JP5399922B2 - System and method for extending the synchronous operation of an active converter in a variable speed drive - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照
本特許出願は、2007年1月22日出願の米国特許仮出願第60/885,932号の利益を主張するものであり、この仮出願に関して優先権が主張される。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This patent application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 885,932, filed Jan. 22, 2007, and priority is claimed with respect to this provisional application.
本出願は、一般に可変速駆動装置に関する。より具体的には、本出願は、アクティブコンバータを有する可変速駆動装置の同期動作のためのシステムおよび方法に関する。 This application relates generally to variable speed drives. More specifically, this application relates to a system and method for synchronous operation of a variable speed drive having an active converter.
暖房、換気、空調および冷凍(HVAC&R)用途向けの可変速駆動装置(VSD)は、一般に整流器またはコンバータ、直流リンク、およびインバータを含む。駆動技術における最近の進歩が、アクティブコンバータの概念を導入した。アクティブコンバータは、駆動装置に対して電力電源に正弦波の入力電流を供給する能力を与え、電源の配電電圧上に低次の高調波電圧歪みを形成する低次の高調波電流に伴う問題を緩和する。 A variable speed drive (VSD) for heating, ventilation, air conditioning and refrigeration (HVAC & R) applications typically includes a rectifier or converter, a DC link, and an inverter. Recent advances in drive technology have introduced the concept of active converters. The active converter gives the drive the ability to supply a sine wave input current to the power supply, and overcomes the problems associated with lower order harmonic currents that form lower order harmonic voltage distortions on the power distribution voltage. ease.
アクティブコンバータ技術を取り入れて力率補正および入力電流の高調波の低減をもたらすVSDは、従来のVSDと比較して、モータ固定子巻線に対してかなり高いレベルの同相モード電圧のRMSおよび波高値も発生する。この同相モード電圧は、装置の様々な漂遊容量を介してモータのロータに結合されてモータおよびコンプレッサのベアリングのフルーティングを引き起こすことがあり、また、装置のベアリングを通って流れる電流をもたらすこれらの同相モード電圧は、モータおよび/またはコンプレッサにおいてベアリングの早期故障を引き起こす恐れがある。 VSD, which incorporates active converter technology to provide power factor correction and reduced input current harmonics, has a much higher level of common-mode voltage RMS and peak value for motor stator windings compared to conventional VSD. Also occurs. This common-mode voltage can be coupled to the motor rotor through various stray capacities of the device and cause fluting of the motor and compressor bearings, and these currents leading to current flowing through the device bearings. The common mode voltage can cause premature bearing failure in the motor and / or compressor.
同期dq基準フレームを用いるアクティブコンバータ制御手法の適切な動作には、入力線間電圧の瞬時の位相角の情報が必要である。基準フレームの角度が不正確かまたは不明であると、アクティブコンバータを有する可変速駆動装置(VSD)への入力電流の入力力率および高調波歪みを適切に制御することができない。入力線間電圧の増加した損失をライドスルーし、かつ電力が回復したとき入力電源に再度同期するのにVSDが必要とされる場合、電源の損失期間中、予期されるdq基準フレーム角度を保持する手段が必要である。さらに、入力電源の線間電圧へのロックを迅速に回復し、かつ線間電圧の実際の位相角を発生するための手段が必要である。 Proper operation of the active converter control technique using a synchronous dq reference frame requires information on the instantaneous phase angle of the input line voltage. If the angle of the reference frame is inaccurate or unknown, the input power factor and harmonic distortion of the input current to the variable speed drive (VSD) having the active converter cannot be controlled appropriately. If the VSD is required to ride through the increased loss of input line voltage and re-synchronize to the input power source when power is restored, maintain the expected dq reference frame angle during the power loss period A means to do is necessary. Furthermore, there is a need for a means for quickly recovering the lock on the line voltage of the input power source and generating the actual phase angle of the line voltage.
これらの必要性の1つまたは複数を満たすか、あるいは他の有利な特徴をもたらすシステムおよび/または方法が必要である。他の特徴および利点は本明細書から明らかになる。開示される諸教示は、それらが前述の必要性の1つまたは複数を達成するか否かにかかわらず、特許請求の範囲内に入る実施形態に及ぶ。 There is a need for systems and / or methods that meet one or more of these needs or provide other advantageous features. Other features and advantages will be apparent from this specification. The disclosed teachings extend to embodiments that fall within the scope of the claims, regardless of whether they achieve one or more of the aforementioned needs.
