[发明专利]用于一种电动机的频率变换器

说明书

本发明涉及为一种电动机用的频率变换器，它有一个中间电路，其中配置了备有一个开关和一个负载的制动电路。

频率变换器通常包含有一个整流器，它把单相或多相的交流电压整流后并供给中间电路。用另一种方法，中间电路也可以由不同的直流电源来供电。中间电路供电给变换器，变换器再供给所连接的电动机以所希望频率的电压。当希望中断一次电动机工作时，电压/频率关系减弱，因此电流改变它的方向。现在频率变换器不再提供电流。在这种情况下，电动机的作用像一台发生器提供功率反回给频率变换器，因为电动机内的端电压高于变频器的端电压。为了电动机的制动，反回来的电能常常被引导到一个负载上，由此电能提供给负载受一个亦可称为制动断读器的开关控制。负载可以定义为把电能变换为不同能量形式(譬如热量)的所有各种器件。

作为例子从US 5420491已经知道这样的一种频率变换器，这里负载为一个欧姆电阻。

具有高惯性转矩的电动机，反回到频率变换器的能量总量常常相当高。所以负载不再能在全部情况下放在频率变换器的机壳内部，这意味着必须把它安置在机壳外部。在这样情况下，举例来说，冷却会好一些。并且，由电能变换成能量的其他形式的其他种类能量也容易实现一些。然而，负载放在频率变换器外面将承受负载被暴露在环境条件下这样的缺点。因此，湿气和机械的或电机的条件会影响这个负载，它可能导致如接地故障和短路这些电气上的故障。

由于此原因，一些国家规定对这样的电子设备必须提供保护设备，举例来说如一个故障电流保护开关(接地漏电断路器=FI-开关)。

这种FI-开关根据它们必需满足的要求是不同的。举例来说，IEC755，章节4.2.10，把A型开关和B型开关之间作了区别。例如B型开关能够检出接地漏电电流中的直流分量，当负载与直流中间电路连接，接地故障出现在负载上时就是这一情况。这导致流过的电流包含直流分量。这样的直流分量一个A型FI-开关不能检出。

但是B型FI-开关比较昂贵，并且承受安装复杂和化费也大的缺点。此外，在B型FI-开关之前不允许连接其他FI-开关。

因此，本发明的目的就是要降低有关频率变换器保护措施的要求。

用一个概述中描述的那种型式的频率变换器，这任务便解决，在那里负载与中间电路是电隔离的。这阻止了直流分量流过负载。这样就不再需要去安装昂贵的B型FI-开关。可以采用化费较少的A型FI-开关。所有的直流分量保留在频率变换器内部。当在电流和电压到达特别是外部负载的情况下，它们不再必需分开来保护。

为达此目的优选方案是：制动电路包含一个四端网络，它的输出与负载相接，它的输入与中间电路相连，从而四端网络只是将随时间改变的电信号量传给它的输出端。这样，四端网络形成为一个直流屏障。只有交流电流传送到输出端。因此，必须用昂贵的保险丝保护的直流电流不能出现在负载上。如上面提到的那样，对于接地故障，交流电流的保护可以用较少化费的方法做到。

四端网络的输入与开关相串联是有利的。这样，四端网络输入边受到控制。通过开关的开路，串联连接中断，没有无功电流产生，这对频率变换器的正常工作是特别重要的。

四端网络做成一个变压器是优选的方案。在如这里所用的变压器中，初级绕组和次级绕组是电隔离的。尽管那样，交流电流可以以相当低的损耗传送到负载。而直流电流分量以一种可靠的方式与负载相隔离。

在这种连接中，变压器的输出电压低于变压器的输入电压是被优先选择的。这样负载可以工作在较低的电压、较高的电流。这也减低了对保护措施的要求。

制动电路被安置在中间电路的正电缆与负电缆之间是优选的。这使得从电动机反馈回来能量所引起的电压增加有一个快速的和可靠的减弱。

开关做成一个具有控制接线的电子开关是优先选用的。为此目的，例如晶体管或其它半导体器件可以采用。用这样的半导体开关，可以达到相当高的开关频率，使变压器的尺寸可以大大减小。此外，它们可以按照众所周知的方法进行控制。

负载做成欧姆电阻是优选的。这是把从发动机反馈回频率变换器的电能变换成一种不同能量形式如热量的最简单方法。

下面，本发明在一个与附图共同的优选实施例基础上进行描述，这唯一的附图示出：

一个频率变换器的原理图

频率变换器15包含一个三相输入口R、S、T，三相输入口通过一个故障电流保护器1连接到用三根电缆L1、L2、L3表示的一个三相电源上。