一种变流设备的辅助停机装置以及一种变流设备的制作方法

1.本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种变流设备的辅助停机装置以及包括该辅助停机装置的变流设备。


背景技术：

2.变流设备比如逆变器、整流器或变频器等设备，当其遇到严重故障或非常紧急的情况时，需要立即安全停机停止工作，以免故障或事态扩大化，紧急停机可把损失和危险最小化。
3.现有的变流设备一般会配备有紧急停机装置，可通过触发紧急停机按钮来触发紧急停机装置来将变流设备手动地迅速停机。
4.常规的紧急停机装置一般可采用直接或间接地控制变流设备内的变流单元的输入端和输出端紧急断开的方式，触发紧急停机按钮后，紧急停机装置切断变流单元的输入端和输出端，从而达到使得变流设备紧急停机的目的。
5.间接停机的方案一般通过切断控制电源来实现，切断控制电源会使得变流设备的控制单元立刻掉电，控制单元失电的同时会导致主电路的接触器或断路器跳开，从而紧急停机；直接停机的方案为通过连锁机构单元和控制电路直接断开主电路的接触器或断路器，从而紧急停机。
6.从上述间接停机方法或直接停机方案可以看出，现有的紧急停机方案简单粗暴，均为直接将控制电源和主电路全部切断的手段。而直接切断控制电源会威胁到变流设备内的控制单元执行故障记录和掉电时系统的安全运行；直接断开主电路的接触器或断路器亦无法保障变流设备内的控制单元执行故障记录和掉电时系统的安全运行。
7.为解决上述问题，本发明旨在提供一种变流设备的辅助停机装置，能够在紧急停机装置被触发后，辅助变流设备安全停机并同时完成运行信息和故障信息的记录。


技术实现要素：

8.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
9.根据本发明的一方面，提供了一种变流设备的辅助停机装置，所述变流设备包括变流单元和紧急停机装置，所述紧急停机装置包括紧急停机触发单元，响应于所述紧急停机触发单元被触发，所述紧急停机装置断开所述变流单元的直流侧和交流侧，所述辅助停机装置包括：控制单元，所述控制单元获取所述紧急停机触发单元的状态信号，响应于所述紧急停机触发单元的状态信号指示所述紧急停机触发单元被触发，所述控制单元封锁所述变流单元的驱动信号以控制所述变流单元安全停机并同步记录所述变流单元的运行信息和故障信息；以及辅助电源，用于向所述控制单元供电，响应于所述紧急停机触发单元被触
发，所述辅助电源延迟预设时间后停止向所述控制单元供电。
10.更进一步地，所述辅助电源为电容或储能装置。
11.更进一步地，所述变流设备还包括直流支撑电容，所述直流支撑电容跨接于所述变流单元的直流端，所述辅助电源为配电单元，所述辅助电源的输入端跨接于所述直流支撑电容的两端以从所述变流单元的直流侧取电，响应于所述紧急停机触发单元被触发，所述辅助电源消耗所述直流支撑电容上的剩余电量以向所述控制单元供电所述预设时间。
12.更进一步地，所述辅助电源的直流端还跨接于所述变流单元的交流端以从所述变流单元的交流侧取电。
13.更进一步地，所述紧急停机装置还包括直流侧配电单元和交流侧配电单元，所述直流侧配电单元与所述变流单元的直流端连接以用于控制所述变流单元的直流侧的导通或断开，所述交流侧配电单元与所述变流单元的交流端连接以用于控制所述变流单元的交流侧的导通或断开，所述直流侧配电单元和所述交流侧配电单元响应于所述紧急停机触发单元被触发而断开，所述辅助电源通过联动机构与所述紧急停机触发单元、所述直流侧配电单元以及所述交流侧配电单元联动，响应于所述紧急停机触发单元被触发，所述联动机构联动以使得所述直流侧配电单元以及所述交流侧配电单元断开。
14.更进一步地，所述联动机构包括第一分励脱扣器、第二分离脱扣器和中间动作机构，所述第一分励脱扣器和所述第二分励脱扣器分别设置于所述直流侧配电单元和所述交流侧配电单元内以分别触发所述直流侧配电单元和所述交流侧配电单元的断开，所述辅助电源通过所述中间动作机构与所述第一分励脱扣器和所述第二分励脱扣器的线圈连通，响应于所述紧急停机触发单元被触发，所述中间动作机构闭合以使得所述辅助电源向所述第一分励脱扣器和所述第二分励脱扣器的线圈供电，所述直流侧配电单元和所述交流侧配电单元断开。
15.更进一步地，所述中间动作机构为继电器或接触器，所述辅助电源通过所述紧急停机触发单元与所述中间动作机构的线圈连通，所述辅助电源还通过所述中间动作机构的常开开关与所述第一分励脱扣器和所述第二分励脱扣器的线圈连通，响应于所述紧急停机触发单元被触发，所述辅助电源向所述中间动作机构的线圈供电，所述中间动作机构的常开开关闭合以使得所述辅助电源向所述第一分励脱扣器和所述第二分励脱扣器的线圈供电。
16.更进一步地，所述控制单元为所述变流设备的原有的控制单元。
17.更进一步地，所述控制单元为处理器。
18.根据本发明的又一个方面，还提供了一种变流设备，所述变流设备包括变流单元、紧急停机装置以及上述任一项所述的辅助停机装置，所述紧急停机装置用于实现所述变流单元的直流端和交流端的紧急断开，所述辅助停机装置用于辅助所述紧急停机装置以控制所述变流单元安全停机并同步记录所述变流单元的运行信息和故障信息。
