DE102019130822A1

DE102019130822A1 - Antrieb mit variabler frequenz mit integriertem front-end-gleichrichter und bypass

Info

Publication number: DE102019130822A1
Application number: DE102019130822.4A
Authority: DE
Inventors: Kaijam M. Woodley
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2020-05-14
Also published as: US20200153348A1; US11557979B2; CN111193460A; CN111193460B

Abstract

Ein Motorsteuersystem schließt eine VFD-Einheit ein, die eine Gleichrichterschaltung mit einer Vielzahl von Phasenzweigen umfasst, die jeweils eine obere Schalteinheit und eine untere Schalteinheit einschließen, einen Wechselrichter, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist und eine Vielzahl von Schaltern aufweist, die steuerbar sind, um einer Last eine Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung bereitzustellen, und eine Bypass-Relaiseinheit, die ein Bypass-Relais umfasst, das mit jedem der Phasenzweige der Gleichrichterschaltung stromabwärts der unteren Schalteinheit gekoppelt ist. Eine Isolationsschützeinheit ist zwischen dem Wechselrichter und der Last angeordnet und ist betreibbar, um den Wechselrichter selektiv mit der Last zu verbinden bzw. von dieser zu trennen. Die Bypass-Relaiseinheit ist in einer ersten und einer zweiten Position betreibbar, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln und um die Gleichrichterschaltung mit einem Bypass-Pfad zu koppeln, der den Wechselrichter umgeht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf Motorsteuersysteme und insbesondere auf einen Antrieb mit variabler Frequenz (VFD), der einen integrierten Front-End-Gleichrichter und eine Bypass-Schaltung einschließt.
Eine Art von System, das häufig zur Leistungsumwandlung verwendet wird, ist ein Antrieb mit einstellbarer Drehzahl, auch bekannt als Antrieb mit variabler Frequenz (VFD). Ein VFD ist eine industrielle Steuervorrichtung, die den Betrieb eines angetriebenen Systems, wie beispielsweise eines Wechselstrom-Induktionsmotors, mit variabler Frequenz und variabler Spannung ermöglicht. Im Gebrauch wird ein VFD oft als Teil eines Motorsteuersystems und einer Gesamtsteuerungs- und Schutzanordnung bereitgestellt, die den VFD sowie eine Anordnung von Ein-/Ausgangssicherungen, Trennschaltern, Leistungsschaltern oder anderen Schutzvorrichtungen, Steuerungen, Filtern, Sensoren und einer Bypass-Anordnung einschließt, die einen oder mehrere Bypass-Schütze und Weichstarter einschließt, die alternative Steuerwege oder Mechanismen zum Steuern des angetriebenen Systems bereitstellen.
In der Regel werden in bekannten Motorsteuerungssystemen der VFD und die zugehörigen Schutz- und Steuervorrichtungen als einzelne Komponenten mit eigenen Gehäusen bereitgestellt. Die einzelnen, gehäusten Komponenten sind in einer großen Metallumhüllung angeordnet und sind an einem Träger innerhalb der Umhüllung, wie beispielsweise einer DIN-Schiene, befestigt, wobei zwischen den Komponenten eine Verkabelung bereitgestellt ist, um eine elektrische Verbindung und/oder Kommunikation dazwischen bereitzustellen. Wenn die gesamte Sammlung von Komponenten als eine Einheit zusammengebaut ist, wird die für die Aufnahme der Komponenten erforderliche Umhüllung ziemlich groß und sperrig und es wird eine große Menge an Verkabelung zwischen den Komponenten benötigt, was die Installationszeit und das Ausfallrisiko durch Verkabelung und Verkabelungsverbindungen erhöhen und den Gesamtwirkungsgrad des Motorsteuersystems verringern kann.
Es wäre daher wünschenswert, ein Motorsteuersystem mit reduzierten Kosten, erhöhtem Wirkungsgrad und verbesserter Betriebsflexibilität bereitzustellen. Es wäre auch wünschenswert, dass ein solches Motorsteuersystem nach Möglichkeit separate Komponenten integriert und kombiniert, um die Anzahl der benötigten Komponenten zu begrenzen und ein umfassendes Produktangebot bereitzustellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Motorsteuersystem zum selektiven Steuern der Leistung von einer Leistungsquelle zu einer Last bereitgestellt. Das Motorsteuersystem schließt eine VFD-Einheit ein, umfassend einen Eingang, der mit der Leistungsquelle verbindbar ist, und eine Gleichrichterschaltung, die mit dem Eingang verbunden ist, wobei die Gleichrichterschaltung eine Vielzahl von Phasenzweigen umfasst, die jeweils eine obere Schalteinheit und eine untere Schalteinheit einschließen. Die VFD-Einheit schließt ferner einen Wechselrichter ein, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und eine Vielzahl von Schaltern darin aufweist, die steuerbar sind, um eine Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung an die Last bereitzustellen, und eine Bypass-Relaiseinheit, die ein Bypass-Relais umfasst, das mit jedem der Phasenzweige der Gleichrichterschaltung stromabwärts der unteren Schalteinheit gekoppelt ist. Das Motorsteuersystem schließt auch eine Isolationsschützeinheit ein, die zwischen dem Wechselrichter und der Last angeordnet ist und betreibbar ist, um selektiv den Wechselrichter mit der Last zu verbinden oder den Wechselrichter von der Last zu isolieren. Die Bypass-Relaiseinheit ist in einer ersten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln und in einer zweiten Position, um die Gleichrichterschaltung mit einem Bypass-Pfad zu koppeln, der den Wechselrichter umgeht, betreibbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine VFD-Einheit zum selektiven Steuern der Leistung von einer Wechselstrom-Leistungsquelle zu einer Last bereitgestellt. Die VFD-Einheit schließt einen Eingang ein, der mit der Wechselstrom-Leistungsquelle verbindbar ist, und eine Gleichrichterschaltung, die mit dem Eingang verbunden ist, wobei die Gleichrichterschaltung eine Vielzahl von Phasenzweigen umfasst, die jeweils eine obere Schalteinheit und eine untere Schalteinheit einschließen. Die VFD-Einheit schließt auch einen Wechselrichter ein, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und eine Vielzahl von Schaltern darin aufweist, die steuerbar sind, um eine Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung an die Last bereitzustellen, und ein Bypass-Relais, das mit jedem der Phasenzweige der Gleichrichterschaltung stromabwärts von der unteren Schalteinheit gekoppelt ist, wobei das Bypass-Relais in einer ersten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln und in einer zweiten Position, um den Gleichrichter vom Wechselrichter zu entkoppeln, betreibbar ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer VFD-Einheit bereitgestellt, die eine Gleichrichterschaltung, einen Wechselrichter und eine Bypass-Relaiseinheit einschließt, die zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Wechselrichter angeordnet ist. Das Verfahren schließt den Betrieb der VFD-Einheit ein, um einer Last in einem VFD-Betriebsmodus Leistung bereitzustellen, wobei der Betrieb der VFD-Einheit im VFD-Modus den Betrieb der Bypass-Relaiseinheit in einer ersten Position zum Koppeln der Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter und den Betrieb einer Vielzahl von Schaltern in dem Wechselrichter umfasst, um eine gesteuerte Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung an die Last bereitzustellen. Das Verfahren schließt auch den Betrieb der VFD-Einheit, um der Last in einem Bypass-Betriebsmodus Leistung bereitzustellen, wobei der Betrieb der VFD-Einheit in dem Bypass-Modus den Betrieb der Bypass-Relaiseinheit in einer zweiten Position umfasst, um die Gleichrichterschaltung vom Wechselrichter zu entkoppeln und die Gleichrichterschaltung mit einem Bypass-Pfad zu koppeln, der den Wechselrichter umgeht, den Betrieb einer Vielzahl von Schaltern im Wechselrichter, um eine gesteuerte Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung bereitzustellen, und den Betrieb einer Vielzahl von Low-Side-Schalteinheiten in der Gleichrichterschaltung, um der Last eine rampenförmige Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung bereitzustellen, um einen Weichstart der Last zu ermöglichen, ein.
Aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen werden verschiedene weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ersichtlich.
Figurenliste
Die Zeichnungen veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen, die derzeit für die Durchführung der Erfindung in Betracht gezogen werden.
In den Zeichnungen:

1 ist ein schematisches Diagramm eines Motorsteuersystems, das einen Antrieb mit variabler Frequenz mit einem integrierten Front-End-Gleichrichter und Bypass gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einschließt.
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Technik zum Betreiben des Motorsteuersystems von 1 in Leistungsumwandlungs- und Bypass-Betriebsmodi gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf ein Motorsteuersystem, das eine Einheit zum Antrieb mit variabler Frequenz (VFD) und einen Isolationsschütz einschließt, der zwischen der VFD-Einheit und einer Last angeordnet ist. Die VFD-Einheit schließt einen integrierten Front-End-Gleichrichter und eine Bypass-Schaltung mit einer Anordnung von Bypass-Relais ein, die in Verbindung mit Low-Side-Schaltern des Front-End-Gleichrichters arbeiten, und mit dem Isolationsschütz, um selektiv VFD- und Bypass-Betriebsmodi für den Betrieb der Last bereitzustellen.
Obwohl Ausführungsformen der Erfindung nachstehend als auf ein Motorsteuersystem gerichtet beschrieben und veranschaulicht sind, versteht es sich, dass Ausführungsformen der Erfindung nicht auf solche Schaltungen beschränkt sein sollen. Das heißt, Ausführungsformen der Erfindung können allgemeiner auf Leistungs-/Energieumwandlungsschaltungen variierender Konstruktionen und Implementierungen ausgedehnt werden, einschließlich Motorstarter, Motorschaltzentralen und Leistungs-/Energieumwandlungsschaltungen zum Antreiben von zum Beispiel nichtmotorischen Lasten. Dementsprechend zielt die folgende Erläuterung eines Motorsteuersystems nicht darauf ab, den Schutzumfang der Erfindung zu begrenzen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein schematisches Diagramm eines Motorsteuersystems 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Das Motorsteuersystem 10 besteht im Allgemeinen aus einer VFD-Einheit 12, einer Isolationsschützeinheit 14 (einschließlich eines Schützes 16 an jeder Phase eines dreiphasigen Ausgangs 18 der VFD-Einheit 12) und einer Steuerung 20, die den Betrieb der VFD-Einheit 12 und der Isolationsschützeinheit 14 selektiv steuert. Wie in 1 dargestellt, ist die VFD-Einheit 12 als VFD-Einheit mit einem im Allgemeinen Standardaufbau konstruiert, so dass die VFD-Einheit 12 eine dreiphasige Gleichrichterschaltung 22 und einen Wechselrichter 24 zum Gleichrichten und Wechselrichten eines empfangenen Wechselstromeingangs einschließt, aber die VFD-Einheit 12 schließt auch eine zusätzliche Bypass-Relaiseinheit 26 (einschließlich eines Bypass-Relais 28 auf jedem Phasenzweig 30 der Gleichrichterschaltung 22) ein, die darin integriert ist. Eine Wechselstromleistung kann über den Eingang 32 der dreiphasigen Gleichrichterschaltung 22 zugeführt werden, wobei die Gleichrichterschaltung 22 den Wechselstromeingang in eine Gleichstromleistung umwandelt, so dass eine Gleichspannung am Gleichstromzwischenkreis 34 zwischen der Gleichrichterschaltung 22 und dem Wechselrichter 24 vorhanden ist. Die Zwischenkreisspannung wird durch eine Gleichstromzwischenkreis-Kondensatorbank 36 geglättet. Der Wechselrichter 24 kann aus einer Reihe von bipolaren Transistorschaltern mit isoliertem Gate (IGBT) 38 und antiparallelen Dioden 40, wie beispielsweise einer Anordnung von sechs IGBT-Schaltern 38 und Dioden 40, bestehen, die zusammen den Wechselrichter 24 bilden - wobei der Wechselrichter 24 beispielsweise über eine Pulsweitenmodulationstechnik (PWM) gesteuert wird, um Wechselspannungswellenformen mit einer festen Frequenz und Amplitude zur Abgabe an eine Last 42 zu synthetisieren, die in Form einer dreiphasigen elektrischen Maschine wie beispielsweise einem Induktionsmotor vorliegt. Während der Wechselrichter 24 vorstehend als IGBT-Schalter 38 einschließend beschrieben wird, versteht es sich, dass andere Ausführungsformen der Erfindung andere, im Stand der Technik bekannte Leistungsschaltvorrichtungen, wie beispielsweise MOSFETs, in Betracht ziehen. Der Betrieb des Wechselrichters 24 erfolgt über die Steuerung 20, die ferner aus einer Vielzahl von PI-Steuerungen bestehen kann, wobei die Steuerung 20 über Gate-Antriebssignale an den Wechselrichter 24 angeschlossen ist und die Gleichstrom-Busspannung und Polströme (z.B. über Spannungssensor(en)) so erfasst werden, dass Änderungen der Gleichstrom-Busspannung erfasst werden können. Diese Spannungsänderungen können als transiente Lastbedingungen interpretiert werden und dienen zur Steuerung des Schaltens der Schalter 38 des Wechselrichters 24, so dass nahezu stationäre Lastbedingungen aufrechterhalten werden.
