[发明专利]在逆变器故障之后多绕组感应电机的削减操作

说明书

本发明涉及由相应的多个脉宽调制(PWM)逆变器驱动的多绕组感应电机在一个或几个逆变器故障之后的削减操作。

使用由相应数量的PWM逆变器驱动的多绕组三相电动机在现有技术中是公知的，其中每个逆变器相应于电机上的一组绕组。还已知在一个或几个逆变器故障之后可以用未故障的逆变器操作电动机。在这种情况下，每个逆变器驱动和其相应的一组绕组，并且故障的逆变器和系统断开。可以使用串联的电机结构，使得未故障的逆变器可以操作电机而不用转换。不过，串联结构成本高并要求过大的轴长度，其轴的长度是单绕组电机的两倍。

在日本专利申请No.SH062(1987)64957披露了两个单独的逆变器和相-相电抗器相连用于驱动一个电动机；如果一个逆变器单元故障，其便被断开，电机则利用未故障的逆变器以较低的速度和转矩操作。在Hokari等人的文章“Drive Systerm of Ultra High SpeedElevator”，1994 National Conference of the ElectricAssociation，No.551，pp，5-91-52中提及，在双绕组电机上两个独立绕组的每一个被相应的逆变器独立地驱动，当一个逆变器故障时，它便被断开，并且另一组绕组利用未故障的逆变器驱动。日本kokoku专利HEI 7(1995)-002037提及，在一个逆变器故障之后，使电流指令减少一半，以便操作三相双绕组电机。当在一个逆变器故障之后，一个未故障的逆变器用于驱动双绕组电机的一组绕组时，电机内的激磁电流指令I_O^*和转矩电流指令I_T^*成为用两个逆变器驱动电机时的一半，因而转矩被减少到正常转矩的1/4。

本发明的目的包括：为三相多绕组电动机配备多个逆变器单元，这些逆变器单元，在一个或几个逆变器单元故障之后，能够提供转矩，所述转矩大于当电机正常响应各个未故障的逆变器单元时所应当产生的转矩；以及在一个或几个逆变器故障之后的多绕组三相电机的削减操作期间，对电机提供转矩，所述转矩大于在现有技术中公知的三相多绕组电机系统中在逆变器故障之后的削减操作期间所提供的转矩。

按照本发明，一种可变速的驱动系统包括：多个逆变器单元，每个逆变器单元驱动在多绕组的三相电机上的多组独立绕组中的相应的一组绕组，在正常操作期间，每组绕组提供电机电流中的相应的一部分电流，并且在一个或几个逆变器故障时，转矩电流指令限制被改变，以便提供未故障逆变器的减少的电流功率。按照本发明，未故障的逆变器被这样改变，使得由电机产生的转矩被增加而超过由响应剩余逆变器的正常操作所产生的转矩。

按照本发明的一个方面，当驱动多绕组三相电机的一个或几个逆变器故障时，未故障逆变器的激磁电流和转矩电流被从1/N改变为1/(N-M)，其中N是总的逆变器数，M是故障的逆变器数，使得利用较少的逆变器提供所需的电流。按照本发明的另一个方面，当驱动多绕组三相电机的多个逆变器中的一个故障时，提供给未故障的逆变器的激磁电流指令是每个逆变器可以提供的最大电流的一个比例部分。按照本发明的另一个方面，驱动多绕组三相电机的多个逆变器中的一个逆变器的故障使未故障的逆变器的电流反馈环中断，从而使电机只根据速度反馈环在可扩展的方式下被过驱动。按照本发明的另一个方面，在一个以上的逆变器故障之后，由未故障逆变器向多绕组三相电机提供的转矩电流被这样控制：考虑未故障的逆变器的电流限制，将速度指令限制为这样一个值，这个速度指令值将产生一个在未故障的逆变器所能够提供的最大转矩内可以达到的加速度。

本发明的其它的目的特点和优点通过下面结合附图对示例性的实施例进行的详细说明将更加清楚。

图1A和图1B是按照现有技术由一对逆变器驱动的双绕组所需可变速电机的原理图。

图2是按照本发明的由一对脉宽调制逆变器驱动的双绕组电机的原理方块图，其中包括故障检测电路，用于说明本发明的一个方面。

图3是用于说明转矩电流、激磁电流和限制电流之间的关系的矢量图。

图4说明对图2的装置进行修改，以便用两个以上的逆变器操作多绕组电机的部分原理方块图。

图5是说明双绕组电机中的电流关系的矢量图。

图6是说明本发明的第二方面的部分原理方块图。

图7是说明具有三个或更多绕组的电机中的电流的矢量图。

图8是说明本发明的第二方面的具有两组以上绕组的电机的部分原理图。

图9-12是说明本发明的第三方面的不同形式的部分原理方块图。    

图13是使用本发明的电梯系统的削减的原理图。