附图说明
19.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本发明的上述特征和优点。
20.图1是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的变流设备的结构示意图；
21.图2是根据本发明的另一个方面绘示的另一实施例中的变流设备的结构示意图；
22.图3是根据本发明的另一个方面绘示的另一实施例中的变流设备的结构示意图；
23.图4是根据本发明的另一个方面绘示的另一实施例中的变流设备的结构示意图；
24.图5是根据本发明的另一个方面绘示的另一实施例中的联动机构的结构示意图。
25.为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：
26.110 变流单元
27.120 紧急停机装置
28.121 紧急停机触发单元
29.122 直流侧配电单元
30.123 交流侧配电单元
31.130 辅助停机装置
32.131 控制单元
33.132 辅助电源
34.140 直流支撑电容
35.151 第一分励脱扣器
36.152 第二分励脱扣器
37.153 中间动作机构
具体实施方式
38.给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本发明并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性原理可适用于较宽范围的实施例。由此，本发明并不限于本文中给出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最广义的范围。
39.在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实践可不必局限于这些具体细节。换言之，公知的结构和器件以框图形式示出而没有详细显示，以避免模糊本发明。
40.请读者注意与本说明书同时提交的且对公众查阅本说明书开放的所有文件及文献，且所有这样的文件及文献的内容以参考方式并入本文。除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。
41.注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
43.注意，在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。
44.以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
45.为便于理解本发明的发明构思，首先对现有技术中的变流设备以及变流设备的紧急停机装置进行简要介绍。
46.本发明所述变流设备是指包括变流单元的设备，其中变流单元是指将交流电变成直流电或直流电变成交流电的电路，可包括逆变电路和整流电路等。对应地，变流设备可包括但不限于逆变器、整流器和变频器。
47.一般而言，变流设备的一端与供电电网连接，另一端与负载连接，该供电电网可以是直流供电电网或交流供电电网，负载可以是交流负载或直流负载。因此，本发明将变流单元的两个端口分别称为直流端和交流端，并不限制直流端还是交流端作为变流单元的输入端或输出端。
48.即，变流设备的直流端可以作为输入端或输出端，对应的交流端为输出端或输入端。比如，对于逆变器而言，变流单元的供电电网为直流供电电网，变流单元的直流端为与直流供电电网连接，即直流端作为变流单元的输入端，变流单元的交流端与交流负载连接；对于整流器而言，变流单元的供电电网为交流供电电网，变流单元的交流端与交流供电电网连接，即交流端作为变流单元的输入端，变流单元的直流端与直流负载连接。
49.一般地，紧急停机装置可包括紧急停机触发单元、直流侧配电单元和交流侧配电单元。变流单元的直流端通过该直流侧配电单元与直流供电网络或直流负载连接，变流单元的交流端通过该交流配电单元与交流负载或交流供电网络连接。当变流设备正常工作时，直流侧配单单元和交流侧配电单元处于导通状态，则变流单元的直流端和交流端与对应的电网或负载处于连通状态。紧急停机触发单元可具有与直流侧配电单元和交流侧配电单元联动的联动机构，响应于紧急停机触发单元被触发，直流侧配电单元和交流侧配电单元从导通状态切换至断开状态，则变流单元的直流端和交流端与对应的电网或负载断开，从而实现了变流设备的紧急停机。
50.其中，紧急停机触发单元可以是常规的手动触发按钮或虚拟按键等可实现控制信号输入的设备或装置。直流侧配电单元和交流侧配电单元可以是接触器或断路器等可实现电路的闭合或断开的器件。
51.根据本发明的一个方面，提供一种变流设备的辅助停机装置以及一种包括该辅助停机装置的变流设备，该辅助停机装置可防止紧急停机装置的紧急停机机制导致的突然掉电而引起的系统安全问题和运行信息与故障信息的缺失问题。
