用于多電平線路再生驅動器的控制策略的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種控制系統(48)，所述控制系統(48)具有電動機(28)。所述控制系統(48)可包括：轉換器(32)，其操作性地連接至電源(36)；逆變器(34)，其操作性地連接至所述電動機(28)；以及控制器(50)，其操作性地連接至所述轉換器(32)或逆變器(34)。所述控制器(50)可被配置來接收控制命令信號，接收狀態反饋信號，并且至少部分基于所述控制命令信號和狀態反饋信號來生成用于所述電動機(28)的每個相(40)的上臂和下臂的工作周期信號。所述工作周期信號可最小化所述轉換器(32)或逆變器(34)中的中性點電流。
【專利說明】用于多電平線路再生驅動器的控制策略
[0001 ] 公開領域
[0002]本公開總體涉及電梯系統，并且更具體地涉及用于電梯系統的控制系統和方法。
[0003]公開背景
[0004]電梯系統通常包括電梯轎廂，所述電梯轎廂定位在電梯井中以用于在建筑物的各樓層之間運載乘客和負載。電梯系統還包括電動機，所述電動機提供必要的推力以在電梯井內移動電梯轎廂。再生驅動器可用來實現所需要的電梯轎廂移動并且用來生成電力。
[0005]再生驅動器可通常包括輸入或電力市電電網側上的轉換器和電動機側上的逆變器。在再生驅動器的設計中，逆變器的電力需求由轉換器的適當電力容量匹配。用于操作電梯的電力需求范圍從正到負。在正電力需求的情況下，使用外部生成的電力，如來自電力市電電網的電力。在負電需求的情況下，電梯中的負載驅動電動機，因此所述電動機作為發電機產生電力。使用電動機作為發電機來產生電力通常被稱為再生。再生驅動器可對三相電力輸入操作。
[0006]另外，再生驅動器可為具有多電平轉換器和多電平逆變器的多電平的。例如，三電平再生驅動器可具有三電平轉換器和三電平逆變器。然而，在使用三電平轉換器和三電平逆變器中存在一些問題。一個問題是中性點電壓平衡，并且另一挑戰是裝置中的熱管理。
[0007]因此，需要同時實現中性點電壓平衡和裝置熱平衡兩者的控制系統。
[0008]公開概述
[0009]根據一個實施方案，公開一種控制系統，所述控制系統具有電動機。所述控制系統可包括:轉換器，其操作性地連接至電源，所述轉換器具有處于與電源的每個相選擇性通信中的多個裝置;逆變器，其操作性地連接至電動機，所述逆變器具有處于與電動機的每個相選擇性通信中的多個裝置；以及控制器，其操作性地連接至轉換器或逆變器。控制器可被配置來接收控制命令信號，接收狀態反饋信號，并且至少部分基于控制命令信號和狀態反饋信號來生成用于電動機的每個相的上臂和下臂的工作周期信號。工作周期信號可最小化轉換器或逆變器中的中性點電流。
[0010]在另一實施方案中，工作周期信號可跨于所述多個裝置減輕熱應力。
[0011]在另一實施方案中，控制器可還被配置來至少部分基于狀態反饋信號來生成工作周期注入信號。
[0012]在另一實施方案中，控制器可還被配置來至少部分基于控制命令信號來生成三相工作周期信號。
[0013]在另一實施方案中，控制器可還被配置來使用三相工作周期信號生成工作周期參考?目號。
[0014]在另一實施方案中，控制器可還被配置來使用以下公式確定用于每個相的上臂和下臂的工作周期信號:
[0015]D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]
[0016]D*abc+ = 0.5(D*1-min(D*i))+D*offi+D*off2 對于上臂
[0017]D*abc-= |0.5(D*i_max(D*i))卜D*0ffi+D*0ff2 對于下臂
[0018]其中D*i為工作周期參考信號，D*ab。為三相工作周期信號，D*ab。+為用于上臂的工作周期信號，D*ab。—為用于下臂的工作周期信號，并且Dtm和Dtff2為工作周期注入信號。
