RU2532415C2 - Способ и устройство управления многофазной электрической машиной - Google Patents

Способ и устройство управления многофазной электрической машиной Download PDF

Info

Publication number
RU2532415C2
RU2532415C2 RU2012136644/07A RU2012136644A RU2532415C2 RU 2532415 C2 RU2532415 C2 RU 2532415C2 RU 2012136644/07 A RU2012136644/07 A RU 2012136644/07A RU 2012136644 A RU2012136644 A RU 2012136644A RU 2532415 C2 RU2532415 C2 RU 2532415C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
branch
inverter
phase
inverters
electric machine
Prior art date
Application number
RU2012136644/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012136644A (ru
Inventor
ВЕРЖИФОСС Эрик ДЕ
Original Assignee
Испано-Сюиза
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Испано-Сюиза filed Critical Испано-Сюиза
Publication of RU2012136644A publication Critical patent/RU2012136644A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2532415C2 publication Critical patent/RU2532415C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

Abstract

Изобретение относится к области электротехники. Многофазной электрической машиной (30) управляют при помощи, по меньшей мере, двух параллельных многофазных инверторов (101, 102), при этом каждый инвертор содержит ветви (101a, 101b, 101c; 102a, 102b, 102c) в количестве, равном числу фаз электрической машины, и инверторами управляют посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В ответ на детектирование неисправности ветви (102а) инвертора эту ветвь отключают, и питание соответствующей фазы осуществляют через другую или каждую другую соответствующую ветвь (101a) инвертора. Управление посредством ШИМ-модуляции изменяют, чтобы обеспечить проводящее состояние непрерывно и без переключения силовых прерывателей этой или каждой другой ветви (101а) инвертора, когда абсолютная величина сила тока (Ia) рассматриваемой фазы превышает или равна порогу, составляющему от 80% до 120% от n − 1 n I max
Figure 00000003
 , где n является числом инверторов, и Imax является максимальной силой тока фазы. Технический результат - обеспечение возможности сохранить генерирование по существу синусоидального напряжения на каждой фазе машины и избежать перенапряжения силовых прерывателей, чтобы, в случае неисправности, они могли коммутировать токи с более значительной амплитудой, чем при нормальной работе. 3 н. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники
Изобретение касается управления многофазной электрической машиной при помощи нескольких параллельных инверторов.
В частности, изобретение находит свое применение в случае, когда такое управление должно отличаться высокой степенью надежности, например, в области авиации.
Предшествующий уровень техники
Известное устройство для управления трехфазной электрической машиной показано на фиг.1. Это устройство содержит два трехфазных инвертора 1, который выдают переменные токи Ia, Ib, Ic на фазовые обмотки электрической машины 4, при этом каждый инвертор выдает по существу половину токов фазы. Каждый инвертор содержит прерыватели 5, установленные в виде моста, например силовые транзисторы. Каждый инвертор образован тремя ветвями, каждая из которых содержит два силовых прерывателя 5, установленных последовательно между двумя противоположными контактами +V и -V источника питания постоянного тока и с двух сторон от точки 7, соединенной с соответствующей фазой электрической машины. Между каждым инвертором и электрической машиной установлен трехполюсный отключающий переключатель 8. Схема 9 управляет переключением силовых прерывателей 5 через входные цепи с целью модуляции источника постоянного тока для получения переменных токов Ia, Ib, Ic. Как правило, используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ или PWM).
В случае неисправности ветви инвертора неисправный инвертор отключают посредством размыкания соответствующего отключающего переключателя, и фазные токи полностью получают от другого инвертора. При этом через каждую ветвь этого другого инвертора проходит весь ток фазы, а не его половина. Следовательно, силовые прерыватели должны быть выполнены с возможностью переключения при токе с амплитудой, вдвое превышающей амплитуду токов, которые они обычно проводят (в отсутствие неисправности).
Другой вариант выполнения известного устройства управления многофазной электрической машиной показан на фиг.2. Этот другой вариант выполнения отличается от варианта, представленного на фиг.1, наличием дополнительного инвертора со своим соответствующим отключающим переключателем. При нормальной работе задействованы два инвертора, каждый из которых выдает половину фазных токов, при этом третий инвертор отключен. В случае неисправности ветви инвертора неисправный инвертор отключают посредством размыкания соответствующего отключающего переключателя и дополнительный инвертор подключают посредством замыкания соответствующего отключающего переключателя.
В том или ином из вышеуказанных случаев необходимо значительное увеличение размерности либо в том, что касается коммутирующей способности силовых прерывателей, либо в том, что касается числа инверторов.
Краткое изложение существа изобретения
Задачей изобретения является обеспечение возможности управления многофазной электрической машиной посредством нескольких параллельных инверторов с высокой степенью надежности и без увеличения размерности.
