CN201584893U

CN201584893U - 可调速驱动器保护装置

Info

Publication number: CN201584893U
Application number: CN2008201338284U
Authority: CN
Inventors: J·C·怀斯曼
Original assignee: Rockwell Automation Technologies Inc
Current assignee: Rockwell Automation Technologies Inc
Priority date: 2007-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2018-09-24
Also published as: US20080013348A1; CN201887439U; US7808763B2; EP2040349A2

Abstract

提供了一种可调速驱动器保护装置。所述可调速驱动器保护装置包括：一个驱动器保护器，连接到所述可调速驱动器，用于监测所述可调速驱动器的一个电力信号并在检测到一个严重的瞬变事件时将所述可调速驱动器切换到一个保护模式。

Description

可调速驱动器保护装置

技术领域

本发明涉及可调速驱动器的保护。更具体地说，本发明涉及用于保护将负载连接到电源的可调速驱动器的方法、结构和装置。

背景技术

一种可调速驱动器(“ASD”)控制由一个来源(例如一个公用电力系统或者发电机)提供的电力，以及电动机。然而，当供应给ASD的电力质量较低时，ASD以及一些功率电子设备通常会受到损害。在电力信号中，不良的电力质量有时表现为瞬变和谐波，例如过电压、电压跌落，以及短暂中断。瞬变的一个原因是在ASD的供电侧的增加电容性装置，例如其他的ASD或者电容器组。不良电力质量可以导致在ASD中的器件，如功率半导体的失灵。这进而导致对于电动机以及电动机应用的令人不希望出现的停机时间。在中压应用中，电动机的停机导致一个制造工厂生产率的损失。由电力研究所(Electric Power Institute)出版的用于可调速驱动器应用的电能质量问题(Power Quality Considerations for Adjustable SpeedDrive Applications)中描述了电能质量的问题，该文献通过引用结合在此。因此，需要保护ASD免受由于电源提供的电能中的瞬变所造成的损坏。

实用新型内容

因此，本发明的目的是提供一种可调速驱动器保护装置，以解决上述问题。

一种可调速驱动器保护装置包括一个驱动器保护器，该保护器连接到可调速驱动器，用于监测可调速驱动器的一个电力信号并在检测到一个严重的瞬变事件时将驱动器切换到一个保护模式。

在一种选择中，该可调速驱动器是一种脉宽调制的可调速驱动器。该驱动器保护器被适配为将电力信号转换为同步参照系中的一个矢量表示。该矢量表示通过一个高通滤波器以将该电力信号的一个基波分量去除，这样使一个瞬态分量和正常背景失真通过该滤波器。一个整流器对该瞬态分量和正常背景失真进行整流以将该分量和失真移到一个正参照系中。一个峰值检测器确定对于该整流信号的一个标准值，然后该标准值通过一个低通滤波器，该低通滤波器被适配为输出一个稳态背景失真信号，该失真信号代表了正常背景失真。一个乘法器按比例换算该稳态背景失真信号以防止保护方案的误扰性切断(nuisance trips)。在一个选择中，电路保护器被适配为针对一台接收该输出信号的电动机的电流要求来校正该稳定状态的非基波信号。电路保护器将该校正的稳态背景失真信号与该整流的信号相比较。本方案被适配为用于检测在一个中压公共线路上的谐波或者瞬变并且保护在一个逆变器或者整流器中的对称门级换流晶闸管。

