CN103095102A - 变频器控制方法和设备及变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种变频器控制方法和设备及变频器。其中一种变频器控制设备，包括：采样单元、主控单元、通信单元和备用单元；其中，采样单元用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号；主控单元用于，根据采样单元采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数；与备用单元进行载波同步；与备用单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据；其中备用单元，用于在主控单元出现故障后接替主控单元工作。本发明实施例提供的技术方案有利于降低变频器控制设备故障保护的成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及变频器控制方法和设备及变频器。
背景技术
变频器是通过电力电子器件将工频的电源切换成另外一种频率的电源转换设备。高压大功率变频器被广泛应用于例如大型的矿泉水应用生产厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的风机、水泵、压缩机、轧钢机等等。
高压大功率电机能源消耗巨大，为其增加变频器控制设备是电机节能的重要措施，现有技术对于变频器控制设备的故障保护问题考虑不足，使得其故障保护的成本变得颇高。
发明内容
本发明实施例提供一种变频器控制方法和设备及变频器，以期降低变频器控制设备故障保护的成本。
本发明第一方面提供一种变频器控制设备，包括：
采样单元、主控单元、通信单元和备用单元；
其中，所述采样单元用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号；
所述主控单元用于，根据所述采样单元采样得到的电信号生成用以控制所述变频器输出的控制参数；与所述备用单元进行载波同步；与所述备用单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据；
其中，所述备用单元，用于在所述主控单元出现故障后接替所述主控单元工作。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述采样单元和所述主控单元组成采样主控单元，所述备用单元包括第一备用子单元，其中，所述第一备用子单元作为所述采样主控单元的备用单元，所述第一备用子单元用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，根据采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数；与所述采样主控单元进行载波同步；与所述采样主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据；在所述采样主控单元出现故障后接替所述采样主控单元工作；
或者，
所述备用单元包括第二备用子单元和第三备用子单元，
其中，所述第二备用子单元作为所述主控单元的备用单元，所述第二备用子单元用于，根据所述采样单元采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数；与所述主控单元进行载波同步；与所述主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，在所述主控单元出现故障后接替所述主控单元工作；所述第三备用子单元作为所述采样单元的备用单元，所述第三备用子单元用于采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，在所述采样单元出现故障后接替所述采样单元工作。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述主控单元分别与所述采样单元、所述第二备用子单元、所述第三备用子单元和所述通信单元连接；
所述第二备用子单元还分别与所述采样单元、所述第三备用子单元和所述通信单元连接。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，所述主控单元与所述采样单元通过热插拔连接器连接；和/或，
所述主控单元与所述第三备用子单元通过热插拔连接器连接；和/或，
所述主控单元与所述通信单元通过热插拔连接器连接；和/或，
所述第二备用子单元与所述采样单元通过热插拔连接器连接；和/或，
所述第二备用子单元与所述第三备用子单元通过热插拔连接器连接；
和/或，所述第二备用子单元与所述通信单元通过热插拔连接器连接。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，所述热插拔连接器为三态驱动门。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第一方面的第二种可能的实施方式或第一方面的第三种可能的实施方式或第一方面的第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述变频器控制设备还包括用于供电的供电单元；其中，所述备用单元还包括第四备用子单元，其中，所述第四备用子单元作为所述供电单元的备用单元，所述第四备用子单元用于接替出现故障后的所述供电单元工作，所述第四备用子单元和所述供电单元之间通过热插拔连接器连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第一方面的第二种可能的实施方式或第一方面的第三种可能的实施方式或第一方面的第四种可能的实施方式或第一方面的第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，所述采样单元和第三备用子单元均包括至少一条电压采样支路；
其中，所述电压采样支路包括：放大器和模数转换器，其中，所述放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述放大器的正输入端与电压采样点连接，所述放大器的输出端还与所述放大器的负输入端连接；
或者，
所述电压采样支路包括：模拟开关和模数转换器，其中，所述模数转换器的输入端通过所述模拟开关与电压采样点连接；
或者，
所述电压采样支路包括：继电器和模数转换器，其中，所述模数转换器的输入端通过所述继电器与电压采样点连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第一方面的第二种可能的实施方式或第一方面的第三种可能的实施方式或者第一方面的第四种可能的实施方式或第一方面的第五种可能的实施方式或者第一方面的第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，所述采样单元和第三备用子单元均包括至少一条电流采样支路；
其中，所述电流采样支路包括：第一电阻、第二电阻、第二放大器、模数转换器和第一场效应三极管，所述第二放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二放大器的正输入端与电流采样点连接，所述第二放大器的输出端还与所述第二放大器的负输入端连接；所述第一场效应三极管的漏极通过所述第一电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第一场效应三极管的源极接地，所述第一场效应三极管的栅极通过所述第二电阻与所述第一控制端连接；
