具有预充电电路的系统的安全控制方法、设备及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明的目的是当预充电继电器不闭合且有负载电流通过预充电电阻器时，保证装置的安全以确保顾客安全。本发明提供了一种具有预充电电路的系统的安全控制方法，包括：当预充电电路出现欠压的次数达到m次且从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间小于等于τ秒时，给出错误报警并停止运行所述系统，其中，m和τ是正整数。与之前的方法相比，本发明具有如下优点：没有燃烧危险，高可靠性；节约成本，不需要增加额外的硬件。
【专利说明】具有预充电电路的系统的安全控制方法、设备及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种安全控制方法、设备和包含该设备的系统，更具体地说，涉及一种具有预充电电路的变频器或其他控制系统的安全控制方法、设备和包含该设备的系统。
【背景技术】
[0002]在具有大电容(例如，母线电容器)的预充电电路的系统中，当预充电继电器出现故障不能闭合时，会出现预充电电阻器变得过热的问题。
[0003]例如，图1示出了具有预充电电路的变频器。
[0004]如图1所示，当预充电继电器SI不能闭合时，在电容器Cl充电放电的周期中，由于电阻器Rl分压，因而电阻器Rl会变得过热，且电容器Cl由于电阻器Rl的分压会出现欠压的状况。
[0005]产品为了满足安全测试要求,通常需要进行UL(Underwrites Laboratories Inc,美国保险商实验室)测试。对于本发明涉及的大电容预充电电路的系统，UL测试需求如下:
[0006]I)预充电继电器从不闭合(也即，人工打开预充电继电器，模拟故障状况)且电动机全负载。所有负载电流将通过预充电电阻器。
[0007]2)当预充电电阻器变得过热时进行检查，变频器周围的棉状物将不会被点燃，以确保顾客安全。
[0008]当电动机以额定负载和额定速度运行时，预充电继电器被打开。对主电路电压进行监控的监控器指示“N0FF”(B卩，在主电路中欠压)。接着，变频器再次运行，再次出现“N0FF”。
[0009]在大约15分钟之后，由于预充电电阻器过热，预充电电阻器总是点燃棉状物，但是预充电电阻器没有被熔断。
[0010]图2示出了由于预充电电阻器过热而燃烧损坏的装置。如图2所示，由于预充电电阻器点燃了棉状物，因而损坏了整个装置。
[0011]当进行这种测试时，在燃烧出现之前，预充电电阻器将被损坏(断路)，并且没有其他保护方法。
[0012]这个方法将具有如下危险:
[0013]-也具有燃烧危险；电阻器损坏将不是非常可靠；
[0014]-当这个情况出现时，变频器将永久性地被损坏。
【发明内容】
[0015]本发明的另外方面和优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本发明的实践中得到。
[0016]本发明的目的是找到一种新的安全控制方法来保证顾客安全。利用根据本发明的方法，能够安全测试处于从不闭合状态的预充电继电器。根据本发明的方法既不会损坏电阻器，也不会导致棉花燃烧。[0017]本发明的目的是确保:
[0018]-避免点燃的风险；
[0019]-保护变频器不会永久性地被损坏；
[0020]-节约成本。
[0021]本发明意欲:
[0022]-避免危险情况；
[0023]-通过UL测试。
[0024]本发明提供了一种具有预充电电路的系统的安全控制方法，包括:当预充电电路出现欠压的次数达到m次且从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间小于等于τ秒时，给出错误报警并停止运行所述系统，其中，m和τ是正整数。
[0025]本发明还提供了一种具有预充电电路的系统的安全控制设备，包括:第一判断装置，用于判断预充电电路出现欠压的次数是否达到m次；第二判断装置，用于判断从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间是否小于等于τ秒；报警装置，当第一判断装置判断预充电电路出现欠压的次数达到m次且第二判断装置判断从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间小于等于τ秒时，给出错误报警并停止运行所述系统，其中，m和τ是正整数。
[0026]本发明还提供了一种包含上述安全控制设备的具有预充电电路的系统。
[0027]与之前的方法相比，本发明具有如下优点:
[0028]-没有燃烧危险，高可靠性；
[0029]-节约成本，不需要增加额外的硬件。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中:
[0031]图1示出了具有预充电电路的变频器；
[0032]图2示出了由于预充电电阻器过热而燃烧损坏的装置；
[0033]图3示出了进行UL测试时具有预充电电路的变频器的安装；
[0034]图4示出了当预充电电路故障时具有预充电电路的变频器中的波形；和
[0035]图5示出了根据本发明实施例的安全控制方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0036]下面将参照示出本发明实施例的附图充分描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。
