CN104811051A - 电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力转换装置，且更确切地说，涉及一种用于将在电力转换操作期间发生火灾的风险降至最低的电力转换装置。本发明的示例性实施例提供一种电力转换装置，电力转换装置接收引入到初级侧中的电力并且通过线圈的电磁感应转换电力的强度以将经转换电力供应到次级侧中，电力转换装置包含：第一温度传感器，第一温度传感器经配置以测量线圈的温度以产生第一测量温度；电力阻断开关，电力阻断开关经配置以将引入到初级侧中的外部电力传递到线圈，或阻止外部电力传递到线圈；以及电力线控制单元，电力线控制单元经配置以控制电力阻断开关以当第一测量温度高于或等于预设第一参考温度时阻止引入到初级侧中的电力传递到线圈。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力转换装置，且更确切地说，涉及一种用于将在电力转换操作期间发生火灾的风险降至最低的电力转换装置。
背景技术
一般来说，电力转换装置(例如，变压器)是用于通过使用电磁感应现象转换交流(alternating current，AC)电流或电压值的装置，并且串联连接到传输和配电系统上。电力转换装置(例如，变压器)是接收引入到初级侧中的交流电力的电气设备并且通过电磁感应转换电压或电流以将经转换的电压或电流供应到次级侧中。工业发展以及电力需求的快速增加需要高容量电气设施，因此正在研发高电压且高容量的变换器以及小型且轻量的电力设施。
所述电气设施通常用于良好的环境中以在电力转换装置发生故障或损坏时执行由于功率损耗而将付出昂贵代价的或致命的工作。例如，用于将电力供应到用于有源矩阵有机发光二极管(active matrix organic light-emittingdiode，AMOLED)、液晶显示器(liquid crystal display，LCD)和半导体的制造设备中的电力转换装置发生故障不仅会导致生产暂停，而且会对设备本身以及其外围设备造成严重损害，由此需要替换昂贵的设备。此外，这种故障可能会引起电击、火灾或爆炸，从而引起对员工造成伤害。
因此，需要通过监视电力转换装置的状态来预测潜在故障并且通过调整电力转换装置的操作条件为故障做准备。然而，在这种情况下，由于监视功能的不足而难以确保电力转换装置的安全性。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)第2013-0047978号韩国专利公开案。
发明内容
本发明提供一种状态得到监视的电力转换装置。本发明还提供一种基于监视结果安全性得到改进的电力转换装置。本发明还提供一种故障得到防止且可靠性得到保护的电力转换装置。
根据示例性实施例，提供一种电力转换装置，所述电力转换装置接收引入到初级侧中的电力并且通过线圈的电磁感应转换电力的强度以将经转换电力供应到次级侧中，所述电力转换装置包含：第一温度传感器，所述第一温度传感器经配置以测量线圈的温度以产生第一测量温度；电力阻断开关，所述电力阻断开关经配置以将引入到初级侧中的外部电力传递到线圈，或阻止外部电力传递到线圈；以及电力线控制单元，所述电力线控制单元经配置以控制电力阻断开关以当第一测量温度高于或等于预设第一参考温度时阻止引入到初级侧中的电力传递到线圈。
电力转换装置可以进一步包含第二温度传感器，所述第二温度传感器经配置以通过测量电力转换装置的内部温度而产生第二测量温度，其中电力线控制单元控制电力阻断开关以当第二测量温度高于或等于预设第二参考温度时阻止引入到初级侧中的电力传递到线圈。
第二参考温度可以高于第一参考温度。第一参考温度可以是50℃，并且第二参考温度可以是144℃。
电力转换装置可以进一步包含风扇，所述风扇经配置以将电力转换装置内的气流排放到外部，其中电力线控制单元控制电力阻断开关以当风扇的旋转数小于风扇的预设参考旋转数时防止引入到初级侧中的电力传递到线圈。
根据第一参考温度和第二参考温度可以不同地设定风扇的参考旋转数。