或者，
所述电流采样支路包括：第一电阻、第二电阻、第二放大器、模数转换器、第一场效应三极管、第三电阻、第四电阻和第二场效应三极管，所述第二放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二放大器的正输入端与电流采样点连接，所述第二放大器的输出端还与所述第二放大器的负输入端连接；所述第一场效应三极管的漏极通过所述第一电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第一场效应三极管的源极接地，所述第一场效应三极管的栅极通过所述第二电阻与所述第一控制端连接；所述第二场效应三极管的漏极通过所述第三电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第二场效应三极管的源极接地，所述第二场效应三极管的栅极通过所述第四电阻与所述第二控制端连接；
或者，
所述电流采样支路包括：第一电阻、第二电阻、第二放大器、第三放大器、模数转换器和第一场效应三极管，其中，所述第二放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二放大器的正输入端与所述第三放大器的输出端连接，所述第三放大器的正输入端与电流采样点连接，所述第二放大器的输出端还与所述第二放大器的负输入端连接，所述第三放大器的输出端还与所述第三放大器的负输入端连接；所述第一场效应三极管的漏极通过所述第一电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第一场效应三极管的源极接地，所述第一场效应三极管的栅极通过所述第二电阻与所述第一控制端连接；
或者，
所述电流采样支路包括：第一电阻、第二电阻、第二放大器、第三放大器、模数转换器、第一场效应三极管、第三电阻、第四电阻和第二场效应三极管，其中，所述第二放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二放大器的正输入端与所述第三放大器的输出端连接，所述第三放大器的正输入端与电流采样点连接，所述第二放大器的输出端还与所述第二放大器的负输入端连接，所述第三放大器的输出端还与所述第三放大器的负输入端连接；所述第一场效应三极管的漏极通过所述第一电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第一场效应三极管的源极接地，所述第一场效应三极管的栅极通过所述第二电阻与所述第一控制端连接；所述第二场效应三极管的漏极通过所述第三电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第二场效应三极管的源极接地，所述第二场效应三极管的栅极通过所述第四电阻与所述第二控制端连接。
本发明第二方面提供一种变频器，包括：
变压器、与所述变压器连接的主回路、以及与所述变压器和所述主回路连接的变频器控制设备，其中，所述变频器控制设备为如权利要求1至8任一项所述的变频器控制设备。
本发明第三方面提供一种变频器控制方法，变频器控制设备包括主控单元和备用单元，所述方法包括：
所述备用单元和所述主控单元进行载波同步；
所述备用单元和所述主控单元进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据同步；
在所述主控单元出现故障时，所述备用单元接替所述主控单元工作；
其中，所述主控单元用于，根据对所述变频器的输入电信号和/或输出电信号进行采样而得到的电信号，生成用以控制所述变频器输出的控制参数。
结合第三方面，在第一种可能的实施方式中，所述备用单元和所述主控单元进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据同步包括：所述备用单元和所述主控单元基于串行外设接口SPI总线或集成电路IIC总线，进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据同步。
结合第三方面或第三方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述备用单元和所述主控单元进行载波同步，包括：
所述备用单元接收到所述主控单元发送的载波同步信号时启动定时器，根据接收到的所述载波同步信号生成载波信号，利用所述载波信号发送时间戳和所述定时器记录的载波信号生成时长，对生成的所述载波信号进行校准，以使得所述备用单元和所述单元载波同步。
可以看出，本发明实施例提供的变频器控制设备包括：采样单元、主控单元、通信单元和备用单元；其中，采样单元用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号；主控单元用于，根据采样单元采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数，与备用单元进行载波同步；与备用单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，其中，备用单元，用于与主控单元进行载波同步信号；与主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据；在主控单元出现故障后接替主控单元工作。由于在变频器控制设备中增设了用于接替出现故障后的主控单元工作的备用单元，这样不必更换整个变频器控制设备，可实现其中关键部件的故障保护，有利于控制故障保护成本；且主控单元和备用单元进行数据和载波的同步，这样有利于在故障时实现主控单元和备用单元之间的无缝切换，进而有利于提高变频器运行的稳定性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所可使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1-a是本发明实施例提供的一种变频器控制设备的示意图；
图1-b是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图1-c是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图1-d是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图1-e是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图1-f是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图1-g是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图1-h是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图1-i是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图1-j是本发明实施例提供的一种采样单元和主控单元通过热插拔连接器连接的示意图；
图1-k是本发明实施例提供的一种主备供电单元的输出连接示意图；
图2-a是本发明实施例提供的一种采样单元的示意图；