[0037]除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0038]本发明提供了一种简单的预充电电路的安全控制方法、设备和包含该设备的系统。
[0039]图3示出了进行UL测试时具有预充电电路的变频器的安装。
[0040]首先，如图3所示，按照UL测试要求安装用于进行测试的变频器，即，用棉状物包裹变频器，以测试预充电继电器故障时，是否能保证安全。
[0041]然后，通过如下步骤人为制造变频器运行时预充电继电器故障的情形，以便测试根据本发明的安全控制方法。
[0042]I)将运行命令设置到变频器；
[0043]2)增加全负载并且运行变频器；
[0044]3)总是人工地打开预充电继电器。
[0045]测试循环将开始:
[0046]运打一“N0FF”一运打一“N0FF” 一…
[0047]图4示出了当预充电电路故障时具有预充电电路的变频器中的波形。
[0048]当预充电继电器SI不能闭合时，在电容器Cl充电放电的周期tl+t2中，由于电阻器Rl分压，因而电阻器Rl会变得过热，且电容器Cl由于电阻器Rl的分压会出现欠压的状况。
[0049]如图4所示，在变频器运行过程中，当预充电继电器SI故障不能闭合时，在tl期间，电机Ml运转，同时母线电压(Cl两端的电压)急剧下降。由于在tl结束时母线电压降到最低，不能带动电机运行，因此，在tl结束时，电机停止，此时，变频器显示预充电电路欠压。在t2期间，通过预充电电阻器Rl给母线电容器Cl充电，母线电压上升，带动电机运行。如图4所示，以tl+t2为一个周期，重复充电放电过程，tl+t2例如大约等于1.22s。
[0050]根据图4的波形可知，预充电继电器不能闭合时，母线电压将会以大约1.22s的周期重复出现欠压的状态，也即，在很短的时间内，将会检测到很多次的欠压状态。根据上述特点，根据本发明的安全控制方法持续检查电路中的电压，当预充电电路出现欠压的次数达到预定次数且从第一次出现欠压到第预定次数出现欠压之间持续的时间小于等于预定时间时，可以判断预充电继电器不能闭合，从而报警并停止运行系统。
[0051]图5示出了根据本发明实施例的安全控制方法的步骤流程图。
[0052]如图5所示，在步骤501，对计数器进行初始化n=0，利用计数器记录“N0FF”次数(即，预充电电路欠压的次数)；并且对计时器t进行初始化t=0s，t用于记录从第一次出现“NOFF”开始的时间。
[0053]在步骤502，判断监控器是否指示“N0FF”？
[0054]如果是，则进入步骤503。在步骤503，n=n+l。如果判断没有指示“N0FF”，则返回到步骤502继续判断。
[0055]在步骤504,判断η是否=1 ?如果η=1,则进入步骤505。如果η不等于I,则前进到步骤506。
[0056]在步骤505，启动计时器t，开始记录从第一次出现“N0FF”开始的时间。接着，进入步骤506。
[0057]在步骤506,判断η是否等于m ? m是正整数。例如，m = 40。但本领与技术人员应该理解，根据实际情况，m也可以取其它合适的值。
[0058]如果η不等于m,则返回步骤502。如果n=m,贝U进入步骤507。[0059]在步骤507，判断t是否小于等于τ s ?如果t小于等于τ s,则进入步骤509 ;否贝|J，进入步骤508。τ是正整数。例如，τ = 225。
[0060]在步骤508，对计数器η和计时器t执行复位，即，n=0以及t=0，并返回步骤501。也即，如果出现40次欠压的时间大于225s (3分钟多)，则可能并非是预充电继电器故障，而是变频器中的其它故障。例如，当每次对变频器接通电源和切断电源时，都会进行电压检测，也就会出现NOFF的情况。所以其它故障可能为非人为或人为的断电情形。因此，对例如变频器或系统进行复位，以恢复变频器或系统。
[0061]在步骤509，指示“E-31”错误(预充电继电器错误)。也即，如果出现40次欠压的时间在225s(3分钟多)内，则判断可能是预充电继电器故障，监控器指示错误。接着进入步骤510。
[0062]在步骤510，停止“运行”命令。
[0063]根据本发明的安全控制方法，当预充电电路出现欠压的次数达到m次且从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间小于等于τ秒时，说明预充电继电器不能闭合。此时，将给出错误报警并停止运行所述系统。
[0064]而当预充电电路出现欠压的次数达到m次且从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间大于τ秒时，说明并非预充电继电器不能闭合故障。此时，对所述系统进行复位，以便系统可以重新运行。
[0065]因此，根据本发明的安全控制方法，能够及时发现预充电电路中的预充电继电器故障，并及时停止系统，以防止电阻器过热导致的点燃或系统损坏等问题。并确保了使用系统的顾客的安全。
[0066]虽然上述对m和τ分`别取值40和225，但本领域技术人员应该理解，m和τ是根据试验时的充放电周期和不采取该措施时棉花燃烧的时间来确定的。所以不同的案例m和τ的值不同，取决于实验数据。例如，通常，根据实验棉花的燃烧时间是15分钟(900秒)之后。因此，只要出现欠压的时间远小于900秒，即可保证系统安全。同样，根据图4可知，充放电周期大约是1.22秒，因此，在根据本发明的方法中，只要取适当的η和τ，以满足1.22秒χη〈 τ秒〈〈900秒即可。