[0019]在另一實施方案中，控制器可還被配置來使用以下公式確定用于每個相的上臂和下臂的工作周期信號:
[0020]D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]
[0021]D*abc+ = D*i++D*0ffi+D*0ff2 對于上臂
[0022]D*abc- = D*1--D*0ffi+D*0ff2 對于下臂
[0023]其中D*i為工作周期參考信號，D*ab。為三相工作周期信號，D*ab。+為用于上臂的工作周期信號，D*ab。-為用于下臂的工作周期信號，Dtm為來自DC電壓差PI調節器的工作周期注入信號，Dtff2為來自諧波計算器的工作周期注入信號，D*1+為工作周期的對應于i(=a、b或c)相的正側，并且Dt為工作周期的對應于i(=a、b或c)相的負側。
[0024]在另一實施方案中，控制器可還被配置來使用以下公式確定用于每個相的死區時間補償:
[0025]Δ D*COmp = -sign(i) XTdtXFs
[0026]其中為死區時間補償，i為相電流方向，Tdt為死區時間持續時間，并且Fs為脈沖寬度調制頻率。
[0027]在另一實施方案中，轉換器或逆變器可具有二極管中性點鉗位拓撲或T型拓撲。
[0028]在另一實施方案中，控制系統可被應用于電梯系統。
[0029]根據另一實施方案，公開一種用于控制轉換器或逆變器的方法。所述方法可包括接收狀態反饋信號和控制命令信號，至少部分基于狀態反饋信號來生成工作周期注入信號，至少部分基于控制命令信號來生成三相工作周期信號，和生成用于電動機的每個相的上臂和下臂的工作周期信號，所述工作周期信號同時平衡轉換器或逆變器中的中性點電壓和熱應力。工作周期信號可至少部分基于工作周期注入信號和三相工作周期信號。
[0030]在另一實施方案中，方法可還包括至少部分基于相電流方向、死區時間持續時間和脈沖寬度調制頻率來確定用于每個相的死區時間補償。
[0031]在另一實施方案中，方法可還包括修改工作周期信號以并入死區時間補償。
[0032]在另一實施方案中，方法可還包括轉換器或逆變器具有二極管中性點鉗位拓撲或T型拓撲。
[0033]在另一實施方案中，方法可還包括至少部分基于狀態反饋信號和轉換器或逆變器的上DC總線與下DC總線之間的電壓差來確定工作周期注入信號的值。
[0034]根據又一實施方案，公開一種電梯系統。所述電梯系統可包括:電梯轎廂，其安置在電梯井中；以及電動機，其操作性地連接至電梯轎廂。電動機可生成推力以在電梯井內移動電梯轎廂。所述電梯系統可還包括:電源，其操作性地連接至電動機，所述電源將電力供應至電動機;轉換器，其操作性地連接至電源，所述轉換器具有處于與電源的每個相選擇性通信中的多個裝置；以及逆變器，其操作性地連接至電動機，所述逆變器具有處于與電動機的每個相選擇性通信中的多個裝置；以及控制器，其處于與轉換器或逆變器通信中。控制器可被配置來接收控制命令信號，接收狀態反饋信號，并且生成用于電動機的每個相的上臂和下臂的工作周期信號，所述工作周期信號同時平衡轉換器或逆變器中的中性點電壓和熱應力。工作周期信號可至少部分基于控制命令信號和狀態反饋信號。
[0035]在另一實施方案中，控制器可還被配置來確定用于電動機的每個相的死區時間補償，并且修改工作周期信號以包括死區時間補償。
[0036]在另一實施方案中，轉換器或逆變器可具有二極管中性點鉗位拓撲或T型拓撲。
[0037]在另一實施方案中，控制器可還被配置來具有諧波計算器，所述諧波計算器生成工作周期注入信號，所述工作周期注入信號平衡轉換器或逆變器的中性點電壓。
[0038]在另一實施方案中，控制器可還被配置來具有電壓差調節器，所述電壓差調節器生成工作周期注入信號，所述工作周期注入信號跨于轉換器或逆變器中的所述多個裝置平衡熱應力。