图2-b是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图2-c是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图2-d是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图2-e是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图2-f是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图2-g是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图2-h是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图2-i是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图2-j是本发明实施例提供的另一种采样单元的示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种变频器控制设备的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种变频器的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种变频器控制方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种变频器控制方法和设备及变频器，以期降低变频器控制设备故障保护的成本。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下分别进行详细说明。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明变频器控制设备的一个实施例。其中，一种变频器控制设备可以包括：采样单元、主控单元、通信单元和备用单元；其中，上述备用单元可用于接替出现故障后的上述采样单元、上述主控单元和上述通信单元中的至少一个工作。举例来说，上述备用单元可用于接替出现故障后的上述主控单元和/或采样单元工作。
在本发明的一些实施例中，采样单元可用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号。主控单元可用于，根据上述采样单元采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数；与上述备用子单元进行载波同步；与上述备用单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据。其中，上述备用单元可用于与上述主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，与上述主控单元进行载波同步，在上述主控单元出现故障后接替上述主控单元工作。
其中，主控单元和备用单元进行载波同步的方式有很多。例如，主控单元向备用单元发送载波信号发送时间戳和载波同步信号；备用单元在接收到主控单元发送的载波同步信号时启动定时器，根据接收到的载波同步信号生成载波信号，利用载波信号发送时间戳和定时器记录的载波信号生成时长，对生成的载波信号进行校准，以使得主控单元和备用单元载波同步。
其中，主控单元和备用单元进行非时间敏感数据和时间敏感数据同步的方式有很多。例如，主控单元和备用单元可基于串行外设接口总线，进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据。
下面结合附图进行举例说明。
首先请参见图1-a~图1-e，图1-a~图1-e为本发明实施例提供的几种变频器控制设备100的结构示意图。如图1-a~图1-c所示，其中，变频器控制设备100可包括：备用单元110、采样单元101、主控单元102和通信单元103。备用单元110用于接替出现故障后的采样单元101、主控单元102和通信单元103中的至少一个的工作。
其中，在图1-a所示结构中，备用单元110可用于接替故障后的主控单元102的工作。在图1-b所示结构中，备用单元110可用于接替故障后的采样单元101的工作。在图1-c所示结构中，备用单元110可用于接替故障后的通信单元103的工作。在图1-d所示结构中，备用单元110可用于接替故障后的采样单元101和/或主控单元102的工作。在图1-e所示结构中，备用单元110可用于接替故障后的采样单元101、主控单元102和/或通信单元103的工作。其它场景则可以此类推，此处不再一一举例。
在本发明的一些实施例中，例如图1-f所示，变频器控制设备100还可包括用于供电的供电单元104。其中，供电单元104用于为变频器控制设备100中的各需要供电的单元（例如备用单元110、采样单元101、主控单元102和通信单元103等）供电。其中，图1-f所示结构是在图1-d所示结构的基础上增设供电单元104而得到的，其它情况可以此类推。图1-f未示出供电单元104与变频器控制设备100中的被供电单元之间的供电线路。
其中，采样单元101主要用于，采样变频器的输入电信号（例如输入电流信号和/或输入电压信号）和/或输出电信号（例如输出电流信号和/或输出电压信号）。主控单元102主要用于，根据采样单元101采样得到的电信号生成用于控制变频器输出的控制参数，主控单元102向变频器主回路（如主回路中的功率单元）传递生成的控制参数以控制变频器的输出。
在本发明的一些实施例中，例如图1-g所示，通信单元103可包括主回路通信单元1031和对外通信单元1032。其中，主控单元102可通过主回路通信单元1031与变频器的主回路通信（主要与主回路中的各功率单元通信），例如主控单元102可将生成的控制参数通过主回路通信单元1031向变频器的主回路中的功率单元传递以控制变频器的输出，其中，主回路通信单元1031可为光纤通信单元或者电缆通信单元等等。主控单元102还可通过对外通信单元1032与外部设备（其中，此处的外部设备例如可为管理设备等可与变频器通信的设备）进行通信，例如，主控单元102可通过对外通信单元1032向管理设备上报故障告警等。当然，如果变频器控制设备100无需和外部设备进行通信，则可省略对外通信单元1032。
在本发明一些实施例中，例如图1-h所示，采样单元101和主控单元102可组成采样主控单元105。备用单元110可包括第一备用子单元111，其中，第一备用子单元111可作为采样主控单元105的备用单元，第一备用子单元可用于接替出现故障后的采样主控单元105工作。在此场景下，处于备用状态的第一备用子单元111可称备用采样主控单元。
其中，采样主控单元105包括采样单元101和主控单元102的主要功能。
例如，采样主控单元105主要用于，采样变频器的输入电信号（例如输入电流信号和/或输入电压信号）和/或输出电信号（例如输出电流信号和/或输出电压信号），根据采样得到的电信号生成控制参数生成用于控制变频器输出的控制参数，向变频器的主回路（如主回路中的功率单元）传递生成的控制参数以控制变频器的输出。进一步的，采样主控单元105还可用于向第一备用子单元111发送载波同步信号；向第一备用子单元111同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据；第一备用子单元111可用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，与采样主控单元105同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，根据采样主控单元105发送的载波同步信号与采样主控单元105进行载波同步，在采样主控单元105出现故障后接替采样主控单元105工作。