当第一测量温度高于或等于第一参考温度，并且第二测量温度低于第二参考温度时，风扇的参考旋转数可以被设定为风扇的第一参考旋转数；当第一测量温度低于第一参考温度，并且第二测量温度高于或等于第二参考温度时，风扇的参考旋转数可以被设定为风扇的第二参考旋转数，其小于风扇的第一参考旋转数；并且当第一测量温度高于或等于第一参考温度，并且第二测量温度高于或等于第二参考温度时，风扇的参考旋转数可以被设定为风扇的第三参考旋转数，其小于风扇的第二参考旋转数。
电力转换装置可以进一步包含温度显示单元，所述温度显示单元经配置以显示第一测量温度和第二测量温度；以及警报产生器，所述警报产生器经配置以当第一测量温度高于或等于第一参考温度，或第二测量温度高于或等于第二参考温度时产生预警警报。
在通过使用三相线圈转换电力的三相电力转换装置的情况下，第一温度传感器可以提供于三相线圈中的每一个上以单独地测量所述三相线圈中的每一个的温度。
可以根据第一测量温度确定从相应的三相线圈测量到的温度的平均值。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述可以更详细地理解示例性实施例，其中：
图1是根据本发明的实施例的电力转换装置的框图。
图2是用于阐述电力转换装置的操作的视图。以及
图3是根据本发明的实施例的包含电力线控制单元的电力转换装置的照片。
元件符号说明
10：电力转换装置
100：电力阻断开关
200：线圈模块
201：初级线圈
202：次级线圈
300：第一温度传感器
400：第二温度传感器
500：电力线控制单元
600：温度显示单元
700：警报产生器
800：风扇
N1：线圈的匝数
N2：线圈的匝数
V1：初级电压
V2：次级电压
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述具体实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式得到实施，并且不应被解释为限于在本文中列举的实施例；相反地，提供这些实施例是为了使本发明将是透彻且完整的，并且这些实施例将把本发明的概念完整地传达给所属领域的技术人员。在图中，相同参考标号表示相同元件。
图1是根据本发明的实施例的电力转换装置的框图，而图2是用于阐述电力转换装置的操作的视图。
电力转换装置10(即，所谓的变压器)接收引入到初级侧中的电力并且通过使用线圈的电磁感应转换电力的强度以将经转换电力供应到次级侧中。
图2说明了变压器以便简要地阐述电力转换装置的操作原理。参考图2，在线圈缠绕在铁芯的两个侧面的周围之后，在一侧处电源连接到初级线圈上并且在另一侧处电流指示器或负载连接到次级线圈上。当电流在连接到电源上的初级线圈中流动时，在线圈和铁芯周围形成磁场。如果从电源供应的电流随时间变化，则磁场的强度也可以相应地变化。穿过次级线圈(即，相对线圈)的磁场的强度也可以随时间变化，因为磁场通过铁芯传输。由于电磁感应而在次级线圈(即，相对线圈)中产生感应电动势，并且因此感应电流流动以使电流指示器的针能够移动。在交流电源的情况下，也可以在次级线圈(即，相对线圈)处感应出交流电。
安置在连接到电源上的侧面处的线圈称为初级线圈，其中线圈的匝数称为N1并且外加电压称为初级电压V1。安置在相对侧处的线圈称为次级线圈，其中线圈的匝数称为N2并且通过初级电压感应出的电压称为次级电压V2。此处，根据法拉第定律，次级电压V2的强度通过线圈的匝数之间的相对比率确定。
因此，在电力转换装置中，当交流电压施加到初级线圈时，磁通量通过交流电流变化以在次级线圈中引起感应电动势。在次级线圈中感应出的电动势的强度以及两个线圈的匝数可以表达为以下关系式。
因此，如果想要增加电压(V2)，则次级线圈的匝数应大于初级线圈的匝数。也就是说，当匝数的比率为N1∶N2＝1∶2时，次级线圈的感应电动势变成初级线圈的电源电压的两倍。
因此，初级线圈201和次级线圈202安置在图1中所说明的电力转换装置10的线圈模块200中。因此，在电力转换装置中，外部电源的电力被供应到初级线圈201，并且通过初级线圈201与次级线圈202之间的电磁感应转换电力的强度并且经转换电力被输出到次级线圈。