В связи с этим объектом изобретения является способ управления многофазной электрической машиной при помощи, по меньшей мере, двух параллельно соединенных многофазных инверторов, при этом каждый инвертор содержит ветви в количестве, равном числу фаз электрической машины, и каждая ветвь содержит два силовых прерывателя, последовательно подключенных между противоположными контактами источника электрического питания постоянного тока и с двух сторон от точки, соединенной с электрической фазой электрической машины,
при этом способ содержит управление инверторами посредством широтно-импульсной модуляции, управляющее переключением силовых переключателей и детектирование неисправности ветви инвертора,
при этом, согласно способу, в ответ на детектирование неисправности ветви инвертора, неисправную ветвь отключают, и питание фазы электрической машины, соответствующей неисправной ветви, осуществляют через другую или каждую другую соответствующую ветвь инвертора и управление посредством широтно-импульсной модуляции изменяют, в частности, чтобы обеспечить проводящее состояние непрерывно и без переключения силовых прерывателей другой или каждой другой соответствующей ветви инвертора, когда абсолютная величина силы тока рассматриваемой фазы превышает или равна порогу, составляющему от 80% до 120% от n − 1 n I max
Figure 00000001
 , где n является числом инверторов, и Imax является абсолютной величиной максимальной силы тока фазы, сохраняя при этом генерирование по существу синусоидального напряжения на каждой фазе машины.
Таким образом, в ветви или в каждой ветви инвертора, которая берет на себя обеспечение части тока, которая ранее обеспечивалась неисправной ветвью, нет необходимости в переключении силовых прерывателей, когда ток, протекающий через ветвь или каждую ветвь имеет амплитуду, превышающую порог, по существу равный (с точностью до 20%) максимальному значению тока в отсутствие неисправности. Разумеется, для других действующих ветвей инвертора потребуется также изменение ШИМ-модуляции по сравнению с модуляцией, применявшейся до детектирования неисправности, чтобы продолжать получать сбалансированные фазные переменные токи.
Таким образом, способ в соответствии с изобретением отличается тем, что позволяет противостоять неисправности ветви инвертора без увеличения размерности силовых прерывателей, чтобы они могли коммутировать при токах более высокой амплитуды, чем при нормальной работе, и не прибегая к избыточности в отношении числа инверторов.
Предпочтительно, в случае управления трехфазной электрической машиной при помощи двух параллельных инверторов во время каждого периода фазного тока, соответствующего неисправной ветви инвертора, силовые прерыватели другой ветви инвертора обеспечивают проводящее состояние непрерывно и без переключения, причем каждый в течение времени, примерно, 1/3 упомянутого периода.
Согласно варианту выполнения, отключение неисправной ветви инвертора осуществляют посредством размыкания отключающего переключателя ветви, подключенного между ветвью инвертора и соответствующей фазой электрической машины.
Согласно другому варианту выполнения, отключение неисправной ветви инвертора осуществляют посредством блокировки входных цепей силовых прерывателей неисправной ветви.
Объектом изобретения является также устройство управления многофазной электрической машиной, выполненное с возможностью применения описанного выше способа.
Это устройство управления содержит:
- по меньшей мере, два параллельных многофазных инвертора, при этом каждый инвертор содержит ветви в количестве, равном числу выдаваемых фазных токов, и каждая ветвь содержит два силовых прерывателя, последовательно подключенных между противоположными контактами источника электрического питания постоянного тока и с двух сторон от точки, соединенной с выходным контактом тока соответствующей фазы,
- схему управления инверторами посредством широтно-импульсной модуляции, управляющую переключением силовых прерывателей, и
- систему детектирования неисправности ветвей инверторов, соединенную со схемой управления,
при этом в устройстве, в ответ на детектирование неисправности ветви инвертора, схема управления инверторами выполнена с возможностью:
- отключения неисправной ветви таким образом, чтобы ток соответствующей фазы выдавала другая или каждая другая соответствующая ветвь инвертора, и
- изменения широтно-импульсной модуляции, в частности, чтобы обеспечить проводящее состояние непрерывно и без переключения силовых прерывателей другой или каждой другой соответствующей ветви инвертора, когда абсолютная величина силы тока рассматриваемой фазы превышает или равна порогу, составляющему от 80% до 120% от n − 1 n I max
Figure 00000002
 , где n является числом инверторов, и Imax является абсолютной величиной максимальной силы тока фазы, сохраняя при этом генерирование по существу синусоидального напряжения на каждой фазе машины.
Предпочтительно в случае управления трехфазной электрической машиной при помощи двух параллельных инверторов схема управления выполнена таким образом, чтобы, в ответ на детектирование неисправной ветви инвертора, изменять широтно-импульсную модуляцию, в частности, чтобы обеспечить проводящее состояние непрерывно и без переключения силовых прерывателей другой соответствующей ветви инвертора в течение соответствующих промежутков времени, равных, примерно, 1/3 периода фазного тока.
Согласно варианту выполнения, устройство управления содержит отключающие переключатели, соответственно подключенные к ветвям инверторов, чтобы можно было селективно отключать ветвь инвертора от соответствующего выхода фазного тока.
Согласно другому варианту выполнения, силовыми прерывателями ветвей инверторов управляют через входные цепи, и схема управления выполнена таким образом, чтобы в ответ на детектирование неисправности ветви блокировать работу входных цепей силовых прерывателей неисправной ветви.
