产生第一输出和第二输出的电路及控制其的方法技术

本发明专利技术提供了一种产生第一输出和第二输出的电路及控制其的方法，所述第一输出和第二输出分别由第一开关模式转换器和第二开关模式转换器产生，第一开关模式转换器和第二开关模式转换器都包括：转换器输入、转换器输出、转换器控制器、半导体功率切换装置；转换器控制器启用输入，启动输入向控制器供电；半导体功率切换装置连接在转换器输入和转换器控制器之间；其中第一转换器的第一输出和第二转换器的第二输出分别产生高幅值电压，当启用转换器控制器时，高幅值电压分别高于转换器控制器启用输入和转换器输入上的电压幅值。

【技术实现步骤摘要】
产生第一输出和第二输出的电路及控制其的方法
本专利技术涉及故障安全接口领域，尤其涉及一种产生第一输出和第二输出的电路及控制其的方法。本项专利技术特别适合于逆变器禁用输入，尤其适合于有关电动机驱动装置的逆变器禁用输入。
技术介绍
机械设备通常都包含有各种零部件，而在正常的运行过程中，如果操作人员在这类零部件的运行时接触到了这些零部件，将会对操作人员造成危险。这些机械设备通常都由电动机驱动。考虑到安全的原因，通常都需要采用一个控制系统，以便以高水平的完整性允许并避免人员对电动机的操作（从而进行机器操作）。例如，如果打开了安全罩或安全门以便能够接触到在运行时具有危险性的机器的零部件，则必须阻止电动机对机械设备进行驱动。根据每小时10-8的指令需求，该项功能的完整性的标准水平将是出现危险性故障的概率。为了实现这一目标，我们采用电路设计以确保大部分的部件故障以及各种故障的组合导致电动机停止驱动机械设备，从而确保机械设备不会运行。传统地，可以利用机电式接触器实现启用或禁用电动机运行的能力，其中至少两个机电式接触器应当同电动机串联布置。一般情况下，接触器都配备了辅助监控触点，从而可以检测接触器的主触点是否处于不正确的位置，并通过断开接触器电磁铁的两个线圈而完成电路。近期，固态控制器配备了与安全相关的输入，固态控制器驱动逆变器将直流电源转换为定相交流电源、从而可以在电动机内产生一个转动磁场。该输入可以通过电子方式阻止电动机运行。为了保持电动机中的转矩，需要按照相应功率半导体元件的要求顺序持续进行有效的、协调的切换。如果逆变器的一个或多个功率半导体元件出现了错误传导的情况，就会导致电动机内转矩是不持续的。对于具有平滑铁芯转子（非凸极转子）的电动机而言，逆变器某个功率半导体元件所发生的任何故障都不会产生任何转矩。对于永磁体和/或凸极的电动机而言，逆变器内的一对短路功率半导体装置可以造成短暂的回正转矩，而电动机可以借此回正转矩部分转动；但是，电流会迅速提高，直到被保护装置（例如保险丝）所中断、或被至少一个功率半导体装置的破坏性故障所中断。作为进一步实例，在电力并网发电逆变器的应用当中，如果逆变器驱动的是变压器而不是电动机，则相同的原理仍然适用。逆变器功率半导体装置的错误传导不会在变压器中产生一个交变磁通量，因此变压器次级线圈不会产生持续性输出。换句话说，逆变器功率装置中出现的故障可以产生直流电，而该直流电无法通过变压器进行转移，因为变压器的运行依赖于交流电。为了对该类逆变器进行安全可靠的控制，需要在逆变器控制输入端和逆变器功率半导体元件之间设置一个接口，该类控制输入端一般都使用24伏直流电，而逆变器功率半导体元件可以将逆变器发生危险性故障的概率保持在所要求的低水平上。机电式继电器用于为该类接口提供必要的电隔离和电平转换。但是，各个继电器在危险方向都具有相对较高的故障可能性，而在机械破损前的时间都相对较短。这种情况导致了需要成对使用继电器，并且同时进行监控，以便检测故障情况。近期，一般情况下是通过复杂的数字电子电路和可编程数字处理器产生有关逆变器运行的功率半导体元件控制信号。这种布置并不能确保提供所要求的低概率的危险性故障，因为大部分数字电路在每一种可用的逻辑状态下都具有相同的故障可能性。