Wie in 1 dargestellt, besteht die Gleichrichterschaltung 22 aus sechs Schalteinheiten, die auf den drei Phasenzweigen 30 angeordnet sind, mit einer oberen/High-Side-Schalteinheit 44 und einer unteren/Low-Side-Schalteinheit 46 in Reihe auf jedem der drei Phasenzweige 30 entsprechend den drei Eingangsphasen. Jede der Schalteinheiten 44, 46 ist aus einem Paar unidirektional leitender Festkörper-Halbleiterschalter 48 gebildet. Während in 1 die Festkörper-Halbleiterschalter 48 als siliciumgesteuerte Gleichrichter (SCR) oder Thyristoren (nachfolgend „SCR 48“ genannt) dargestellt sind, versteht es sich, dass stattdessen andere Festkörper-Halbleiterschalter 48 verwendet werden könnten, einschließlich beispielsweise bipolare Transistorschalter mit isoliertem Gate (IGBT), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) oder integrierte gate-kommutierte Thyristoren (IGCT), obwohl auch andere Festkörper-Halbleiterschalter geeignet sein können und somit die Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die vorstehend genannten spezifischen Schaltertypen begrenzt sein sollen. Darüber hinaus können die Schalter 48 mit Silicium (Si), Siliciumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder jedem geeigneten Material mit breitem Bandabstand (WBG) hergestellt werden, wobei die beispielhaften Ausführungsformen Schalter aus GaN oder SiC aufweisen.
Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung kann die Gleichrichterschaltung 22 als aktive Front-End-Gleichrichterschaltung oder als passive Front-End-Gleichrichterschaltung betrieben werden. Es versteht sich folglich, dass die SCR 48 der Gleichrichterschaltung 22 so betrieben werden können, dass sie eine aktive Gleichrichtung oder passive Gleichrichtung in der VFD-Einheit 12 ermöglichen. Im Betrieb als passive Front-End-Gleichrichterschaltung 22 können SCR 48 im Normalbetrieb der VFD-Einheit 12 mit On (An) geschaltet werden, so dass der Strom ungesteuert durch die SCR 48 fließt. Im Betrieb als aktive Front-End-Gleichrichterschaltung 22 können SCRs 48 während des Normalbetriebs der VFD-Einheit 12 selektiv mit On (An) und Off (Aus) geschaltet werden, so dass der Strom gesteuert durch die SCRs 48 fließt. Der Betrieb der Gleichrichterschaltung 22 in aktiver oder passiver/ungesteuerter Weise (basierend auf dem Betrieb der SCR 48) kann basierend auf der Implementierung der VFD-Einheit 12 und deren Notwendigkeiten/Anforderungen bestimmt werden, und angemessene zugeordnete Komponenten würden in die VFD-Einheit 12 eingeschlossen, wenn sie als ein aktiver Front-End-Gleichrichter betrieben würden - z. B. würde ein LCL-Filter (nicht dargestellt) in die VFD-Einheit 12 für eine aktive Gleichrichterschaltung 22 eingeschlossen, ist aber in einer ungesteuerten Front-End-Gleichrichterkonfiguration nicht erforderlich.
Im Motorsteuersystem 10 ist die Isolationsschützeinheit 14 stromabwärts der VFD-Einheit 12 - zwischen VFD-Einheit 12 und Last 42 - angeordnet und kann selektiv betrieben werden, um den Ausgang des Wechselrichters 24 mit Last 42 zu verbinden und zu isolieren. In einem Ausführungsbeispiel besteht die Isolationsschützeinheit 14 aus einer Anordnung von elektromechanischen Schützen 16, wobei an jeder Phase des dreiphasigen Ausgangs 18, wie im Stand der Technik bekannt, ein Schütz 16 bereitgestellt ist. Die Isolationsschützeinheit 14 (d. h. Schütze 16 davon) kann in einem An/Zu-Zustand betrieben werden, um Strom durch sie hindurch zu leiten, und in einem Aus/Auf-Zustand, um Strom durch sie hindurch zu blockieren.
Wie in 1 weiter dargestellt, ist die Bypass-Relaiseinheit 26 (bestehend aus der Anordnung von Bypass-Relais/Schütze 28) in die VFD-Einheit 12 integriert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Bypass-Relais 28 als einpolige Wechsel-(SPDT)-Relais bereitgestellt, die mit jedem der Phasenzweige 30 der Gleichrichterschaltung 22 stromabwärts der unteren Schalteinheit 46 verbunden sind, wobei ein erstes Bypass-Relais 28a mit einem ersten Phasenzweig 30a, ein zweites Bypass-Relais 28b mit einem zweiten Phasenzweig 30b und ein drittes Bypass-Relais 28c mit einem dritten Phasenzweig 30c verbunden sind.