在本发明一些实施例中，采样主控单元105可通过第一热插拔连接器（或其它连接器）与通信单元103连接，例如，采样主控单元105可通过第一热插拔连接器（或其它连接器）与通信单元103中的主回路通信单元1031和/或对外通信单元1032连接。第一备用子单元111亦可通过第二热插拔连接器（或其它连接器）与通信单元103连接，例如，第一备用子单元111可通过第二热插拔连接器（或其它连接器）与通信单元103中的主回路通信单元1031和/或对外通信单元1032连接。其中，第一热插拔连接器和第二热插拔连接器可为相同或不同的热插拔连接器。第一备用子单元111处于备用状态时其向通信单元103的输出处于封锁状态。
在本发明的另一些实施例中，如图1-i所示，备用单元110可包括第二备用子单元112和第三备用子单元113，其中，第二备用子单元112作为主控单元102的备用单元，第二备用子单元112用于接替出现故障后的主控单元102工作；第三备用子单元113作为采样单元101的备用单元，第三备用子单元113用于接替出现故障后的采样单元101工作。在此场景下，处于备用状态的第二备用子单元112可称备用主控单元；而处于备用状态的第三备用子单元113可称备用采样单元。
在本发明的一些实施例中，主控单元102可分别与采样单元101、第二备用子单元112、第三备用子单元113和通信单元103连接；类似的，第二备用子单元112可分别与主控单元102、采样单元101、第三备用子单元113和通信单元103连接。
在本发明的一些实施例中，主控单元102与采样单元101可通过第三热插拔连接器（或其它连接器）连接，主控单元与第三备用子单元113可通过第四热插拔连接器连接（或其它连接器）。主控单元102与通信单元103可通过第五热插拔连接器（或其它连接器）连接。第二备用子单元112与采样单元103可通过第六热插拔连接器（或其它连接器）连接。第二备用子单元112与第三备用子单元113可通过第七热插拔连接器（或其它连接器）连接。第二备用子单元112与通信单元103可通过第八热插拔连接器（或其它连接器）连接。其中，第三热插拔连接器和第六热插拔连接器可为相同或不同的热插拔连接器。第四热插拔连接器和第七热插拔连接器可为相同或不同的热插拔连接器。第五热插拔连接器和第八热插拔连接器可为相同或不同的热插拔连接器。第二备用子单元112处于备用状态时，其向采样单元101、主控单元102、第三备用子单元113和通信单元103的输出处于封锁状态。第三备用子单元113处于备用状态时其向主控单元102、第二备用子单元112的输出处于封锁状态。其中，主控单元102可通过热插拔连接器选择使用采样单元101或第三备用子单元113来采样输出信号。参见图1-j，图1-j为主控单元102与采样单元101通过热插拔连接器连接的示意图，其它通过热插拔连接器连接的场景与此类似。
在本发明的一些实施例中，主控单元102还可用于，向第二备用子单元112同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据。其中，非时间敏感数据可指，在变频器开始正常运行后，其数值不随时间变化而不断变化的数据，或者，在一定时长内，其数值不随时间变化而不断变化的数据。举例来说，在变频器启动时配置的静态参数（如比例积分/微分参数、向量/扭矩曲线参数等）都可认为是非时间敏感数据。时间敏感数据可指，在变频器开始运行后，其数值随着时间变化而经常变化的数据，比如，随机存储器中的数据，这类数据是随着时间可能实时进行改变的（每个控制周期都可能会变化），例如调制波、电机参数（有参数辨识的情况下）等等都可认为是时间敏感数据。
在本发明的一些实施例中，主控单元102还可用于向第二备用子单元112发送载波同步信号，以同步主控单元102和第二备用子单元112的载波。第二备用子单元112可根据来自主控单元102的载波同步信号与主控单元102进行载波同步。
在本发明的一些实施例中，第二备用子单元112可用于，与主控单元102同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，根据主控单元102发送的载波同步信号与主控单元102进行载波同步，在主控单元102出现故障后接替主控单元102工作。此外，第三备用子单元113可用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，在采样单元101出现故障后接替采样单元101工作。
可以看出，基于图1-i所示机制，采样单元和主控单元实现交叉备份，如果主用采样单元或主用主控单元发生故障，则可进行无缝切换。在进行无缝切换过程中，备用单元（如备用采样单元和备用主控单元）替换故障主用单元（如主用采样单元和主用主控单元），备用单元切换为主用状态。并且，备用单元进行报警以提醒更换故障主用单元。若是通过热插拔连接器连接，则可将故障单元直接带电拔出，更换上完好的采样单元或主控单元，其中，更换的采样单元或主控单元可处于备用状态，在当前的主用采样单元或主用主控单元发生故障时再进行主备状态切换。
在本发明的一些实施例中，例如图1-k所示，备用单元110还包括第四备用子单元114，其中，第四备用子单元114作为供电单元104的备用单元，第四备用子单元114用于接替出现故障后的供电单元104工作。此场景下，第四备用子单元114可称备用供电单元。图1-k中以供电单元104和第四备用子单元114通过二极管合路实现主备的热插拔备份为例，当然，供电单元104和第四备用子单元114也可通过其它切换电路实现主备故障切换，例如。第四备用子单元114和供电单元101之间通过热插拔连接器连接，以便实现第四备用子单元114和供电单元101的热插拔，方便供电单元的更换。另外，图1-k中用电器件为变频器控制设备中需要用电的单元，包括采样单元、主控单元或备用单元等。
在本发明一些实施例中，采样单元101和第三备用子单元均可包括：至少一条电压采样支路和/或至少一条电流采样支路。电压采样支路的形式可能是多种多样的。电流采样支路的形式也可能是多少多样的。
举例来说，如图2-a所示，采样单元101中的电压采样支路可以包括：放大器A1和模数转换器101-ad1，其中，放大器A1的输出端与模数转换器101-ad1的输入端连接，放大器A1的正输入端与电压采样点V_U1连接，放大器A1的输出端还与放大器A1的负输入端连接。电压采样点V_U1还可分别通过二极管和电阻接地。图2-b示出的采样单元101包括多条如图2-a所示的电压采样支路，例如假设采样单元101需要采样三相电压，则采样单元101可配置三条如图2-a所示的电压采样支路。图2-a和图2-b示出了结构相对简单、成本相对低廉的一种电压采样支路。
如图2-c所示，采样单元101中的电压采样支路可以包括：模拟开关1011和模数转换器101-ad1，其中模数转换器101-ad1的输入端通过模拟开关1011与电压采样点V_U1连接，电压采样点V_U1还可分别通过二极管和电阻接地。参见图2-d，图2-d示出的采样单元101包括多条如图2-c所示电压采样支路，例如假设采样单元101需要采样三相电压，采样单元101可配置三条如图2-c所示的电压采样支路。图2-c和图2-d示出了一种可控性强的电压采样支路。
例如图2-e所示，采样单元101中的电压采样支路可以包括：继电器1012和模数转换器101-ad1，其中，模数转换器101-ad1的输入端通过继电器1012与电压采样点V_U1连接，电压采样点V_U1还可分别通过二极管和电阻接地。参见图2-f，图2-f示出的采样单元101包括多条如图2-e所示电压采样支路，例如采样单元101需要采样三相电压，采样单元101可配置三条如图2-e所示的电压采样支路。图2-e和图2-f示出了一种安全性高的电压采样支路。