此外，由于数字电路和功能的复杂性，很难以可靠和确定的方式证明在所有条件组合下以及电路在运行过程中所遵守的条件顺序下都具有足够低的危险故障概率。例如，可能很难预测电路在可变温度条件下以及各种逻辑水平组合的所有可能顺序下对各种电路装置任何一个插销所起到的作用。如果在重要安全功能中采用复杂的数字电子电路和可编程电路，那么在一般情况下，应当至少使用两个具有诊断性和交互检查功能的独立信道，以便检测出故障或错误。该类系统可以通过没有受到所检测出的特殊故障影响的那条信道实现对逆变器的禁用。可以看出，即使在该类系统中，也需要提供不依赖于复杂电路的逆变器禁用方式，以确保达到所要求的低危险故障概率。因此，需要提供一个故障安全接口，尤其是对于采用已明确定义故障模式的简单电子部件的逆变器而言，需要一个故障安全接口。在这种接口中，都期望很大一部分的部件故障以及部件故障的组合都会导致安全故障。换句话说，如果在没有为逆变器提供所要求的波形的情况下发生了故障，就不会驱动同逆变器相连的电动机。同样的方法也适用于使用了逆变器的发电机。在这种情况下，如果规定了特定的条件，则必须阻止具有高水平完整性的逆变器的运行。例如，如果由逆变器馈电的部分公共配电网络与电力网络的主体分离，则必须将其予以禁用。
技术实现思路
针对上述问题，一方面，本专利技术提供了一种电路。即一种产生第一输出和第二输出的电路，所述第一输出和第二输出分别由第一开关模式转换器和第二开关模式转换器产生，其中第一开关模式转换器和第二开关模式转换器都包括转换器输入、转换器输出、转换器控制器、转换器控制器启用输入和半导体功率切换装置；启动输入被配置为向控制器供电，半导体功率切换装置连接在所述转换器输入和转换器控制器之间，其中第一转换器的第一输出和第二转换器的第二输出分别产生一电压，当启用转换器控制器时，其电压幅值分别高于转换器控制器启用输入和转换器输入上的电压幅值。举例说明：通过第一输出和第二输出驱动逆变器输入的隔离装置，可以实现下游装置强大、可靠的启用/禁用功能。如果去除了具有较高幅值的输出（通过禁用转换器控制器），则第一输出和第二输出所驱动的后续电路并不运行。此外，在转换器控制器被禁用的情况下，系统内的任何故障都不会不小心地产生具有较高幅值的输出。因此，可以实现下游装置强大、可靠的启用/禁用功能。可选地，转换器控制器启动输入同样可以为转换器输入供电，通过拆除可能会涉及到故障模式中的电源轨从而进一步增强可靠的启用/禁用功能，使电路设计更加简单。可选地，所述每个转换器控制器可对所述半导体功率转换装置分别进行转换，以分别提供第一电压输出或第二电压输出。可选地，当至少一个隔离器装置联接在第一电压输出和第一转换器输入之间时，该隔离器装置产生一个输出，且当至少另一个隔离器装置联接在第二电压输出和第二转换器输入之间时，该另一个隔离器装置产生另一个输出。通过提供该类布置，隔离装置只有在启用了第一输出和第二输出时才具有电力供应。因此，只有在启用了第一输出和第二输出时才可以运行由隔离装置的输出所驱动的后续下游电路。通过提供第一输出和第二输出的可靠启用/禁用、以及后续电路的可靠运行，如由逆变器驱动的电动机，可以实现隔离装置驱动状态下的逆变器对于电动机的驱动。可选地，设置逆变器来驱动电动机，还可以进一步设置脉宽调制控制器，其按顺序连接各个隔离装置，以便对电动机进行驱动。可选地，第一电压输出和第二电压输出具有相等的幅值和/或第一电压输出和第二个电压输出的极性相反。通过提供分别受到独立启用/禁用输入控制的两个输出，还提供了对启用/禁用信号的验证和交叉检验，以便对运行的正确性和输出运行的可靠性进行额外的检查。可选地，第一开关模式转换器和第二开关模式转换器中的一个还包含逆向转换器。可选地，第一开关模式转换器和第二开关模式转换器中的一个还包含正向转换器。可选地，隔离装置还包含光学隔离器。可选地，隔离装置包括电磁装置。另一方面，本专利技术还提供了一种控制从第一开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生第一输出和第二输出的电路，所述第一输出和所述第二输出分别由第一开关模式转换器和第二开关模式转换器产生，其特征在于，所述第一开关模式转换器和所述第二开关模式转换器都包括：转换器输入；转换器输出；转换器控制器；转换器控制器启用输入，所述启动输入被配置为向控制器供电；半导体功率切换装置，所述半导体功率切换装置连接在所述转换器输入和转换器控制器之间；其中所述第一转换器的第一输出和所述第二转换器的第二输出分别产生电压，当启用转换器控制器时，所述电压分别高于转换器控制器启用输入和转换器输入上的电压幅值。