Die Bypass-Relais 28 sind mit der Gleichrichterschaltung 22 (d.h. mit den unteren Schalteinheiten 46 der Front-End-Gleichrichterschaltung 22) betreibbar, um den Betrieb der VFD-Einheit 12 in einem Leistungsumwandlungsmodus (d.h. VFD-Modus) des Betriebs und einem Bypass-Betriebsmodus selektiv zu ermöglichen. Das heißt, die Bypass-Relais 28 sind in einer ersten Position oder einem ersten Zustand, der die Gleichrichterschaltung 22 mit dem Wechselrichter 24 verbindet, wenn sie sich im VFD-Modus befinden, und einer zweiten Position oder einem zweiten Zustand, der die Gleichrichterschaltung 22 vom Wechselrichter 24 trennt, wenn sie sich im Bypass-Modus und in einer zweiten Position oder einem zweiten Zustand befinden, betreibbar. In einer Ausführungsform kann die erste Position/Zustand eine nominal geschlossene Position/Zustand sein, in der die Bypass-Relais 28 ursprünglich arbeiten. Im VFD-Betriebsmodus wird die Leistung für die Last 42 durch den Wechselrichter 24 der VFD-Einheit 12 bereitgestellt, während im Bypass-Betriebsmodus die Leistung für die Last 42 durch einen Bypass-Pfad 50 (bei getrenntem Wechselrichter 24) bereitgestellt wird. Im Falle eines Wechselrichterfehlers, Übertemperaturfehlers oder eines anderen Fehlers in der VFD-Einheit 12 kann der Lastbetrieb automatisch auf den Bypass-Pfad 50 übertragen werden, um den Betrieb der Last 42 fortzusetzen, die Lebensdauer des Antriebs aufrechtzuerhalten und andere Vorteile zu erzielen. Die Steuerung 20 kann auch bestimmen, dass der Lastbetrieb auf den Bypass-Pfad 50 übertragen wird, wenn es gewünscht wird, die Last 42 in einem stationären Zustand (z. B. bei voller Drehzahl) zu betreiben, der keine Leistungsanpassung durch den Wechselrichter 24 erfordert, so dass deren Umgehung vorteilhaft eingesetzt werden kann, um Schaltverluste zu reduzieren usw.
Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung kann die Steuerung 20 basierend auf einer Anzahl von Eingängen und/oder gemessenen Parametern bestimmen, ob das Motorsteuersystem 10 im VFD-Modus oder im Bypass-Betriebsmodus betrieben werden soll. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 20 bestimmen, ob das Motorsteuersystem 10 im VFD-Modus oder im Bypass-Modus betrieben werden soll, basierend auf einer oder mehreren Eingaben eines Bedieners, der angibt, dass die Last 42 in einem stationären Zustand (z. B. bei voller Drehzahl) betrieben werden soll, der keine Leistungsanpassung durch den Wechselrichter 24 der VFD-Einheit 12 erfordert, so dass deren Umgehung vorteilhaft eingesetzt werden kann (z. B., um Schaltverluste zu reduzieren). In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerung 20 diese Bestimmung basierend auf der Erfassung vornehmen, dass die VFD-Einheit 12 einen Fehlerzustand erfährt oder anderweitig nicht ordnungsgemäß funktioniert. Das heißt, die Steuerung 20 kann einen oder mehrere in der VFD-Einheit 12 gemessene Spannungs- und/oder Stromwerte als Eingänge zur VFD-Einheit 12 oder als Ausgänge der VFD-Einheit 12 (wie beispielsweise gemessen durch Spannungs- und/oder Stromsensoren oder Sensorschaltungen (nicht dargestellt)) mit einem oder mehreren vordefinierten Schwellenwerten vergleichen, um einen Kurzschluss oder einen anderen Fehlerzustand im Motorsteuersystem 10 zu erfassen. Zum Beispiel können eine oder mehrere Spannungs- oder Stromabtast- oder -erfassungsschaltungen oder Sensoren (nicht dargestellt) zum Messen eines oder mehrerer der folgenden Spannungs-/Stromparameter im Motorsteuersystem 10 arbeiten, einschließlich: zum Beispiel dreiphasige Eingangsströme oder -spannungen zur VFD-Einheit 12, Strom auf Schaltpegel von Gleichrichterschaltung 22 oder Wechselrichter 24 und/oder auf Gleichstromzwischenkreis 34 in der VFD-Einheit 12, und/oder Lastausgangsströme oder -spannungen von der VFD-Einheit 12. Als ein Beispiel vergleicht die Steuerung 20 die Gleichstrom-Zwischenkreisspannung mit einem vordefinierten „Überspannungszustand“, um festzustellen, ob die VFD-Einheit 12 eine Fehlfunktion aufweist.
Bei der Steuerung des Betriebs des Motorsteuersystems 10 im VFD-Modus und im Bypass-Betriebsmodus steuert die Steuerung 20 selektiv den Betrieb der Bypass-Relaiseinheit 26, der Isolationsschützeinheit 14, der Schalter 38 des Wechselrichters 24 und der Schalteinheiten 44, 46 der Gleichrichterschaltung 22, wie beispielsweise über die Übertragung von Steuersignalen oder Gate-Antriebssignalen dazu. Durch die Steuerung des Öffnens/Schließens der Bypass-Relaiseinheit 26 und der Isolationsschützeinheit 14 und der Leitfähigkeit der Schalter 38 und der Schalteinheiten 44, 46 kann der Strom durch die VFD-Einheit 12 selektiv gesteuert werden. Spezifischer können die Bypass-Relaiseinheit 26 und die Isolationsschützeinheit 14 selektiv gesteuert werden, um den Stromfluss durch den Wechselrichter 24 der VFD-Einheit 12 zur Last 42 bereitzustellen, wenn das Motorsteuersystem 10 im VFD-Modus arbeitet, und um keinen Stromfluss durch den Wechselrichter 24 der VFD-Einheit 12 zuzulassen, wenn das Motorsteuersystem 10 im Bypass-Modus arbeitet (stattdessen den Wechselrichter 24 elektrisch von der Leistungsquelle 12 und der Last 42 isolieren), anstatt den Stromfluss entlang des Bypass-Pfades 50 zu Last 42 zu richten.
