶梯的乘客输送机的电机驱动器(10)，所述电机驱动器包括整流桥(12)，所述整流桥(12)连接到DC链路(16)，所述DC链路(16)连接到具有被配置为连接到电梯电机的相输出的逆变桥，以及控制所述逆变桥的半导体开关(30a-30f)的驱动控制器(42)，
所述逆变桥具有连接到DC链路(16)的正极的、上侧的上半导体开关(30a-30c)以及连接到DC链路(16)的负极的、下侧的下半导体开关(30d-30f)，
所述上半导体开关(30a-30c)是没有去饱和保护的半导体开关，而所述下半导体开关(30d-30f)包括去饱和保护(46a-c、42)，或反之亦然。
2.根据权利要求1所述的电机驱动器(10)，其中驱动控制器(42)包括接地故障控制电路，其被配置为建立接地故障测试，所述在接地故障测试中包括去饱和保护(46a-c、42)的每个单独的半导体开关(30a-30f)在测试时间周期内一次仅切换一个，其中所述接地故障控制电路被配置为仅在所述接地故障测试未导致所述半导体开关(30d-30f)之一的去饱和保护(46a-c、42)的跳闸时，才使能所述电机驱动器(10)的启动。
3.根据权利要求1或2所述的电机驱动器(10)，其中，所述测试时间周期(t)在1到20微秒之间。
4.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中，所述驱动控制器(42)以所述DC链路(16)的负极为参考，并且所述下半导体开关(30d-30f)包括去饱和保护(46a-c、42)。
5.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中所述半导体开关(30d-30f)的去饱和保护(46a-c、42)由它们的栅极驱动器(46a-46c)实现。
6.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中所述半导体开关(30d-30f)的去饱和保护(46a-c、42)由所述驱动控制器(42)实现。
7.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器，其中从所述驱动控制器到所述下侧半导体开关的例如栅极的控制极的控制信号路径在没有电流隔离的情况下实现。
8.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中所述整流桥(12)的输入包括接触器或接触器继电器(44)，其响应于半导体开关(30d-30f)的去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)的跳闸和/或响应于电流传感器信号而被控制。
9.一种电机驱动器(10)，包括整流桥(12)，所述整流桥(12)连接到DC链路(16)，所述DC链路(16)连接到具有被配置为连接到电梯电机的相输出(34、36、38)的逆变桥(24)，以及控制所述逆变桥的半导体开关(30a-30f)的驱动控制器(42)，
所述逆变桥具有连接到DC链路(16)的正极的、上桥侧(26)的上半导体开关(30a-30c)以及连接到DC链路(16)的负极的、下桥侧(28)的下半导体开关(30d-30f)，
所述逆变桥(24)的半导体开关(30a-30f)由驱动控制器(42)控制，
所述驱动控制器(42)包括相间短路控制电路，被配置为建立相间短路测试，
并且电机驱动器(10)包括在逆变桥的至少两个相输出中的和/或与逆变桥的所有半导体开关(30a-30f)串联的电流传感器(32a-f、40a-c)，
其中相间短路测试：
—将一相以及上侧或下侧的一个半导体开关(30a-30f)在特定时间周期(c1、c2)内控制为导通状态，并且
—在所述特定时间周期期间，所述逆变桥(24)的不同相以及不同桥侧(下或上)半导体开关(30a-30f)在短脉冲周期(p)内被控制为导通状态，所述短脉冲周期(p)优选地短于所述特定时间周期(c1、c2)，由此所述特定时间周期至少部分地与所述短脉冲周期(p)重叠，
所述相间短路控制电路包括比较器，用于比较所述电流传感器信号的增加的变化率与至少一个阈值，
所述相间短路控制电路被配置为控制开关元件(44、30a-30f)以禁用所述逆变桥(24)。
10.根据权利要求9所述的电机驱动器(10)，其中，所述开关元件是所述电机驱动器(10)的接触器(44)或所述逆变桥(24)的半导体开关(30a-30f)。
11.根据权利要求9或10所述的电机驱动器(10)，其中，所述特定时间段在10到30毫秒之间。
12.根据权利要求9、10或11所述的电机驱动器(10)，其中所述短脉冲周期在10到100微秒之间。
13.根据权利要求9至12之一所述的电机驱动器(10)，其中，所述阈值di在20到35安之间，特别是在25到30安之间。
14.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，其中，所述半导体开关(30a-30f)是IGBT或MOSFET晶体管。
15.根据前述权利要求之一所述的电机驱动器(10)，被配置为执行根据以下权利要求之一的方法。
16.一种用于在使用电机驱动器(10)的情况下驱动电梯电机的方法，所述电机驱动器包括整流桥(12)，所述整流桥(12)连接到DC链路(16)，所述DC链路(16)连接到具有连接到所述电梯电机的相输出(34、36、38)的逆变桥(24)以及控制所述逆变桥(24)的半导体开关(30a-30f)的驱动控制器(42)，
所述逆变桥(24)具有连接到DC链路(16)的正极的、上侧的上半导体开关(30a-30c)以及连接到DC链路(16)的负极的、下侧的下半导体开关(30d-30f)，
其中，所述上半导体开关(30a-30f)是没有去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)的半导体开关(30a-30f)，而所述下半导体开关(30a-30c)包括去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)，或反之亦然，
其中，在所述电梯电机的启动之前进行接地故障测试，其中包括去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)的每个单独的下半导体开关(30a-30f)在测试时间周期(t)内一次仅切换一个，其中所述接地故障控制电路仅在所述接地故障测试未导致任何这些半导体开关(30a-30f)的去饱和和/或过电流保护(46a-c、42)的跳闸时，才使能所述电机驱动器(10)的启动。
17.一种使用包括整流桥(12)的电机驱动器(10)的方法，所述整流桥(12)连接到DC链路(16)，所述DC链路(16)连接到具有连接到电梯电机的相输出(34、36、38)的逆变桥(24)，以及控制所述逆变桥(24)的半导体开关(30a-30f)的驱动控制器(42)，
所述逆变桥(24)对于每相具有连接到DC链路(16)的正极的、上侧的上半导体开关(30a-30f)，和对于每相具有连接到DC链路(16)的负极的、下侧的下半导体开关(30a-30f)，以及在逆变桥的至少两个相输出中的和/或与所有半导体开关(30a-30f)串联的电流传感器(32a-f、40a-c)，
其中，提供了用于验证相间短路的测试序列，其中在电梯电机被使能运行之前执行遵循以下步骤序列的测试序列：
—将一相以及上侧或下侧的一个半导体开关(30a-30c)在特定时间周期(c1、c2)内控制为导通状态，并且
—在所述特定时间周期期间，不同相以及不同侧(下或上)的半导体开关(30d-30f)在短脉冲周期(p)内被控制为导通状态，
—测量至少一个电流传感器(32a-f、40a-c)的传感器信号并将其与至少一个阈值进行比较，如果超过所述阈值，则认为存在相间短路，并且
—采取安全措施(44)以防止电机启动。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述特定时间周期(c1、c2)设置在10到30毫秒之间。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述短脉冲周期设置在10到100微秒之间。
20.根据权利要求17、18或19所述的方法，其中所述阈值di在20到35安之间，特别是在25到30安之间。
21.根据权利要求17至20之一所述的方法，其中在所述电梯电机被使能运行之前，利用不同相的上半导体开关和下半导体开关(30a-30f)的所有可能组合来重复所述测试序列。
22.根据前述权利要求16至21之一所述的方法，其在根据权利要求1至15之一所述的电机驱动器(10)中执行。
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