用于逆变器的控制电源装置的制作方法

本发明涉及用于逆变器的控制电源装置。更特别地，本公开内容涉及用于逆变器的控制电源装置，其感测用于将稳定电力供应到逆变器的主开关模式电源(SMPS)的输出电压，并且如果感测到的电压未处于正常范围中，则中断主SMPS的运行以运行辅助SMPS，并且将跳闸(trip)信息发送到用于控制逆变器的控制器。

背景技术：

逆变器是将AC主电力转换为DC电压并且接着再次将DC电压转换为AC电压由此自由控制电机的电力转换装置。

逆变器在总体工业中具有各种应用，总体工业包括风扇、泵、电梯、运输装置、生产线等。通常，用于驱动电机的逆变器以使得其接收三相AC主电力并使用整流器电路来将其转换为DC电压的方式来转换电力，将DC电压存储在DC链路的电容器中，并且之后使用逆变器单元来将DC电压转换为AC电压。

逆变器是可变电压可变频率(VVVF)系统，其输入到AC电机的电压和频率可以取决于脉宽调制(PWM)输出而变化，由此控制电机的速度。

通常，如电力转换装置的逆变器或转换器包括用于执行包括通信、保护、控制等的功能的辅助电路以及用于执行主功能的电路。这样的辅助电路需要相应的稳定的额定电压被供应到其。为此，采用开关模式电源(SMPS)。如果问题发生在SMPS的运行中，则其还影响逆变器的主功能。因此，SMPS是当中尤其重要的部件。

SMPS是将电力供应到用于控制逆变器的总体操作的控制器和其他主功能电路的非常重要的电路。如果问题发生在SMPS的稳定电力供应中，则控制器和主功能电路的功能被中断，其实际上导致逆变器的总体功能的中断。在现有逆变器中，SMPS是作为逆变器的主电路的单独部件并且因此是高风险的并且逆 变器不是高度可靠的。

在实践中，从现有产品的本领域的权利要求的分析结果，可以看到SMPS不工作的故障以高速率出现。

技术实现要素：

本发明的方面在于提供一种用于逆变器的控制电源装置，其感测用于将稳定电力供应到逆变器的主开关模式电源(SMPS)的输出电压，并且如果感测到的电压未处于正常范围，则中断主SMPS的运行以运行辅助SMPS，并且将跳闸信息发送到用于控制逆变器的控制器。

应当指出，本发明的目的不限于以上描述的那些并且本发明的其他目的对于本领域技术人员而言将从下面的描述中变得显而易见。

根据本发明的一个方面，一种用于逆变器的控制电源装置包括：主开关模式电源(SMPS)，其被配置为将额定电压供应到逆变器的控制器和辅助电路；辅助SMPS，其被配置为在中断主SMPS时被运行以将额定电压供应到逆变器的控制器和辅助电路；以及SMPS控制器，其被配置为感测来自主SMPS的输出电压，确定感测到的电压是否处于正常范围内并且如果不是则中断主SMPS并运行辅助SMPS，并且将跳闸信息发送到控制器。

SMPS控制器可以在感测到的电压未处于正常范围内时将主SMPS故障历史存储在存储器中。

SMPS控制器可以在被供电时确定在存储器中是否存在主SMPS故障历史并且如果是的话则运行辅助SMPS，并且将跳闸信息发送到控制器。

SMPS控制器可以当在打开或关闭逆变器时逆变器的DC链路电压大于设置电压时感测来自主SMPS的输出电压，并且确定感测到的电压是否处于正常范围内。

设置的电压电平可以是主SMPS的工作电压加裕度电压(margin voltage)。

控制电源装置还可以包括降压转换器，其被配置为使来自逆变器的DC链路的电压降压并将其输出到SMPS控制器。

主SMPS和辅助SMPS可以被供应有来自逆变器的DC链路的工作电压。

控制器可以将从SMPS控制器接收到的跳闸信息指示给用户。

第一模式可以被执行，在第一模式中，SMPS控制器将跳闸信息发送到控制器，并且辅助SMPS将电压仅仅供应到控制器。

第二模式可以被执行，在第二模式中，SMPS控制器将跳闸信息发送到控制器，并且辅助SMPS给控制器和辅助电路供应有包括用于重启逆变器的门驱动器电力和I/O电力的最小电力。

第三模式可以被执行，在第三模式中，SMPS控制器将跳闸信息发送到控制器，并且辅助SMPS给控制器和辅助电路供应有用于重启逆变器的门驱动器电力和I/O电力以及用于通信和风扇控制的电力的最大电压。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的用于逆变器的控制电源装置的示意图。