其中，如图2-a~2-f所示的电压采样支路中，通过引入放大器、模拟开关或继电器等，以便实现采样单元的热插拔，方便采样单元的更换。
在本发明一些实施例中，采样单元101需采样多个电压采样点时，采样单元101中配置的多条电压采样支路中可同时包括图2-a、图2-c和图2-e所示的电压采样支路。
举例来说，如图2-g所示，采样单元101中的电流采样支路可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第二放大器A2、模数转换器101ad1和第一场效应三极管Q1，第二放大器A2的输出端与模数转换器101-ad1的输入端连接，第二放大器A2的正输入端与电流采样点I_U1连接，第二放大器A2的输出端还与第二放大器A2的负输入端连接。电流采样点I_U1还可通过电阻接地。第一场效应三极管Q1的漏极d通过第一电阻R1与第二放大器A2的正输入端连接，第一场效应三极管Q1的源极s接地，第一场效应三极管Q1的栅极g通过第二电阻R2与第一控制端C_1连接。进一步的，为实现多种控制状态，如图2-h所示，采样单元101中的电流采样支路还可包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第二场效应三极管Q2，其中，第二场效应三极管Q2的漏极d通过第三电阻R3与第二放大器A2的正输入端连接，第二场效应三极管Q2的源极s接地，第二场效应三极管Q2的栅极g通过第四电阻R4与第二控制端C_2连接。
又例如，如图2-i所示，采样单元101中的电流采样支路可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第二放大器A2、第三放大器A3、模数转换器101ad1和第一场效应三极管Q1，第二放大器A2的输出端与模数转换器101-ad1的输入端连接，第二放大器A2的正输入端与第三放大器A3的输出端连接，第三放大器A3的正输入端与电流采样点I_U1连接，第二放大器A2的输出端还与第二放大器A2的负输入端连接，第三放大器A3的输出端还与第三放大器A3的负输入端连接。电流采样点I_U1还可通过电阻接地。第一场效应三极管Q1的漏极d通过第一电阻R1与第二放大器A2的正输入端连接，第一场效应三极管Q1的源极s接地，第一场效应三极管Q1的栅极g通过第二电阻R2与第一控制端C_1连接。进一步的，为实现多种控制状态，如图2-j所示，采样单元101中的电流采样支路还可包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第二场效应三极管Q2，其中，第二场效应三极管Q2的漏极d通过第三电阻R3与第二放大器A2的正输入端连接，第二场效应三极管Q2的源极s接地，第二场效应三极管Q2的栅极g通过第四电阻R4与第二控制端C_2连接。
其中，在如图2-g~2-i所示的电流采样支路中，引入放大器和三极管等，以便实现采样单元的热插拔，方便采样单元的更换。
需要说明的是，本发明各实施例中提及的热插拔连接器例如可以是三态驱动门或其它类型的热插拔连接器。
可以看出，本实施例变频器控制设备包括：采样单元、主控单元、通信单元和备用单元；其中，备用单元，用于接替出现故障后的采样单元、主控单元和通信单元中的至少一个工作；其中，采样单元用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号；主控单元用于，根据采样单元采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数。由于在变频器控制设备中增设了用于接替出现故障后的采样单元、主控单元和通信单元中的至少一个工作的备用单元，这样不必更换整个变频器控制设备，可实现其中关键部件的故障保护，有利于控制故障保护成本。
进一步的，主用采样单元（或备用采样单元）和主用主控单元（或备用主控单元）通过热插拔连接器连接，有利于实现故障采样单元或主控单元的热插拔更换。主用主控单元和备用主控单元之间同步载波和控制数据，有利于实现主用主控单元和备用主控单元的无缝切换。
为便于更好的理解和实施本发明实施例的上述方案，下面举例两个具体应用场景进行详细说明。
请参见图3，图3为本发明实施例提供的另一种变频器控制设备300的结构示意图。其中，变频器控制设备300可以包括：主用采样单元301、备用采样单元311、主用主控单元302、备用主控单元312、通信单元303、主用供电单元304和备用供电单元314。
其中，备用采样单元311用于接替故障后的主用采样单元301工作，备用主控单元312用于接替故障后的主控单元302工作，备用供电单元314用于接替故障后的主供电单元304工作。
其中，采样单元（如主用采样单元301和备用采样单元311）所采样电信号的种类可能有模拟电流信号和模拟电压信号，采样单元还可能接收和/或发送数字信号等。
在本发明的一些实施例中，对于模拟信号，例如可通过直连或模拟开关或继电器等实现主用采样单元301和备用采样单元311之间模拟信号选通，可利用运放管、场效应三极管、晶体三极管或者其它逻辑器件实现主用采样单元301和备用采样单元311对于模拟信号的热插拔，具体结构可参考图2-a~图2-j。对于数字信号，可使用热插拔连接器（如三态驱动门）实现主用采样单元301和备用采样单元311对于数字信号的热插拔和备份。
在本发明一些实施例中，主控单元（主用主控单元302、备用主控单元312）的热插拔处理可与针对采样单元的处理方式类似，主用主控单元302和备用主控单元312之间备份可能涉及如下几个方面：
首先，对于主控单元的备份，需主用主控单元和备用主控单元实现对板状态检测，当发现主用主控单元状态异常后，备用主控单元312切换成为主用状态；其次，对于中/高压变频器来说，最好实现载波同步和控制数据同步，以便实现主用主控单元和备用主控单元之间的无缝切换。
在本发明一些实施例中，可在主用主控单元302和备用主控单元312之间设置工作状态传递线和主备状态传递线，其中，工作状态传递线可用于向对端传递当前的工作状态（工作状态正常或工作状态异常），主备状态传递线可用于向对端传递当前的主备状态（主用状态或备用状态）。主用主控单元302和备用主控单元312之间还可设置通信总线（例如串行外设接口（SPI，Serial PeripheralInterface）总线或集成电路（IIC，Inter-Integrated Circuit）总线或其它类型的通信总线等），通过该通信总线进行载波同步和数据同步。其中，主用主控单元302可通过向备用主控单元312发送载波同步信号以实现载波同步。
其中，数据同步可包括非时间敏感数据和时间敏感数据同步。
在变频器的运行期间，主用主控单元和备用主控单元需要对于时间敏感数据进行同步，例如在一个控制周期中，主用主控单元向备用主控单元发送时间敏感数据，实现时间敏感数据同步。在主用主控单元和备用主控单元之间切换后，备用主控单元按照最新同步数据运行，以实现主用主控单元和备用主控单元之间的无缝切换。
在本发明一些实施例中，主用主控单元和备用主控单元可为热备份，即输入信号（例如来自通信单元或采用单元的信号）同时会传输到主用主控单元和备用主控单元上，主用主控单元302的输出端口处于开放状态，备用主控单元312和主用主控单元302之间通信端口处于开放状态，而备用主控单元312对除主用主控单元302之外的其它单元的输出端口处于封锁状态，例如，备用主控单元312向采样单元301、备用采用单元311和通信单元303的输出处于封锁状态。
