用于电压转换器的控制器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电压转换器(3)的控制模块(1)。控制模块(1)具有一输入，用于连接至具有一工作电压范围的一交流电源(5)。提供第一检测器(19)，用于检测交流电源(5)的工作电压范围并生成第一控制信号(S1)以识别检得工作电压范围。还提供第二检测器(21)，用于检测交流电源(5)的工作电压范围并生成第二控制信号(S2)以识别检得工作电压范围。控制模块(1)具有一个或多个开关(39,59)，用于响应所述第一和第二控制信号(S1,S2)而选择性地使能和/或禁能一电压倍增器(17)。本发明还涉及一种控制电压转换器(3)的方法。
【专利说明】用于电压转换器的控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于电压转换器的控制器。更具体地，本发明涉及一种用于使能/禁能一电压倍增器的控制器。
【背景技术】
[0002]根据本发明的控制器具有用于控制一真空泵的一电源中的一电压转换器的特别应用。然而，该控制器可在广泛范围的【技术领域】内得到应用。
[0003]从交流市电电源向真空泵供电是众所周知的。然而，交流市电电源情况在不同的地域是不同的，其可能被以下列情况供电:(i) 100-127Vac RMS, +/-10%，45-65HZ ;或(ii)200-240Vac RMS, +/-10%，45-65HZ。对于将在多种地域使用的系统和设备而言，不同的市电电源电压可证实存在问题。如果供电电压过高，系统和设备可能会被损坏。为了适应不同的市电电源情况，已提出多种解决方案，包括:
1.独立低压和高压变形泵或泵控制器。
[0004]2.手动电压选择器，其要求用户干预以设置正确的电压。
[0005]3.过设计转换器和逆变器功率链(Power — Train)子系统,其设计以最高的可能电压和电流工作。
[0006]4.主动前端装置，其被设计为持续监控和输出一设定电压。
[0007]然而，这些制造以及设计方案实施时可能昂贵且存在EMC (电磁兼容性)和热方面的问题。
[0008]提供一种电压双倍器拓扑也是已知的，但其标准的方法是固定该电压双倍器以使其永久使能。可选地，可提供一电压选择器开关以允许用户选择该电压双倍器的状态，例如，使能或禁能。如果选择了不正确的状态，作为增加的供电电压的后果，可能对系统产生损害。
[0009]本发明寻求解决或改善与已知技术关联的一部分缺陷。
【发明内容】
[0010]从第一方面审视，本发明涉及用于电压转换器的控制模块，该控制模块包括: 一输入，用于连接至具有一工作电压范围的交流电源；
第一检测器，用于检测该交流电源的工作电压范围以及生成第一控制信号以识别所检测到的工作电压范围；
第二检测器，用于检测该交流电源的工作电压范围以及生成第二控制信号以识别所检测到的工作电压范围；以及，
一个或多个开关，用于可选地使能和/或禁能一电压倍增器以响应该第一和第二控制信号。
[0011]控制模块可提供适合于一真空泵系统的一通用电压单相控制器。至少在一优选布置中，该控制模块可自动地在一低压单相输入电源和一高压单相电源之间切换。配置该控制模块用于不同的交流输入电源电压不需人工干预。相反地，一个或多个开关根据交流输入电源电压使能或禁能电压倍增器拓扑。这样，该控制模块可不需重新配置而可操作。
[0012]第一检测器可包括第一锁存器，用于在所检测到的工作电压范围一被识别出时就锁存第一控制信号。第二检测器可包括第二锁存器，用于在所检测到的工作电压范围一被识别出时就锁存第二控制信号。可选地，或另外地，锁存器可与所述一个或多个开关关联以将电压倍增器锁存于使能/禁能状态。锁存器例如在存在一直流链路过电压跳闸和/或一系统掉电时可被无效。
[0013]控制模块可形成一前端功率链转换器(交流到直流功率转换器)的部分，该前端功率链转换器能够以一大的单相输入电源范围工作。