[0039]附圖簡述
[0040]圖1是根據本公開的一個實施方案的電梯系統的不意性表不；
[0041]圖2是根據本發明的示例性實施方案的用于圖1的電梯系統的二極管中性點鉗位(DNPC)再生驅動器的示意性表示；
[0042]圖3是根據本發明的示例性實施方案的圖2的再生驅動器的轉換器或逆變器的相腳的示意性表示；
[0043]圖4是根據本發明的示例性實施方案的用于圖1的電梯系統的T型再生驅動器的示意性表不;
[0044]圖5是根據本發明的示例性實施方案的圖4的再生驅動器的轉換器或逆變器的相腳的示意性表示；
[0045]圖6是根據本發明的示例性實施方案的用于圖2和圖4的轉換器/逆變器的控制器的示意性表示；
[0046]圖7是根據本發明的示例性實施方案的用于圖6的控制器的熱和中性點平衡調節器的示意性表示；
[0047]圖8是根據本發明的示例性實施方案的用于圖6的控制器的PffM調制器內的三角比較的圖表；
[0048]圖9是例示根據本發明的示例性實施方案的用于控制轉換器或逆變器的示例性過程的流程圖；
[0049]圖10是例示歸因于死區時間效應的電流失真的現有技術的電流波形的圖表；
[0050]圖11是根據本發明的示例性實施方案的具有使用本公開的調制技術的死區時間補償的電流波形的圖表；
[0051]圖12是示出現有技術的三相電流的模擬結果的圖表；
[0052]圖13是示出根據本發明的示例性實施方案的使用調制技術的中性點電流的模擬結果的圖表；
[0053]圖14是示出用于現有技術的DNPC和T型拓撲兩者中的最大裝置j-c溫度上升ATjc的模擬結果的圖表;以及
[0054]圖15是示出根據本發明的各種示例性實施方案的用于使用調制技術的DNPC和T型拓撲兩者中的最大裝置j_c溫度上升A Ty的模擬結果的圖表。
[0055]雖然本公開易受各種修改和替代性構造的影響，但是以下將詳細地展示并描述本公開的某些例示性實施方案。然而，應理解，不意圖限于所公開的特定實施方案，并且意圖覆蓋處于本公開的精神和范圍內的所有修改、替代性構造和等效物。
[0056]詳細描述
[0057]現在參考附圖，并且特別參考圖1，提供根據一個示例性實施方案的電梯系統20的示意圖。將理解，圖1中所示的電梯系統20的版本僅用于例示性目的，并且用來幫助公開本發明的各種實施方案。如本領域技術人員所理解，圖1沒有描繪示例性電梯系統的部件中的全部，所描繪的特征也未必包括于全部電梯系統中。
[0058]如圖1中所示，電梯系統20可以完全或部分地駐留于垂直地安置在建筑物內的電梯井22中。電梯井22可提供垂直路徑，電梯轎廂24可通過所述垂直路徑在建筑物的樓層或樓梯平臺26之間行時。電動機28或其他原動機可操作性地連接至電梯轎廂24，以便產生推力來在電梯井22內移動電梯轎廂24。電動機28也可以被稱為機器，或在替代性配置中，電動機28可以是用來移動電梯轎廂24的機器的一部分。
[0059]電源36(如圖2中所示)可操作性地連接至電動機28，以便將電力供應至電動機28。電源36可為外部生成的電力，如來自電力市電電網。電動機28和電源36可各自為三相的。另夕卜，再生驅動器30可聯接至電動機28和電源36，以便操作電動機28來實現所需要的電梯轎廂移動。
[0060]現在參考圖2至圖5，并且繼續參考圖1，再生驅動器30可包括輸入或電力市電電網側上的轉換器32和電動機側上的逆變器34。更具體地說，轉換器32可操作性地連接至電源36，并且具有用于電源36的每一相40的相腳42。逆變器34可操作性地連接至轉換器32和電動機28，并且可具有用于電動機28的每一相40的相腳42。在這個實例中，因為電源36和電動機28各自為三相的，所以轉換器32和逆變器34可各自具有三個相腳42。