当主用主控单元和备用主控单元之间发生状态切换时，备用主控单元切换为主用状态（即切换为主用主控单元），端口输出状态进行互换。由于载波和数据同步，所以可以实现无缝切换。
下面举例三个场景来说明主用主控单元和备用主控单元之间的切换。
场景一、
变频器上电过程中，主用主控单元和备用主控单元将自身默认为备用状态；主用主控单元和备用主控单元检测到自身单板在位信号和槽位号后，将自身设定为在线状态；在主用主控单元和备用主控单元自检完成后将自身设为好板，根据自身槽位号设定自身为主用状态还是备用状态，可由管理设备配置上电时那个槽位号对应主用状态，那个槽位号对应备用状态。备用主控单元封锁其向除主用主控单元之外的其它单元的输出。主备主控单元同时工作，例如可由管理设备为主用主控单元、备用主控单元配置相关数据（如非时间敏感数据），主用主控单元运行过程中向备用主控单元发送载波同步信号和其更新的时间敏感数据。
场景二、
主用主控单元正常，备用主控单元异常。主用主控单元正常工作时，若备用主控单元工作状态异常，主用主控单元向备用主控单元发送复位信号，若备用主控单元仍异常，主用主控单元则可向管理设备上报故障告警以提醒更换备用主控单元。更换备用主控单元后，更换的备用主控单元重启，主用主控单元可先为备用主控单元更新非时间敏感数据，备用主控单元正常运行后，主用主控单元向备用主控单元发载波同步信号和更新的时间敏感数据，主用主控单元和备用主控单元进入正常运行过程。主控单元可实现热插拔在线更换。
场景三、
运行中的主用主控单元出现异常，备用主控单元正常。主用主控单元发生异常之后，主用主控单元可首先确定其是否可以带病运行，若不可以，则需要主用主控单元和备用主控单元切换，备用主控单元切换主用状态，备用主控单元打开输出，向故障板（之前的主用主控单元）发送复位信号，若故障板仍异常（故障信号例如可为高电平信号或低电平信号），则新切换的主控单元可上报故障告警，待更换故障板之后，新切换的主用主控单元先向新更换的主控单元（此时为备用主控单元）发送非时间敏感数据，然后主用主控单元和备用主控单元正常运行，主用主控单元向备用主控单元发送载波同步信号和最新的时间敏感数据。主控单元可实现热插拔在线更换。
其中，上述几种场景下的主备主控单元的工作方式均为举例，在实际应用中可根据具体需要进行适应性调整。
请参见图4，图4为本发明实施例提供的另一种变频器控制设备400的结构示意图。其中，变频器控制设备400可以包括：主用采样主控单元401、备用采样主控单元411、通信单元402、主用供电单元403和备用供电单元413。其中备用采样主控单元411用于接替故障后的主用采样主控单元401工作，备用供电单元403用于接替故障后的主供电单元413工作。
其中，采样主控单元（如主用采样主控单元401和备用采样主控单元411）所采样电信号的种类可能有模拟电流信号和模拟电压信号，采样主控单元还可能接收和/或发送数字信号等。
在本发明的一些实施例中，对于模拟信号，例如可通过直连或模拟开关或继电器等实现主用采样主控单元401和备用采样主控单元411之间模拟信号选通，可利用运放管、场效应三极管、晶体三极管或者其它逻辑器件实现主用采样主控单元401和备用采样主控单元411对于模拟信号的热插拔，具体结构可参考图2-a~图2-j。对于数字信号，可使用热插拔连接器（如三态驱动门）实现主用采样主控单元401和备用采样主控单元411对于数字信号的热插拔和备份。
在本发明一些实施例中，对于采样主控单元备份，需主用采样主控单元和备用采样主控单元实现对板状态检测，发现主用采样主控单元状态异常后，备用采样主控单元411切换成为主用状态；其次，对于中/高压变频器来说，最好实现载波同步和控制数据同步，以便实现主用采样主控单元和备用采样主控单元的无缝切换。
在本发明一些实施例中，可在主用采样主控单元401和备用采样主控单元411之间设置工作状态传递线和主备状态传递线，其中，工作状态传递线可用于向对端传递当前的工作状态（工作状态正常或工作状态异常），主备状态传递线可用于向对端传递当前的主备状态（主用状态或备用状态）。主用采样主控单元401和备用采样主控单元411之间还可设置通信总线（例如SPI总线），通过该通信总线进行载波同步和数据同步。其中，主用采样主控单元401可通过向备用采样主控单元411发送载波同步信号，以实现主用采样主控单元401和备用采样主控单元411的载波同步。
其中，数据同步可包括非时间敏感数据和时间敏感数据同步。
在变频器的运行期间，主用采样主控单元401和备用采样主控单元411需要对于时间敏感数据进行同步，例如在一个控制周期中，主用采样主控单元401向备用采样主控单元411发送时间敏感数据，实现时间敏感数据同步。在主用采样主控单元和备用采样主控单元切换后，备用采样主控单元411按照最新同步数据运行，以实现主用采样主控单元和备用采样主控单元的无缝切换。
在本发明的一些实施例中，主用采样主控单元和备用采样主控单元可为热备份，即输入信号（例如来自通信单元的信号）同时会传输到主用采样主控单元和备用采样主控单元上，其中，主用采样主控单元401的输出端口处于开放状态，备用采样主控单元411和主用采样主控单元401之间输出端口处于开放状态，而备用采样主控单元411向除主用采样主控单元401之外的其它单元的输出端口处于封锁状态，例如，备用采样主控单元411向通信单元402的输出处于封锁状态。
主用采样主控单元和备用采样主控单元发生切换时，备用采样主控单元411切换为主用状态（即切换为主用主控单元），信号输出状态互换。由于载波和数据同步，所以可以实现主用采样主控单元和备用采样主控单元无缝切换。
下面举例三个场景来说明主用采样主控单元和备用采用主控单元切换。
场景一、
变频器上电过程中，主用采样主控单元和备用采样主控单元将自身默认为备用状态；主用采样主控单元和备用采样主控单元检测到自身单板在位信号和槽位号后，将自身设定为在线状态；在主用采样主控单元和备用采样主控单元自检完成后将自身设为好板，根据自身槽位号设定自身为主用状态还是备用状态。备用采样主控单元411封锁其向除主用采样主控单元401之外的其它单元的输出。主备采样主控单元同时工作，由管理设备为主用采样主控单元401、备用采样主控单元411配置相关数据（非时间敏感数据），主用采样主控单元401运行过程中，向备用采样主控单元411发送载波同步信号和其更新的时间敏感数据，以便实现主备用采样主控单元的无缝切换。
场景二、
主用采样主控单元401正常，备用采样主控单元411异常。其中，主用采样主控单元401正常工作时，若备用采样主控单元411工作状态异常，主用采样主控单元401向备用采样主控单元411发送复位信号，若备用采样主控单元411仍异常，主用采样主控单元401则可向管理设备上报故障告警以提醒更换备用采样主控单元。在更换备用采样主控单元411之后，更换的备用采样主控单元重启，主用采样主控单元可先为备用采样主控单元更新非时间敏感数据，备用采样主控单元正常运行后，主用采样主控单元向备用主控单元发送载波同步信号和更新的时间敏感数据，主备采样主控单元进入正常运行过程。采样主控单元可实现热插拔在线更换。
场景三、
运行中的主用采样主控单元401出现异常，备用采样主控单元411正常。主用采样主控单元401发生异常之后，主用采样主控单元401可首先确定其是否可以带病运行，若不可以，则需要主备采样主控单元切换，备用采样主控单元411切换主用状态，备用主控单元打开输出，向故障板（之前的主用采样主控单元401）发送复位信号，若故障板仍异常（故障信号例如可为高电平信号或低电平信号），则新切换的采样主控单元可上报故障告警，待更换故障板之后，新切换的主用采样主控单元先向新更换的采样主控单元（此时为备用采样主控单元）发送非时间敏感数据，然后主用采样主控单元和备用采样主控单元正常运行，主用采样主控单元向备用采样主控单元发送载波同步信号和最新的时间敏感数据。采样主控单元可实现热插拔在线更换。