[0014]第一和第二检测器的提供在控制模块中提供了冗余，这种冗余可促进安全并可靠的运行。特别地，由于工作电压由两个检测器检测，可减少电压倍增器被错误地使能的可能性。而且，提供第一和第二检测器可允许一种故障保护工作模式。
[0015]可提供一逻辑电路，用于控制所述一个或多个开关，以响应所述第一和第二控制信号。仅当第一和第二控制信号都识别出同样的检得工作电压范围时，这个或这些开关可配置为使能和/或禁能电压倍增器。例如，在第一和第二控制信号都分别识别出一低或高的电压范围时，电压倍增器可被使能/禁能。
[0016]在第一控制信号和第二控制信号均识别出一个低的检得工作电压范围时，该一个或多个开关可配置为使能该电压倍增器。例如，如果第一和第二检测器都检测到一个近似为120Vac RMS的工作电压，这将被认为是一个低电压范围，且该一个或多个开关将使能该电压倍增器。
[0017]相反地，在第一控制信号和第二控制信号都识别处一个高的检得工作电压范围时，该一个或多个开关可配置为禁能该电压倍增器。例如，如果第一和第二检测器都检测到一个近似为240Vac RMS的工作电压，这将被认为是一个高电压范围，且该一个或多个开关将禁能该电压倍增器。
[0018]该第一检测器和第二检测器能够相互独立地工作。该第一检测器和第二检测器可并行地检测工作电压范围。
[0019]该第一检测器和/或第二检测器可以硬件(即不采用固件)来实现。该第一检测器和/或第二检测器可以硬件和固件的组合来实现。
[0020]可选地，该第一检测器可以硬件实现，且该第二检测器可以硬件和固件的组合实现。电子硬件和固件的组合因而使能/禁能该电压倍增器。可利用两个独立的硬件电路来检测交流市电输入电源电压。这种两个电路的使用在设计中提供了冗余，从而提供了“单故障”情况下的安全性。
[0021]通过经由两个独立的检测电路来检测交流市电电源，该控制模块可选择适当的转换器拓扑。
[0022]该控制模块还可包括至少一个时滞控制单元，用于控制第一控制信号和/或第二控制信号。这种时滞控制可防止第一控制信号和/或第二控制信号的错误切换，例如由于信号噪声。
[0023]该控制模块还可包括一解除电路，用于在加电期间禁能该控制模块。该解除电路可包括一计时器，用于在通电后立即禁能该控制模块一段时间。例如，该解除电路可禁能该第一检测器和/或第二检测器。
[0024]用于使能/禁能电压倍增器的第一开关可与第一检测器关联，以及用于使能/禁能电压倍增器的第二开关可与第二检测器关联。
[0025]该电压倍增器可以为一电压双倍器。
[0026]输入可适于连接到一交流市电电源。该交流市电电源可提供90_140Vac RMS的电源(这里被称为低电压范围)或180-264Vac RMS的电源(这里被称为高电压范围)。
[0027]本发明还涉及一种电压转换器，其包括一如本文中描述的控制模块和一电压倍增器。该电压转换器可包括第一转换器和第二转换器。第一转换器可包括一具有直流链路电容的单相4脉冲桥式整流器。第二转换器可包括一具有一电压双倍器布置和一分裂直流链路电容的单相双脉冲桥式整流器。
[0028]该控制模块可在初始加电期间自动检测交流市电输入电源。这种检测可基于由所述第一和第二检测器产生的第一和第二控制信号来提供一种组合决策。这种组合决策可决定选择哪一种拓扑，例如，禁能或使能电压双倍器布置。
[0029]本文中所描述的控制模块或电压转换器可被合并入一泵单元中。该泵单元可包括一泵控制器，一电动机控制器和一泵电动机。倍增器拓扑的使用使得该控制模块能够被优化用于一特定的泵浦应用中。
[0030]从另一方面审视，本发明涉及一种控制一电压转换器的方法，该方法包括如下步骤:
(a)接收具有一工作电压范围的一交流电源；
(b)使用第一检测器检测该交流电源的工作电压范围以及生成第一控制信号以识别该检得工作电压范围；
(C)使用第二检测器检测该交流电源的工作电压范围以及生成第二控制信号以识别该检得工作电压范围；以及，
(d)使能和/或禁能一电压倍增器以响应所述第一和第二控制信号。