第一温度传感器300测量线圈的温度以产生第一测量温度。此处，为了测量线圈的温度，可以直接测量初级线圈201和次级线圈202中的至少一个的温度，或者可以测量与初级线圈201和次级线圈202一起被模块化的线圈模块200的内部温度。本发明的实施例示例性地说明了测量与初级线圈201和次级线圈202一起被模块化的线圈模块200的内部温度。
一般来说，电力转换装置10的初级线圈201和次级线圈202经安置以密封在安全壳中，并且所述安全壳用流体填充。所述流体可以容易地耗散由初级线圈201和次级线圈202产生的热量并且通过热交换器循环以便有效地降低初级线圈201和次级线圈202的操作温度。此外，所述流体充当初级线圈201与次级线圈202之间的电绝缘材料，或者用于补充安置在线圈周围的不同类型的绝缘材料，例如，纤维素纸或另一绝缘材料。可以使用具有所需的电气和热特性的任何流体。通常，流体可以包含蓖麻油、矿物油、油(例如，植物油)或合成油(例如，二苯基氯化物或硅酮)。因此，第一温度传感器300可以测量线圈模块200内侧的流体的温度以产生根据第一测量温度测量到的温度。
电力阻断开关100执行切换操作，用于使引入到初级侧中的外部电力能够传输到线圈，或者阻止外部电力传递到线圈。电力阻断开关100可以以多种方式实施。例如，能够通电/断电的磁性线圈(magnetic coil，M/C)用于阻止引入到初级侧中的外部电力传递到初级线圈201。
第二温度传感器400测量电力转换装置10的内部温度以根据第二测量温度产生测量到的温度。电力转换装置10在外壳内包含线圈模块200、第一温度传感器300、第二温度传感器400、电力阻断开关100和电力线控制单元500。因此，第二温度传感器400根据第二测量温度测量外壳的内部大气温度。此处，所述外壳具有其中可以安装电力转换装置10的相应组件的空间，并且阻止和防止组件处于外部中。
另外，电力转换装置10进一步包含温度显示单元600和警报产生器700。温度显示单元600显示第一测量温度和第二测量温度以使管理员能够实时地监视电力转换装置10的内部温度状态。此外，当电力转换装置10的内部温度较高时，警报产生器700产生预警警报。例如，当第一测量温度高于或等于第一参考温度，或者第二测量温度高于或等于第二参考温度时，产生预警警报以使管理员能够识别所述温度。出于参考目的，预警警报可以以各种形式产生，例如，发光二极管(light-emitting diode，LED)警示灯以及扬声器的警报声。
当第一测量温度高于或等于预设第一参考温度时，电力线控制单元500控制电力阻断开关100以防止引入到初级侧中的电力传递到初级线圈。当线圈的温度，即，线圈模块200的内部温度高于预设第一参考温度时，可能存在电力转换误差，并且此外可能会由于热量而发生火灾。因此，当线圈模块200的内部温度高于或等于第一参考温度时，通过阻止引入到初级侧中的电力，即，引入到初级线圈中的电力可以基本上防止发生火灾的可能性。
当第二测量温度高于或等于预设第二参考温度时，电力线控制单元500控制电力阻断开关100以阻止引入到初级侧中的电力传递到初级线圈。类似地，当电力转换装置10的内部温度高于或等于第二参考温度时，通过阻止引入到初级侧中的电力，即，引入到初级线圈201中的电力可以基本上防止发生火灾的可能性。
在以上描述中，第一参考温度被设定为50℃并且第二参考温度被设定为144℃。第二参考温度可以高于第一参考温度。因此，当第一参考温度高于或等于50℃，或者第二参考温度高于或等于144℃时，通过阻止引入到初级线圈201中的外部电力可以基本上防止发生火灾的可能性。
电力转换装置10包含风扇800，用于将电力转换装置10内的气流排放到外部。风扇800使翼或螺旋桨旋转以将内部空气排放到外部。电力转换装置10在外壳内包含线圈模块200、第一温度传感器300、第二温度传感器400、电力阻断开关100和电力线控制单元500。此外，电力转换装置10包含在外壳的壁上的风扇800，例如，通风扇和冷却风扇，以便防止外壳的内部温度上升。当提供风扇800时，电力线控制单元500监视风扇800的移动。由于当风扇800的旋转数较小时无法顺利地排出电力转换装置10的内部空气，因此阻止引入到初级线圈201中的外部电力以防止电力转换装置10的温度升高。为此，当风扇800的旋转数小于风扇800的预设参考旋转数时，电力线控制单元500控制电力阻断开关100以阻止引入到初级侧中的电力传递到初级线圈201。