其中，上述几种场景下的主备采样主控单元的工作方式均为举例，在实际应用中可根据具体需要进行适应性调整。
参见图5，本发明实施例还提供一种变频器，可包括：
变压器510、与变压器510连接的主回路520、以及与主回路520和变压器510连接的变频器控制设备530；其中，变频器控制设备530例如可如上述实施例举例的变频器控制设备。变频器控制设备530可与变频器控制设备100、变频器控制设备300或变频器控制设备400的结构功能相同或类似。
本发明实施例还提供一种变频器控制方法，应用于变频器控制设备，该变频器控制设备包括：主控单元和备用单元。
参见图6，一种变频器控制方法可包括：
601、备用单元和主控单元进行载波同步；
602、备用单元和主控单元进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据同步；
603、在主控单元出现故障时，备用单元接替主控单元工作。
其中，主控单元可用于根据对变频器的输入电信号和/或输出电信号进行采样而得到的电信号，生成用以控制变频器输出的控制参数。
在本发明的一些实施例中，变频器控制设备还可包括：
采样单元，用于采样变频器的输入电信号和/或输出电信号。
其中，主控单元可用于根据采样单元对变频器的输入电信号和/或输出电信号进行采样而得到的电信号，生成用以控制变频器输出的控制参数。
在本发明的一些实施例中，备用单元和主控单元进行载波同步的方式可以有多种方式，其中，备用单元和主控单元均可发起载波同步。例如，主控单元向备用单元发送载波信号发送时间戳和载波同步信号；备用单元在接收到主控单元发送的载波同步信号时启动定时器，根据接收到的载波同步信号生成载波信号，利用载波信号发送时间戳和定时器记录的载波信号生成时长，对生成的载波信号进行校准，以使得主控单元和备用单元载波同步。
在本发明的一些实施例中，备用单元和主控单元进行非时间敏感数据和时间敏感数据同步可以有多种方式，其中，备用单元和主控单元均可发起非时间敏感数据和时间敏感数据的同步。例如，备用单元和主控单元可基于串行外设接口总线或IIC总线或其它类型的通信总线，进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据。
在本发明的一些实施例中，备用单元还可采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，在采样单元出现故障后接替采样单元工作。
在本发明的一些实施例中，采样单元和主控单元可组成采样主控单元，备用单元包括第一备用子单元，其中，第一备用子单元作为采样主控单元的备用单元，第一备用子单元用于接替出现故障后的采样主控单元工作。例如，第一备用子单元可采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，与上述采样主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，根据上述采样主控单元发送的载波同步信号与上述采样主控单元进行载波同步，在上述采样主控单元出现故障后接替上述采样主控单元工作。
在本发明另一些实施例中，备用单元包括第二备用子单元和第三备用子单元，其中，第二备用子单元作为主控单元的备用单元，第二备用子单元用于接替出现故障后的上述主控单元工作；第三备用子单元作为采样单元的备用单元，第三备用子单元用于接替出现故障后的采样单元工作。例如，上述第二备用子单元用于与上述主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，根据上述主控单元发送的载波同步信号与上述主控单元进行载波同步，在上述主控单元出现故障后接替上述主控单元工作。上述第三备用子单元用于采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，在上述采样单元出现故障后接替上述采样单元工作。
可以理解，本实施例变频器控制设备可与变频器控制设备100、变频器控制设备300或变频器控制设备400的结构功能相同或类似。具体工作过程可参见上述实施例的相关描述，此处不再一一赘述。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的变频器控制方法的部分或全部步骤。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
综上，本发明实施例的变频器控制设备包括：采样单元、主控单元、通信单元和备用单元；其中，采样单元用于采样变频器的输入电信号和/或输出电信号；主控单元用于，根据采样单元采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数，与备用单元进行载波同步；与备用单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，其中，备用单元，用于与主控单元进行载波同步；与主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据；在主控单元出现故障后接替主控单元工作。由于在变频器控制设备中增设了用于接替出现故障后的主控单元工作的备用单元，这样不必更换整个变频器控制设备，可实现其中关键部件的故障保护，有利于控制故障保护成本；且主控单元和备用单元进行数据和载波同步，这样有利于在故障时实现主控单元和备用单元之间的无缝切换，进而有利于提高变频器运行的稳定性和可靠性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上上述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种变频器控制设备，其特征在于，包括：
采样单元、主控单元、通信单元和备用单元；
其中，所述采样单元用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号；
所述主控单元用于，根据所述采样单元采样得到的电信号生成用以控制所述变频器输出的控制参数；与所述备用单元进行载波同步；与所述备用单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据；
其中，所述备用单元，用于在所述主控单元出现故障后接替所述主控单元工作。
2.根据权利要求1所述的变频器控制设备，其特征在于，
所述采样单元和所述主控单元组成采样主控单元，所述备用单元包括第一备用子单元，其中，所述第一备用子单元作为所述采样主控单元的备用单元，所述第一备用子单元用于，采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，根据采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数；与所述采样主控单元进行载波同步；与所述采样主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据；在所述采样主控单元出现故障后接替所述采样主控单元工作；
或者，
所述备用单元包括第二备用子单元和第三备用子单元，