在不同的方面中，本方案被适配于包括可调速驱动器的系统和为负载(例如电动机)提供脉宽调制驱动器信号的方法。这样的系统可能包括连接到电源的一个输入滤波器、连接到该输入滤波器的一个整流器、连接到电动机的一个逆变器、将该整流器连接到逆变器的一个直流连接，以及可运行地连接到该整流器和逆变器的一个控制器。该控制器包括连接到电源并适合于检测来自于电源的瞬变事件的一个驱动器保护单元。这些瞬变事件包括可能损坏可调速驱动器的谐波。该驱动器保护单元被适配为当一个瞬变事件发生时将该整流器和逆变器置于一种受保护的状态。在一种选择中，这种保护状态包括将该整流器置于一种续流模式(freewheel mode)中。在一种选择中，这种保护状态包括将该逆变器置于该续流模式中。在一种选择中，该保护状态将该逆变器置于一种脉宽调制(“PWM”)模式中以帮助直流电流的迅速切断。在一种选择中，该保护单元总是在逆变器之前将整流器置于续流模式中。在一种选择中，该驱动器保护单元被适配为在来自于该瞬变事件的能量消散之后，将该整流器和逆变器返回到一种正常运行模式。在一种选择中，该驱动器保护单元在逆变器处于一种再生模式之前将该整流器返回到正常运行。在一种选择中，该驱动器保护单元在整流器处于一种电机驱动模式之前将该逆变器返回到正常运行。在一种选择中，该控制器与整流器和逆变器的对称门级换流晶闸管均可运行地相连接以控制这些晶闸管的导电状态。

本发明的这些以及其他实施方案、方面、优点，和特征将在以下的说明书中部分地进行说明，并且通过参考本发明和引用附图的如下说明或者通过实践本发明，对于本领域技术人员这些部分地将变得很清楚。通过在所附的权利要求中特别指出的手段、方法、过程、和组合以及它们的等效物，可以实现并获取本发明这些方面、优点、和特点。

附图说明

图1展示了包括本发明一个实施方案的一个系统的图示。

图2展示了包括本发明一个实施方案的一个系统的图示。

图3展示了本发明一个实施方案的流程图。

图4展示了本发明一个实施方案的示意性图示。

图5展示了本发明一个实施方案的可调速驱动器的细节。

图6展示了包括本发明一个实施方案的一个系统的图示。

图7展示了包括本发明一个实施方案的一个系统的图示。

具体实施方式

在以下的详细说明中参考了附图，这些附图构成其一部分，并且在附图中通过图示来显示可以实现本发明的特定实施方案。对这些实施方案进行充分详细地说明以使得本领域技术人员能够实现本发明，并且应当理解的是，可以采用其他实施方案并且在不偏离本发明范围的前提下可以做出结构上的改变。因此，以下详细描述并不应当理解为一种限制，并且本发明的范围由所附的权利要求和它们的等效物体来定义。

本申请涉及与可调速驱动器相关的系统、结构和方法。系统100的一个实例示于图1。系统100包括，但不限于，通过一个可调速驱动器(“ASD”)105电连接到一个电动机103的一个电力信号源101。该电力信号源101是一个公用电源，它以不同的线电压产生一个三相电力信号(在北美洲是60Hz)。应当理解的是，本系统可适合于其他频率，例如50Hz。一个电源会有正常的背景失真并且有时可能有谐波，谐波可能有相当的大幅值并破坏与电源相连部件。在一种选择中，该电力信号在2400至6600volts rms范围内。通常，ASD105使用脉宽调制(PWM)对进入的交流电能进行整流以产生一个恒定的直流电平，并且将该直流电平转换到供应给电动机103的交流驱动信号。电动机103从ASD105接收三相电能。在一种选择中，ASD105从电动机103接收反馈信号，该反馈信号由ASD用于以控制它到电动机的输出信号。ASD105克服了直接在线电压上运行感应电动机的缺点，并且满足了很多对电动机103的速度控制的要求。一个驱动器保护器107连接到ASD105上。驱动器保护器107感测电力信号中的瞬变，例如谐波和背景失真，并且基于感测到的瞬变将ASD105置于一种保护状态以防止对ASD105的损害。瞬变源可以包括在电源总线上加入一个进一步的驱动器、总线上的谐波滤波器、总线上的功率因数校正电容器、或者带入在线的其他装置。有时瞬变可以达到两倍的线电压，这会导致带有ASD105的设备的失灵。典型地，ASD105在电源总线上没有瞬变的预警。由于ASD105在电源总线上没有瞬变的预警，因此在此说明了用于应对瞬变以保护ASD中的装置的一种方法和一些结构。

