[发明专利]用于可调速驱动器中智能断路的系统和方法

说明书

一种ASD电路包含输入端、固态开关桥式整流器、DC链路和DC链路电容器组。预充电电路耦合在所述输入端与所述DC链路电容器组之间，并且包含预充电继电器，所述预充电继电器可在允许AC电力输入在正常操作状态期间对所述桥式整流器供电的开状态和允许所述AC电力输入在预充电操作状态期间通过所述预充电电路的预充电电阻器对所述DC链路电容器组预充电的关状态中操作。保护电路的保护继电器耦合在所述预充电继电器与所述DC链路电容器组之间，所述保护继电器可在当发生电容器短路时防止所述预充电电路连接到所述DC链路电容器组的开状态和允许所述预充电电路电连接到所述DC链路电容器组的关状态中操作。

背景技术

本发明一般涉及可调速驱动(ASD)电路，更确切地说，涉及一种用于ASD电路的智能断路以保护ASD电路免受故障状况损坏的系统和方法。

在工业中通常使用的执行功率转换的一种类型的系统是ASD电路，也称为变频驱动(VFD)电路。ASD是一种工业控制装置，其提供例如AC感应电动机的驱动系统的可变频率、可变电压操作。典型ASD电路10在图1中说明。ASD或VFD电路10包含电磁干扰(EMI)滤波器12，其提供于驱动输入端14与输入整流器端子16之间。ASD电路10还包含包含三个预充电继电器RY1、RY2、RY3的预充电电路18，与各预充电继电器RY1、RY2、RY3串联的一个二极管20和一个栅极电阻22，和与所有三个预充电继电器RY1、RY2、RY3串联的一个预充电电阻器24。

ASD电路10进一步包含桥式整流器26，用于将AC输入电力转换成DC电力。桥式整流器26包含三个硅控整流器(SCR)28，它们各自与一个二极管30串联耦合并电连接到预充电电路18的一个栅极电阻器22。所述ASD电路10另外包含接收来自桥式整流器26的DC电力的DC链路32；具有跨DC链路32的两个电容器36、38的DC链路电容器组34；与桥式整流器26在DC链路32上串联且在所述桥式整流器的任一侧上耦合的两个电感器40；与DC链路电容器组34并联的逆变器42；和耦合到所述逆变器42的输出端44。

ASD10的预充电电路18操作以在加电期间控制和限制浪涌电流到DC链路电容器组34(当驱动输入端14最初耦合到AC输入电力时)。预充电电路18的预充电继电器RY1、RY2、RY3可以由控制器(未展示)控制，使得当预充电继电器RY1、RY2、RY3在“关”位置中时，预充电继电器RY1、RY2、RY3允许电流流过预充电电阻器24流以对DC链路电容器组34预充电，并且当预充电继电器RY1、RY2、RY3是在“开”位置中时，预充电继电器RY1、RY2、RY3允许电流流过对应的栅极电阻器22以对式整流器26的SCR桥28通电。然而，ASD电路10未防止可能损坏ASD电路10的任何故障状况。

ASD电路可能因各种内部和外部故障状况而损坏。一个发生在ASD电路中的内部故障状况为DC电容器组中的一个DC电容器上的短路，例如DC电容器组34。电容器可能由于多种原因而产生短路，包含例如高温、机械损坏、老化或例如电力浪涌或电压瞬变的电力扰动。在任何情况下，ASD电路中的电容器上的短路将使ASD电路发生故障。如果在一个电容器短路时允许电力继续流到电容器组，那么非短路电容器上将存在过电压状况。在极端情况下，这种过电压状况可使非短路电容器着火并可能爆炸。

如图1的实施例中所构造的那样，ASD电路10无法阻止电力继续流到DC电容器组34中的短路电容器。即，因为桥式整流器26的SCR28和二极管30不能被控制关断，所以电力可以在电容器被短接时继续穿过桥式整流器26到DC电容器组34。在非短路电容器上的过压状况将使ASD电路10被损坏，使得损坏的ASD电路10将不可用，且用户将不得不对ASD电路进行昂贵的修理或替换ASD电路。用户将在ASD电路10不在使用中的停机周期期间招致额外的经济损失。

因此将需要提供一种用于针对可能损坏ASD电路的故障状况保护ASD电路的系统和方法。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于ASD电路的智能断路以保护ASD电路免受例如电容器短路的故障状况的损坏的系统和方法。