Еще одним объектом изобретения является система запуска авиационного тягового двигателя, содержащая многофазную электрическую машину, управляемую в режиме двигателя для приведения во вращение вала двигателя, и описанное выше устройство для управления многофазной электрической машиной.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 и 2 (уже описаны) изображают схемы двух вариантов выполнения известного высоконадежного устройства управления для многофазной электрической машины.
Фиг.3 изображает схематичный вид варианта выполнения устройства управления многофазной электрической машиной в соответствии с изобретением.
Фиг.4 изображает детальный вид ветви инвертора устройства, показанного на фиг.3.
Фиг.5 изображает изменение коэффициента заполнения импульсов, управляющих переключением силовых прерывателей ветвей инверторов в устройстве, показанном на фиг.3, в отсутствие неисправности.
Фиг.6 изображает устройство управления, показанное на фиг.3, после детектирования неисправности ветви инвертора.
Фиг.7 изображает изменение коэффициента заполнения импульсов, управляющих переключением силовых прерывателей ветвей инверторов в устройстве, показанном на фиг.3, после детектирования неисправности ветви инвертора и ее отключения.
Фиг.8 изображает последовательные этапы процесса детектирования неисправности ветви инвертора и обработки неисправности.
Фиг.9 изображает схему управления инверторами в устройстве управления согласно варианту выполнения для управления синхронной электрической машиной с регулированием момента.
Описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения
На фиг.3 схематично показан вариант выполнения устройства 10 управления в соответствии с изобретением в случае управления трехфазной электрической машиной 30 при помощи двух параллельно подключенных трехфазных инверторов 101 и 102.
Как было указано выше, изобретение находит свое применение в области авиации. Электрическая машина 30 может быть машиной системы запуска авиационного двигателя, например газотурбинного двигателя. При этом электрическая машина механически соединена с валом двигателя для его приведения во вращение при запуске, когда ее переводят в режим двигателя. Электрическая машина 30 может быть также машиной, используемой для запуска вспомогательной силовой установки (APU) или для активации приводов.
Инвертор 101 содержит три ветви 101а, 101b и 101с, которые выдают переменные токи I1a, I1b и I1c на соответствующие выходные контакты 12а, 12b и 12с устройства управления. Аналогично, инвертор 102 содержит три ветви 102а, 102b и 102с, которые выдают переменные токи I2a, I2b и I2c соответственно на выходные контакты 12а, 12b и 12с. Фазные токи Ia, Ib и Ic, выдаваемые на статорные обмотки электрической машины 30, являются такими, что Ia=I1a+I2a, Ib=I1b+I2b и Ic=I1c+I2c. Инверторы 101 и 102 имеют сходные конструкции и при нормальной работе управляются таким образом, чтобы токи I1a и I2a по существу совпадали по фазе и были равны Ia/2. Аналогично, токи I1b и I2b по существу совпадают по фазе и равны Ib/2, и токи I1c и I2c по существу совпадают по фазе и равны Ic/2.
Все ветви инверторов подобны друг другу. Каждая ветвь, например ветвь 101а (фиг.3 и 4), содержит два прерывателя 1021а и 1041а, подключенные последовательно между шинами электрического питания постоянного тока +V и -V и с двух сторон от точки 1061а, где получают ток I1a. Как правило, прерыватели 1021а и 1041а являются электронными прерывателями, образованными силовыми транзисторами, например, биполярными транзисторами с изолированным затвором (IGBT). Можно также применять другие типы силовых транзисторов, например полевые транзисторы MOSFET, COOLMOS, JFET или тиристоры. Источник питания постоянного тока модулируется посредством переключения силовых транзисторов 1021а и 1041а для получения переменного тока I1a по существу синусоидального вида. Обычно применяют ШИМ-модуляцию. Переключающие импульсы прикладывают между базой и эмиттером транзисторов при помощи схемы управления (или “драйвера”) 1081а для управления последовательными переключениями транзисторов, при этом один из них является проводящим, тогда как второй блокирован. Между коллектором и эмиттером транзисторов 1021а и 1041а подключены диоды 1101а и 1121а для обеспечения работы мостовой ветви в 4 квадрантах, определенных осями выходного напряжения и выходного тока.
С силовыми транзисторами 1021а и 1041а соединена схема 1141а детектирования снижения насыщения для сбора информации, характеризующей напряжение между коллектором и эмиттером, когда транзисторы переведены в проводящее состояние. Если эта информация свидетельствует о наличии напряжения коллектор-эмиттер, превышающего максимальный порог, схема 1141а выдает сигнал о неисправности транзистора ветви инвертора.
Схемы 1081а и 1141а соединены со схемой 40 управления инверторами, которая содержит импульсный генератор для реализации ШИМ-модуляции, например, векторного типа. Например, кривая (а) на фиг.5 показывает изменение коэффициента заполнения переключающих импульсов, соответствующих фазе А за электрические периоды тока этой фазы, то есть изменение коэффициента заполнения импульсов, подаваемых на один из силовых транзисторов 101а и 102а ветвей, при этом коэффициент заполнения импульсов, управляющих переключением другого силового транзистора этих же ветвей, является дополняющим. Продолжительность Т показывает электрический период токов, выдаваемых инверторами. Кривые (b) и (с) показывают изменения коэффициентов заполнения переключающих импульсов, соответствующих другим фазам В и С электрической машины, тогда как кривая (n) показывает коэффициент заполнения, соответствующий нейтральной точке электрической машины. Кривые (а), (b) и (с) имеют одинаковую форму изменения, но смещены по фазе на 2π/3. Форма кривых (а), (b) и (с) не является синусоидальной, при этом ШИМ-модуляцию выбирают таким образом, чтобы оптимизировать использование потенциала постоянного источника электрической энергии. Изменение коэффициента заполнения в нейтральной точке электрической машины (кривая (n)) показывает, что между нейтралью и каждой фазой воссоздают по существу синусоидальные напряжения.