图2示出连接在电力信号源101和电动机103之间的一个ASD105。ASD105具有连接到三相电源101的电力信号线的一个输入滤波器110。一个整流器112连接到输入滤波器110上。一个逆变器114通过一个直流联接电感器118连接到整流器112。一个输出滤波器116连接到逆变器114和电动机103上。输入滤波器110包括连接到每条输入线上的滤波器。每个滤波器包括连接到每条线上的一个电感器和一个电容器以便为ASD的其他部分提供必要的滤波。然而，当来自于电源的一个较大瞬变发生在一条输入线上时，LC滤波器可以违人所愿地进入振荡，也就说，阻尼振荡可以导致过电压。整流器112包括三对串联开关装置121—126。在一种选择中，这些装置121-126包括整流器开关。在一种选择中，这些装置是额定功率半导体。位于一对整流器开关中间的一个节点通过滤波器110连接到一条电力线上。逆变器114包括三对串联开关装置131—136。在一种选择中，这些装置131—136包括逆变器开关。在一种选择中，这些装置是一些额定功率半导体。位于一对逆变器开关中间的一个节点连接到一条输出线路，这些输出线路通过输出滤波器116连接到电动机103。在一种选择中，这些装置121—126是一些晶闸管功率半导体。在一种选择中，这些功率半导体包括一个集成门级驱动器。在一种选择中，这些功率半导体是对称门级换流晶闸管。在工作时，整流器装置121—126选择性地传导以提供脉宽调制信号，这些调制信号提供直流联接中所需要的用于逆变器装置131—136的电流。逆变器装置131—136选择性地传导以提供所希望的驱动信号给负载，即电动机103。一个控制器(图2中未示出)在一种选通图形(gratingpattern)中运行装置121—126，131—136以提供所希望的脉宽调制驱动信号。选通图形是这样的序列：切断(不传导)和打开(传导)开关装置为负载提供所希望的驱动信号、幅值和频率。这些装置在它们不传导时可以阻断跨过它们所施加的较大电压，并且如果这些设备已经传导它们可以处理来自电源的一个瞬变事件的电流。然而，在一个瞬变事件中，当设备从传导状态切换到一个非传导状态时，以及在相反的情况时，这些装置易于发生设备故障。因此，在这样一种事件过程中希望通过防止这些装置改变状态来保护这些装置尽可能地避免在一个瞬变事件中施加于这些装置上的高应力。

一种续流模式的传导图形的一个实例是使得镇流器112中的装置125和126进行传导并且使得装置131和132在逆变器114上进行传导。也就是说，逆变器中的一个串联对开关装置和整流器中的一个串联对开关装置传导。

图3显示了由驱动器保护器107应用到ASD105上的保护方法的流程图。驱动器保护器107连接到输入滤波器中的每一条电力线上。在一种选择中，驱动器保护器107连接到输入滤波器中的各个电力线上的电容器上。在一种选择中，驱动器保护器107连接在输入滤波器的电力线输入端上。步骤161，感测入信号。步骤162，将这些感测到的信号转换为数字信号。步骤163，基于这些输入的信号，确定一个输入信号的基波分量。基波分量就是所希望的功率波形。在一种选择中，这些输入信号具有范围大概从2400到6600伏之间的一个基波分量。在北美洲，典型地，基波动力分量由一个三相60Hz的电力信号提供。步骤164，将基波分量从输入信号中去除，留下一个非基波信号，该信号包括背景失真，以及谐波(如果存在的话)。步骤165，从该非基波信号中确定稳态非基波极限。该稳态非基波极限代表在电力信号线上的稳态失真或者谐波的一个值。典型地，一个电力线具有一个固有量的谐波。步骤166采用一个自适应确定技术，该技术允许稳态非基波极限在时间上变化。该自适应技术产生一个缓慢地向下变化并且更快速地向上变化的信号，该信号表示稳态非基波(噪声、失真和谐波)信号的峰值。实际的非基波信号与稳态非基波极限相比较。步骤167，如果非基波信号超过稳态非基波极限，那么驱动器保护器107将ASD105置于一种保护模式中。该保护模式是一种续流模式，在一个选择中，该模式由这些装置或者开关121—126，131—136的目前状态来确定。保护器107跟踪装置121—126，131—136的当前状态并取决于那些开关在当前在传导，保护器107选择在保护状态过程中即续流模式中将会传导的装置。续流模式是一种串联的两个装置都进行传导的模式。例如，装置121和122同时传导。步骤168，一旦来自于ASD105中的瞬变信号的能量已经消散，驱动器保护器107就将ASD105返回到它的工作状态，即它的正常选通图形。