[0031]仅在第一和第二控制信号都识别出同样的检得工作电压范围时，该电压倍增器可被使能和/或禁能。例如，如果第一和第二检测器都确定该交流电源具有低工作电压范围，则该电压倍增器将被使能。相反地，如果第一和第二检测器都确定该交流电源具有高工作电压范围，则该电压倍增器将被禁能。
[0032]从另一方面审视，本发明涉及一种电压倍增器控制电路，包括:
一电压电平检测器，用于检测一交流电源的工作电压范围；
一信号发生器，用于生成一控制信号以识别该检得工作电压范围；
一开关，用于使能和/或禁能一电压倍增器以响应所述控制信号。
[0033]该电压倍增器控制电路可包括一时滞电路，用于控制该控制信号。
[0034]该电压倍增器控制电路还可包括一解除电路，用于在加电期间禁能该控制模块。该解除电路可包括一定时器。该解除电路可禁能该电压电平检测器一段时间。
[0035]该时滞电路可为一硬件电路。
[0036]该解除电路可为一硬件电路。
[0037]该电压倍增器控制电路可以硬件实现。
[0038]该电压倍增器控制电路可提供一适用于真空泵系统中的通用电压单相控制器。至少在一优选配置中，该电压倍增器控制电路可自动地在一低压单相输入电源和一高压单相电源之间切换。该一个或多个开关根据交流输入电源电压使能或禁能该电压倍增器拓扑。该电压倍增器控制电路可不需用户重新配置而可操作。
[0039]该电压倍增器控制电路可形成一前端功率链转换器(交流到直流功率转换器)的部分，该前端功率链转换器能够以一大的单相输入电源范围工作。
[0040]在第一控制信号识别出一高电压范围或一低电压范围时，该开关可配置为使能和/或禁能该电压倍增器。例如，如果检测器检测到一个近似为120Vac RMS的工作电压，这将被认为是一个低电压范围，并且该开关将使能该电压倍增器。
[0041]该电压倍增器控制电路可包括一峰值检测器，用于检测交流电源的峰值电压。该峰值检测器可输出一信号以识别检出至该电压电平检测器的峰值电压。该电压双倍器控制电路可包括一反馈缓冲器，用于保护自该峰值检测器输出的信号。
[0042]该交流电源可为一交流市电电源。
[0043]本发明还涉及一种控制模块，其包括如本文中描述的多个电压倍增器控制电路。这些电压倍增器控制电路可并行操作以检测交流电源的工作电压范围。
[0044]来自电压倍增器控制电路的控制信号可被输入至一逻辑控制电路。
[0045]从再一方面审视，本发明涉及一种控制一电压倍增器的方法，该方法包括如下步骤:
(a)接收具有一工作电压范围的一交流电源；
(b)使用一检测器检测该交流电源的工作电压范围以及生成一控制信号以识别该检得工作电压范围；以及，
(C)使能和/或禁能一电压倍增器以响应所述控制信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]参考附图，现在将仅通过实例描述本发明一优选实施例，其中，
图1示出根据本发明的一种包含一交流至直流功率链转换器的系统的一模块图；
图2示出该交流至直流功率链转换器的一模块图；
图3示出用于该交流至直流功率链转换器的控制模块的一模块图；
图4示出第一和第二交流检测电路的一电路图；
图5示出一硬件实现的电压检测器模块的一示意图；
图6示出用于该交流至直流功率链转换器的电压双倍器的一示意图；以及，
图7示出用于该交流至直流功率链转换器的一改进控制模块的一模块图。
【具体实施方式】
[0047]图1示出按照本发明、包含一交流至直流功率链转换器3的泵控制器I的示意性总览。本发明将参考泵控制器I进行描述，但应理解，本发明可在其他应用中实施。在本实施例中，泵控制器I配置为控制泵(未示出)，该泵包括具有一径向空气隙的一传统三相交流感应电动机。