Описанное выше устройство управления трехфазной электрической машиной само по себе хорошо известно.
Согласно изобретению, в случае детектирования неисправности на ветви инвертора, неисправную ветвь селективно отключают и ШИМ-модуляцию изменяют таким образом, чтобы ветвь, соответствующая этой же фазе в другом инверторе, могла полностью выдавать ток рассматриваемой фазы, но без увеличения размерности, связанной с необходимостью переключения силовых прерывателей под током с более значительной амплитудой, чем при нормальной работе.
Для селективного отключения неисправной ветви инвертора между ветвями 101а, 101b и 101с и выходами 12а, 12b и 12с соответственно располагают однополярные отключающие контакторы ветви 141а, 141b и 141с, и между ветвями 102а, 102b и 102с и выходами 12а, 12b и 12с соответственно располагают однополярные отключающие контакторы ветви 142а, 142b и 142с, и этими различными контакторами селективно управляет схема 40 управления.
В случае детектирования неисправности в ветви инвертора, например в ветви 102а, схема 40 подает команду на размыкание соответствующего отключающего контактора 142а ветви, как показано на фиг.6. При этом ветвь 101а полностью выдает весь ток фазы Ia, тогда как ветви 101b, 102b и 101с, 102с продолжают выдавать фазные токи Ib и Ic в виде соответствующих частей I1b, I1c и I2b, I2c.
ШИМ-модуляцию изменяют таким образом, чтобы силовые транзисторы ветви 101а продолжали быть проводящими без переключения, пока проходящий через них ток Ia имеет абсолютную величину, превышающую порог, по существу равный Imax/2, где Imax является максимальной абсолютной величиной фазного тока. Порог может, например, находиться в пределах от 0,8(Imax/2) до 1,2(Imax/2).
Кривая (а') на фиг.7 показывает изменение во времени коэффициента заполнения переключающих импульсов, соответствующих фазе А, при ШИМ-модуляции, измененной после детектирования неисправности в ветви инвертора, соответствующей фазе А. Каждый силовой транзистор ветви инвертора, пропускающий весь ток фазы А, остается проводящим в течение времени, соответствующего по существу трети периода Т (что соответствует вышеуказанному значению примерно Imax/2). Интервалы t+ и t- соответствуют, например, промежуткам времени проводимости без переключения силового транзистора 1101а, находящегося со стороны шины питания +V, и силового транзистора 1121а, находящегося со стороны шины питания -V, соответственно. Таким образом, во время периода Т, в течение следующего промежутка времени Т/3 (интервал t+), транзистор 1101а находится в постоянном проводящем состоянии, а транзистор 1121а не пропускает ток (коэффициент заполнения равен 1), в течение следующего промежутка времени Т/6 коэффициент заполнения понижается от 1 до 0, в течение следующего промежутка времени Т/3 транзистор 1121а постоянно пропускает, а транзистор 1101а не пропускает ток (коэффициент заполнения равен 0), и в течение оставшегося промежутка времени Т/6 коэффициент заполнения возрастает от 0 до 1.
В вышеуказанном примере неисправности, детектированной на ветви 102а, ток, протекающий по ветви 101а, увеличился, как правило, вдвое по сравнению с номинальной работой в отсутствие неисправности. Вместе с тем, это не приводит к удвоению рассеяния, так как потери на переключение уменьшаются по сравнению с номинальной работой. При использовании силовых транзисторов типа IGBT, для которых потери на проводимость имеют тот же порядок величины, что и потери на переключение, полное рассеяние каждого силового транзистора увеличивается в соотношении примерно 1,4. Соответствующее увеличение температуры перехода является допустимым с точки зрения надежности, так как она обычно находится в пределах безопасной работы силового транзистора и поскольку работа в аварийном режиме ограничена временем, необходимым для операции обслуживания. Кроме того, с учетом наличия интервалов без переключения, рассеяние диодов ветви инвертора, которая принимает на себя выдачу всего фазного тока, значительно уменьшается.
На фиг.7 кривые (b') и (c') показывают изменение коэффициентов заполнения, соответствующих фазам В и С электрической машины, и кривая (n') отображает изменение коэффициента заполнения импульсов на нейтрали машины. Кривые (b') и (c') имеют сходные формы изменения, которые изменились по сравнению с формами изменения кривых (b) и (c) на фиг.5, чтобы можно было восстановить, по существу, синусоидальные изменения напряжений между нейтралью и фазами. Таким образом, изменение ШИМ-модуляции должно затрагивать не только фазу, соответствующую неисправной ветви инвертора, но также другие фазы, чтобы эти изменения можно было сохранить по существу синусоидальными. Предпочтительно при изменении ШИМ-модуляции к неисправной ветви не прикладывают никаких переключающих импульсов, и напряжение затвора силовых транзисторов этой ветви поддерживают на уровне, соответствующем состоянию блокировки.