[0061]此外，轉換器32的每個相腳R、S、T可具有處于與電源36的每個相40選擇性通信中的多個裝置38，并且逆變器34的每個相腳W、V、U可具有處于與電動機28的每個相40選擇性通信中的多個裝置38。再生驅動器30可以是具有多電平轉換器32和多電平逆變器34的多電平驅動器。在這個實例中，再生驅動器30可以是具有三電平轉換器32和三電平逆變器34的三電平驅動器。更具體地說，轉換器32和逆變器34的每個相腳42可輸出電壓的三個電平，例如，正電壓、中性點電壓和負電壓。
[0062]如圖2和圖3中最好地所示，轉換器32和逆變器34的每個相腳42可具有二極管中性點鉗位(DNPC)拓撲44。在圖4和圖5中所示的實施方案中，轉換器32和逆變器34的每個電平或相腳42可具有T型拓撲46。將理解，用于轉換器32和逆變器34的相腳42的其他拓撲當然是可能的。
[0063]控制系統48可用來控制再生驅動器30。更具體地說，控制器50可操作性地連接至轉換器32和逆變器34并且用來控制轉換器32和逆變器34。雖然控制器50被示出并且描述為適用于轉換器32和逆變器34兩者，但將理解，可存在兩個單獨的控制器而不是一個控制器，例如，用于轉換器32的一個控制器和用于逆變器34的一個控制器。控制器50可包括處理器(例如，“計算機處理器”)或基于處理器的裝置，所述處理器或基于處理器的裝置可包括非暫態計算機可讀存儲介質或與非暫態計算機可讀存儲介質相關聯，所述非暫態計算機可讀存儲介質上存儲有計算機可執行指令。應理解，控制系統48和控制器50可包括其他硬件、軟件、固件或其組合。
[0064]如圖6中最好地所示，控制器50可包括彼此通信的模塊52、54、56、58、60、62。更具體地說，外調節器52可接收控制命令信號和狀態反饋信號，以生成直接正交(D-Q)電流命令信號i*q、i*d。控制命令信號可以是真實和無效電力、直流電(DC)鏈路電壓等。狀態反饋信號可以是真實和無效電力、DC鏈路電壓等。
[0065]D-Q電流調節器54可接收來自外調節器52的D-Q電流命令信號i*q、i*d，以及測量的D-Q電流信號iq、id，以生成D-Q工作周期命令信號D*q、D*d<3DQ/ABC變換模塊56接收D-Q工作周期命令信號D*q、D*d和相角0JQ/ABC變換模塊56將二相D-Q工作周期命令信號D*q、D*d轉換成三相的量，從而生成三相工作周期信號D*abc。
[0066]三相工作周期信號D*ab。和狀態反饋信號被饋送至熱和中性點(NP)平衡模塊58。熱和NP平衡模塊58生成用于電動機的每個相的上臂和下臂的工作周期信號D*abc+、D*ab。—，所述工作周期信號平衡轉換器和/或逆變器中的中性點電壓和熱應力。更具體地說，如圖7中最好地所示，熱和NP平衡模塊58可包括以下模塊:諧波計算器64、DC電壓差比例-積分(PI)調節器66和調制器68。
[0067]諧波計算器64接收狀態反饋信號。基于狀態反饋信號，諧波計算器64生成工作周期注入信號Dtm，所述工作周期注入信號平衡轉換器和/或逆變器的NP電壓。為確定工作周期注入信號Dtm的值，諧波計算器64可使用例如但不限于查找表、線性方程組、非線性方程組等的技術加以實施。
[0068]工作周期注入信號Dtff2的較高值指示施加至轉換器和/或逆變器的增加的注入。因此，增加的電流流過外絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和二極管，而較小電流流過中性點路徑。當輸出電流為高并且頻率為低時，可選取Dtff2的較高值。當轉換器/逆變器具有減小的負載時，則Dtm的較低值可適合于開關損耗降低。在如此進行時，諧波計算器64最小化NP電流，以便維持轉換器/逆變器的所需要的NP電壓。
