[发明专利]无输入功率的变频驱动器的延长制动

说明书

一种变频驱动系统(300)，包括：功率转换器(310)，具有向一个或多个输出相(A、B、C)提供功率的多个功率单元；主功率源(320)，用于向功率转换器(310)提供主输入功率；辅助功率源(330)，用于向功率转换器(310)提供辅助输入功率；以及控制系统(314)，与功率单元(310)通信并且控制所述多个功率单元的操作，其中所述控制系统(314)包括一个或多个处理器(315)，所述一个或多个处理器(315)被配置为经由计算机可执行指令检测主功率源(320)的主输入电压降低于预定义功率阈值、响应于主输入电压降断开主功率源(320)、以及响应于主输入电压降启用辅助功率源(330)来向功率转换器(310)提供辅助输入功率。

技术领域

本公开的各方面大体上涉及具有延长制动能力的驱动系统，诸如中压变频驱动器。贯穿说明书各处，术语“驱动器”、“驱动系统”、“转换器”、“功率转换器(powerconverter)”和“功率供应(power supply)”可以互换使用。

背景技术

因为单个功率半导体器件不能承受高压，所以中压(medium voltage，MV)变频驱动器(例如多电平功率转换器)用于中压交流(AC)驱动器、柔性AC输电系统(FACTS)以及高压DC(HVDC)输电系统的应用中。多电平功率转换器通常包括用于每个相的多个功率单元(power cell)，每个功率单元包括具有半导体开关的逆变器(inverter)电路，该半导体开关能够改变单独的单元的电压输出。多电平功率转换器的一个示例是如例如Hammond的美国专利No.5,625,545中所述的具有多个H桥单元的级联H桥转换器系统。多电平功率转换器的另一个示例是具有多个M2C或M2LC子系统的模块化多电平转换器系统。

变频驱动器(variable frequency drive，VFD)的应用的示例包括操作电动潜水泵(electric submersible pump，ESP)的VFD，例如所述ESP在石油和天然气工业中用于泵送石油。ESP通常浸没在待泵送的流体中并且包括例如具有密封电动机的泵体。在VFD失去输入功率时，由于来自这类应用中存在的液柱的、泵上的反向扭矩，ESP的电动机开始减速。反向扭矩可能非常高，从而迫使泵以超过电机和泵的额定速度的速度反向旋转。这种操作是不可取的，因为其对包括电机和泵的机械系统造成严重的压力。当前，在此情况下用户可以简单的令泵倒旋直到液柱达到井水位。客户对所有泵设定固定的等待时间来确保它们在预定义时间过去之前不被重启，进而确保在泵不旋转时重新启动泵。因此，存在对改进驱动系统的需求，特别是在与ESP结合使用时。

发明内容

简要描述，本公开的各方面涉及驱动系统(例如体现为中压变频驱动器)和用于控制此类驱动系统的方法。

本公开的第一方面提供了变频驱动系统，包括：功率转换器，包括向一个或多个输出相提供功率的多个功率单元；主功率源，被配置为向功率转换器提供主输入功率；辅助(auxiliary)功率源，被配置为向功率转换器提供辅助输入功率；以及控制系统，与功率转换器通信并且控制多个功率单元的操作，其中控制系统包括至少一个处理器并且被配置为经由计算机可执行指令检测主功率源的主输入电压降低于预定义的功率阈值、响应于主输入电压降断开主功率源、以及响应于主输入电压降启用辅助功率源来向功率转换器提供辅助输入功率。

本公开的第二方面提供了用于控制变频驱动系统的方法，包括：通过操作至少一个处理器，检测功率转换器的主功率源的电压降低于预定义电压阈值，响应于电压降将主功率源从功率转换器断开，以及响应于电压降启用辅助功率源来向功率转换器供应辅助输入功率。

本公开的第三方面提供了一种非暂时性计算机可读介质，其采用处理器可执行的指令进行编码，在该指令由至少一个处理器执行时，使得至少一个处理器执行如本文所述的用于控制变频驱动系统的方法。

附图说明

图1示出了根据本文公开的示例性实施例的级联H桥转换器系统的已知基本配置的示意图。