根据第一和第二参考温度可以不同地设定风扇800的参考旋转数。当第一和第二参考温度较高时，吹气效率应增加并且因此风扇800的参考旋转数(作为用于阻止电力的参考)被设定为较高值。也就是说，当参考温度较高时，无法容易地阻止电力产生热量，直到测量到的温度升高为止。因此，风扇的参考旋转数可以被设定为较高值，以使热量能够从电力转换装置10排放到外部。此外，即使测量到的温度低于或等于参考温度，也可以通过阻止电力被引入到初级线圈中或当风扇的旋转数小于风扇的参考旋转数时通过风扇的持续旋转防止或抑制热量产生。
相反地，当第一参考温度和第二参考温度较低时(例如，当第一参考温度和第二参考温度低于上述相对较高的第一参考温度和第二参考温度时)，风扇800的参考旋转数(作为用于阻止电力的参考)被设定为较低值，因为吹气效率可能降低。也就是说，由于当参考温度较低时可容易地且快速地阻止引入到线圈中的电力，因此热量产生可以显著减少，并且因此风扇的参考旋转数可以被设定为较低值。
更详细地，当第一测量温度高于或等于第一参考温度，并且第二测量温度低于第二参考温度时，风扇800的参考旋转数被设定为风扇800的第一参考旋转数。也就是说，因为第一参考测量温度(即，线圈模块的温度)高于第一参考温度，所以由于线圈模块中的介电质的特性而存在由热量引起火灾发生的最高可能性。因此，当风扇的第一参考旋转数被设定为较高值(例如，300转/分钟)，并且检测到风扇的旋转数小于风扇的第一参考旋转数时，阻止引入到初级线圈中的电力。当然，主要阻止引入的电力，因为第一测量温度高于或等于第一参考温度，并且使用风扇的旋转数的次级阻止操作被执行为单独的次级阻止操作。因此，即使在第一阻止操作中产生误差，也可以通过次级阻止操作完全地实现阻止以肯定地防止在线圈模块中发生火灾的可能性。
此外，当第一测量温度低于第一参考温度，并且第二测量温度高于或等于第二参考温度时，风扇800的参考旋转数被设定为风扇800的第二参考旋转数，其小于风扇800的第一参考旋转数。由于通过外壳保护的电力转换装置的测量到的温度超过第二参考温度，因此执行电力阻止操作，并且因此由线圈模块引起的发生火灾的可能性降低。因此，风扇的第二参考旋转数可以被设定为比风扇的第一参考旋转数小得多的值(例如，200转/分钟)。
此外，当第一测量温度高于或等于第一参考温度，并且第二测量温度高于或等于第二参考温度时，风扇800的参考旋转数被设定为风扇800的第三参考旋转数，其小于风扇800的第二参考旋转数。当测量到的温度中的每一个高于或等于参考温度中的每一个时阻止电力，但是已产生最大量的热量。因此，风扇的第三参考旋转数被设定为最低值(例如，100转/分钟)，使得所述风扇不停止直到风扇的旋转数小于被设定为最低值的风扇的第三参考旋转数为止，并且因此尽管风扇排量较低，热量也被不断地排放到外部。
电力转换装置10可以实施为三相电力转换装置10，用于通过使用三个线圈模块200转换电力。在三相电力转换装置10中，三个相位(R、S和T)在其中具有的相位差为120°。在这种情况下，第一温度传感器300单独地提供于三相线圈中的每一个上以测量三相线圈中的每一个的温度。三相线圈的三个测量温度中的一个可以用作第一测量温度。或者，三相线圈的三个测量温度的平均值可以用作第一测量温度。
出于参考目的，图3是根据本发明的实施例的包含电力线控制单元500的电力转换装置10的照片。参考图3，电力线控制单元500安置在电力转换装置10中以不断地实时监视电力转换装置10的温度，由此执行例如电力阻止操作的控制操作。
根据本发明的实施例，可以测量电力转换装置的线圈温度或内部温度以基于测量到的结果阻止供应到线圈中的电力，由此防止在电力转换装置中发生火灾。根据本发明的实施例，可以实时地监视和显示电力转换装置的线圈温度或内部温度，使得管理员可以容易地识别电力转换装置的状态。