[0069]狀態反饋信號可包括轉換器和逆變器的上DC總線與下DC總線之間的電壓差。上DC總線與下DC總線之間的電壓差被饋送至DC電壓差PI調節器66 AC電壓差PI調節器66生成工作周期注入信號Dtm，所述工作周期注入信號消除穩態NP電壓失衡并且具有緩慢的動態以便防止不穩定性。在如此進行時，DC電壓差PI調節器66生成工作周期注入信號Dtm，所述工作周期注入信號平衡或減輕跨於轉換器/逆變器中的多個裝置的不均勻熱應力。
[0070]連同三相工作周期信號D*abc—起，來自模塊64、66的工作周期注入信號Dtffl和Dtm被饋送至調制器68中。調制器68確定用于電動機的每個相的上臂和下臂的工作周期，從而生成工作周期信號D*abc+、D*ab。—。為計算用于每個相腳的上臂和下臂的工作周期，調制器68可使用以下公式:
[0071 ] D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]
[0072]D*abc+ = 0.5(D*1-min(D*i))+D*offi+D*off2 對于上臂
[0073]D*abc-= |0.5(D*i_max(D*i))卜D*0ffi+D*0ff2 對于下臂
[0074]其中0七為工作周期參考信號，D*ab。為三相工作周期信號，D*ab。+為用于上臂的工作周期信號，D*ab。-為用于下臂的工作周期信號，Dtm為來自DC電壓差PI調節器的工作周期注入信號，并且Dtff2為來自諧波計算器的工作周期注入信號。
[0075]將理解，來自具有輸出Dtm的DC電壓差PI調節器66的中性點平衡算法和來自具有輸出Dtff2的諧波計算器64的熱平衡算法可獨立地與各種基本脈沖寬度調制(PffM)技術一起使用。例如，在另一實施方案中，可修改以上方程組，并且調制器68可使用以下公式以便計算用于每個相腳的上臂和下臂的工作周期:
[0076]D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]
[0077]D*abc+ = D*i++D*0ffi+D*0ff2 對于上臂
[0078]D*abc- = D*1--D*0ffi+D*0ff2 對于下臂
[0079]其中0七為工作周期參考信號，D*ab。為三相工作周期信號，D*ab。+為用于上臂的工作周期信號，D*ab。-為用于下臂的工作周期信號，Dtm為來自DC電壓差PI調節器的工作周期注入信號，Dtff2為來自諧波計算器的工作周期注入信號，D*1+為工作周期的對應于i(=a、b或c)相的正側，并且Dt為工作周期的對應于i(=a、b或c)相的負側。
[0080]可使用的其他基本PffM技術包括但不限于空間向量PffM(SPffM)、具有三次諧波注入的正弦三角(8；[11-1:1^&1^16)?￥1、開關在交流電波形(例如，轉換器/逆變器)中的一個大電流時段期間不切換的不連續PWM( DPffM)等。
[0081]參考回圖6，死區時間補償器60可從熱和中性點(NP)平衡模塊58接收工作周期信號D*abc+、D*abc-。死區時間補償器60可修改工作周期信號D*abc+、D*abc-以補償死區時間，從而生成修改后工作周期信號D**abc+、D**abc-。可采用死區時間以防止跨於DC鏈路的擊穿，以及保證交流電(AC)端子處的低電壓變化率(dV/dt)應力。此外，適當的死區時間補償的應用可防止由采用死區時間引入的電流失真。死區時間補償可基于相電流方向、死區時間持續時間和PffM頻率。死區時間補償器60可使用以下公式確定用于每個相腳的死區時間補償:
[0082]Δ D*COmp = -sign(i) XTdtXFs
[0083]D**abc+ = D*abc++Δ D*Comp 對于上臂
[0084]D**abc- = D*abc-- A D*comp 對于下臂