【技术特征摘要】
2012.04.05 GB 1206259.21.一种产生逆变器的故障安全接口的第一控制输出和第二控制输出的电路，所述电路包括第一开关模式转换器和第二开关模式转换器，其特征在于，所述第一开关模式转换器和所述第二开关模式转换器都包括：转换器输入；转换器输出；转换器控制器；转换器控制器启用输入，所述启用输入被配置为向转换器控制器供电；半导体功率切换装置，所述半导体功率切换装置连接在所述转换器输入和转换器控制器之间；其中所述第一开关模式转换器的第一电压输出和所述第二开关模式转换器的第二电压输出分别产生电压，当启用转换器控制器时，所述电压分别高于转换器控制器启用输入和转换器输入上的电压幅值，并且，当至少一个隔离装置联接在所述第一电压输出和所述第一开关模式转换器的转换器输入之间时，所述至少一个隔离装置产生所述第一控制输出，且当至少另一个隔离装置联接在所述第二电压输出和所述第二开关模式转换器的转换器输入之间时，所述至少另一个隔离装置产生所述第二控制输出，所述第一控制输出和所述第二控制输出用于驱动所述逆变器；其中，如果通过禁用转换器控制器，去除较高幅值的第一电压输出和第二电压输出，则逆变器不运行；当转换器控制器不运行时，电路内的任何故障都不会导致所述电路输出高于转换器控制器启用输入和转换器输入上的电压幅值的电压。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述转换器控制器启用输入向所述转换器输入供电。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，每个转换器控制器对所述半导体功率切换装置分别进行转换，以分别提供第一电压输出或第二电压输出。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述隔离装置包括电磁装置。5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，设置在各个电压输出和所述转换器输入之间的每个隔离装置的联接可以通过脉宽调制控制器和切换装置进行控制。6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逆变器包括多相逆变器。7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，联接在所述第一电压输出和所述第一开关模式转换器的转换器输入之间的所述至少一个隔离装置的输出驱动所述多相逆变器的第一部分；联接在所述第二电压输出和所述第二开关模式转换器的转换器输入之间的所述至少另一个隔离装置的输出驱动所述多相逆变器的第二部分。8.根据权利要求1，6或7所述的电路，其特征在于，所述逆变器驱动电动机，其中脉宽调制控制器按顺序连接每个隔离装置，并驱动所述电动机。9.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一电压输出和所述第二电压输出具有相同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：科林·哈吉斯，理查德·马克·唯恩，
申请(专利权)人：控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：