一実施形態は、固定した交流入力電圧で入力交流電圧を受け取って、可変電圧および可変周波数で出力交流電力を供給するように構成された可変速駆動システムに関する。可変速駆動装置は、入力交流電圧を供給する交流電源に接続されたコンバータ段を含み、コンバータ段は、入力交流電圧を昇圧された直流電圧に変換するように構成され、コンバータ段には直流リンクが接続され、直流リンクは、コンバータ段からの昇圧された直流電圧をフィルタリングして保存するように構成され、また、直流リンクにはインバータ段が接続され、インバータ段は、直流リンクからの昇圧された直流電圧を可変電圧および可変周波数を有する出力交流電力へ変換するように構成される。可変速駆動装置は、同相モードおよび差動モードのフィルタリングによってベアリングの侵食を防ぐためのフィルタと、あらゆる条件下での入力交流電源の線間電圧位相角についての情報を保持するための位相角トラッキングシステムであって、アクティブコンバータの制御手法の中に2つの位相同期ループ(PPL)を含み、2つのPLLが、比較的高いフィルタ遮断周波数および小さな値の積分コンデンサを備える、進み遅れフィルタを含む位相角トラッキングシステムと、VSDに供給された電力線電源の周波数と等しい最高周波数および電圧で動作し、システムが最高周波数で動作する必要があるときにVSDに関連した損失を解消するための接触器バイパスを有する、VSDで制御されたシステム向けの一体型バイパス・アクティブコンバータ構成と、液冷または冷媒冷却の誘導子と、(1)フィルムベースの直流リンクコンデンサ、(2)少なくとも1つのパワー電子モジュール上に装着された複数のプラスチック冷却器、(3)複数のアクティブコンバータのIGBTモジュール、(3)少なくとも1の積層された銅母線、(4)少なくとも1つのゲートドライバ制御ボード、(5)少なくとも1つのインバータ・ゲート抵抗制御ボードおよび(6)少なくとも1つのコンバータ・ゲート抵抗制御ボードを備える電力組立体と、摂氏約100度の連続使用温度で動作することができるプラスチック材料から成る冷却モジュールとのうち少なくとも1つも含む。 One embodiment relates to a variable speed drive system configured to receive an input AC voltage at a fixed AC input voltage and provide output AC power at a variable voltage and variable frequency. The variable speed drive includes a converter stage connected to an AC power source that supplies an input AC voltage, the converter stage configured to convert the input AC voltage to a boosted DC voltage, and the converter stage has a DC link And the DC link is configured to filter and store the boosted DC voltage from the converter stage, and the inverter stage is connected to the DC link, and the inverter stage is boosted from the DC link. The DC voltage is converted to output AC power having a variable voltage and a variable frequency. The variable speed drive includes a filter to prevent bearing erosion by common-mode and differential-mode filtering, and phase angle tracking to maintain information about the line voltage phase angle of the input AC power source under all conditions A system comprising two phase-locked loops (PPL) in a control scheme of an active converter, the two PLLs comprising a lead-lag filter with a relatively high filter cutoff frequency and a small value integrating capacitor An angular tracking system and a contactor bypass that operates at the highest frequency and voltage equal to the frequency of the power line power supplied to the VSD and eliminates losses associated with the VSD when the system needs to operate at the highest frequency. Integrated bypass actuated for VSD controlled systems Converter configuration, liquid or refrigerant cooled inductor, (1) film-based DC link capacitor, (2) a plurality of plastic coolers mounted on at least one power electronic module, (3) a plurality of active IGBT module of converter, (3) at least one stacked copper bus, (4) at least one gate driver control board, (5) at least one inverter gate resistance control board, and (6) at least one converter gate It also includes at least one of a power assembly comprising a resistance control board and a cooling module made of a plastic material capable of operating at a continuous use temperature of about 100 degrees Celsius.
別の実施形態は、完全な回線ドロップアウトの間中、アクティブコンバータの交流電源電圧への同期動作を拡張する方法に関する。
別の実施形態は、改善された最高速度効率を有するアクティブコンバータベースの可変速駆動システムに関する。
Another embodiment relates to a method for extending the synchronous operation of an active converter to an AC power supply voltage during full line dropout.
Another embodiment relates to an active converter based variable speed drive system with improved maximum speed efficiency.
別の実施形態は、液冷または冷媒冷却の誘導子に関する。液冷または冷媒冷却の誘導子は、液体または冷媒の冷却が利用可能で、かつ磁性要素の寸法および重量の低減が望まれるあらゆる用途で使用されてよい。 Another embodiment relates to a liquid or refrigerant cooled inductor. Liquid or refrigerant cooled inductors may be used in any application where liquid or refrigerant cooling is available and where a reduction in the size and weight of the magnetic element is desired.