Разумеется, на фиг.7 представлен всего лишь пример из многих других возможных примеров изменения ШИМ-модуляции после детектирования неисправности.
На фиг.8 показаны последовательные этапы примера процесса детектирования и устранения неисправности, которые можно применять в схеме 40 управления.
Этап 51 детектирования неисправности включает в себя отслеживание сигналов, которые могут выдавать схемы детектирования снижения насыщения, связанные с ветвями инверторов, такие как схема 1141а, показанная на фиг.4. В варианте, неисправность ветви инвертора можно детектировать путем отслеживания уровня тока, выдаваемого этой ветвью.
При детектировании неисправности (тест 52) она может быть подтверждена (этап 53). Подтверждение неисправности можно получить путем прерывания работы инверторов, затем их повторного запуска для констатации возможного стойкого характера неисправности. Когда неисправности детектируют посредством отслеживания снижения насыщения силовых транзисторов, в качестве подтверждения можно использовать измерение тока, производимого находящейся под подозрением ветвью инвертора.
Если неисправность подтверждена (тест 54), работу инверторов и их управление блокируют, например, путем прерывания ШИМ-модуляции (этап 55), и отключающий переключатель, связанный с неисправной ветвью, размыкают (этап 56). Следует отметить, что присутствие отключающих переключателей представляет особый интерес в случае неисправности в виде короткого замыкания силового прерывателя, чтобы избежать влияния неисправности на работу остальной части устройства. Тем не менее, от таких переключателей можно отказаться, если вероятность короткого замыкания является ничтожной по отношению к ожидаемой надежности работы.
После этого производят переконфигурацию ШИМ-модуляции и измененную, таким образом, ШИМ-модуляцию применяют для возобновления работы ветвей инверторов, отличных от неисправных ветвей (этап 57).
На фиг.9 показан пример установки устройства управления, показанного на фиг.3, в регуляторе 60 момента для управления синхронной электрической машиной 30.
С датчиком 32 углового положения, связанного с валом электрической машины 30 или с валом, неподвижно соединенным с ней во вращении, соединяют схему 62 для получения данных, характеризующих скорость вращения и угловое положение ротора электрической машины 30.
С датчиками тока, установленными на выходных линиях ветвей инвертора 101, соединяют схемы 641а, 641b и 641с для получения информации, характеризующей токи I2a, I2b и I2c. Суммирующие схемы 66 выдают данные, характеризующие фазные токи Ia, Ib и Ic. Эти данные поступают в вычислительную схему 68, которая на основании значений фазных токов выдает данные Iqm и Idm, характеризующие измеренный ток момента и измеренный ток потока электрической машины.
Регулирующая схема 70 направляет в схему 40 управления инверторами данные, касающиеся уровня напряжения и угла для каждой фазы машины, чтобы регулировать значения Iqm и Idm по заданным значениям Iqc (характеризующим заданный момент) и Idc, обеспечивая при этом оптимальное положение статорного потока по отношению к угловому положению ротора в электрической машине 30. Для этого регулирующая схема 70 получает данные Iqm, Idm от вычислительной схемы 68, данные заданных значений Iqc и Idc и данные о скорости и угловом положении, выдаваемые схемой 62.
Вышеуказанный регулятор момента и принцип его работы хорошо известны.
Данные заданных значений напряжения и частоты, получаемые схемой 40 управления инверторами, использует цифровой блок 42 управления для управления генератором 44 импульсов, модулируемых по ширине, в отсутствие детектирования неисправности или генератором номинальной ШИМ-модуляции, при этом импульсы параллельно направляют на соответствующие ветви инверторов 101 и 102.
Переход режима ШИМ-модуляции между номинальной ШИМ-модуляцией и измененной ШИМ-модуляцией задает цифровой блок 42 управления для отключения генератора 44 номинальной ШИМ-модуляции и включения генератора 46 измененной ШИМ-модуляции, при этом переход между двумя режимами ШИМ-модуляции происходит через переключатель 48. Генератор измененной ШИМ-модуляции содержит выходы, связанные с ветвями инверторов 101 и 102. В случае детектирования неисправности генератор 44 номинальной ШИМ-модуляции деактивируют, и генератор 46 измененной ШИМ-модуляции программируют при помощи цифрового блока 42 управления, чтобы на его выходах генерировать модулированные по ширине импульсы в зависимости от неисправной ветви инвертора и подать команду переключения на генератор 46 измененной ШИМ-модуляции.
Представленное выше описание касалось управления трехфазной машиной при помощи двух параллельно соединенных инверторов.
Разумеется, изобретение можно применять для многофазных машин с числом инверторов более трех, соответственно адаптируя число ветвей инверторов.
Изобретение можно также применять для управления многофазной машиной при помощи более двух параллельных инверторов, при этом каждая ветвь инвертора выдает по существу 1/n тока соответствующей фазы, где n является числом инверторов. В случае неисправности ветви инвертора ток соответствующей фазы должны производить n-1 других соответствующих ветвей других инверторов. ШИМ-модуляцию изменяют таким образом, чтобы в каждой из этих других ветвей силовые прерыватели оставались проводящими без переключения, пока сила проходящего через них тока по абсолютной величине превышает порог, по существу равный n − 1 n I max
Figure 00000003
 , где Imax является максимальной силой тока фазы по абсолютной величине. Можно, например, выбрать порог, составляющий от 80% до 120% от n − 1 n I max
Figure 00000003
 .