图4显示了驱动器保护器107的一部分的详细示意图。尽管图4将驱动器保护器的部件显示为一些分立组件，但也应当认识到，这些特征可以利用一个处理器结合在指令集中。在一个进一步的选择中，在此描述的部件以软件实现。一个矢量旋转器170接收输入信号，这些信号是来自于输入滤波器的数字化采样信号。在一个选择中，输入信号是数字化采样的信号，这些信号表示这些输入线的两个与一个第三输入线之间的差值，例如V_ab，V_bc。矢量旋转器170进一步从相位锁定环电路172接收一个信号Θ_C以保持该矢量旋转器与电源101和/或者ASD105同相。来自于电源101的输入信号是正弦中电压信号。矢量旋转器170将这些信号转换成一个同步参照系(synchronous reference frame)，具有每个正弦输入信号矢量表示V_d’，V_q’。该正弦电压信号的矢量表示具有输入信号的一个基波直流分量和一个时变分量。时变分量包括背景失真和谐波，典型地，它们对于ASD105中的装置而言不是问题，并且可能包括瞬变事件，例如一个电压尖峰，它对于ASD中的装置而言就是问题。电压尖峰可以产生于电力信号中的谐波。所生成的信号V_d’，V_q’被分别输入一个高通滤波器174、176。在一个选择中，高通滤波器174、176是具有截断频率约为5Hz的一阶滤波器。高通滤波器174、176输出将信号V_d’，V_q’的直流分量去除的信号V_d，V_q。因此V_d，V_q代表输入信号的时变分量。由于输入信号是正弦的，即这些信号由正向负变化，剩余的时变分量信号V_d，V_q由整流器177，178充分地整流到分别为一个正值|V_d|，|V_q|。整流的时变信号被输入到对应的检测器180、182并前馈到对应的比较器214、215。每个峰值检测器180、182确定输入信号的时变分量(非基波的)的正常工作状态的峰值。在工作过程中，一个输入信号会有一些时变分量，例如由于公用线路上的一些谐波，这不是破坏ASD105中装置的瞬变事件。峰值用于防止驱动器保护器107的不适当的激励以及不适当地将ASD105置于保护状态中。峰值检测器180和182只检测并设置一个正向峰值，该峰值代表时变信号|V_d|，|V_q|的峰值幅度。峰值检测器180或者182被设置为使它基于先前感测的值而缓慢地减小峰值并快速地增加非基波分量的峰值。来自峰值检测器180、182的输出被分别输入到低通滤波器184、185。在一种选择中，低通滤波器184、185是具有截断频率约为0.25Hz的一阶滤波器。来自低通滤波器184、185的输出信号186、187的是一个缓慢变化的信号，它代表输入信号中非基波分量的峰值幅度。这些非基波分量存在于一个输入中并且不具有损害ASD105中的装置的幅度。信号186、187用于设定与系统100相适配的一个变化跳闸设置，并特别地适配于ASD的正常工作状态。信号186、187分别在乘法器191、192中由常数Kt来比例放大。常数Kt是一个可选的常量，它作为名义峰值电压V_d和V_q的一个因子代表了跳闸设置。在一个选择中常量Kt设置为3，这就提供了一个快速的响应并有助于防止误扰(不需要的)跳闸。在此所用的术语“跳闸”定义了当驱动器保护器将ASD105切换到一个保护状态。