[0048]该交流至直流功率链转换器3是耦合于一单相交流市电电压源5的前端功率转换器，该单相交流市电电压源5具有如下电源情况中的任一种:(a) 100-127Vac RMS,+/-10%，45-65HZ ;或(b) 200-240Vac RMS, +/-10%，45-65HZ。该交流至直流功率链转换器3检测该交流市电电压源5的电源电压，以及，基于电源电压的检得范围，自动控制交流至直流转换以提供一在254Vdc至396Vdc范围之内的直流链路电压。直流链路电压源7提供该直流链路电压，其为泵控制器I中的、用于提供泵系统和(泵)电动机控制功能性的主电压源。链路电压源7连接至一客户界面子系统9和一电动机控制子系统11。客户界面子系统9包括一直流至直流回扫转换器以在泵控制器I中提供实时的和PELV (保护性超低压)的控制电压。
[0049]交流至直流功率链转换器3包括一控制模块13，其用于自动检测交流市电电源以及基于交流市电电源的检得范围使能一适当的交流至直流转换器15，17。在本实施例中实现了一组合的电压双倍器和双脉冲桥式整流器，其有效地在各自的拓扑之间切换。如果检得交流电源电压在180-264Vac RMS范围之内(在这里被称为高电压范围)，则控制模块13选择性地接入第一交流至直流转换器15，其中电压双倍器被禁能；或者，如果检得交流电源电压在90-140Vac RMS范围之内(在这里被称为低电压范围)，则控制模块13选择性地接入第二交流至直流转换器17，其中电压双倍器被使能。第一交流至直流转换器15包括一具有直流链路电容的单相双脉冲桥式整流器；而第二交流至直流转换器17包括一具有一电压双倍器布置和分裂直流链路电容的单相双脉冲桥式整流器。这种设计产生了范围在250Vdc-395Vdc的一直流链路电压，该电压范围适用于具有180V交流RMS，650W，60HZ以及在3.0A RMS—4.2A峰值区提供一工作电流的三相电机。
[0050]根据本实施例的交流至直流功率链转换器3提供了下述功能性:
?自动控制/拓扑切换一减少或避免用户干预的必要。
[0051].安全一如果是单故障模式的情况，泵控制器I应将直流链路电压维持至一处于产品技术规格中的安全电平。
[0052].安全及受控启动一当交流输入电源被首先施加到泵系统，电压双倍器拓扑应被禁能。这种拓扑应仅在低交流输入电源(90V-150V RMS 50/60HZ)的情况下在一受控时延后被激活。双脉冲桥式整流器可以是默认拓扑。
[0053].可靠的操作一一旦泵控制器决定了激活电压双倍器或双脉冲桥，则控制决定应保持锁存。该锁存状态仅在移除电源或过电压故障发生时被无效。
[0054]在本申请中，电动机控制子系统11包括一用于运行三相交流感应泵的直流至交流功率逆变器12 (如图5所示)。可采用一独立逆变器，但根据本实施例的泵控制器I在单个控制模块中提供了泵控制和逆变器功能性。逆变器12提供如下功能:
?稳定的电动机速度控制一基本的逆变器输出频率独立于交流输入电源频率并能在50和60HZ交流输入电源下提供稳定的泵浦性能。
[0055].受控启动电流一逆变器可将电动机的启动电流限定在安全和可控的电平，因此减少过设计输入熔断以应付过大启动电流(例如，最高至额定电流的8倍)的必要性。
[0056 ].智能控制一将逆变器技术嵌入至泵控制器I中可提供灵活的速度控制，例如，用于节能应用中的减速。
[0057]如图2所示，控制模块13包括第一交流市电检测电路19，第二交流市电检测电路21，一微控制器23和用于选择性地接入第一和第二交流至直流转换器15、17的一开关控制模块25。具体地，微控制器23为一首要功能为电动机控制的数字信号处理器(DSP)。电压双倍器的主动控制是DSP中的一外围功能。图3中示出第一和第二交流检测电路19、21的示意图，并且电路图在图4中示出。现在将更详细描述第一和第二交流检测电路19、21。
[0058]第一交流检测电路19完全以硬件实现并包括一交流市电电压硬件反馈模块27和一硬件电压双倍器控制模块29。硬件反馈模块27包括第一差分放大器31,—峰值检测电路33和一反馈缓冲器35。如图4所示，提供一基准电压模块36以生成交流基准信号(AC_MAINS_REF)。第一差分放大器31执行缩放，以将输入交流市电电压表现为一范围为OV到+15V的信号。峰值检测电路33输出一直流电压,其等于来自第一差分放大器31的交流电压信号的峰值。反馈缓冲器35保持来自峰值检测电路33的输出信号以用于由硬件电压双倍器控制模块29执行的后续检测。