本明細書に記述された実施形態の特定の利点は、一体型バイパス・アクティブコンバータ構成が、VSDに供給された電力線電源周波数と等しい最高周波数および電圧で動作する、VSDで制御されたシステム向けに利用され得ることである。接触器バイパスは、システムが最高周波数で動作する必要があるときに、VSDに関連した損失を解消する。 A particular advantage of the embodiments described herein is that the integrated bypass active converter configuration is for a VSD controlled system where it operates at the highest frequency and voltage equal to the power line supply frequency supplied to the VSD. It can be used. Contactor bypass eliminates losses associated with VSD when the system needs to operate at the highest frequency.
1つの利点に、RMSおよびピークの両項でモータ固定子に与えられた同相モード電圧のストレスを低減し、それによって、装置のベアリングの早期故障およびアースグランドに対する絶縁の早期故障に関連した問題を緩和することがある。別の利点に、RMSおよびピークの両項でモータ固定子に与えられた差動モード電圧のストレスを低減し、それによって、装置の固定子の各巻線間の早期故障に関連した問題を緩和することがある。最後に、本出願は、アクティブコンバータの動作に関連する伝導されたEMI/RFI放射の問題に対処するものである。 One advantage is that it reduces the common-mode voltage stress applied to the motor stator in both the RMS and peak terms, thereby reducing problems associated with premature failure of the bearings of the equipment and premature failure of the insulation to earth ground. May be relaxed. Another advantage is that it reduces the stress of the differential mode voltage applied to the motor stator in both the RMS and peak terms, thereby mitigating problems associated with premature failure between each winding of the device stator. Sometimes. Finally, this application addresses the problem of conducted EMI / RFI emissions associated with the operation of active converters.
本発明は、小型で、軽量で、使い易く、かつ低コストの電力組立体に、(1)フィルムベースの直流リンクコンデンサ、(2)パワー電子モジュール向けのプラスチック冷却器、(3)アクティブコンバータのIGBTモジュール、(3)積層された銅母線、(4)ゲートドライバ制御ボード、(5)インバータ・ゲート抵抗制御ボードおよび(6)コンバータ・ゲート抵抗制御ボードの要素を組み込む。 The present invention provides a compact, lightweight, easy-to-use and low-cost power assembly for (1) a film-based DC link capacitor, (2) a plastic cooler for power electronic modules, and (3) an active converter. It incorporates the elements of an IGBT module, (3) stacked copper busbars, (4) gate driver control board, (5) inverter gate resistance control board, and (6) converter gate resistance control board.
さらに、アクティブコンバータ技術を内蔵する可変速駆動装置は、従来のパッシブコンバータベースのVSD設計と比較して、物理的に大きく、損失が大きく、高くつく3相誘導子を使用する必要がある。開示された本発明の別の利点は、誘導鉄心の液冷または冷媒冷却を用いることによって、アクティブコンバータベースのVSDに必要とされる誘導子のサイズ、重量およびコストが低減されることである。誘導子のコイルも、コアへの熱伝導によるコア冷却手段によって冷却される。 Furthermore, variable speed drives incorporating active converter technology require the use of three phase inductors that are physically large, lossy and expensive compared to conventional passive converter based VSD designs. Another advantage of the disclosed invention is that by using induction core liquid cooling or refrigerant cooling, the size, weight and cost of the inductor required for an active converter based VSD is reduced. The inductor coil is also cooled by the core cooling means by heat conduction to the core.
代替の例示的実施形態は、特許請求の範囲で全般的に列挙され得る他の特徴および特徴の組合せに関する。
本出願は、以下の詳細な説明から、添付の図面とともに解釈すると、より十分に理解されることになり、図では同じ参照数字は同じ要素を指す。
Alternative exemplary embodiments relate to other features and combinations of features that may be generally recited in the claims.
The present application will be more fully understood from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like elements, and in which:
例示的実施形態を詳細に示す図に移る前に、本出願は、以下の記述で説明されるかまたは図に示された詳細または手法に限定されないことを理解されたい。本明細書に用いられる言葉遣いおよび用語は、単に説明のためであって、限定するものと考えるべきでないことも理解されたい。 Before moving to the detailed illustration of an exemplary embodiment, it is to be understood that this application is not limited to the details or techniques set forth in the following description or illustrated in the figures. It should also be understood that the language and terminology used herein is for illustrative purposes only and should not be considered limiting.