Claims (9)

1. Способ управления многофазной электрической машиной при помощи, по меньшей мере, двух параллельных многофазных инверторов, при этом каждый инвертор содержит ветви в количестве, равном числу фаз электрической машины, и каждая ветвь содержит два силовых прерывателя, последовательно подключенных между противоположными контактами источника электрического питания постоянного тока и с двух сторон от точки, соединенной с электрической фазой электрической машины,
при этом способ содержит этапы, на которых управляют инверторами посредством широтно-импульсной модуляции, чтобы управлять переключением силовых прерывателей и детектируют неисправность ветви инвертора,
отличающийся тем, что в ответ на детектирование неисправности ветви инвертора, неисправную ветвь отключают, и питание фазы электрической машины, соответствующей неисправной ветви, осуществляют через другую или каждую другую соответствующую ветвь инвертора, и управление посредством широтно-импульсной модуляции изменяют, чтобы обеспечить проводящее состояние непрерывно и без переключения силовых прерывателей другой или каждой другой соответствующей ветви инвертора, когда абсолютная величина силы тока в рассматриваемой фазе превышает или равна порогу, составляющему от 80% до 120% от n − 1 n I max
Figure 00000003
 , где n является числом инверторов, и Imax является абсолютной величиной максимальной силы тока фазы, сохраняя при этом генерирование по существу синусоидального напряжения в каждой фазе машины.
2. Способ по п.1 для управления трехфазной электрической машиной при помощи двух параллельных трехфазных инверторов, отличающийся тем, что во время каждого периода тока фазы, соответствующей неисправной ветви инвертора, силовые прерыватели соответствующей другой ветви инвертора обеспечивают проводящее состояние непрерывно и без переключения, причем каждый в течение примерно 1/3 упомянутого периода.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отключение неисправной ветви инвертора осуществляют посредством размыкания отключающего переключателя ветви, подключенного между ветвью инвертора и соответствующей фазой электрической машины.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отключение неисправной ветви инвертора осуществляют посредством блокировки цепей возбуждения силовых прерывателей неисправной ветви.
5. Устройство управления многофазной электрической машиной, содержащее:
- по меньшей мере, два параллельно соединенных многофазных инвертора (101, 102), при этом каждый инвертор содержит ветви в количестве, равном числу выводимых фазных токов, и каждая ветвь содержит два силовых прерывателя, последовательно подключенных между двумя противоположными контактами источника электрического питания постоянного тока и с двух сторон от точки, соединенной с выходным контактом тока соответствующей фазы,
- схему (40) управления инверторами посредством широтно-импульсной модуляции, управляющую переключением силовых прерывателей, и
- систему детектирования неисправности ветвей инвертора, соединенную со схемой управления,
отличающееся тем, что в ответ на детектирование неисправности ветви инвертора схема управления инверторами выполнена с возможностью:
- отключения неисправной ветви таким образом, чтобы ток соответствующей фазы был обеспечен другой или каждой другой соответствующей ветвью инвертора, и
- изменения широтно-импульсной модуляции, в частности, таким образом, чтобы обеспечивать проводящее состояние непрерывно и без переключения силовых прерывателей другой или каждой другой соответствующей ветви инвертора, когда абсолютная величина силы тока рассматриваемой фазы превышает или равна порогу, составляющему от 80% до 120% от n − 1 n I max
Figure 00000003
 , где n является числом инверторов, и Imax является абсолютной величиной максимальной силы тока фазы, сохраняя при этом генерирование по существу синусоидального напряжения на каждой фазе машины.
6. Устройство по п.5 для управления трехфазной электрической машиной при помощи двух параллельных инверторов (101, 102), отличающееся тем, что схема управления выполнена таким образом, чтобы, в ответ на детектирование неисправной ветви инвертора, изменять широтно-импульсную модуляцию, в частности, таким образом, чтобы обеспечивать проводящее состояние непрерывно и без переключения силовых прерывателей другой соответствующей ветви инвертора в течение соответствующих промежутков времени, примерно равных 1/3 периода фазного тока.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит отключающие переключатели (14), подключенные к каждой из ветвей инверторов, чтобы можно было селективно отключать ветвь инвертора от выхода тока соответствующей фазы.
8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что силовыми прерывателями ветвей инверторов управляют через цепи возбуждения, и схема (40) управления выполнена таким образом, чтобы, в ответ на детектирование неисправности ветви, блокировать работу цепей возбуждения силовых прерывателей неисправной ветви.
9. Система запуска авиационного двигателя, содержащая многофазную электрическую машину (30), управляемую в режиме двигателя для приведения во вращение вала двигателя, и устройство по любому из пп.5-8 для управления этой многофазной электрической машиной.
RU2012136644/07A 2010-01-28 2011-01-06 Способ и устройство управления многофазной электрической машиной RU2532415C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1050582 2010-01-28
FR1050582A FR2955719B1 (fr) 2010-01-28 2010-01-28 Procede et dispositif de commande de machine electrique polyphasee
PCT/FR2011/050016 WO2011092408A1 (fr) 2010-01-28 2011-01-06 Procede et dispositif de commande de machine electrique polyphasee