虽然本发明已经参考具体实施例进行描述，但是本发明并不限于此，并且本发明的范围是由所附权利要求界定的。因此，鉴于以上描述，显然许多替代修改和变化对所属领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有此类替代修改和变化。
Claims (9)
1.一种电力转换装置，所述电力转换装置接收引入到初级侧中的电力并且通过线圈的电磁感应转换所述电力的强度以将所述经转换电力供应到次级侧中，所述电力转换装置包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器经配置以测量所述线圈的温度以产生第一测量温度；
电力阻断开关，所述电力阻断开关经配置以将引入到所述初级侧中的外部电力传递到所述线圈，或阻止所述外部电力传递到所述线圈；以及
电力线控制单元，所述电力线控制单元经配置以控制所述电力阻断开关以当所述第一测量温度高于或等于预设第一参考温度时阻止引入到所述初级侧中的所述电力传递到所述线圈。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，其进一步包括第二温度传感器，所述第二温度传感器经配置以通过测量所述电力转换装置的内部温度而产生第二测量温度，
其中所述电力线控制单元控制所述电力阻断开关以当所述第二测量温度高于或等于预设第二参考温度时防止引入到所述初级侧中的所述电力传递到所述线圈。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，所述第一参考温度是50℃，并且所述第二参考温度是144℃。
4.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，其进一步包括风扇，所述风扇经配置以将所述电力转换装置内的气流排放到外部，
其中所述电力线控制单元控制所述电力阻断开关以当所述风扇的旋转数小于所述风扇的预设参考旋转数时防止引入到所述初级侧中的所述电力传递到所述线圈。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，根据所述第一参考温度和所述第二参考温度不同地设定所述风扇的所述参考旋转数。
6.根据权利要求5所述的电力转换装置，其特征在于：
当所述第一测量温度高于或等于所述第一参考温度，并且所述第二测量温度低于所述第二参考温度时，所述风扇的所述参考旋转数被设定为所述风扇的第一参考旋转数；
当所述第一测量温度低于所述第一参考温度，并且所述第二测量温度高于或等于所述第二参考温度时，所述风扇的所述参考旋转数被设定为所述风扇的第二参考旋转数，其小于所述风扇的所述第一参考旋转数；以及
当所述第一测量温度高于或等于所述第一参考温度，并且所述第二测量温度高于或等于所述第二参考温度时，所述风扇的所述参考旋转数被设定为所述风扇的第三参考旋转数，其小于所述风扇的所述第二参考旋转数。
7.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，其进一步包括：
温度显示单元，所述温度显示单元经配置以显示所述第一测量温度和所述第二测量温度；以及
警报产生器，所述警报产生器经配置以当所述第一测量温度高于或等于所述第一参考温度，或所述第二测量温度高于或等于所述第二参考温度时产生预警警报。
8.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，在通过使用三相线圈转换电力的三相电力转换装置的情况下，所述第一温度传感器提供于所述三相线圈中的每一个上以单独地测量所述三相线圈中的每一个的温度。
9.根据权利要求8所述的电力转换装置，其特征在于，根据所述第一测量温度确定从相应的所述三相线圈测量到的温度的平均值。
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