52.如图1所示，变流设备包括变流单元110、紧急停机装置120和辅助停机装置130。
53.该紧急停机装置120包括紧急停机触发单元121，响应于紧急停机触发单元121被触发，紧急停机装置120断开变流单元110的直流侧和交流侧，即断开变流单元110与供电电网和负载的连接。
54.辅助停机装置130包括控制单元131和辅助电源132。
55.控制单元131可通过直接或间接的方式与变流单元110的驱动端连接以控制变流单元110的驱动信号。控制单元131还可获取紧急停机触发单元121的状态信号，并响应于该状态信号指示紧急停机触发单元121被触发，控制单元131封锁变流单元110的驱动信号以控制变流单元110安全停机并同步记录变流单元110的运行信息和故障信息。
56.辅助电源132用于向控制单元131供电以支持控制单元131的工作。响应于紧急停机触发单元121被触发，辅助电源132延迟预设时间后停止向控制单元131供电。
57.该预设时间大于等于控制单元131封锁变流单元110的驱动信号并记录完变流单元110的运行信息和故障信息所需要的时间。
58.该辅助电源132可以是现有或将有的储能装置或电容等。可以理解，基于辅助电源132的不同实现方式，可根据需要配备不同的其他单元或模块来实现与紧急停机触发单元121联动的功能。
59.在一实施例中，辅助电源132为常规储能装置。则辅助电源132可配置有具备计时功能的单元，该计时功能的单元至少可完成上述预设时间的计时。则紧急停机触发单元121可与辅助电源132的计时单元连接，并响应于紧急停机触发单元121被触发后启动辅助电源132的计时单元，则辅助电源132可在该预设时间内维持向控制单元131供电。
60.在另一实施例中，辅助电源132为一电容，则该电容充满电后至少可维持上述预设时间的供电电压。在常规状态下，该辅助电源132的两端正常接至一供电端，辅助电源132与供电端可通过一开关器件连接，紧急停机触发单元121则可与该开关器件的具有联动关系，则响应于紧急停机触发单元121被触发，该开关器件断开，则辅助电源132消耗其剩余电量向控制单元131供电，当剩余电量被消耗完或辅助电源两端的电压小于控制单元131的供电电压时，控制单元131断电关闭。可以理解，该辅助电源132可维持控制单元131工作的持续时间与辅助电源132的供电端的电压以及电容的容量有关，因此可基于预设时间设置该供电端的电压和电容的容量。
61.在一更优实施例中，辅助电源132为配电单元，即具备将输入电压转换为控制单元131的工作电压的功能。对应地，辅助电源132的输入端跨接于变流设备内的直流支撑电容140的两端，如图2所示，该直流支撑电容140跨接于变流单元110的直流端。则，辅助电源132从变流单元110的直流侧取电。当变流单元的直流侧和交流侧的输入或输出时，辅助电源132可消耗直流支撑电容140上的剩余电量以向控制单元110供电预设时间。当直流支撑电容140上的剩余电量被消耗完后，控制单元131已完成记录变流单元110的运行信息和故障信息以及控制变流单元安全停机的工作，此时控制单元131也将停止工作，从而使得整个变流设备安全可靠地停机、与外部断开连接并完全断电。
62.本领域的技术人员可以理解，直流支撑电容为变流设备内的常规器件，辅助电源132从变流设备内的常规器件上取电的设置可减小变流设备的器件规模，节省成本。
63.进一步地，该控制单元131可以是变流设备原有的控制模块，辅助电源132也可以是变流设备的原有的控制模块的供电电源。
64.在一更优实施例中，如图3所示，辅助电源132可以同时具有交流和直流配电功能，即辅助电源132还可将输入端的交流电转换为控制单元131所需的工作电压并输送给控制单元131。进一步地，辅助电源132的输入端还可同时跨界于变流单元110的交流端以从变流
单元110的交流侧取电。则当变流设备处于正常工作状态时，辅助电源132与任意一侧(变流单元110的直流侧或交流侧)的连接出现故障比如断开时，辅助电源132仍能正常输出控制单元131的供电电压以保证控制单元131的正常工作。
65.进一步地，为提高紧急停机装置120和辅助停机装置130之间的响应时间，紧急停机机制120可与辅助停机装置130之间设置有联动机构以实现从紧急停机到辅助停机的快速响应。
66.本领域的技术人员可以理解，该联动机构可采用常规的具有联动功能的电子器件来实现，比如分励脱扣器、欠压脱扣器、电动分闸线圈、接触器、继电器、io接口或其他联动开关等任意组合。以下以分励脱扣器为例来对一具体实施例中的联动机构进行说明。
67.具体可如图4所示，紧急停机装置120还包括直流侧配电单元122和交流侧配电单元123。
68.直流侧配电单元122与变流单元110的直流端连接以用于控制所述变流单元110的直流侧的导通或断开。
69.交流侧配电单元123与变流单元110的交流端连接以用于控制变流单元110的交流侧的导通或断开。