与前述相并列，根据由电动机103通过ASD105至电源101的参考电流(Idc_ref)要求，确定一个进一步的误扰跳闸(nuisance trip)保护变量。由逆变器114至转换器112测量该参考电流Idc_ref。参考电流Idc_refs随后由一个高通滤波器201接收。在一个选择中，滤波器201是一个具有大约5Hz截断频率的一阶滤波器。滤波器201的输出被馈送到一个整流器202，该整流器进而将整流的信号馈送到一个峰值检测器204。峰值检测器204的输出被馈送到一个乘法器206以通过一个常量Kdc来按比例放大该信号。选择常量Kdc是为了降低保护器107对电动机103的电流需求中的微小变化的敏感度。该乘法器的输出分别与乘法器191、192的输出相加。求和过程的结果表示最小跳闸值210、211。这些最小跳闸值210、211分别与经过整流的时变信号|V_d|，|V_q|相比较。如果整流的时变信号|V_d|大于最小跳闸值210，比较器214就输出一个瞬变事件信号。如果整流的信号|V_q|大于最小跳闸值211，比较器

就输出一个瞬变事件信号。比较器214或者215的输出中的任意一个可以表示一个瞬变事件，并且根据任意一个输出，驱动器保护器107可以将ASD105切换到保护状态。在一个选择中并且如图4所示，比较器214、215的输出被输入到一个OR逻辑电路217中，这样就产生一个单一来源的线(总线)瞬变信号219。

以上过程和结构解决了基于一个强烈的瞬变信号尖峰设定一个跳闸设置，在某些稳态谐振过程中，也需要切换保护器107以使ASD进入保护状态。当输入滤波器112被调谐到接近五次谐波时可发生令人困惑的稳态事件。这导致线电流和电容电压甚至在ASD105未运转时变得失真。这种近谐振条件导致输入滤波器电容中的一个大峰值电压，这通常不被检测为是一个线路过压。输入线上的几乎任何瞬变都可引起ASD105中的装置失灵。如果稳态谐波含量高，上述技术对瞬变的敏感度就会降低。因此，需要提供一个进一步的保护方案。图4显示了这样一种方案220，其中信号186是低通滤波器184和峰值检测器180的输出，并且该信号与一个谐波跳闸电平222相比较。谐波跳闸电平222是一个可编程变量。而且，比较器224保护一个长延时以避免错误的误扰跳闸。

图5显示了ASD105一些部件的示意图，该图说明了门或者开关121—126，131—136的一个控制器501。电源101给转换器112提供电能。控制器501对电线信号进行抽样以提供给线同步503。一个线路侧的、反馈诊断和选通控制505接收抽样的电力信号和线同步。线同步被进一步输入到一个电流控制单元507中，该控制单元提供一个进一步的输入到线路侧控制505。线路侧控制505感测转换器112的输出。根据至少这些输入，线路侧控制505控制转换器中这些开关的哪一个何时进行传导以及转换器的选通图形应该是什么。电流控制507还接收来自系统电动机侧的一个电流参考信号I_{dc_ref}。I_{dc_ref}表示在任何给定的时刻电动机所要求的电流。电流控制507进一步将一个触发角信号输出到线路侧控制505。控制器501进一步对直流联接电感器118的逆变器侧上的信号以及逆变器114输出的信号进行抽样，这些信号被输入到一个负载侧的、反馈诊断和选通控制510中。一个速度控制单元512接收来自一个同步传输单元514和一个速度变化单元516的信号。速度控制单元512对一个通量控制单元518发送一个速度反馈信号和一个转矩信号。通量控制单元518将一个定子频率信号馈送回速度控制单元512。通量控制单元518将一个同步角信号馈送到负载侧控制510。根据至少这些输入，负载侧控制510控制逆变器114中的这些开关的哪一个在何时进行传导以及逆变器的电流选通图形应该是什么。负载侧控制510进一步将信号馈送进入一个负载建模单元520。负载建模单元520输出一个通量信号到通量控制单元518并且输出一个转差频率信号到速度控制单元512。保护器107从控制器501的负载侧接收电流参考信号I_{dc_ref}。