[0059]硬件电压双倍器控制模块29从第一差分放大器31提取模拟输出信号并对衰减信号执行“峰值检测”。这提供了一表示交流输入电压峰值的离散值。峰值检测电路被强滤波以处理电源干扰和电压浪涌。在峰值检测阶段之后，衰减离散值还被反馈缓冲器35所缓存。反馈缓冲器35为位于下游的电路提供一低阻抗输出源(MAINS_PEAK_FBK)。因此，输出信号(MAINS_PEAK_FBK)不会被下游电路负载影响。
[0060]硬件电压双倍器控制模块29包括一电压电平检测及时滞模块37，一硬件使能/禁能开关39和一解除模块41。现在将参考图5示出的电路图描述硬件电压双倍器控制模块29。
[0061]电压电平检测及时滞模块37包括一电平检测电路43和一时滞电路45。电平检测电路43将来自硬件反馈模块27中反馈缓冲器35的信号与一预定参考作比较以确定交流市电电源是处于一高范围内(例如180-264Vac RMS)还是处于一低范围内(例如90_140VacRMS)。电平检测电路利用一 TL431电压基准43a。时滞电路45加强电平检测电路43的输出以阻止因交流市电电源电压上的小波动而产生的切换。硬件使能/禁能开关39包括一电平检测开关电路47以及输出第一控制信号SI以识别第一检测器19已检出一高范围还是一低范围的市电电压源。第一控制信号SI可由达林顿开关49放大以激励一控制继电器51。
[0062]解除模块41包括一被动计时器电路53，该被动计时器电路53阻止硬件电压双倍器控制模块29工作，直到在初始加电后一段时间过去。具体地，仅在计时器电路53中的电容已被充电时，硬件电压双倍器控制模块29才可工作。计时器电路53充当一被动计时器以阻止第一控制信号SI在初始通电后被立即从硬件电压双倍器控制模块29输出。这种强制延时允许市电电源电压在第一控制信号SI输出前稳定。
[0063]时滞电路45有助于阻止第一控制信号SI中错误的变化，例如因市电电源电压的扰动而引起。具体地，时滞电路45减少改变第一控制信号SI所必需的阈值信号变化。如果电平检测电路47确定市电电源处于高范围，时滞电路45将确保第一控制信号SI没有随后变化，除非检得的峰值电压中的变化超出减少的阈值水平(例如100V )。时滞电路45因此保护第一控制信号SI，防止其因市电电源电压的波动而变化。
[0064]第二交流市电检测电路21使用硬件和固件的组合实现。更具体地，将硬件反馈模块27和硬件电压双倍器控制模块29的功能组合并实现于被提供在一数字信号处理器(未示出)上的固件中。
[0065]如图3所示，第二交流市电检测电路21包括第二差分放大器55 ;以固件实现的一组合的交流市电电压反馈及电压双倍器控制模块57;以及一固件实现的使能/禁能开关59。
[0066]组合的反馈及电压双倍器控制模块57包括一模数(ADC)外围设备61，一固件实现的峰值检测器63和一固件实现的电压电平检测器及锁存模块65。
[0067]第二差分放大器55执行与第一差分放大器31同样的功能,并且模拟输出(MAINS_ADC)被ADC外围设备61转换成一数字信号。固件实现的峰值检测器63确定所转换的数字信号的峰值。固件电压电平检测器确定该峰值是表示一具有高电压范围(即180-264VacRMS)的交流市电电源，还是表示一具有低电压范围(即90-140Vac RMS)的交流市电电源。此外，固件采用数字滤波对ADC值(MAINS_ADC)执行峰值检测。量得的峰值随后与一电压范围作比较以确定应执行哪个AC至DC转换器。第二控制信号S2从固件使能/禁能开关59输出以识别第二检测器21已检出市电电压源的一高范围还是一低范围。