图2是示出了根据本发明的实施例的控制电源装置的配置的示意图。

图3是示出了根据本发明的实施例的控制电源装置中的电源控制方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的实施例。然而，应当指出本发明的精神不限于本文阐述的实施例，并且本领域技术人员将理解本发明能够容易地实现包含在本发明的精神中的倒退的发明或者通过在本发明的精神内添加、修改和去除部件的其他实施例被解释为包含在本发明的精神中。

说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应仅仅在常规的且词典定义上来理解而是应当基于允许发明人适当地定义术语的概念以便以最好的方式描述他的或她的发明的原理在与本发明的技术构思相对应的意义和概念上来理解。

即，在下面的描述中，术语“包括”可以不排除其他部件或步骤。

图1是示出了根据本发明的实施例的用于逆变器的控制电源装置的示意图。

参考图1，根据本发明的实施例的控制电源装置100可以被包含在逆变器10中。逆变器10还可以包括转换器单元11、DC链路12、逆变器单元13、控制器14以及辅助电路15。

转换器单元11接收三相AC主电力并使用整流器电路来将其转换成DC电压。DC链路12将由转换器单元11转换的DC电压存储在电容器中。逆变器单元13将在DC链路中存储的DC电压转换成AC电压，由此驱动电机M。控制器14控制逆变器单元13的操作。辅助电路15可以被设置以执行逆变器10中的辅助操作。

控制电源装置100包括主开关模式电源(SMPS)和辅助SMPS并且可以调节电压到控制器14和辅助电路15，使得额定电压分别被供应到控制器14和辅助电路15。

图2是示出了根据本发明的实施例的控制电源装置的配置的示意图。

参考图2，根据本发明的实施例的控制电源装置100将稳定的电压供应到逆变器10中包含的控制器14和辅助电路15。控制电源装置100可以包括降压转换器110、主SMPS 120、辅助SMPS 130以及SMPS控制器140。

降压转换器110使DC链路12的电压降压以将其输出到主SMPS 120和辅助SMPS 130。降压转换器110可以是buck转换器。

通过DC链路12给主SMPS 120和辅助SMPS 130供应有工作电压。主SMPS 120和辅助SMPS 130中的每一个包括开关电路。例如，主SMPS 120和辅助SMPS 130中的每一个可以包括MOSFET作为开关电路。

SMPS控制器140使用由降压转换器110降压的电压作为工作电力。

在逆变器10的初始操作中，SMPS控制器140接通主SMPS 120的MOSFET并且断开辅助SMPS 130的MOSFET，使得主SMPS 120被运行在正常操作中。

SMPS控制器140在主SMPS 120的运行期间实时感测从主SMPS 120输出的电压。

SMPS控制器140监视来自主SMPS 120的感测到的电压。当来自主SMPS 120的感测到的电压处于异常范围时，SMPS控制器140断开主SMPS 120的 MOSFET并接通辅助SMPS 130的MOSFET，使得辅助SMPS 130被运行。

在当辅助SMPS 130被运行的时刻，SMPS控制器140将主SMPS故障历史存储在其存储器中，并且将跳闸信息发送到控制器14，使得跳闸历史被存储，从而允许用户看到跳闸历史。跳闸信息指示SMPS故障发生在主SMPS 120中并且因此辅助SMPS 130已经被运行。在从SMPS控制器140接收跳闸信息后，控制器14可以将跳闸信息提供给用户。

当辅助SMPS 130被运行时，逆变器10的正常操作可以使用辅助SMPS 130来执行。

根据逆变器10的规范，主SMPS 120和辅助SMPS 130可以供应有3.3V、5V、7V、15V和24V的所有电压或者可以选择性地供应仅仅所需要的电压。例如，可以给控制器14供应有来自主SMPS 120和辅助SMPS 130的3.3V的电压。可以给辅助电路15供应有5V、7V、15V和24V的电压，其分别被设置为运行I/O电路、通信电路、门驱动器电路以及风扇驱动器电路。将理解，主SMPS 120和辅助SMPS 130不必供应有3.3V、5V、7V、15V和24V的电压，并且可以供应有具有其他幅值的电压。

SMPS控制器140可以执行根据逆变器10的规范以各种模式的控制电源。

例如，SMPS控制器140可以执行第一模式，在第一模式中，跳闸信息被发送到控制器14，并且辅助SMPS 130将电压仅仅供应到控制器14。

例如，SMPS控制器140可以执行第二模式，在第二模式中，跳闸信息被发送到控制器14，并且辅助SMPS 130给控制器14和辅助电路15供应有包括用于重启逆变器10的门驱动器电力和I/O电力的最小电力。

例如，SMPS控制器140可以执行第三模式，在第三模式中，跳闸信息被发送到控制器14，并且辅助SMPS 130给控制器14和辅助电路15供应有包括用于重启逆变器10的门驱动器电力和I/O电力、用于通信和风扇控制的电力的最大电力。