在操作过程中，ASD105以一种特定图形开启装置121-126和131-136以便对来自于一个中压电源总线的三相输入信号进行整流并将适当的三相电动机驱动信号输出给电动机103。系统中存在输入滤波器的稳态电容器电压中的常态背景谐波和失真。这些谐波和失真是来自公共电力源中的谐波或者失真污染所导致的。根据稳态失真和谐波，驱动器保护器107不断地设置跳闸电平。非基波分量可能对开关装置造成损害，例如ASD105的装置121-126以及131-136，它的一个来源就是在一个电容器组或者增加的ASD被连接到同一个中压电源总线上的时候。驱动器保护器107不具有非基波分量的事前的知识，因此，本发明不限于中压电源总线上的非基波分量的任何特定来源。进管如此，描述电容器组和额外的ASD是为了提供对驱动器操作器107工作环境的深入理解。进入电容器组的电容中或者进入ASD的输入滤波器中的电流的初始电流涌流导致所有三相上的线电压在一个周期的一部分期间降到一个非常低的值。在ASD105的输入滤波器上产生后续的阻尼振荡和过电压。结果，跨过ASD105的装置121-126和131-136存在一个高电压，例如至少是正常工作电压的两倍。实际的过电压值取决于滤波器112的脉冲响应和非基波分量的角位置。如果在具有非基波分量信号的一个特定角位置的一个特定过电压过程中整流器装置在它们的正常选通图形中进行切换，那么这些装置可能会损坏。非基波分量信号尖峰的最重要的角位置是在非基波信号尖峰(正的或者负的)附近。此外，由阻尼振荡导致的谐振破坏了整流器的直流电压并因此出现直流失控。这可以导致不希望的ASD105的关闭和损坏。驱动器保护器107在高应力的时刻通过感测非基波分量信号尖峰即瞬变事件来防止进行切换，并且将ASD105置于保护模式中，包括使整流器处于续流模式中和使逆变器处于续流模式或者对于电流源ASD的相移PWM模式中。驱动器保护器107将ASD105置于保护模式，这包括整流器和逆变器处于关闭的保护模式中或者对于电压源ASD的相移PWM模式中。可以在选通图形中的任何时刻进入该续流模式并且使直流联接与电源总线隔离。该续流模式的一个进一步的优点是处于关闭的非传导状态中的装置能够承受正常线电压的两倍。保护器107在电源总线中检测严重的瞬变事件并且在阻尼振荡和过冲发生之前将ASD105置于保护状态。保护器107足够敏感可以检测出切换进入电源总线的另一个驱动器或者电容器组，还可以检测出断线。而且，保护器107可以进一步检测可能破坏装置121-126、131-136的某些稳态谐振。