Im Falle, dass das Motorsteuersystem 10 im Bypass-Modus betrieben werden muss, arbeitet die Steuerung 20 so, dass die Schalter 38 im Wechselrichter 24 in ihren Auf-/Aus-Zustand übergehen, um den Leistungsfluss durch den Wechselrichter 24 zu beenden, und bewirkt auch, dass der Wechselrichter 24 offline geschaltet wird, indem Steuersignale an die Bypass-Relaiseinheit 26 gesendet werden, die bewirken, dass die Bypass-Relais 28 in einer geschlossenen Bypass-Position arbeiten - wodurch der Wechselrichter 24 von der Front-End-Gleichrichterschaltung 22 (und der Leistungsquelle 52) getrennt wird und die Gleichrichterschaltung 22 mit dem Bypass-Pfad 50 verbunden wird. Als nächstes veranlasst die Steuerung 20, dass die Isolationsschützeinheit 14 in die Auf-/Aus-Position fährt, um den Wechselrichter 24 von der Last 42 zu trennen. Im Bypass-Modus kommutiert die Steuerung 20 dann die unteren Schalteinheiten 46, um die Last 42 hochzufahren und den Bypass-Modus bereitzustellen, wobei die unteren Schalteinheiten 46 als Leitungsspannung auf den Lastpfad wirken. Bei der Kommutierung der unteren Schalteinheiten 46 der Gleichrichterschaltung 22 können die Schalter 48 spannungskerbengesteuert werden, um die Spannung zu begrenzen und einen Weichstart der Last 42 zu ermöglichen. Unter Verwendung von Nulldurchgangs- und Rückwärts-EMK-Spannungswerten (BEMF) aus der Leitungs- und Lastspannung kann das Motorsteuersystem 10 einen fliegenden Start ermöglichen, wenn die Last 42 mit Leitungsfrequenz arbeitet.
Im Fall, dass das Motorsteuersystem 10 im VFD-Modus betrieben werden muss, arbeitet die Steuerung 20 so, dass der Wechselrichter 24 online ist, wobei die Steuerung 20 Steuersignale an die Bypass-Relaiseinheit 26 sendet, die dazu führen, dass die Bypass-Relais 28 in ihrem nominal geschlossenen Zustand arbeiten - wodurch der Wechselrichter 24 mit der Front-End-Gleichrichterschaltung 22 (und der Leistungsquelle 52) verbunden wird und der Bypass-Pfad 50 von der Gleichrichterschaltung 22 isoliert wird. Als nächstes veranlasst die Steuerung 20 die Isolationsschützeinheit 14 (d.h. deren Schütze 16 arbeiten in der Zu-/An-Position, um den Wechselrichter 24 mit der Last 42 zu verbinden. Die Schalter 38 des Wechselrichters 24 werden dann von der Steuerung 20 über eine bekannte PWM-Technik gesteuert, um Wechselspannungswellenformen mit einer festen Frequenz und Amplitude zur Abgabe an die Last 42 zu synthetisieren.
Nun unter Bezugnahme auf 2 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 wird eine Technik 60 zum Betreiben des Motorsteuersystems 10 in VFD- und Bypass-Betriebsmodi veranschaulicht, die von der Steuerung 20 beispielsweise gemäß einer Ausführungsform der Erfindung implementiert würde. Die Technik 60 beginnt bei SCHRITT 62, wobei das Motorsteuersystem 10 im VFD-Modus arbeitet. Im VFD-Modus befinden sich die Schütze 16 in der Isolationsschützeinheit 14 in der An-/Zu-Position, so dass die VFD-Einheit 12 mit der Last 42 verbunden ist. Zusätzlich befinden sich die Bypass-Relais 28 jeweils in ihrer nominalen An-/Zu-Position, so dass die Gleichrichterschaltung 22 elektrisch mit dem Wechselrichter 24 gekoppelt ist - wobei der Gleichstromzwischenkreis 34 somit dem Wechselrichter 24 Leistung bereitstellt, der wiederum eine gesteuerte dreiphasige Leistungsabgabe an die Last 42 bereitstellt.
In SCHRITT 64 wird bestimmt, ob das Motorsteuersystem 10 in den Bypass-Betriebsmodus umschalten soll. Die Bestimmung, ob in den Bypass-Modus umgeschaltet werden soll, kann auf Basis einer Anzahl von Eingaben und/oder Messparametern erfolgen. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 20 bestimmen, ob das Motorsteuersystem 10 im VFD-Modus oder im Bypass-Modus betrieben werden soll, basierend auf einer oder mehreren Eingaben eines Bedieners, der angibt, dass die Last 42 in einem stationären Zustand (z. B. bei voller Drehzahl) betrieben werden soll, der keine Leistungsanpassung durch den Wechselrichter 24 der VFD-Einheit 12 erfordert, so dass deren Umgehung vorteilhaft eingesetzt werden kann (z. B., um Schaltverluste zu reduzieren). In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerung 20 diese Bestimmung basierend auf der Erkennung vornehmen, dass die VFD-Einheit 12 einen Fehlerzustand erfahren hat oder anderweitig nicht ordnungsgemäß funktioniert, wie beispielsweise durch Vergleichen eines oder mehrerer Spannungs- und/oder Stromwerte mit einem oder mehreren vordefinierten Schwellenwerten, um einen Kurzschluss oder einen anderen Fehlerzustand im Motorsteuersystem 10 zu erfassen.