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012136644A RU2012136644A (ru) 2014-03-10
RU2532415C2 true RU2532415C2 (ru) 2014-11-10

Family

ID=42810936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012136644/07A RU2532415C2 (ru) 2010-01-28 2011-01-06 Способ и устройство управления многофазной электрической машиной

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8810179B2 (ru)
EP (1) EP2529476B1 (ru)
JP (1) JP5587432B2 (ru)
CN (1) CN102771042B (ru)
BR (1) BR112012017854B1 (ru)
CA (1) CA2786410C (ru)
FR (1) FR2955719B1 (ru)
RU (1) RU2532415C2 (ru)
WO (1) WO2011092408A1 (ru)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084580A1 (de) * 2011-10-14 2013-04-18 Universität Bremen Windkraftmaschine
JP5622053B2 (ja) * 2012-02-09 2014-11-12 株式会社デンソー 多相回転機の制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP5606506B2 (ja) * 2012-09-20 2014-10-15 三菱電機株式会社 駆動制御装置及び駆動制御方法
JP5614661B2 (ja) 2012-10-09 2014-10-29 株式会社デンソー 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
FR3001343B1 (fr) * 2013-01-18 2015-03-13 Thales Sa Baie modulaire d'onduleurs et son procede de pilotage pour un ensemble de machines electriques munies de capteurs de position
CN103269197B (zh) * 2013-04-28 2016-08-17 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种抑制低压大功率多相变频电机高频振动系统及方法
US20150145462A1 (en) * 2013-11-25 2015-05-28 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for current auto balancing for parallel converter systems
US9304657B2 (en) * 2013-12-31 2016-04-05 Abbyy Development Llc Audio tagging
CN104065318B (zh) * 2014-06-26 2016-08-31 中冶南方（武汉）自动化有限公司 一种高速运行时的变频器闭环矢量冗余控制方法
CN104362843B (zh) * 2014-10-24 2017-06-13 阳光电源股份有限公司 并联逆变系统及其停机控制方法和停机控制装置
FR3027748B1 (fr) * 2014-10-27 2016-11-04 Valeo Equip Electr Moteur Procede et dispositif de commande d'une machine electrique tournante synchrone polyphasee, et machine electrique reversible de vehicule automobile correspondant
US9455651B2 (en) 2014-12-16 2016-09-27 Caterpillar Inc. Motor driver having integrated braking chopper
JP6405978B2 (ja) * 2014-12-16 2018-10-17 株式会社デンソーウェーブ インバータ装置
DE112016002616T5 (de) 2015-06-11 2018-03-08 Ksr Ip Holdings Llc Modulationsschema für Multiphasen-Motoren
EP3131198B1 (en) * 2015-08-10 2022-06-08 Goodrich Actuation Systems Limited Control strategy of a dual lane fault tolerant permanent magnet motor to reduce drag torque under fault condition
JP6630539B2 (ja) * 2015-11-05 2020-01-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置及び電動パワーステアリング装置
KR20180079821A (ko) * 2017-01-02 2018-07-11 엘지전자 주식회사 칠러
WO2018180274A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 日本電産株式会社 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
CN107611967A (zh) * 2017-10-10 2018-01-19 上海致远绿色能源股份有限公司 基于多套逆变器组合优化匹配负载变化的调节装置和方法
CN109802450B (zh) * 2019-01-10 2022-04-22 东北电力大学 多回直流故障下提高交流系统联络线输电能力的方法
JP7352130B2 (ja) * 2019-03-20 2023-09-28 株式会社デンソー 多相コンバータ
CN110212628B (zh) * 2019-04-24 2021-12-10 广东工业大学 一种太阳能光伏发电逆变控制切换系统的切换方法
EP3772817A1 (en) * 2019-08-05 2021-02-10 Hamilton Sundstrand Corporation Solid state phase isolation of multi-phase motors
CN110927610B (zh) * 2019-11-06 2020-12-08 华中科技大学 基于调制波的逆变电源电压检测电路故障诊断方法及系统
KR20210077250A (ko) * 2019-12-17 2021-06-25 주식회사 만도 이중 권선형 모터 제어장치 및 방법
CN113765461A (zh) * 2020-06-05 2021-12-07 纳恩博（北京）科技有限公司 电机控制装置、方法及电子设备
CN112953357B (zh) * 2021-02-22 2024-02-23 上海电气集团股份有限公司 一种电机系统控制方法、电机系统、装置、介质及芯片
CN113224993B (zh) * 2021-05-25 2022-12-20 中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿 矿用电动轮重启方法和系统
FR3126268A1 (fr) * 2021-08-18 2023-02-24 Safran Electronics & Defense Système de conversion électrique de type multi niveaux protégé contre une surintensité électrique
WO2024009707A1 (ja) * 2022-07-05 2024-01-11 日立Astemo株式会社 モータ制御装置、モータ装置、及び操舵システム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2007102301A (ru) * 2004-06-23 2008-07-27 Сименс Акциенгезелльшафт (DE) Автономная синхронизация параллельно включенных импульсных инверторов на железнодорожных транспортных средствах
RU2375809C1 (ru) * 2008-10-14 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Способ управления параллельно соединенными инверторами