例如，小型化逆变器具有有限空间和成本。因此，可以执行第一模式使得辅助SMPS 130仅仅将电力供应到控制器14并且仅仅跳闸信息被发送到控制器14，从而允许用户看到跳闸历史。

例如，在标准级逆变器中，可以执行第二模式使得辅助SMPS 130仅仅将包括用于控制器14的电力、I/O电力以及门驱动器电力的最小电力供应到控制器14和辅助电路15，从而允许用户看到跳闸历史并重启逆变器。

例如，在要求高可靠性的优质级逆变器中，可以执行第三模式使得辅助SMPS 130将所有电压供应到控制器14和辅助电路15，从而允许用户看到跳闸历史、重启逆变器、以及包括通信和风扇驱动的辅助操作。

图3是示出了根据本发明的实施例的控制电源装置中的电源控制方法的流程图。

参考图3，在被供电后，逆变器10进入接通状态(S1)。当逆变器10被供电时，给SMPS控制器140供应有来自逆变器10的DC链路12的电力以进入接通状态(S2)。SMPS控制器140搜索其中的存储器并确定主SMPS故障历史是否被存储在存储器中(S3)。为此，SMPS控制器140将主SMPS故障历史存储在存储器中。当在主SMPS 120中发生故障时主SMPS 120的运行被中断并且辅助SMPS 130被运行时，主SMPS故障历史可以由SMPS控制器140创建以被存储在存储器中。在主SMPS 120的运行通过主SMPS 120的修复或替换返回到正常操作时，在存储器中存储的主SMPS故障历史可以由SMPS控制器140删除。关于主SMPS 120的运行已经返回到正常操作和对主SMPS故障历史的删除的确定可以通过系统管理员的操纵由SMPS控制器140执行。然而，本发明不限于此。备选地，SMPS控制器140可以定期地确定主SMPS 120的运行是否已经返回到正常操作，并且当确定主SMPS 120的运行已经返回到正常操作时从存储器中删除主SMPS故障历史。

如果在步骤S3中确定存在主SMPS故障历史，则SMPS控制器140确定问题已经发生在主SMPS 120中，并且断开辅助SMPS 130(S4)。为此，SMPS控制器140接通辅助SMPS 130的MOSFET。因此，完成SMPS控制(S5)。

如果在步骤S3中确定不存在主SMPS故障历史，则SMPS控制器140将DC链路电压与主SMPS 120的工作电压加裕度电压进行比较，由此确定哪个更大。裕度电压是指在来自正常范围的电压中的可允许误差，其比基于主SMPS 120的规范设置的工作电压小或大。例如，裕度电压可以为+10V。

如果在步骤S6中确定DC链路电压大于主SMPS 120的工作电压加10V，则SMPS控制器140识别到关于从主SMPS 120感测到的输出电压的信息是有效信息，并且允许运行主SMPS 12被(S7)。为此，SMPS控制器140接通主SMPS 120的MOSFET。在这一点上，用于通过SMPS控制器140来确定从主SMPS 120感测到的输出电压的有效性的电压裕度被设置为10V。

考虑10V的裕度，因为电力在电力被供应到逆变器10的时刻尚未被供应到主SMPS 120。

在不考虑这样的裕度的情况下，可能错误地确定在主SMPS 120中存在SMPS错误，因为主SMPS 120未运行并且从主SMPS 120感测到的信息在正常范围之外。

甚至在逆变器10的电力被关闭的情况下，SMPS控制器140将DC链路电压与主SMPS 120的工作电压加10V进行比较，由此确定在主SMPS 120的电力被完全关闭之后主SMPS 120的感测到的信息不是有效的，这是安全的。

如果主SMPS 120的运行进入接通状态，则SMPS控制器140感测来自主SMPS 120的输出电压，由此确定感测到的电压是否处于预设正常范围中(S8)。

如果确定感测到的电压处于正常范围内，则主SMPS 120连续地保持处于接通状态中。另一方面，如果确定感测到的电压未处于正常范围中，则中断SMPS 120的运行，并且将主SMPS故障历史存储在存储器中(S9)。之后，运行辅助SMPS 130(S4),由此完成SMPS控制(S5)。

针对标准级产品和优质级产品，可靠性比大小和价格更重要。在起重机、生产线等中使用的逆变器归因于SMPS不工作的故障而被中断的情况下，这可能导致大量金钱损失并且甚至导致伤亡。因此，在成本方面，高可靠性是经济的。

根据本发明，将跳闸信息提供给用户，使得用户可以准确把握情况。

此外，根据本发明，在辅助SMPS的运行中需要的电力通过执行各种运行模式来供应，使得可以连续地执行对跳闸信息的发送和逆变器的操作。因此，能够减少用户的风险并且促进用户的方便。另外，能够提供高可靠性。

尽管已经结合优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解可以 在不脱离由随附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改和改变。