Wenn in SCHRITT 64 bestimmt wird, dass das Motorsteuersystem 10 im VFD-Modus bleiben soll (und nicht in den Bypass-Modus umschalten soll), wie bei 66 angegeben, kehrt die Technik 60 zu SCHRITT 62 zurück und das Motorsteuersystem 10 arbeitet weiterhin im VFD-Modus. Wenn alternativ in SCHRITT 64 bestimmt wird, dass das Motorsteuersystem 10 in den Bypass-Modus umschalten soll, wie bei 68 angegeben, dann fährt die Technik 60 mit SCHRITT 70 fort, wobei die VFD-Einheit 12 und die Isolationsschützeinheit 14 so gesteuert werden, dass die Last 42 vom Wechselrichter 24 entkoppelt wird. Das heißt, dass in SCHRITT 70 die Schalter 38 im Wechselrichter 24 alle in den Auf-/Aus-Zustand geschaltet werden, um den Leistungsfluss durch den Wechselrichter 24 zu beenden, während die Isolationsschützeinheit 14 (d.h. deren Schütze 16) in den Auf-/Aus-Zustand geschaltet wird und die Bypass-Relais 28 in ihre zweite (oder „Bypass“) Position/Zustand eingerückt werden. Nach Beendigung von SCHRITT 70 wird die Last 42 vom Wechselrichter 24 entkoppelt und die Leistung von der Gleichrichterschaltung 22 entlang des Bypass-Pfades 50 und zur Last 42 geleitet.
Die Technik 60 fährt dann mit SCHRITT 72 fort, wo bestimmt wird, ob die Last 42 im Bypass-Modus betrieben werden soll - d.h. ob die Last 42 Leistung erhalten soll, während das Motorsteuersystem 10 im Bypass-Modus arbeitet, wie beispielsweise, wenn die Last 42 in einem stationären Zustand (z. B. bei voller Drehzahl) betrieben werden soll, der zum Beispiel keine Leistungsanpassung durch den Wechselrichter 24 der VFD-Einheit 12 erfordert. Wenn die Last 42 keine Leistung erhalten soll, während das Motorsteuersystem 10 im Bypass-Modus arbeitet, wie bei 74 angegeben, dann fährt die Technik 60 mit SCHRITT 74 fort, wobei das Motorsteuersystem 10 in der Bypass-Konfiguration wartet und der Last 42 keine Leistung bereitgestellt wird. Wenn die Last 42 alternativ Leistung erhalten soll, während das Motorsteuersystem 10 im Bypass-Modus arbeitet, wie bei 78 angegeben, dann fährt die Technik 60 mit SCHRITT 80 fort, wobei die Schalteinheiten 44, 46 der Gleichrichterschaltung 22 selektiv gesteuert werden, um der Last 42 Leistung bereitzustellen. Insbesondere werden gemäß eines Ausführungsbeispiels die unteren Schalteinheiten 46 (d. h. deren Schalter 48) kommutiert, um die Last 42 auf volle Drehzahl hochzufahren, während die unteren Schalteinheiten 46 als Leitungsspannung zum Lastpfad wirken. Bei der Kommutierung der unteren Schalteinheiten 46 der Gleichrichterschaltung 22 können die Schalter 48 spannungskerbengesteuert werden, um die Spannung zu begrenzen und einen Weichstart der Last 42 zu ermöglichen. Somit erhält die Last 42, wie in SCHRITT 82 angegeben, während des Bypass-Betriebsmodus Leistung.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Integration der Bypass-Funktionalität in die Front-End-Gleichrichterschaltung der VFD-Einheit eine Vereinfachung des Motorsteuersystems. Das heißt, dass die Integration der Bypass-Funktionalität in die Front-End-Gleichrichterschaltung der VFD-Einheit die Notwendigkeit einer eigenständigen Bypass-Schaltung/Komponente beseitigt, da diese Funktionalität oder Firmware in der VFD-Einheit bereitgestellt wird. Zusätzlich ermöglicht die Integration der Bypass-Funktionalität in die Front-End-Gleichrichterschaltung der VFD-Einheit eine einzelne Steuerung oder einen zentralen Prozessor, um den Betrieb des Motorsteuersystems basierend auf Eingaben oder erfassten Parametern zu steuern, die der Steuerung bereitgestellt werden, wie vorstehend beschrieben. Die VFD-Einheit mit der integrierten Front-End-Gleichrichterschaltung und Bypass-Schaltung stellt eine reduzierte Gehäusegröße und Kosten für das Motorsteuersystem bereit, beseitigt die Verkabelung zwischen einzelnen Komponenten, um Kabelverluste zu reduzieren, erfordert weniger Klemmenanschlüsse und beseitigt Spannungsverluste dieser Verbindungen, so dass ein effizienteres Motorsteuersystem bereitgestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Motorsteuersystem zum selektiven Steuern der Leistung von einer Leistungsquelle zu einer Last bereitgestellt. Das Motorsteuersystem schließt eine VFD-Einheit ein, umfassend einen Eingang, der mit der Leistungsquelle verbindbar ist, und eine Gleichrichterschaltung, die mit dem Eingang verbunden ist, wobei die Gleichrichterschaltung eine Vielzahl von Phasenzweigen umfasst, die jeweils eine obere Schalteinheit und eine untere Schalteinheit einschließen. Die VFD-Einheit schließt ferner einen Wechselrichter ein, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und eine Vielzahl von Schaltern darin aufweist, die steuerbar sind, um eine Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung an die Last bereitzustellen, und eine Bypass-Relaiseinheit, die ein Bypass-Relais umfasst, das mit jedem der Phasenzweige der Gleichrichterschaltung stromabwärts der unteren Schalteinheit gekoppelt ist. Das Motorsteuersystem schließt auch eine Isolationsschützeinheit ein, die zwischen dem Wechselrichter und der Last angeordnet ist und betreibbar ist, um selektiv den Wechselrichter mit der Last zu verbinden oder den Wechselrichter von der Last zu isolieren. Die Bypass-Relaiseinheit ist in einer ersten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln und in einer zweiten Position, um die Gleichrichterschaltung mit einem Bypass-Pfad zu koppeln, der den Wechselrichter umgeht, betreibbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird eine VFD-Einheit zum selektiven Steuern der Leistung von einer Wechselstrom-Leistungsquelle zu einer Last bereitgestellt. Die VFD-Einheit schließt einen Eingang ein, der mit der Wechselstrom-Leistungsquelle verbindbar ist, und eine Gleichrichterschaltung, die mit dem Eingang verbunden ist, wobei die Gleichrichterschaltung eine Vielzahl von Phasenzweigen umfasst, die jeweils eine obere Schalteinheit und eine untere Schalteinheit