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09308254A (ja) * 1996-05-09 1997-11-28 Toshiba Corp 補助電源装置
GB2330254B (en) * 1997-10-09 2000-10-18 Toshiba Kk Multiple inverter system
JP2005328637A (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 並列多重インバータ装置
US7649335B2 (en) * 2005-06-07 2010-01-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicular power supply system and vehicle
JP4760723B2 (ja) * 2006-11-20 2011-08-31 トヨタ自動車株式会社 電源回路の制御装置
US7403364B2 (en) * 2006-11-30 2008-07-22 Eaton Corporation Power system fault characterization using transformed values
US8543271B2 (en) * 2008-10-31 2013-09-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply system for electrically powered vehicle, and method for controlling the same
WO2010131340A1 (ja) * 2009-05-13 2010-11-18 トヨタ自動車株式会社 車両の電力変換装置およびそれを搭載する車両
JP4957870B2 (ja) * 2009-05-15 2012-06-20 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置、電力変換装置の制御方法およびそれを搭載する車両

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2007102301A (ru) * 2004-06-23 2008-07-27 Сименс Акциенгезелльшафт (DE) Автономная синхронизация параллельно включенных импульсных инверторов на железнодорожных транспортных средствах
RU2375809C1 (ru) * 2008-10-14 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Способ управления параллельно соединенными инверторами

Also Published As

Publication number Publication date
US8810179B2 (en) 2014-08-19
BR112012017854B1 (pt) 2020-09-01
EP2529476A1 (fr) 2012-12-05
JP5587432B2 (ja) 2014-09-10
FR2955719A1 (fr) 2011-07-29
WO2011092408A1 (fr) 2011-08-04
CA2786410C (fr) 2017-02-28
CA2786410A1 (fr) 2011-08-04
RU2012136644A (ru) 2014-03-10
CN102771042A (zh) 2012-11-07
FR2955719B1 (fr) 2012-02-24
BR112012017854A2 (pt) 2016-04-19
CN102771042B (zh) 2014-12-31
US20130009580A1 (en) 2013-01-10
EP2529476B1 (fr) 2014-03-19
JP2013518549A (ja) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2532415C2 (ru) Способ и устройство управления многофазной электрической машиной
US8760095B2 (en) Rotator control device, rotator system, vehicle, electric car and electric generation system
EP2779416B1 (en) System for fault protection of a motor
US9673744B2 (en) Operating state circuit for inverter and method for setting operating states of an inverter
Errabelli et al. Fault-tolerant voltage source inverter for permanent magnet drives
Marques et al. A new diagnostic technique for real-time diagnosis of power converter faults in switched reluctance motor drives
JP4316005B1 (ja) 交流電動機の駆動制御装置
US10479206B2 (en) Method for switching an operating state of an electric machine and device for switching an operating state of an electric machine
JPH08182105A (ja) 電気車制御装置
RU2617998C2 (ru) Цепь питания синхронной машины, система электрической тяги с такой цепью питания и способ управления такой цепью питания
CN109643959A (zh) 电力变换装置
US20210221428A1 (en) Control for electric power steering
Freire et al. A voltage-based approach for open-circuit fault diagnosis in voltage-fed SVM motor drives without extra hardware
US8427092B2 (en) High voltage DC electric power generating system with permanent magnet generator protection
KR101091636B1 (ko) 모터의 전력 케이블 단락 검출방법
Di Tommaso et al. A geometrical simple approach for power silicon devices fault detection and fault-tolerant operation of a voltage source inverter
RU2476968C2 (ru) Приводная система и соответствующий способ управления
JP5784531B2 (ja) 永久磁石電動機駆動装置
TWI505625B (zh) Power conversion system and its control method
Moujahed et al. Open-circuit fault detection for IGBTs based on leg voltage approach in SVM-DTC of PMSM
JP2021035090A (ja) インバータ制御装置
RU2540959C2 (ru) Электропривод переменного тока повышенной живучести
RU2449445C1 (ru) Приводной контроллер для электродвигателя переменного тока
US8598835B2 (en) Protection circuit for a drive circuit of a permanent magnet motor and corresponding system
EP2595310A1 (en) High voltage DC electric power generating system with permanent magnet generator protection

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160322

PD4A Correction of name of patent owner