図1Aおよび図1Bは、システム構成を全体的に示す。交流電源102は可変速駆動装置(VSD)104に電力を供給し、VSD104は、1つのモータ106(図1A参照)または複数モータ106(図1B参照)に電力を供給する。冷凍システムまたは冷却システムの対応するコンプレッサを駆動するのに、好ましくはモータ106が使用される(全体的に図3を参照されたい)。交流電源102は、交流電力の送電網または現地にある配電系統から、単相または多相(例えば3相)で固定電圧かつ固定周波数の交流電力をVSD104に供給する。交流電源102は、VSD104に対して、好ましくは、対応する交流電力送電網次第で50Hzまたは60Hzの回線周波数で、200V、230V、380V、460Vまたは600Vの交流電圧または線間電圧を供給することができる。
1A and 1B generally show the system configuration. The AC
VSD104は、交流電源102から、特定の固定線間電圧および固定回線周波数を有する交流電力を受け取って、所望の電圧および所望の周波数(どちらも特定の要件を満たすために変化され得る)で、モータ106に交流電力を供給する。好ましくは、VSD104は、モータ106の定格の電圧および周波数より高い電圧および周波数ならびにより低い電圧および周波数を有する交流電力を、モータ106に供給することができる。別の実施形態では、VSD104は、モータ106の定格周波数より高い周波数およびより低い周波数で、モータ106の定格電圧以下の電圧を供給してもよい。モータ106は、好ましくは誘導電動機であるが、可変速度で動作することができる任意のタイプのモータを含むことができる。誘導電動機は、2極、4極または6極を含む任意の適当な極配置を有することができる。
The VSD 104 receives AC power having a specific fixed line voltage and fixed line frequency from the
図2Aおよび図2Bは、VSD104の別の実施形態を示す。VSD104は、コンバータ段202、直流リンク段204および1つのインバータ206(図2A参照)または複数のインバータ206(図2B参照)を有する出力段の3つの段を有することができる。コンバータ202は、交流電源102からの一定の回線周波数で一定の線間電圧の交流電力を直流電力へ変換する。直流リンク204は、コンバータ202からの直流電力をフィルタリングし、エネルギー蓄積要素をもたらす。直流リンク204は、コンデンサおよびコイルから構成することができ、これらは高い信頼性および非常に低い故障率を示す受動素子である。最後に、図2Aの実施形態では、インバータ206は、直流リンク204からの直流電力を、モータ106向けに可変周波数、可変電圧の交流電力に変換し、図2Bの実施形態では、直流リンク204上でインバータ206が並列接続され、各インバータ206は、直流リンク204からの直流電力を、対応するモータ106向けに可変周波数、可変電圧の交流電力に変換する。インバータ206は、パワートランジスタ、絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ(IGBT)電力スイッチ、およびワイヤボンディング技術で相互接続された逆向きダイオードを含むことができる電力モジュールであり得る。その上、VSD104の直流リンク204およびインバータ206は、VSD104の直流リンク204およびインバータ206がモータ106に対して適切な出力電圧および周波数を供給することができる限り、上記で論じられたものとは異なる要素を組み込むことができることを理解されたい。
2A and 2B show another embodiment of the VSD 104. FIG. The
図1Bおよび図2Bに関して、インバータ206は、各インバータ206が、それぞれに供給された共通の制御信号または制御命令に基づいて、対応するモータに対して同一の所望電圧および所望周波数で交流電力を供給するように、制御システムによって連帯的に制御される。別の実施形態では、インバータ206は、各インバータ206が、それぞれに供給された個別の制御信号または制御命令に基づいて、対応するモータ106に対して別々の所望電圧および所望周波数で交流電力を供給することが可能になるように、制御システムによって個々に制御される。この能力によって、VSD104のインバータ206が、他のインバータ206に接続された他のモータ106およびシステムの要求と無関係に、モータ106およびシステムの要求および負荷をより効率よく満たすことが可能になる。例えば、1つのインバータ206は、別のインバータ206が別のモータ106に電力の半分を供給している間、モータ106に全出力を供給することができる。いずれの実施形態でも、インバータ206の制御は、制御パネルまたは他の適当な制御装置によるものであり得る。
1B and 2B,
VSD104によって電力が供給されることになる各モータ106向けに、対応するインバータ206がVSD104の出力段にある。VSD104によって電力を供給され得るモータ106の数は、VSD104に組み込まれるインバータ206の数次第である。一実施形態では、直流リンク204と並列に接続され、かつ対応するモータ106に電力を供給するために使用されるVSD104に組み込まれた2つまたは3つのインバータ206があり得る。VSD104は2つから3つのインバータ206を有することができるが、直流リンク204がインバータ206のそれぞれに適切な直流電圧を供給して維持することができる限り、3つより多くのインバータ206が使用され得ることを理解されたい。