[0067]应当理解，流程图的每个方框以及流程图的方框组合可以通过计算机程序指令实现。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，可以引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实现流程图方框中指定功能/动作的指令手段的制造物品。
[0068]计算机程序指令还可以加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，导致在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤来产生计算机实现的处理，使得计算机或其他可编程装置上执行的指令提供实现流程图方框中指定功能/动作的步骤。每个方框可以表示代码模块、片断或部分，其包括一个或多个用来实现指定逻辑功能的可执行指令。还应当注意，在其他实现中，方框中标出的功能可能不按图中标出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个方框可能实际上基本上并发地执行，或者方框有时可能以相反的顺序执行。
[0069]虽然图5中的流程图以特定的步骤为例对根据本发明实施例的安全控制方法进行了说明，但根据本发明实施例的安全控制方法的具体实现步骤并不限于图5的流程图。其他能够实现相同功能的流程图也在本发明的保护范围内。
[0070]对于具有预充电电路的系统，首先，按照UL需求，用根据本发明实施例的安全控制方法来更新系统的软件并设置变频器或其他控制系统。
[0071]其次，开始进行UL测试，并指示“E-31”。测试通过。说明，采用本发明的安全控制方法能够确保系统的安全。
[0072]虽然，本发明是以具有预充电电路的变频器为例进行说明的，但本领与技术人员应该理解，本发明可应用于具有预充电电路的变频器或其他控制系统。例如，UPS、逆变器等具有大容量直流母线电容或者超级电容的电路。
[0073]上面是对本发明的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本发明的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本发明的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本发明范围内。应当理解，上面是对本发明的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本发明由权利要求书及其等效物限定。
【权利要求】
1.一种具有预充电电路的系统的安全控制方法，包括:当预充电电路出现欠压的次数达到m次且从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间小于等于τ秒时，给出错误报警并停止运行所述系统，其中，m和τ是正整数。
2.如权利要求1所述的安全控制方法，进一步包括:设置计数器用于对系统中预充电电路的欠压次数进行计数，以及设置计时器用于记录从第一次出现欠压开始的时间。
3.如权利要求2所述的安全控制方法，进一步包括:持续判断预充电电路中是否出现欠压；并当出现欠压时，利用计数器对欠压的出现次数进行计数，以及利用计时器从第一次出现欠压开始计时。
4.如权利要求3所述的安全控制方法，进一步包括:当预充电电路出现欠压的次数达到m次且从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间大于τ秒时，对所述计数器和计时器进行复位。
5.如权利要求4所述的安全控制方法，其中，所述m等于40，所述τ等于225。
6.一种具有预充电电路的系统的安全控制设备，包括: 第一判断装置，用于判断预充电电路出现欠压的次数是否达到m次； 第二判断装置，用于判断从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间是否小于等于τ秒； 报警装置，当第一判断装置判断预充电电路出现欠压的次数达到m次且第二判断装置判断从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间小于等于τ秒时，给出错误报警并停止运行所述系统， 其中，m和τ是正整数。
7.如权利要求6所述的安全控制设备，进一步包括: 计数器，用于对系统中预充电电路的欠压次数进行计数；以及 计时器，用于记录从第一次出现欠压开始的时间。
8.如权利要求7所述的安全控制设备，进一步包括:持续判断装置，用于持续判断预充电电路中是否出现欠压；并当出现欠压时，利用计数器对欠压的出现次数进行计数，以及利用计时器从第一次出现欠压开始计时。
9.如权利要求8所述的安全控制设备，进一步包括:复位装置，当第一判断装置判断预充电电路出现欠压的次数达到m次且第二判断装置判断从第一次出现欠压到第m次出现欠压之间持续的时间大于τ秒时，对所述计数器和计时器进行复位。
10.如权利要求9所述的安全控制设备装置，其中，所述m等于40，所述τ等于225。
11.一种包含权利要求6-10中的任何一个所述的安全控制设备的具有预充电电路的系统。
【文档编号】H02M1/36GK103683888SQ201210352313
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月20日 优先权日:2012年9月20日
【发明者】王英强, 刘大为, 李哲 申请人:施耐德东芝换流器欧洲公司