用于减轻电源外壳中的电弧故障的电弧故障通路的制作方法
【专利说明】用于减轻电源外壳中的电弧故障的电弧故障通路
[0001 ]相关专利申请的相互引用
[0002]本申请根据35U.S.C.§ 119 (c)要求2012年11月6日提交的美国临时专利申请N0.61/722，974的权益，在此通过引用合并其全部内容和精神实质。
技术领域
[0003]本发明的实施例一般地涉及电源外壳，并且更特别地涉及用于减轻电源外壳中的电弧故障的电弧故障通路。
【背景技术】
[0004]在各种商业和工业应用中都使用配置为承受、重定向、减轻和/或者控制第一交流电(AC)系统与第二交流电系统之间的压力热能流的电源。例如，在交流电机控制与工作系统中，通常使用电源。各种电源将第一频率和电压的能量转换为第二可变频率的能量，该第二可变频率的能量可以包含固定频率或者可变频率的直流(DC)电和/或者交流功率。实现这种电源的一种方式是包含一个或者多个电源单元(power cell)的驱动器，每个电源单元都包含多个具有中间直流(DC)链路的固态转换器。授予Hammond的美国专利N0.5，625，545(’545专利)讨论了包含这种电源单元的一种示例性系统，通过引用，在此合并该美国专利的全部公开内容，完全如同在此做描述。
[0005]在特定应用中，多单元电源利用模块电源单元处理能源与负荷之间的功率。这种模块电源单元能够以各种冗余度应用于给定电源，以改善电源的可用性。例如，图1示出具有9个这种电源单元的现有技术电源(例如，交流电机驱动器)的各种实施例。图1中的电源单元由具有输入端子A、B和C以及输出端子Tl和T2的块表示。在图1中，变压器或者其他多绕组装置110在其一次绕组112接收三相中等电压功率，而通过单相逆变器(也称为电源单元)阵列对诸如三相交流电机的负荷130供电。电源输出的每相都由在此称为“相组”的一组串联连接的电源单元反馈。
[0006]变压器110包含激励许多二次绕组114一 122的一次绕组112。尽管所示的一次绕组112具有星形接线，但是也可以是环形(mesh)接线。此外，尽管所示的二次绕组114一 122具有三角形接线或者延伸三角形接线，但是可以采用其他绕组接线，如’545专利所述。在图1的例子中，每个电源单元都存在独立二次绕组。然而，图1所示的电源单元和/或者二次绕组的数量仅是示例性的，并且可以是其他数量。’545专利公开了关于这种电源的更多详情。
[0007]许多电源单元组连接在变压器110与负荷130之间。将图1所示情况中的“组”看作三相套件，也可以看作建立于供电系统的三相的每一相之间的一组三个电源单元，参考图1，组150包含电源单元151 —153，组160包含电源单元161 —163，并且套件170包含电源单元171 —173。主控系统195通过光纤或者另一种有线或者无线通信介质190将命令信号发送到每个电源单元中的本地控件。应当注意，图1所示的每相中的电源单元的数量是示例性的，并且在各种实施例中，可多于或者少于三个套件。
[0008]诸如’545专利所述的电源容纳于外壳内。电弧故障可能发生在这种电源外壳内；关于电源外壳内的电弧故障的检测的详述请见2007年5月18日提交的授予Aiello等人的美国专利N0.7,579,581，在此通过弓I用合并该美国专利的全部内容，完全如同在此做描述。
【发明内容】
[0009]提供了一种用于电源的外壳。一种方案包含:第一室;第二室，该第二室与第一室相邻布置。另一种方案包含电弧故障通路，该电弧故障通路包括:中间减压瓣，该中间减压瓣位于外壳内在第一室与第二室之间；以及顶减压瓣，该顶减压瓣位于第二室的外表面上。另一种方案包含:中间减压瓣和顶减压瓣，构造中间减压瓣和顶减压瓣，以在外壳内没有电弧故障时关闭，并且构造中间减压瓣和顶减压瓣，以根据外壳内存在电弧故障开启，使得电弧故障产生的等离子通过开启的中间减压瓣从第一室泄入第二室并且通过开启的顶减压瓣从第二室泄出。
[0010]提供了一种通过包括中间减压瓣和顶减压瓣的电弧故障通路从电源的外壳排泄电弧故障的方法。一种方案包含:根据电弧故障，开启中间减压瓣，中间减压瓣位于外壳内在外壳的第一室与第二室之间，第二室与第一室相邻布置。另一种方案包含电弧故障产生的等离子通过开启的中间减压瓣从外壳的第一室泄入第二室。另一种方案包含根据等离子泄入第二室，开启顶减压瓣，顶减压瓣位于第二室的外表面上。另一种方案包含通过开启的顶减压瓣，从第二室泄出等离子。