[0085]其中Δ D*_P為死區時間補償，i為相電流方向，Tdt為死區時間持續時間，Fs為P麗頻率，D*ab。+為用于上臂的工作周期信號，D*ab。-為用于下臂的工作周期信號，D**ab。+為用于上臂的修改后工作信號，并且D**ab。-為用于下臂的修改后工作信號。
[0086]Pmi調制器62可接收用于三角比較的修改后工作信號D**abc+、D**ab。—。三角比較控制電力電路中的半導體裝置，并且可實施于P麗調制器62中，如圖8中所例示。在P麗調制器62中可存在用于每個相腳的一個比較器，所述比較器針對(i = a、b、c)接收修改后正工作周期信號D#1+和修改后負工作周期信號D^1-。比較器隨后可輸出邏輯信號Tu?Tl4，所述邏輯信號控制轉換器/逆變器中的對應IGBT(圖2至圖5)(其中I =打開并且0 =關閉)。分別將來自調制器的修改后正工作周期信號D**1 +和修改后負工作周期信號D*h—與兩個載波Carrier+、Carrier-進行比較。兩個載波Carrier+Xarririer-相移了一百八十度(180°)。以下示出邏輯計算:
[0087]若D*1.> Carrier+，則Tii = I，Ti3 = 0;否則Tii = O，Ti3= I
[0088]若D*i—> Carrier-，則Ti4= I，Ti2 = 0;否貝ljTi4 = 0，Ti2= I
[0089]其中D*i—為工作周期的對應于i( = a、b或c)相的負側，D*i—為工作周期的對應于i(=a、b或c)相的正側，Carrier+為載波的正側，Carrier-為載波的負側，并且Tii?Ti4為控制圖2至圖5中的對應IGBT的輸出邏輯信號。
[0090]現在轉到圖9，并且繼續參考圖1至圖8，示出用于控制聯接至電動機28的轉換器32和/或逆變器34的示例性過程80。在方框82處，控制器50可接收狀態反饋信號和控制命令信號。在方框84處，控制器50可至少部分基于狀態反饋信號來生成工作周期注入信號Dtm、D*off2。在方框86處，控制器50可至少部分基于控制命令信號來生成三相工作周期信號D*abc。在方框88處，控制器50可生成用于電動機28的每個相的上臂和下臂的工作周期信號D*abc;+、D*ab。-。工作周期信號D*abc;+、D*ab。-可至少部分基于工作周期注入信號D*offl、D*off2和三相工作周期信號D*abc。此外，工作周期信號D*abc+、D*abc—平衡轉換器/逆變器中的中性點電壓和熱應力。
[0091]工業適用性
[0092]從前述內容，可看出，本公開的教義可發現工業或商業應用，如包括但不限于用于再生驅動器的控制系統。這類控制系統可用于例如牽引應用中，所述牽引應用如包括但不限于電梯系統。
[0093]所描述的公開內容供應用于再生驅動器中的三電平轉換器和/或逆變器的控制系統和方法。用于控制系統和方法的所公開的調制公式對于數字控制器中的實施是便利的。適當地使用所公開的調制公式，有可能控制中性點電流，以便平衡中性點電壓，從而最小化DC鏈路電容要求。同時，轉換器/逆變器中的熱應力可在所有裝置之間均勻地分布，這轉化為轉換器/逆變器電力吞吐量的顯著增大和預期裝置壽命的實質性增強。
[0094]所公開的控制器便利地管理裝置的熱應力，因為所公開的調制技術僅與一個控制變量(工作周期注入信號D*Qff2)有關，并且控制邏輯是簡單的。此外，所公開的熱平衡調制技術考慮到控制變量(工作周期注入信號D^ff2)的連續變化，從而消除對在中性點平衡PWM與雙極PffM之間來回切換的需要并且改進電壓總諧波失真。
[0095]此外，所公開的調制技術包括死區時間補償。與圖10中所示的現有技術電流波形相比，本公開的死區時間補償改進歸回于死區時間效應的電流失真，如圖11中所示。