[0068]第一和第二控制信号S1、S2被提供给开关控制模块25。开关控制模块25包括一控制电路67和一电压双倍器控制继电器69，该电压双倍器控制继电器69用于选择第一 AC至DC转换器15或是第二 AC至DC转换器17。第一和第二控制信号S1、S2可为一模拟或数字信号。在优选实施例中，S1、S2为数字信号。[0069]控制电路67包括一逻辑与电路，该与电路使能电压双倍器继电器69以仅在第一和第二控制信号S1、S2都指示交流市电电源以一低范围(例如90-140Vac RMS)工作时选择第二 AC至DC转换器17。这样，仅在第一和第二交流市电检测电路19，21都确定了交流市电电源以一低范围工作时，电压双倍器电路73才被使能。如果第一和第二交流市电检测电路19，21都没有(或仅它们中的任何一个)确定交流市电电源以低范围工作，则电压双倍器电路73不被使能。
[0070]作为一种失效保护，电压双倍器控制继电器69的默认位置用于选择第一 AC至DC转换器15，该转换器绕开电压双倍器电路73(即，电压双倍器电路73被禁能)，如图5所示。在第一交流市电检测电路19或第二交流市电检测电路21失效的情况下，电压双倍器电路73将不会被使能。
[0071]与第二差分放大器55关联的固件在进行任何控制动作之前执行时延。两种已实现的时延如下:
?通电重启时延:在处理器复位成功完成后，其在读ADC外围设备前还等待I秒。这给了 ADC和基准电压足够的时间来稳定。
[0072].电压-双倍延时:固件对一另外预定义的时间段内(例如I秒)的(MAINS_ADC)信号进行采样，以确定输入电源的峰值。以8KHZ的频率对该信号进行采样，这相当于对市电的一个周期在50HZ下进行160次采样；以及对市电的一个周期在60HZ下进行133次采样。在整个预定义时间段内对峰值进行滤波。
[0073]一旦固件确定了交流市电电源的状态，该决定将被锁存。微控制器随后使能或继续禁能电压双倍器控制开关的一半。固件控制程序仅在固件内的启动程序期间被启动。在过电压跳闸的情况下，固件关掉其电压双倍器控制开关中的一半；该动作禁能电压双倍器拓扑。这种故障情况仅通过向该泵系统循环功率或执行一处理器复位而被复位。
[0074]以硬件实现的第一交流检测电路19仅提供类似功能性，如同上面就第二交流检测电路21所描述的那样。[0075]尽管第一和第二 AC至DC转换器15，17已被描述为离散部件，但一单相二极管桥式整流器71是第一和第二 AC至DC转换器15，17所共用的，如图6所示。
[0076]现在将描述按照本发明的泵控制器I的运行。
[0077]紧随泵控制器I初始通电之后，第一交流市电检测电路19被解除模块41禁能一段时间，通常500ms，以允许电源电压稳定下来。该时间延时阻止第一交流检测电路19错误地确定交流市电电源在加电情况下在一低电压范围内工作(例如120Vac RMS)。因控制电路67包括一逻辑与电路，电压双倍器控制继电器69在这一初始周期期间不能接收所需的第一和第二控制信号SI，S2，因此电压双倍器电路73不能被使能。
[0078]在经过这一初始周期后，第一和第二交流市电检测电路19，21都可工作。第一和第二交流市电检测电路19，21在相同时间独立地工作，以确定交流市电电源的电压范围。第一和第二交流市电检测电路19，21各自确定交流市电电源电压是在一高范围(SP180-264Vac RMS)内还是在一低范围(即90_140Vac RMS)内，并输出各自的第一和第二控制信号SI，S2。
[0079]—旦第一控制信号SI已被确定，时滞电路45阻止因峰值市电电源电压的小波动，例如因信号噪声，而引起的错误触发。时滞电路45减少改变第一控制信号SI所必需的阈值信号变化。仅在作出一个禁能电压双倍器的决定之后，减少该阈值。例如，如果电平检测电路47确定交流市电电源处于一高范围内，则需要检得交流市电电源电压的大幅降低(例如100V)来撤消第一控制信号SI。相反地，如果电平检测电路47确定交流市电电源处于一低范围内，则需要检得交流市电电源电压的大幅升高(例如100V)来撤消第一控制信号SI。时滞电路45因此阻止第一控制信号SI响应检得交流市电电源信号中的小变化而在状态之间进行切换。