einschließen. Die VFD-Einheit schließt auch einen Wechselrichter ein, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und eine Vielzahl von Schaltern darin aufweist, die steuerbar sind, um eine Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung an die Last bereitzustellen, und ein Bypass-Relais, das mit jedem der Phasenzweige der Gleichrichterschaltung stromabwärts von der unteren Schalteinheit gekoppelt ist, wobei das Bypass-Relais in einer ersten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln und in einer zweiten Position, um den Gleichrichter vom Wechselrichter zu entkoppeln, betreibbar ist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer VFD-Einheit bereitgestellt, die eine Gleichrichterschaltung, einen Wechselrichter und eine Bypass-Relaiseinheit umfasst, die zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Wechselrichter angeordnet ist. Das Verfahren schließt den Betrieb der VFD-Einheit ein, um einer Last in einem VFD-Betriebsmodus Leistung bereitzustellen, wobei der Betrieb der VFD-Einheit im VFD-Modus den Betrieb der Bypass-Relaiseinheit in einer ersten Position zum Koppeln der Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter und den Betrieb einer Vielzahl von Schaltern in dem Wechselrichter umfasst, um eine gesteuerte Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung an die Last bereitzustellen. Das Verfahren schließt auch den Betrieb der VFD-Einheit, um der Last in einem Bypass-Betriebsmodus Leistung bereitzustellen, wobei der Betrieb der VFD-Einheit in dem Bypass-Modus den Betrieb der Bypass-Relaiseinheit in einer zweiten Position umfasst, um die Gleichrichterschaltung vom Wechselrichter zu entkoppeln und die Gleichrichterschaltung mit einem Bypass-Pfad zu koppeln, der den Wechselrichter umgeht, den Betrieb einer Vielzahl von Schaltern im Wechselrichter, um eine gesteuerte Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung bereitzustellen, und den Betrieb einer Vielzahl von Low-Side-Schalteinheiten in der Gleichrichterschaltung, um der Last eine rampenförmige Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung bereitzustellen, um einen Weichstart der Last zu ermöglichen, ein.
Die vorliegende Erfindung wurde im Sinne der bevorzugten Ausführungsform beschrieben, und es versteht sich, dass Äquivalente, Alternativen und Änderungen, abgesehen von den ausdrücklich genannten, im Rahmen der beigefügten Ansprüche möglich sind.

Claims

Motorsteuersystem zum selektiven Steuern von Leistung von einer Leistungsquelle zu einer Last, wobei das Motorsteuersystem umfasst: eine Einheit zum Antrieb mit variabler Frequenz (VFD), umfassend: einen Eingang, der mit der Leistungsquelle verbindbar ist; eine Gleichrichterschaltung, die mit dem Eingang verbunden ist, wobei die Gleichrichterschaltung eine Vielzahl von Phasenzweigen umfasst, die jeweils eine obere Schalteinheit und eine untere Schalteinheit darauf einschließen; einen Wechselrichter, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und eine Vielzahl von Schaltern darin aufweist, die steuerbar sind, um eine Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung an die Last bereitzustellen; und eine Bypass-Relaiseinheit, umfassend ein Bypass-Relais, das mit jedem der Phasenzweige der Gleichrichterschaltung stromabwärts der unteren Schalteinheit gekoppelt ist; und eine Isolationsschützeinheit, die zwischen dem Wechselrichter und der Last angeordnet ist und betreibbar ist, um den Wechselrichter selektiv mit der Last zu verbinden und den Wechselrichter von der Last zu isolieren; wobei die Bypass-Relaiseinheit in einer ersten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln und in einer zweiten Position, um die Gleichrichterschaltung mit einem Bypass-Pfad zu koppeln, der den Wechselrichter umgeht, betreibbar ist.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung, die wirkverbunden mit der Bypass-Relaiseinheit und der Isolationsschützeinheit gekoppelt ist, wobei die Steuerung programmiert ist, um das Schalten der Vielzahl von Schaltvorrichtungen zwischen An- und Aus-Zuständen zu steuern, um die Leistung selektiv zum Leistungswandler zu leiten und den Leistungswandler zu umgehen.
Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerung programmiert ist zum: Empfangen eines Eingangs, umfassend eines von mehrere von einem Betriebszustand der VFD-Einheit und einem gewünschten Betriebszustand der Last; Bestimmen eines gewünschten Betriebszustands des Motorsteuersystems basierend auf dem empfangenen Eingang, wobei der gewünschte Betriebszustand eines von einem VFD-Modus und einem Bypass-Modus umfasst; und Steuern des Betriebs der Bypass-Relaiseinheit und der Isolationsschützeinheit, um zu bewirken, dass das Motorsteuersystem in einem von VFD-Modus und Bypass-Modus arbeitet.
Motorsteuersystem nach Anspruch 3, wobei, wenn bewirkt wird, dass das Motorsteuersystem in dem VFD-Modus arbeitet, die Steuerung programmiert ist zum: Betreiben der Bypass-Relaiseinheit in der ersten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln, und Betreiben der Isolationsschützeinheit in einem geschlossenen Zustand, um den Wechselrichter mit der Last zu verbinden.
Motorsteuersystem nach Anspruch 4, wobei die Steuerung mit dem Wechselrichter wirkverbunden gekoppelt ist, wobei die Steuerung programmiert ist, um die Vielzahl von Schaltern im Wechselrichter über eine Pulsweitenmodulationstechnik (PWM) zu steuern, um die Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung der Last während des VFD-Betriebsmodus bereitzustellen.
Motorsteuersystem nach Anspruch 3, wobei, wenn bewirkt wird, dass das Motorsteuersystem in dem Bypass-Modus arbeitet, die Steuerung programmiert ist zum: Betreiben der Bypass-Relaiseinheit in der zweiten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Bypass-Pfad zu koppeln; und Betreiben der Isolationsschützeinheit in einem offenen Zustand, um den Wechselrichter von der Last zu isolieren.