正如在此所描述的那样，当瞬变事件发生时，驱动器保护器107将ASD105置于续流模式中。人们希望迅速地将ASD105置于续流模式中并返回到ASD的正常工作，以便电动机103继续运行并且涉及电动机103的生产过程继续进行。为实现此目标，直流电流联接不应该在长的或者重要的时期中无源的。即，保护模式应该仅持续足够长以保护该装置免受瞬变非基波事件的影响。例如，该时段不应该长于公用电力的两个周期。在一个选择中，对于一个60Hz的公用电力保护模式持续30至50毫秒。其结果是，必须以特定顺序快速采取行动。保护器107不断地确定在任意特定时刻用于这些门极的适合的续流模式。在一个选择中，提前计算并存储可能的续流模式。在一个选择中，将续流选通图形关联到目前起作用的选通模式。这就是说，该续流选通图形将使用当前正在传导的多个门极。在一个选择中，将续流选通图形关联到下一个选通图形。在最早的时机必须将整流器112置于续流模式中。如果可能，保护器107将立即用续流图形重写的当前的正常选通图形。如果这些门极当前被阻止变化到一个新图形，那么将该续流图形载入作为将被写到门极121—126上的下一个门极选通图形，而当前选通图形的持续时间被设置得尽可能地短。这就是说，将当前选通图形设为一个最小脉冲宽度。一旦检测到瞬变，就指令逆变器114激发其保护模式，然而，续流选通图形能够以标准序列(标准脉冲宽度)写到装置131—136上。用于逆变器的保护模式包括用于电流源ASD的一个续流模式，该电流源用于切断直流联接电流。用于逆变器的保护模式包括用于一个电压源ASD的一种PWM方式。这导致逆变器114略迟于整流器112处于保护模式。无论是处于在电机供电模式(电源驱动电动机)中或者处于在再生模式中(电动机将电流馈送回给电源)，这种次序是令人希望的。应该指出的是，在再生模式中，直流电流有一个微小的增加，然而，这对于保护门极121—126避免失效是可接受的情况。在保护状态过程中，控制器510继续计算电动机103的电流要求。然而，在ASD105处于保护状态时，这些要求被忽略。

进一步令人希望的是在该续流模式已经承受住瞬变事件后，自动将该ASD105返回到其标准操作。在一个选择中，控制501包括一个直流电流调整器。该直流电流调整器包括一个集成部分，该部分被复位为零，以消除瞬变事件的影响的作用。ASD105返回到一个正常工作方式的取决于运行模式。在电机供电模式中，逆变器114首先返回到它的正常工作模式。之后，整流器112返回到它的正常选通图形。在再生模式中，整流器112首先返回到它的正常选通图形。之后，逆变器114返回到它的正常选通图形。在断线过程中，延迟切断这些装置直到保护器107确定该直流电流已被断开一段时间。在一个选择中，该续流工作时间大约为100毫秒以确保该直流电流已充分地衰减。这段时间之后，保护器107将全部装置121—126、131—136关闭。

图6示出了本发明的包括一个驱动器105的一个进一步的实施方案，该驱动器包括将输入滤波器110连接到输出滤波器116的一个电阻器140。因此，电阻器140提供一个电流路径。此电流路径要求在一个瞬变事件过程中，整流器112和逆变器114不同时处于续流、保护模式。整流器112和逆变器114各自包括多个串联装置121—126和131—136。当使用在此描述的结构和方法感测一个瞬变事件时，于是将整流器112置于续流模式中。逆变器114被设置到相位上变化的一个PWM模式以产生一个最大直流电压，该电压迫使整流器和逆变器之间的电容性联接中的电流基本为零。例如，逆变器装置131、132选择性地导通以产生最大正向直流电压以便帮助直流联接电流的关闭。当电动机在高速和高压运行时，这种方案尤其有利，这样在一个感测的瞬变事件过程中，将提供所需的电压以阻滞在续流模式的整流器和高压状态的逆变器之间的电流流动。