There is a
図3は、図1Aおよび図2Aのシステム構成およびVSD104を用いる冷凍システムまたは冷却システムの一実施形態を全体的に示す。図3に示されるように、HVAC、冷凍システムまたは液体冷却システム300は、コンプレッサ302、凝縮機構304、液体冷却または蒸発の機構306、および制御パネル308を含む。コンプレッサ302は、VSD104によって電力を供給されるモータ106で駆動される。VSD104は、交流電源102から一定の線間電圧および一定の回線周波数を有する交流電力を受け取って、所望の電圧および所望の周波数(どちらも特定の要件を満たすために変化され得る)で、モータ106に交流電力を供給する。制御パネル308は、冷凍システム300の動作を制御するために、アナログデジタル(A/D)コンバータ、マイクロプロセッサ、不揮発性メモリ、およびインターフェイスボードなどの様々な別々の要素を含むことができる。VSD104およびモータ106の動作を制御するのに、制御パネル308も使用され得る。
FIG. 3 generally illustrates one embodiment of the refrigeration or cooling system using the system configuration and
コンプレッサ302は、冷媒蒸気を圧縮し、吐出管を通して凝縮器304に蒸気を配送する。コンプレッサ302は、例えばスクリューコンプレッサ、遠心コンプレッサ、レシプロコンプレッサ、スクロールコンプレッサなど、任意の適当なタイプのコンプレッサであり得る。コンプレッサ302によって凝縮器304に配送された冷媒蒸気は、流体(例えば空気または水)との熱交換関係に入り、流体との熱交換関係の結果として冷媒液へ相変化する。凝縮器304からの凝縮された液体冷媒は、膨張装置(図示せず)を通って蒸発器306へ流れる。
The
蒸発器306は、供給管路および冷房負荷の戻り管路向けの結合部を含むことができる。第2の液体(例えば水、エチレン、塩化カルシウムブライン、塩化ナトリウムブライン)は、戻り管路経由で蒸発器306へ進み、供給管路経由で蒸発器306を出る。蒸発器306内の液体冷媒は、第2の液体との熱交換関係に入って第2の液体の温度を低下させる。蒸発器306内の冷媒液は、第2の液体との熱交換関係の結果として冷媒蒸気へ相変化する。蒸発器306内の蒸気冷媒は、蒸発器306を出て、吸込管によってコンプレッサ302に戻り、サイクルが完成する。凝縮器304および蒸発器306内の冷媒の適切な相変化が得られるならば、システム300では、凝縮器304および蒸発器306の任意の適当な構成が用いられ得ることを理解されたい。
The
冷凍システムまたは液体冷却システム300であるHVACは、図3に示されていない他の多くの機構を含むことができる。これらの機構は、図の容易さのために描画を簡単にするように、わざと省略されている。その上、図3は、HVACを、単一の冷媒回路で結合された1つのコンプレッサを有する冷凍システムまたは液体冷却システム300として示しているが、システム300は、図1Bおよび図2Bに示されるような単一のVSDまたは複数のVSDによって電力供給される複数のコンプレッサを有することができることを理解されたい(1つまたは複数の冷媒回路のそれぞれに結合されている図1Aおよび図2Aに示された実施形態を全体的に参照されたい)。
The HVAC, which is a refrigeration system or
次に図4を参照すると、全体的に900で表された電源位相角(MPA)制御システムが示される。制御システム900は、入力電圧ドロップアウトの間中、交流入力源または電源電圧102に関する位相角情報の保持をもたらす。スクエアリング増幅器901に電源電圧102が印加され、交流入力信号から実質的に矩形の出力信号を発生する。スクエアリング増幅器の出力は、1対の位相ロックループ(PPL)902および904へ同時に入力される。第1のPLL902は、入力信号の位相が電圧制御発振器(VCO)922とのロックが外れたことを検出するために、基準信号SIGを比較信号COMPと比較するための位相検出器918を有する。位相検出器918が2つの入力SIGとCOMPの位相ロックが外れたことを検出すると、位相検出器918の端子LDからワンショット回路924へリセット信号が出力される。ワンショット回路924は、サンプルホールド(S&H)回路910へ細いパルス入力を発生する。位相検出器918の出力誤差信号は、遅れ進みフィルタ回路906を通ってVCO922に渡される。次いで、VCO922からの出力信号はN分周回路926へ入力される。N分周回路926は、位相検出器918のCOMP端子に与えられる比較信号をもたらし、かつ電源電圧のdq軸のデジタル角度出力高速応答928を示す第2の信号も出力する。
Referring now to FIG. 4, a power supply phase angle (MPA) control system, generally designated 900, is shown. The
第2のPLL回路904は、前述のPLL902と同様に構成されており、位相検出器920が、入力基準信号SIGを比較信号COMPと比較して、遅れ進みフィルタ908へ誤差信号を出力する。遅れ進みフィルタ908は、ワンショット回路930およびアナログスイッチ916によって制御されたS&H回路914を有する。以下でより十分に説明されるように、遅れ進みフィルタ908は低い遮断周波数を有する。N分周回路934にVCO 932が入力され、N分周回路934は、位相検出器920のCOMP端子に入力される比較信号を発生し、かつ電源電圧のdq軸のデジタル角度出力低速応答936を示す第2の信号も出力する。