其中，所述第二备用子单元作为所述主控单元的备用单元，所述第二备用子单元用于，根据所述采样单元采样得到的电信号生成用以控制变频器输出的控制参数；与所述主控单元进行载波同步；与所述主控单元同步非时间敏感数据和/或时间敏感数据，在所述主控单元出现故障后接替所述主控单元工作；所述第三备用子单元作为所述采样单元的备用单元，所述第三备用子单元用于采样变频器的输入电信号和/或输出电信号，在所述采样单元出现故障后接替所述采样单元工作。
3.根据权利要求2所述的变频器控制设备，其特征在于，
所述主控单元分别与所述采样单元、所述第二备用子单元、所述第三备用子单元和所述通信单元连接；
所述第二备用子单元还分别与所述采样单元、所述第三备用子单元和所述通信单元连接。
4.根据权利要求3所述的变频器控制设备，其特征在于，
所述主控单元与所述采样单元通过热插拔连接器连接；和/或，
所述主控单元与所述第三备用子单元通过热插拔连接器连接；和/或，
所述主控单元与所述通信单元通过热插拔连接器连接；和/或，
所述第二备用子单元与所述采样单元通过热插拔连接器连接；和/或，
所述第二备用子单元与所述第三备用子单元通过热插拔连接器连接；
和/或，所述第二备用子单元与所述通信单元通过热插拔连接器连接。
5.根据权利要求4所述的变频器控制设备，其特征在于，
所述热插拔连接器为三态驱动门。
6.根据权利要求2至5任一项所述的变频器控制设备，其特征在于，
所述变频器控制设备还包括用于供电的供电单元；其中，所述备用单元还包括第四备用子单元，其中，所述第四备用子单元作为所述供电单元的备用单元，所述第四备用子单元用于接替出现故障后的所述供电单元工作，所述第四备用子单元和所述供电单元之间通过热插拔连接器连接。
7.根据权利要求2至6任一项所述的变频器控制设备，其特征在于，
所述采样单元和第三备用子单元均包括至少一条电压采样支路；
其中，所述电压采样支路包括：放大器和模数转换器，其中，所述放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述放大器的正输入端与电压采样点连接，所述放大器的输出端还与所述放大器的负输入端连接；
或者，
所述电压采样支路包括：模拟开关和模数转换器，其中，所述模数转换器的输入端通过所述模拟开关与电压采样点连接；
或者，
所述电压采样支路包括：继电器和模数转换器，其中，所述模数转换器的输入端通过所述继电器与电压采样点连接。
8.根据权利要求2至7任一项所述的变频器控制设备，其特征在于，
所述采样单元和第三备用子单元均包括至少一条电流采样支路；
其中，所述电流采样支路包括：第一电阻、第二电阻、第二放大器、模数转换器和第一场效应三极管，所述第二放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二放大器的正输入端与电流采样点连接，所述第二放大器的输出端还与所述第二放大器的负输入端连接；所述第一场效应三极管的漏极通过所述第一电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第一场效应三极管的源极接地，所述第一场效应三极管的栅极通过所述第二电阻与所述第一控制端连接；
或者，
所述电流采样支路包括：第一电阻、第二电阻、第二放大器、模数转换器、第一场效应三极管、第三电阻、第四电阻和第二场效应三极管，所述第二放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二放大器的正输入端与电流采样点连接，所述第二放大器的输出端还与所述第二放大器的负输入端连接；所述第一场效应三极管的漏极通过所述第一电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第一场效应三极管的源极接地，所述第一场效应三极管的栅极通过所述第二电阻与所述第一控制端连接；所述第二场效应三极管的漏极通过所述第三电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第二场效应三极管的源极接地，所述第二场效应三极管的栅极通过所述第四电阻与所述第二控制端连接；
或者，
所述电流采样支路包括：第一电阻、第二电阻、第二放大器、第三放大器、模数转换器和第一场效应三极管，其中，所述第二放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二放大器的正输入端与所述第三放大器的输出端连接，所述第三放大器的正输入端与电流采样点连接，所述第二放大器的输出端还与所述第二放大器的负输入端连接，所述第三放大器的输出端还与所述第三放大器的负输入端连接；所述第一场效应三极管的漏极通过所述第一电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第一场效应三极管的源极接地，所述第一场效应三极管的栅极通过所述第二电阻与所述第一控制端连接；
或者，
所述电流采样支路包括：第一电阻、第二电阻、第二放大器、第三放大器、模数转换器、第一场效应三极管、第三电阻、第四电阻和第二场效应三极管，其中，所述第二放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二放大器的正输入端与所述第三放大器的输出端连接，所述第三放大器的正输入端与电流采样点连接，所述第二放大器的输出端还与所述第二放大器的负输入端连接，所述第三放大器的输出端还与所述第三放大器的负输入端连接；所述第一场效应三极管的漏极通过所述第一电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第一场效应三极管的源极接地，所述第一场效应三极管的栅极通过所述第二电阻与所述第一控制端连接；所述第二场效应三极管的漏极通过所述第三电阻与所述第二放大器的正输入端连接，所述第二场效应三极管的源极接地，所述第二场效应三极管的栅极通过所述第四电阻与所述第二控制端连接。
9.一种变频器，其特征在于，包括：
变压器、与所述变压器连接的主回路、以及与所述变压器和所述主回路连接的变频器控制设备，其中，所述变频器控制设备为如权利要求1至8任一项所述的变频器控制设备。
10.一种变频器控制方法，其特征在于，变频器控制设备包括主控单元和备用单元，所述方法包括：
所述备用单元和所述主控单元进行载波同步；
所述备用单元和所述主控单元进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据同步；
在所述主控单元出现故障时，所述备用单元接替所述主控单元工作；
其中，所述主控单元用于，根据对所述变频器的输入电信号和/或输出电信号进行采样而得到的电信号，生成用以控制所述变频器输出的控制参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述备用单元和所述主控单元进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据同步包括：所述备用单元和所述主控单元基于串行外设接口SPI总线或集成电路IIC总线，进行非时间敏感数据和/或时间敏感数据同步。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述备用单元和所述主控单元进行载波同步，包括：
所述备用单元接收到所述主控单元发送的载波同步信号时启动定时器，根据接收到的所述载波同步信号生成载波信号，利用所述载波信号发送时间戳和所述定时器记录的载波信号生成时长，对生成的所述载波信号进行校准，以使得所述备用单元和所述主控单元载波同步。
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