图7示出了一个可调节速驱动器105A的一个实施方案，该驱动器是电压源逆变器。ASD105A包括一个输入滤波器110A，该滤波器连接到电源101的三个电力信号线和滤波器112A上。一个逆变器114A通过一个直流联接118A连接到整流器112A上。一个输出滤波器116A连接到逆变器114A和电动机103。输出滤波器116A在某些应用中是任选的。输入滤波器110A包括连接到每条输入线上的多个滤波器。每个滤波器包括连接到每条线上的一个电感器和一个电容器，以便为该ASD的其余部分提供必要的滤波。然而，当一个大的瞬变信号出现在一条来自电源的输入线上时，LC滤波器违人所愿地进入振荡，即能够导致过电压的阻尼振荡。整流器112A包括三对串联的开关装置121A—126A。在一个实施方案中，这些装置121A—126A包括多个整流开关。在一个实施方案中，每个装置121A—126A包括两个串联的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。这些串联的绝缘栅双极型晶体管各自的中间节点被连接到直流联接118A的一个中间节点上。该直流联接包括两个串联的电容器，中间节点位于这两个电容器之间。在整流器或逆变器中使用其他额定功率的半导体开关是在本发明的范围之内的。在此实施方案中，逆变器114A是整流器112A的镜像。在运行中，跨越直流联接118A的电压被固定并且电流变化以供应电动机。一个控制器(图7中未示出)在一个选通图形中操作装置121—126A、131—136A以提供所希望的多个脉宽调制驱动信号。一个选通图形是这样切断(不传导)和打开(传导)开关装置的序列，以此为负载提供所希望的驱动信号、幅值和频率。当一个瞬变事件发生在供应线一侧时，装置121A—126A和131A—136A易于损坏。

因此，希望在这样一个事件过程中通过防止这些装置改变状态来尽最大可能保护这些装置，以避免在一个瞬变事件过程中强加在这些装置上的高应力。驱动器保护器107确定在此所描述的一个瞬变事件并将电压源逆变器105A置于保护模式中。在一个保护模式中，关闭整流器装置121A—126A。在一个保护模式中，关闭逆变器装置131A—136A。

在此描述的本保护方案尤其适合于脉宽调制驱动器中使用的功率应用额定的、半导体装置的保护，因为这些驱动器中使用的半导体装置实质上比以前的驱动器开关更脆弱。在一个选择中，该驱动器是一个带有对称门级换流晶闸管的电流源整流器驱动器。

当上述的说明在不同位置提及离散的电子元件时，以软件来实施本发明的实施方案也是在本发明的范围之内。本发明的一个进一步的方面是包括机器可读的媒体，例如计算机存储器、硬驱动、光学存储、磁存储，以及类似物，它们存储了用于执行在本发明的范围内的本披露的各个步骤和运作的代码。

Claims

1.一种可调速驱动器保护装置，其特征在于，包括：

一个驱动器保护器，连接到所述可调速驱动器，用于监测所述可调速驱动器的一个电力信号并在检测到一个严重的瞬变事件时将所述可调速驱动器切换到一个保护模式。

2.如权利要求1所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述可调速驱动器是一种脉宽调制的可调速驱动器。

3.如权利要求1所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述驱动器保护器被适配为将电力信号转换为同步参照系中的一个矢量表示。

4.如权利要求3所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述驱动器保护器包括：

一个高通滤波器，用于将所述电力信号的一个基波分量去除，使一个瞬态分量和正常背景失真通过所述高通滤波器。

5.如权利要求4所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述驱动器保护器还包括：

一个整流器，用于对所述瞬态分量和所述正常背景失真进行整流以将所述瞬态分量和所述正常背景失真移到一个正参照系中。

6.如权利要求5所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述驱动器保护器还包括：

一个峰值检测器，用于确定对于整流后的信号的一个标准值。

7.如权利要求6所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述驱动器保护器还包括：

一个低通滤波器，用于针对输入的所述标准值输出一个稳态背景失真信号，所述稳态背景失真信号代表了正常背景失真。

8.如权利要求7所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述驱动器保护器还包括：

一个乘法器，用于按比例换算所述稳态背景失真信号以防止保护的误扰性切断。

9.如权利要求8所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述驱动器保护器被适配为针对一台接收其输出信号的电动机的电流要求来校正所述稳态背景失真信号。

10.如权利要求9所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述驱动器保护器被适配为将校正后的稳态背景失真信号与所述整流后的信号相比较。

11.如权利要求1所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述可调速驱动器保护装置被适配为用于检测在一个中压公共线路上的谐波或者瞬变。

12.如权利要求1所述的可调速驱动器保护装置，其特征在于，所述可调速驱动器保护装置被适配为用于保护在一个逆变器或者整流器中的对称门板换流晶闸管。