The
VSD104の同期動作を保つために制御システム900が用いられてよく、VSD104に拡張されたライドスルー能力を与えるために、アクティブコンバータ202が、電流歪みを低減し、かつ交流入力電源電圧102の再印加に際してエネルギーの再生を解消する。2つのPLL902、904を用いると、制御システム900が、すべての条件下で交流入力源102での線間電圧位相角の最善の利用可能な情報を保つアクティブコンバータ202の能力を最大化することが可能になる。第1のPLL902の遅れ進みフィルタ906は、比較的高いフィルタ遮断周波数および小さな値の積分コンデンサC1を有する。このフィルタ906は、アクティブコンバータ202に、通常のコンバータ運転条件下での高速で正確な位相角トラッキングのための能力を与える。フィルタ906の要素は、抵抗R1、抵抗R2およびコンデンサC1を含む。一実施形態では、要素の値は、抵抗R1が43kΩ、抵抗R2が120kΩ、コンデンサC1が0.47μFでよいが、遅れ進みフィルタ906の要素R1、R2およびC1は、フィルタ906の所望の遮断周波数を調整するように変化されてよい。第2のPLL904の遅れ進みフィルタ908は、低い遮断周波数、大きな値の積分コンデンサC2、ならびに抵抗R3およびR4を有する。遅れ進みフィルタ908は、遮断周波数が低いことによって、電源遮断中、PLLのフィードバックループに電源電圧の角度を保存するための能力を有する。一実施形態では、一般的な要素値は、R3が510kΩ、R4が68kΩ、C2が2.2μFでよい。電源遮断中に電源の位相角情報を保つ能力を向上するために、各PLLフィードバックループ906、908は、それぞれサンプルホールド(S&H)回路910、914を含み、また、それぞれアナログスイッチIC 912、916を含む。アナログスイッチ912、916を有するS&H回路910、914は、遅れ進みフィルタ906、908のそれぞれの内部の積分コンデンサC1、C2上に蓄積電荷を保持し、位相検出器の出力端への漏れによるコンデンサC1、C2の放電を防ぐ。比R3/R4の要素サイジングも、アナログスイッチ916が切り換わるときに電圧制御発振器932に供給される電圧の階段状変化を最小化するように選択される。
A
各アナログスイッチ912、916の切換えは、電源電圧検出(すなわち電源表示)回路を介して電源電圧102の全損失を検出することにより制御される。サンプルホールド回路910、914は、各位相検出器に組み込まれたロック外れ検出器によって制御される。VCO出力は、n分周ビットカウンタ926、934へ供給されるが、nは、特定の用途で必要とされる位相角の分解能の関数として選択される。次いで、これらのカウンタ出力は、各位相検出器918、920の第2の入力(COMPと示されている)へフィードバックされて閉ループを形成する。これらのカウンタ出力は、電源の位相角を表すデジタルワード928、936を与えるためにも用いられる。次いで、デジタルワード928、936は電源遮断中のdq角出力を管理する。位相角情報を移行させるタイミングの選択は特定の用途の機能であるが、通常は電源電圧検出(電源表示)回路を使用ことになる。一実施形態では、PLL902、904は、Phillips Semiconductor社によって製造された74HC7046のICを使用して実施されてよい。74HC7046のICは、ロック外れ検出器および電圧制御発振器を有するステートマシーンタイプの位相検出器を含む。この回路設計は、最悪条件下で所定角度以上の位相誤差を招くことなく、1秒間までの電源遮断を許容する。
Switching of the analog switches 912 and 916 is controlled by detecting the total loss of the
図に示され、かつ本明細書で説明された例示的実施形態は、現在好ましいものであるが、これらの実施形態は単に例として提供されていることを理解されたい。したがって、本出願は、特定の実施形態に限定されず、やはり添付の特許請求の範囲の範囲内に入る様々な変更形態に広がるものである。任意の処理または方法のステップの順序またはシーケンスは、代替実施形態によって変化されるかまたは並べ換えられてよい。 While the exemplary embodiments shown in the figures and described herein are presently preferred, it should be understood that these embodiments are provided merely as examples. Accordingly, this application is not limited to specific embodiments, but extends to various modifications that still fall within the scope of the appended claims. The order or sequence of any process or method steps may be varied or rearranged according to alternative embodiments.