Motorsteuersystem nach Anspruch 6, wobei die Steuerung mit der Gleichrichterschaltung und dem Wechselrichter wirkverbunden gekoppelt ist, wobei die Steuerung programmiert ist zum: Steuern der Vielzahl von Schaltern im Wechselrichter in einem Aus-Zustand, um einen Stromfluss durch den Wechselrichter zu blockieren; und Steuern der unteren Schalteinheit an jedem der Phasenzweige, um die Spannung auf die Last zu begrenzen und einen Weichstart für die Last bereitzustellen.
Motorsteuersystem nach Anspruch 7, wobei bei der Steuerung der unteren Schalteinheit auf jedem der Phasenzweige die Steuerung programmiert ist, die unteren Schalteinheiten über eine Spannungskerbsteuerungstechnik zu kommutieren.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei jedes Bypass-Relais ein einpoliges Wechsel-(SPDT)-Relais umfasst.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei jede der oberen Schalteinheiten und die unteren Schalteinheiten ein Paar von unidirektional leitenden Festkörper-Halbleiterschaltern umfasst.
Einheit zum Antrieb mit variabler Frequenz (VFD) zum selektiven Steuern der Leistung von einer Wechselstrom-Leistungsquelle zu einer Last, wobei die VFD-Einheit umfasst: einen Eingang, der mit der Wechselstrom-Leistungsquelle verbindbar ist; eine Gleichrichterschaltung, die mit dem Eingang verbunden ist, wobei die Gleichrichterschaltung eine Vielzahl von Phasenzweigen umfasst, die jeweils eine obere Schalteinheit und eine untere Schalteinheit darauf einschließen; einen Wechselrichter, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und eine Vielzahl von Schaltern darin aufweist, die steuerbar sind, um eine Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung an die Last bereitzustellen, und ein Bypass-Relais, das mit jedem der Phasenzweige der Gleichrichterschaltung stromabwärts der unteren Schalteinheit gekoppelt ist, wobei das Bypass-Relais in einer ersten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln, und in einer zweiten Position, um den Gleichrichter vom Wechselrichter zu entkoppeln, betreibbar ist.
VFD-Einheit nach Anspruch 11, wobei jedes Bypass-Relais ein einpoliges Wechsel-(SPDT)-Relais umfasst, das zwischen der ersten und zweiten Position beweglich ist.
VFD-Einheit nach Anspruch 11, wobei jede der oberen Schalteinheiten und der unteren Schalteinheiten ein Paar von unidirektional leitenden Festkörper-Halbleiterschaltern umfasst.
VFD-Einheit nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Steuerung, die mit den Bypass-Relais und der Gleichrichterschaltung wirkverbunden gekoppelt ist, wobei die Steuerung programmiert ist, um die untere Schalteinheit auf jedem der Phasenzweige zu steuern, um der Last eine rampenförmige Wechselstromleistung bereitzustellen, um einen Weichstart der Last bereitzustellen.
VFD-Einheit nach Anspruch 14, wobei bei der Steuerung der unteren Schalteinheit auf jedem der Phasenzweige die Steuerung programmiert ist, die unteren Schalteinheiten über eine Spannungskerbsteuerungstechnik zu kommutieren.
VFD-Einheit nach Anspruch 14, wobei die Steuerung programmiert ist, um die Bypass-Relais in der ersten Position zu betreiben, wenn sie die VFD-Einheit in einem VFD-Betriebsmodus betreibt, und um die Bypass-Relais in der zweiten Position zu betreiben, wenn sie die VFD-Einheit in einem Bypass-Betriebsmodus betreibt.
Verfahren zum Betreiben einer Einheit zum Antrieb mit variabler Frequenz (VFD), die eine Gleichrichterschaltung, einen Wechselrichter und eine Bypass-Relaiseinheit einschließt, die zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Wechselrichter angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: Betreiben der VFD-Einheit, um einer Last in einem VFD-Betriebsmodus Leistung bereitzustellen, wobei der Betrieb der VFD-Einheit im VFD-Modus umfasst: Betreiben der Bypass-Relaiseinheit in einer ersten Position, um die Gleichrichterschaltung mit dem Wechselrichter zu koppeln; und Betreiben einer Vielzahl von Schaltern im Wechselrichter, um eine gesteuerte Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung für die Last bereitzustellen; und Betreiben der VFD-Einheit, um einer Last in einem Bypass-Betriebsmodus Leistung bereitzustellen, wobei der Betrieb der VFD-Einheit im Bypass-Modus umfasst: Betreiben der Bypass-Relaiseinheit in einer zweiten Position, um die Gleichrichterschaltung vom Wechselrichter zu entkoppeln, wobei die Bypass-Relaiseinheit die Gleichrichterschaltung mit einem Bypass-Pfad koppelt, der den Wechselrichter in der zweiten Position umgeht; und Betreiben einer Vielzahl von Schaltern im Wechselrichter, um eine gesteuerte Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung bereitzustellen, und Betreiben einer Vielzahl von Low-Side-Schalteinheiten in der Gleichrichterschaltung, um der Last eine rampenförmige Dreiphasen-Wechselstromausgangsleistung bereitzustellen, um einen Weichstart der Last zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei im Betrieb der VFD-Einheit im Bypass-Modus das Verfahren ferner das Steuern der Vielzahl von Schaltern im Wechselrichter in einem Aus-Zustand umfasst, um einen Stromfluss durch den Wechselrichter zu blockieren.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Betrieb der Vielzahl von Low-Side-Schalteinheiten ferner das Kommutieren der Low-Side-Schalteinheiten über eine Spannungskerbsteuerungstechnik umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Empfangen eines Eingangs, der einen von mehreren von einem Betriebsstatus der VFD-Einheit und einem gewünschten Betriebszustand der Last umfasst; und Bestimmen, ob die VFD-Einheit im VFD-Modus oder im Bypass-Modus basierend auf dem empfangenen Eingang betrieben werden soll.