[0096]本文所公開的調制技術可在DNPC和T型拓撲兩者中用于三電平轉換器和/或三電平逆變器。圖12至圖15描繪與現有技術相比的所公開調制技術的模擬結果。與圖12中的現有技術結果相比，使用所公開的調制技術顯著地最小化中性點電流，如圖13中所示。與圖14中的現有技術相比，使用所公開的調制技術也顯著地降低最大裝置j_c溫度上升Δ?^，如圖15中所示。另外，所公開方法的益處是在不使用較高額定值的裝置或增添額外電路部件的情況下實現，并且實行所描述的方法所需要的增加的計算電力是最小的。
[0097]雖然已關于某些特定實施方案給出并且提供了先前詳細描述，但是將理解，本公開的范圍不應限于這類實施方案，并且所述實施方案被提供來僅用于實現方式和最佳模式目的。本公開的廣度和精神比具體公開的實施方案更寬，并且涵蓋在所附權利要求書內。應理解，在可實踐的情況下，關于特定實施方案所描述的特征可與替代實施方案一起使用。
【主權項】
1.一種控制系統(48)，其具有電動機(28)，所述控制系統包括: 轉換器(32)，其操作性地連接至電源(36)，所述轉換器(32)具有處于與所述電源(36)的每個相(40)選擇性通信中的多個裝置(38); 逆變器(34)，其操作性地連接至所述電動機(28)，所述逆變器(34)具有處于與所述電動機(28)的每個相(40)選擇性通信中的多個裝置(38);以及 控制器(50)，其操作性地連接至所述轉換器(32)或逆變器(34)，所述控制器(50)被配置來: 接收控制命令信號； 接收狀態反饋信號;并且 至少部分基于所述控制命令信號和狀態反饋信號來生成用于所述電動機(28)的每個相(40)的上臂和下臂的工作周期信號，所述工作周期信號最小化所述轉換器(32)或逆變器(34)中的中性點電流。2.如權利要求1所述的控制系統，其中所述工作周期信號跨于所述多個裝置(38)減輕熱應力。3.如權利要求1所述的控制系統，其中所述控制器(50)還被配置來至少部分基于所述狀態反饋信號來生成工作周期注入信號。4.如權利要求3所述的控制系統，其中所述控制器(50)還被配置來至少部分基于所述控制命令信號來生成三相工作周期信號。5.如權利要求4所述的控制系統，其中所述控制器(50)還被配置來使用所述三相工作周期信號生成工作周期參考信號。6.如權利要求5所述的控制系統，其中所述控制器(50)還被配置來使用以下公式確定用于每個相的所述上臂和下臂的所述工作周期信號:D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)] D*abc+ = 0.5(D*i_min(D*i))+D*offi+D*off2 對于上臂 D*abc-= |0.5(D*i_max(D*i)) -D*0ffi+D*0ff2 對于下臂 其中Dh為所述工作周期參考信號，D*ab。為所述三相工作周期信號，D*ab。+為用于所述上臂的所述工作周期信號，D*ab。—為用于所述下臂的所述工作周期信號，并且Dtm和Dtff2為所述工作周期注入信號。7.如權利要求5所述的控制系統，其中所述控制器(50)還被配置來使用以下公式確定用于每個相的所述上臂和下臂的所述工作周期信號:D*i = D*abc+0.5[max(D*abc)+min(D*abc)]D*abc+ = D*i++D*of f l+D*of f 2 對于上臂D*abc- = D*1--D*of f l+D*of f 2 對于下臂 其中Dh為所述工作周期參考信號，D*ab。為所述三相工作周期信號，D*ab。+為用于所述上臂的所述工作周期信號，D*ab。-為用于所述下臂的所述工作周期信號，Dtm為來自DC電壓差PI調節器的所述工作周期注入信號，Dtff2為來自諧波計算器的所述工作周期注入信號，D*1+為所述工作周期的對應于i( =a、b或c)相的正側，并且Dt-為所述工作周期的對應于i(=8、13或(3)相的負側。8.如權利要求1所述的控制系統，其中所述控制器(50)還被配置來使用以下公式確定用于每個相的死區時間補償: A D*COmp = -sign(l) XTdtXFs 其中△ 0*。