70.该直流侧配电单元122和交流侧配电单元123与紧急停机触发单元121之间具有联动关系，响应于紧急停机触发单元121被触发，该直流侧配电单元122和交流侧配电单元123断开以使得变流单元110的直流端和交流端分别与变流设备的供电电网或负载断开连接。
71.进一步地，辅助电源132可通过现有的或将有的联动机构来实现与紧急停机触发单元121、直流侧配电单元122和交流侧配电单元123之间的联动关系，响应于紧急停机触发单元121被触发，联动机构产生联动动作以使得直流侧配电单元122和交流侧配电单元123断开。
72.具体地，如图5所示，该联动机构可包括第一分励脱扣器151、第二分离脱扣器152和中间动作机构153。
73.第一分励脱扣器151设置于直流侧配电单元122内以用于触发直流侧配电单元122的断开。第二分励脱扣器152设置于交流侧配电单元123内以用于触发交流侧配电单元123断开。
74.辅助电源132通过中间动作机构153与第一分励脱扣器151和第二分励脱扣器152的线圈连通，响应于紧急停机触发单元121被触发，中间动作机构153闭合以使得辅助电源132向第一分励脱扣器151和第二分励脱扣器152的线圈供电，则触发直流侧配电单元122和交流侧配电单元123断开。
75.进一步地，该中间动作机构153可以是继电器或接触器。如图5所示，辅助电源132通过紧急停机触发单元121与该中间动作机构153的线圈连通，辅助电源132与第一分励脱扣器151和第二分励脱扣器152的线圈之间通过该中间动作机构153的常开开关连通。
76.则，响应于紧急停机触发单元121被触发，辅助电源132向中间动作机构153的线圈供电，触发中间动作机构153的常开开关闭合以使得辅助电源132向第一分励脱扣器151和第二分励脱扣器152的线圈供电，从而触发直流侧配电单元122和交流侧配电单元123断开。
77.虽然图5以继电器或接触器作为中间动作机构为例，但在其他实施例中，该中间动作机构153还可以是控制单元151或其他控制板上的数字输出接口。
78.本领域的技术人员可以理解，虽然上述实施例以分励脱扣器、继电器或接触器的常开开关为例，但基于不同的电路结构设计和不同联动器件的选择，联动机构还可采用其他对应的组合方式来实现。比如，当采用电动分闸线圈作为直流侧配电单元122和交流侧配电单元123的联动开关器件时，对应的中间动作机构153可采用继电器或接触器的常开触点来实现；当采用欠压脱扣器作为直流侧配电单元122和交流侧配电单元123的联动开关器件时，对应的中间动作机构153可采用继电器或接触器的常闭触点来实现。
79.进一步地，如图5所示的变流设备的紧急停机过程如下：
80.触发紧急停机触发单元121，辅助电源132与中间动作机构132的线圈的连接回路通电，中间动作机构132的常开开关闭合，辅助电源132与第一分励脱扣器151和第二分励脱扣器152的线圈的连接回路通电，触发直流侧配电单元122和交流侧配电单元123断开，从而使得变流单元110的直流端和交流端分别断开与供电电网或负载的连接；
81.同时，控制单元131接收到紧急停机触发单元121的状态信号，判断出该状态信号指示该紧急停机触发单元121被触发，则控制单元131立刻封锁变流单元110的驱动信号使得变流单元110安全可靠地停机，并同步记录和存储当前的运行信息和故障信息。
82.由于控制单元131的执行动作快于联动机构的响应动作，因此控制单元131封锁变流单元110的驱动信号的时刻要早于联动机构的完全响应时刻，进而使得变流单元110可安全可靠地停机。
83.而直流支撑电容140上的剩余电量可维持控制单元131工作一定时间，因此控制单元131足以执行记录和存储当前的运行信息和故障信息的动作。
84.本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
85.本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
86.结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
87.结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域中所知的任
何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
88.在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
89.提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本发明的保护范围应当以所附权利要求书为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本发明的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本发明的保护范围之内。