[0011]根据本示例性实施例的技术，实现附加特征。在此详细描述其他实施例，并且认为其他实施例是要求保护的一部分。为了更好地理解示例性实施例的特征，请参考说明书和附图。
【附图说明】
[0012]现在参考附图，在这些附图中，利用同样的参考编号表示同样的单元:
[0013]图1示出根据现有技术的多单元电源的实施例。
[0014]图2是示出具有用于减轻电弧故障的电弧故障通路的电源外壳的实施例的方框图。
[0015]图3示出具有电弧故障通路的电源外壳的进气窗的实施例。
[0016]图4A— B示出具有电弧故障通路的电源外壳的包含中间减压瓣的第一室的实施例。
[0017]图5A示出具有电弧故障通路的电源外壳的包含顶减压瓣的第二室的实施例。
[0018]图5B示出顶减压瓣的实施例的侧视图。
[0019]图6示出用于减轻具有电弧故障通路的电源外壳内的电弧故障的方法的流程图。
[0020]图7是示出具有用于减轻电弧故障的电弧故障通路的电源外壳的另一个实施例的方框图。
【具体实施方式】
[0021]提供了一种具有用于减轻电弧故障的电弧故障通路的电源外壳的实施例，下面详细讨论示例性实施例。电源内的内部短路可以导致电弧故障。电弧故障使得电源内的两个或者更多个电位之间的空气电离，导致包括迅速膨胀的气化金属材料的等离子云的闪光电弧。在电源外壳内，等离子在几分之一秒内导致压力和温度迅速升高。电弧故障条件或者必须容纳在电源外壳内，或者必须泄放到电源外壳的外部。电源的冷却系统可以包含位于电源外壳的前面、背面和/或者侧面上的进气口，并且等离子可以通过这些进气口从电源外壳排出。然而，从进气口排出等离子可能对电源的可能接近位于电源外壳的前面、背面或者侧面的用户产生危险。为了在电弧故障期间改善电源用户的安全性，包括中间和外部减压瓣的内部电弧故障通路使等离子从电源外壳的顶部泄出(在一些实施例中，在2米或者更高的高度处，要求的高度可以由安全规范要求规定)。还可以构造电源的进气口，以在正常工作中，阻挡或者减少等离子通过进气口从外壳排出，而允许冷空气流进入电源外壳。
[0022]图2是示出具有用于减轻电弧故障的电弧故障通路的电源外壳200的实施例的截面的方框图。诸如’545专利所公开的，电源外壳200可以容纳电源。电源外壳200包括第一室201和相邻第二室202;电源的许多部分可以位于第一室201或者第二室202内。第一室201和第二室202可以包括金属。第一室201包括:进气窗203，该进气窗203位于电源外壳200的外表面上；以及电源外壳200的冷却系统的弧形部。在电源外壳200内的电源正常工作时，气流206通过进气窗203进入第一室201内。(下面将参考图3进一步详细讨论进气窗203)。与气流206的方向相比，进气窗203在等离子208的方向上具有较高的压降(S卩，从电源外壳200的内到外)，使得气流206通过进气窗203进入电源外壳200，从而冷却电源，并且在发生电弧故障207时，减少等离子208从进气窗203排出。第一室201还包含中间减压瓣204，该中间减压瓣204是电弧故障通路的一部分，并且位于电源外壳200的内部，在第一室201与第二室202之间。下面将参考附图4A—B进一步详细讨论中间减压瓣204。第二室202包含顶减压瓣205，该顶减压瓣205位于电源外壳200的外表面上。下面将参考图5A—B进一步详细讨论顶减压瓣205。当第一室201内发生电弧故障207时，电弧故障207产生的等离子208通过中间减压瓣204从第一室201泄入第二室202，并且然后，通过顶减压瓣205，泄到电源外壳200的外部。在一些实施例中，在电源工作时，顶减压瓣205可以位于约2米或者更高的高度，以避免等离子208排泄到电源的用户。排泄高度可以由安全规范要求规定。
[0023]图2仅出于说明性目的示出例如诸如电源外壳200的电源外壳可以包含任何适当数量和构造的进气窗、中间减压瓣以及顶减压瓣。在各种实施例中，可以存在附加进气窗，诸如位于电源外壳200的诸如前面和背面的任何一个外表面上和/或者第一室201和/或者第二室202的各侧上的进气窗203。在电源外壳200内的电源包括水冷变频功率驱动器的其他实施例中，可以省略进气窗203。此外，包括中间减压瓣204的第一室201可以相对于包括顶减压瓣205的第二室202位于任何适当地方。例如，在一些实施例中，第一室201可以位于第二室202的下面或者附近。在一些实施例中，电源