_為所述死區時間補償，i為相電流方向，Tdt為死區時間持續時間，并且Fs為脈沖寬度調制頻率。9.如權利要求1所述的控制系統，其中所述轉換器(32)或逆變器(34)具有二極管中性點鉗位拓撲(44)或T型拓撲(46)。10.如權利要求1所述的控制系統，其中所述控制系統(48)被應用于電梯系統(20)。11.一種用于控制轉換器(32)或逆變器(34)的方法(80)，所述方法(80)包括: 接收狀態反饋信號和控制命令信號； 至少部分基于所述狀態反饋信號來生成工作周期注入信號； 至少部分基于所述控制命令信號來生成三相工作周期信號；以及 生成用于所述電動機(28)的每個相(40)的上臂和下臂的工作周期信號，所述工作周期信號同時平衡所述轉換器(32)或逆變器(34)中的中性點電壓和熱應力，所述工作周期信號至少部分基于所述工作周期注入信號和所述三相工作周期信號。12.如權利要求11所述的方法，其還包括至少部分基于相電流方向、死區時間持續時間和脈沖寬度調制頻率來確定用于每個相的死區時間補償。13.如權利要求12所述的方法，其還包括修改所述工作周期信號以并入所述死區時間補償。14.如權利要求11所述的方法，其還包括所述轉換器(32)或逆變器(34)具有二極管中性點鉗位拓撲(44)或T型拓撲(46)。15.如權利要求11所述的方法，其還包括至少部分基于所述狀態反饋信號和所述轉換器(32)或逆變器(34)的上DC總線與下DC總線之間的電壓差來確定所述工作周期注入信號的值。16.—種電梯系統(20)，其包括: 電梯轎廂(24)，其安置在電梯井(22)中； 電動機(28)，其操作性地連接至所述電梯轎廂(24)，所述電動機(28)生成推力以在所述電梯井(22)內移動所述電梯轎廂(24); 電源(36)，其操作性地連接至所述電動機(28)，所述電源(36)將電力供應至所述電動機(28); 轉換器(32)，其操作性地連接至所述電源(36)，所述轉換器(32)具有處于與所述電源(36)的每個相(40)選擇性通信中的多個裝置(38); 逆變器(34)，其操作性地連接至所述電動機(28)，所述逆變器(34)具有處于與所述電動機(28)的每個相(40)選擇性通信中的多個裝置(38);以及 控制器(50)，其處于與所述轉換器(32)或逆變器(34)通信中，所述控制器(50)被配置來: 接收控制命令信號； 接收狀態反饋信號;并且 生成用于所述電動機的每個相的上臂和下臂的工作周期信號，所述工作周期信號同時平衡所述轉換器(32)或逆變器(34)中的中性點電壓和熱應力，所述工作周期信號至少部分基于所述控制命令信號和所述狀態反饋信號。17.如權利要求16所述的電梯系統，其中所述控制器還被配置來確定用于所述電動機(28)的每個相(40)的死區時間補償，并且修改所述工作周期信號以包括所述死區時間補mIz? O18.如權利要求16所述的電梯系統，其中所述轉換器(32)或逆變器(34)具有二極管中性點鉗位拓撲(44)或T型拓撲(46)。19.如權利要求16所述的電梯系統，其中所述控制器(50)還被配置來具有諧波計算器，所述諧波計算器生成工作周期注入信號，所述工作周期注入信號平衡所述轉換器(32)或逆變器(34)的中性點電壓。20.如權利要求16所述的電梯系統，其中所述控制器(50)還被配置來具有電壓差調節器，所述電壓差調節器生成工作周期注入信號，所述工作周期注入信號跨于所述轉換器(32)或逆變器(34)中的所述多個裝置(38)平衡熱應力。
【文檔編號】H02P3/14GK105830332SQ201380081741
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2013年12月18日
【發明人】I.阿吉爾曼, 王洋, S.克里什納默蒂
【申請人】奧的斯電梯公司