本出願は、その動作を達成するために、あらゆる機械可読媒体上の方法、システムおよびプログラム製品を企図する。本出願の実施形態は、既存のコンピュータ・プロセッサを使用して、またはこの目的もしくは別の目的のために組み込まれた適切なシステム向けの専用コンピュータ・プロセッサにより、あるいはハードワイヤシステムによって、実施されてよい。 This application contemplates methods, systems, and program products on any machine-readable medium to accomplish its operations. Embodiments of the present application may be implemented using an existing computer processor, or by a dedicated computer processor for a suitable system incorporated for this or another purpose, or by a hardwire system. Good.
様々な例示的実施形態で示された電源位相角制御システムの構成および配置は、単なる例示であることに留意することが重要である。本開示で詳細に説明された実施形態はほんの少数であるが、本開示を再検討する当業者は、特許請求の範囲で列挙された内容の斬新な教示および利点から実質的に逸脱することなく、多くの変更形態(例えば、サイズ、寸法、構造、様々な要素の形状および大きさ、パラメータの値、装着機構、材料の用途、色、配向などにおける変化)が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、一体化して形成されるように示された要素は複数の部品または要素から構成されてよく、諸要素の位置は逆にされるかそうでなければ変化されてよく、また個別要素の性質もしくは数または位置は変更されるかあるいは変化されてよい。したがって、そのような変更形態はすべて本出願の範囲内に含まれるように意図される。任意の処理または方法のステップの順序またはシーケンスは、代替実施形態によって変化されるかまたは並べ換えられてよい。特許請求の範囲では、任意の手段プラス機能の条項は、本明細書で列挙された機能を実行すると記述された構造物ならびに構造的等価物だけでなく等価構成も対象として含むように意図されている。他の置換、変更、変化および省略は、例示的実施形態の設計、運転条件および配置で、本出願の範囲から逸脱することなく製作され得る。 It is important to note that the configuration and arrangement of the power supply phase angle control system shown in the various exemplary embodiments is merely exemplary. Although only a few embodiments have been described in detail in this disclosure, those skilled in the art reviewing this disclosure will not substantially depart from the novel teachings and advantages of what is recited in the claims. , Easily understand that many variations are possible (eg changes in size, dimensions, structure, shape and size of various elements, parameter values, mounting mechanism, material application, color, orientation, etc.) Will do. For example, an element shown to be integrally formed may be composed of a plurality of parts or elements, the positions of the elements may be reversed or otherwise changed, and the nature of the individual elements Alternatively, the number or position may be changed or changed. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of this application. The order or sequence of any process or method steps may be varied or rearranged according to alternative embodiments. In the claims, the provisions of any means-plus-function are intended to cover not only the structures described to perform the functions listed herein but also the structural equivalents as well as equivalent configurations. Yes. Other substitutions, modifications, changes and omissions can be made in the design, operating conditions and arrangement of the exemplary embodiments without departing from the scope of this application.