[0080]第一和第二控制信号S1，S2被输入至开关控制模块25中的逻辑与电路67。如果第一和第二控制信号SI, S2都指不交流市电电源电压位于一低范围,则开关控制模块25使能电压双倍器控制继电器69以接入电压双倍器电路73。二极管桥式功率模块71将交流市电电源转换成直流电源，而电压双倍器电路73将在直流链路电压源7处提供的电压进行加倍。一 120Vac RMS的交流市电电源电压将被转换为在直流链路电压源7处的、一大约为340Vdc的直流电压。
[0081]如果第一和第二控制信号SI，S2都没有(或者第一和第二控制信号SI，S2中的仅一个)指示交流市电电源电压处于一低范围内，开关控制模块25不使能电压双倍器控制继电器69。相应地，电压双倍器电路73不会被使能。二极管桥式功率模块71将交流市电电源转换为在直流链路电压源7处提供的一直流电压。一 240Vac RMS的交流市电电源电压将被转换为在直流链路电压源7处的、一大约为340Vdc的直流电压。
[0082]功率逆变器12将在直流链路电压源7处提供的直流电压转换为交流以向用于泵的感应电机供电。无论其为一感应电机，还是一永磁电机，或一无刷直流电机，均可使用同样的信号。
[0083]因提供给直流链路电压源7的电压处于254Vdc至396Vdc的范围内，可选择泵单元中的组件以在这一特定范围下工作。
[0084]第一和第二交流市电检测电路19，21的提供为泵控制器I提供一种失效保护。泵控制器I提供两个独立的检测和控制电路以选择适当的AC至DC转换器拓扑；这种复制，通过冗余，在发生单失效模式情况下采用控制电路中的一个来提供安全性。而且，独立控制电路19，21均可被配置为使AC至DC功率转换器3默认为双脉冲桥式整流器拓扑，以确保泵控制器I的安全加电。一旦两个独立控制电路19，21检测到并确定交流输入电源的状态，控制电路19，21均能配置为锁存AC至DC功率转换器3的状态。这种锁存的状态仅在直流链路过电压跳闸发生时或者在系统掉电发生时才被改变。
[0085]在交流市电检测电路19，21中任一个失效时(即单失效模式)，泵控制器将不使能电压双倍器电路73。因此，将避免对客户界面模块9和电动机控制模块11的损伤。应理解，在所述交流市电检测电路19，21中的一个失效时，可向用户提供警报。
[0086]控制模块13的一种改进版本在图7中示出。为简便起见，类似的标号数字将用于类似的组件。
[0087]在该改进布置中，电压双倍器控制电路25被包含在第一和第二市电电压检测器19,21中。具体地，第一市电电压检测器19包括第一电压双倍器控制继电器75，以及第二市电电压检测器21包括第二电压双倍器控制继电器77。第一、第二电压双倍器控制继电器75，77禁能/使能电压双倍器电路73。控制模块13的改进版的工作并未改变。具体地，仅在第一和第二市电电压检测器19，21都确定交流市电电源电压处于低范围(例如120V)时，电压双倍器电路73才被使能。
[0088]应理解，在不偏离本发明范围的情况下，可作出各种不同的变化和改进。
【权利要求】
1.一种用于电压转换器的控制模块，所述控制模块包括: 一输入，用于连接至具有一工作电压范围的一交流电源； 第一检测器，用于检测所述交流电源的工作电压范围并生成第一控制信号以识别检得工作电压范围； 第二检测器，用于检测所述交流电源的工作电压范围并生成第二控制信号以识别检得工作电压范围；以及， 一个或多个开关，用于响应所述第一和第二控制信号而选择性地使能和/或禁能一电压倍增器。
2.根据权利要求1所述的控制模块，其中所述一个或多个开关配置为仅在所述第一和第二控制信号都识别出同样的检得工作电压范围时使能和/或禁能所述电压倍增器。
3.根据权利要求1或2所述的控制模块，其中所述一个或多个开关配置为在所述第一控制信号和所述第二控制信号都识别出一低的检得工作电压范围时使能所述电压倍增器。
4.根据权利要求1、2或3任一项所述的控制模块，其中在所述第一控制信号和所述第二控制信号都指示所述交流电源电压处于一高的范围时，所述电压倍增器被禁能。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制模块，其中所述第一检测器和所述第二检测器可彼此独立地工作；并且所述第一检测器和所述第二检测器可选地可同时检测所述工作电压范围。