前述のように、本出願の範囲内の実施形態は、保存された機械実行可能命令またはデータ構造を携帯するかまたは保持するための機械可読媒体を備えるプログラム製品を含む。そのような機械可読媒体は、汎用コンピュータまたは専用コンピュータあるいはプロセッサを有する他の装置によるアクセスが可能なあらゆる利用可能な媒体であり得る。一例として、そのような機械可読媒体は、RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD−ROMまたは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、あるいは所望のプログラムコードを装置の実行命令またはデータ構造の形で携帯するか保持するために使用することができ、かつ汎用コンピュータもしくは専用コンピュータまたはプロセッサを有する他の装置によるアクセスが可能な任意の他の媒体を備えることができる。ネットワークまたは別の通信接続(ハードワイヤ、無線、またはハードワイヤと無線の組合せ)によって装置に情報が伝達されるかもたらされるとき、装置は、機械可読媒体として適切に接続を検分する。したがって、あらゆるそのような接続が、適切に機械可読媒体と称される。上記のものの組合せも機械可読媒体の範囲内に含まれる。機械実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理機に、特定の関数または関数の組を実行させる命令およびデータを含む。 As previously mentioned, embodiments within the scope of this application include a program product comprising a machine-readable medium for carrying or retaining stored machine-executable instructions or data structures. Such machine-readable media can be any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer or other device with a processor. By way of example, such machine-readable media may be RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage device, magnetic disk storage device or other magnetic storage device, or any desired program code for executing the device. Any other medium that can be used to carry or hold in the form of instructions or data structures and that can be accessed by a general purpose or special purpose computer or other device having a processor can be provided. When information is communicated to or brought to the device over a network or another communication connection (hardwire, wireless, or a combination of hardwire and wireless), the device will properly view the connection as a machine-readable medium. Accordingly, any such connection is properly termed a machine-readable medium. Combinations of the above are also included within the scope of machine-readable media. Machine-executable instructions comprise, for example, instructions and data which cause a general purpose computer, special purpose computer, or special purpose processor to perform a certain function or set of functions.
本明細書の図は、方法のステップの特定の順序を示すことがあるが、これらのステップの順序は図示されたものと異なってよいと理解されることに留意されたい。また、2つ以上のステップが、同時に、または部分的に同時に実行されてよい。そのような変形形態は、選択されたソフトウェアおよびハードウェアのシステムならびに設計者の選択次第である。そのような変形形態は、すべて本出願の範囲内にあることが理解される。同様に、様々な接続ステップ、処理ステップ、比較ステップおよび判定ステップを達成するために、ルールベースの論理および他の論理を有する標準的プログラミング技法でソフトウェア実装形態が達成され得る。 It should be noted that although the figures herein may show a particular order of method steps, the order of these steps may be different from that shown. Also, two or more steps may be performed simultaneously or partially simultaneously. Such variations depend on the selected software and hardware system and the choice of the designer. It is understood that all such variations are within the scope of this application. Similarly, software implementations can be achieved with standard programming techniques with rule-based logic and other logic to accomplish various connection steps, processing steps, comparison steps and decision steps.
Claims (14)
前記入力交流電圧を供給する交流電源に接続され、前記入力交流電圧を昇圧された直流電圧に変換するように構成されるコンバータ段と、
前記コンバータ段に接続され、前記コンバータ段からの前記昇圧された直流電圧をフィルタリングして保存するように構成される直流リンクと、
前記直流リンクに接続され、前記直流リンクからの前記昇圧された直流電圧を前記可変電圧および前記可変周波数とを有する前記出力交流電力へ変換するように構成されるインバータ段と、
スクエアリング増幅器、関連する第1の位相ロックループ回路および第2の位相ロックループ回路を備える位相角制御回路と、を含み、
前記スクエアリング増幅器は、前記交流電源を受けて、前記交流電源に基づく実質的に矩形の出力信号を出力するように構成され、
前記第1の位相ロックループ回路は、高いフィルタ遮断周波数および第1のコンデンサを有して前記コンバータ段に位相角パラメータを与えるように構成された第1の遅れ進みフィルタを含み、
前記第2の位相ロックループ回路は、低い遮断周波数および第2のコンデンサを有して前記遅れ進みフィルタに対して電源電圧遮断中に前記PLLのフィードバックループにおける電源電圧の角度を保存する能力をもたらすように構成された第2の遅れ進みフィルタを含む、
可変速駆動システム。 A variable speed drive system configured to receive an input AC voltage at a fixed AC input voltage and supply output AC power at a variable voltage and variable frequency,
A converter stage connected to an AC power source for supplying the input AC voltage and configured to convert the input AC voltage into a boosted DC voltage;
A DC link connected to the converter stage and configured to filter and store the boosted DC voltage from the converter stage;
An inverter stage connected to the DC link and configured to convert the boosted DC voltage from the DC link to the output AC power having the variable voltage and the variable frequency;
A phase angle control circuit comprising a squaring amplifier, an associated first phase locked loop circuit and a second phase locked loop circuit;
The squaring amplifier is configured to receive the AC power and output a substantially rectangular output signal based on the AC power;
The first phase-locked loop circuit includes a first lag filter having a high filter cutoff frequency and a first capacitor configured to provide a phase angle parameter to the converter stage;
The second phase-locked loop circuit has a low cutoff frequency and a second capacitor to provide the ability to store the power supply voltage angle in the PLL feedback loop during power supply cutoff for the lag filter. A second lag advance filter configured as:
Variable speed drive system.
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