6.如上述任一在先权利要求所述的控制模块，其中所述第一检测器以硬件实现；而所述第二检测器以硬件和固件的组合实现。
7.如上述任一在先权·利要求所述的控制模块，还包括第一锁存器，用于锁存所述第一控制信号；和/或第二锁存器，用于锁存所述第二控制信号。
8.如上述任一在先权利要求所述的控制模块，还包括一时滞控件，用于控制所述第一控制信号和/或所述第二控制信号。
9.如上述任一在先权利要求所述的控制模块，还包括一解除电路，用于在加电期间禁能所述控制模块。
10.如上述任一在先权利要求所述的控制模块，其中第一开关与所述第一检测器关联并且第二开关与所述第二检测器关联。
11.如上述任一在先权利要求所述的控制模块，其中所述电压倍增器为电压双倍器。
12.如上述任一在先权利要求所述的控制模块，其中所述输入适于连接至一交流市电电源。
13.—种电压转换器，包括如上述任一在先权利要求所述的控制模块以及一电压倍增器。
14.一种控制电压转换器的方法，所述方法包括如下步骤: (a)接收具有一工作电压范围的一交流电源； (b)使用第一检测器检测所述交流电源的所述工作电压范围并生成第一控制信号以识别检得工作电压范围； (C)使用第二检测器检测所述交流电源的所述工作电压范围并生成第二控制信号以识别检得工作电压范围；以及， (d)响应所述第一和第二控制信号而使能和/或禁能一电压倍增器。
15.如权利要求14所述的方法，其中仅在所述第一和第二控制信号都识别出同样的检得工作电压范围时，所述电压倍增器被使能和/或禁能。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中在所述第一控制信号和所述第二控制信号都指示所述交流电源电压处于一低的范围时，所述电压倍增器被使能。
17.—种电压倍增器控制电路，包括: 一电压电平检测器，用于检测一交流电源的工作电压范围； 一信号发生器，用于生成一控制信号以识别检得工作电压范围； 一开关，用于响应所述控制信号而使能和/或禁能一电压倍增器。
18.如权利要求17所述的电压倍增器控制电路，还包括一时滞电路，用于控制所述控制信号。
19.如权利要求17或18所述的电压倍增器控制电路，还包括一解除电路，用于在加电期间禁能所述控制模块。
20.如权利要求17、18或19中任一项所述的电压倍增器控制电路，其中所述时滞电路为一硬件电路；和/或所述解除电路为一硬件电路。
21.如权利要求17至20中任一项所述的电压倍增器控制电路，其中所述电压双倍器控制电路以硬件实现。
22.如权利要求17至21中任一项所述的电压倍增器控制电路，还包括一峰值检测器，用于检测所述交流电源的峰值电压并向所述电压电平检测器输出一信号。
23.如权利要求22所述的电压倍增器控制电路，还包括一反馈缓冲器，用于保护自所述峰值检测器输出的所述信号。
24.如权利要求17至23中任一项所述的电压倍增器控制电路，其中所述交流电源为一交流市电电源。
25.一种控制模块，包括多个如权利要求17至24中任一项所述的电压倍增器控制电路，该电压倍增器控制电路可操作用于并行地检测交流电源的工作电压范围。
26.如权利要求25所述的控制模块，其中来自所述电压倍增器控制电路的控制信号被输入至一逻辑控制电路。
27.—种控制电压倍增器的方法，所述方法包括如下步骤: (a)接收具有一工作电压范围的一交流电源； (b)使用一检测器来检测 所述交流电源的所述工作电压范围并生成一控制信号以识别检得工作电压范围；以及， (c)响应所述控制信号而使能和/或禁能一电压倍增器。
【文档编号】G01R19/165GK103718440SQ201280037367
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年8月3日 优先权日:2011年8月5日
【发明者】R.L.哈尔金 申请人:爱德华兹有限公司