CN110474287A - 逆变器控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种逆变器控制方法，包括接收风扇电流的步骤；当风扇电流超过高跳闸电平或者低于低跳闸电平时，增加错误计数的步骤；当错误计数达到错误计数最大值时，增加跳闸计数并初始化错误计数的步骤；当跳闸计数达到跳闸计数最大值时，产生风扇跳闸信号的步骤。根据本发明，在风扇瞬时过载的情况下防止发生不必要的风扇跳闸，从而能够提高逆变器的可靠性。

Description

逆变器控制方法
技术领域
本发明涉及逆变器控制方法。
背景技术
通常，逆变器是将直流(DC)转变为交流(AC)的逆变换装置。工业中使用的逆变器定义为通过接收来自商用电源的电力，并自行改变电压和频率后将其供应到电动机，从而控制电动机的速度以实现高效利用的一系列的装置。上述逆变器在风扇、泵、电梯、移送装置、生产线等整个工业领域中以各种形态使用。
逆变器中使用诸如绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar modetransistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semi-conductorfield effect transistor，MOSFET)的高频开关元件，以及大容量电容器(capacitor)等发热部件。为了确保逆变器的寿命并提供可靠性，必须配置用于冷却发热部件的诸如风扇(fan)的冷却装置。
当上述冷却装置中出现问题时，逆变器控制单元检测冷却装置的故障，并且在发生跳闸时切断逆变器的脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)输出，从而停止逆变器的动作。然而，由于在不适当的情况下检测冷却装置的故障导致逆变器的动作停止，从而存在逆变器系统的可靠性降低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术课题在于，提供一种在风扇瞬时过载的情况下防止发生不必要的风扇跳闸，从而能够提高逆变器的可靠性的逆变器控制方法。
为了解决如上所述的技术课题，本发明一实施例的逆变器控制方法可以包括：接收风扇电流的步骤；当所述风扇电流超过高跳闸电平或者低于低跳闸电平时，增加错误计数的步骤；当所述错误计数达到错误计数最大值时，增加跳闸计数并初始化错误计数的步骤；以及，当所述跳闸计数达到跳闸计数最大值时，产生风扇跳闸信号的步骤。
在增加所述错误计数的步骤中，可以在增加所述错误计数的同时保持无错误计数。
本发明一实施例的方法还可以包括：当所述风扇电流处于所述低跳闸电平和所述高跳闸电平之间时，增加无错误计数的步骤；以及，当所述无错误计数达到无错误计数最大值时，初始化所述跳闸计数的步骤。
在增加所述无错误计数的步骤中，可以在增加所述无错误计数的同时保持所述错误计数。
在初始化所述跳闸计数的步骤中，可以将所述错误计数和所述无错误计数一并初始化。
另外，为了解决如上所述的技术课题，本发明一实施例的逆变器控制方法还可以包括：接收逆变器的温度信息的步骤；当所述逆变器的温度高于等于第一温度时，增加跳闸计数的步骤；以及，当所述跳闸计数超过第一最大值时，产生风扇跳闸信号的步骤。
本发明一实施例的逆变器控制方法还可以包括：当所述逆变器的温度低于所述第一温度且高于等于低于所述第一温度的第二温度时，增加所述跳闸计数的步骤；以及，当所述跳闸计数超过大于所述第一最大值的第二最大值时，产生风扇跳闸信号的步骤。
根据如上所述的本发明，即使风扇电流在驱动初期超出正常范围但在预定时间之后在正常范围内动作时，也不会急于产生风扇跳闸信号，因此能够提高逆变器的可靠性。
此外，在产生跳闸信号时不仅考虑风扇电流而且还考虑逆变器温度信息，从而能够提高逆变器的可靠性，进而提高客户满意度。
附图说明
图1是现有的逆变器系统的结构图。
图2是用于说明如图1所示的现有的逆变器系统中的控制单元动作的流程图。
图3是用于说明风扇电流和风扇跳闸信号的产生的示例图。
图4是应用本发明一实施例的方法的逆变器系统的结构图。
图5是用于说明本发明的逆变器系统中的控制单元一实施例动作的流程图。
图6和图7是用于说明图5的控制单元的动作的一个示例图。
图8是用于说明本发明的逆变器系统中的控制单元另一实施例动作的流程图。
具体实施方式
为了充分理解本发明的结构和效果，将参考附图描述本发明的优选实施例。然而，本发明不限于下面描述的实施例，而是可以以各种形式实施，并且可以进行各种改变。然而，本实施例的描述旨在提供本发明的完整公开，并且向本发明所属领域的普通技术人员充分公开本发明的范围。在附图中，为了便于说明，构成要素的尺寸被放大，并且构成要素的比例可以被夸大或减小。
除非另外定义，否则本发明的实施例中使用的术语可以被解释为本领域技术人员公知的。
下面，将参照图1至图3对现有的逆变器控制方法进行说明，并参照图4至图8对本发明一实施例的逆变器控制方法进行说明。
图1是现有的逆变器系统的结构图。
当通过电源单元200投入交流电源时，逆变器100的整流单元110将其整流为直流，从而直流链路电压充电到直流链路电容器120。控制单元400将脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PMW)信号提供给逆变器单元140，逆变器单元140基于PWM信号将直流链路电压转换为交流电压并输出到电动机300。
开关模式电源供应装置(switched mode power supply，SMPS)130基于直流链路电压开始动作，用于使冷却装置动作的风扇电压V_FAN从SMPS130提供至冷却装置500。冷却装置500的风扇510接收风扇电压V_FAN并开始动作，风扇控制单元520检测风扇电流I_FAN并将其发送到控制单元400。当风扇510发生故障时，控制单元400输出风扇跳闸信号FAN_Trip以停止逆变器100的动作。
图2是用于说明如图1所示的现有的逆变器系统中的控制单元动作的流程图，图3是用于说明风扇电流和风扇跳闸信号的产生的示例图。
如图3所示，根据设定，风扇电流持续在预定电平以上时的跳闸电平称为“高跳闸电平”，风扇电流持续在预定电平以下时的跳闸电平称为“低跳闸电平”。
参照图2，控制单元400接收由风扇控制单元520检测的风扇电流(S21)，当风扇电流超过高跳闸电平或者低于低跳闸电平时(S22)，增加错误计数(S23)。
之后，当错误计数大于等于最大值时(S24)，控制单元400产生风扇跳闸信号(S25)。当产生风扇跳闸信号时，提供至逆变器单元140的PWM信号被切断，从而逆变器100的动作停止。
如上所述，产生风扇跳闸信号是为了防止逆变器100过热，并不会切断逆变器100的电源，从而电动机300的动作停止。
然而，由于如上所述的现有的风扇控制方法仅基于风扇电流确定跳闸，因此，当逆变器100长时间处于低温之后初期动作时，即使风扇510正常动作，但由于风扇510叶片的摩擦力增加导致风扇电流间歇性地上升，从而可能发生风扇跳闸。或者，当粉尘物等瞬时流入风扇510致使风扇电流迅速上升时，即使逆变器100的自身温度没有上升，也可能发生风扇跳闸。
如上所述，除了逆变器100的自身温度上升以外的原因导致发生风扇跳闸时，逆变器100的动作停止，并且电动机300的动作停止，从而用户正在进行的操作被强行停止，导致在时间和经济上受到影响，因此产品的可靠性会降低。
因此，仅在逆变器100发生故障导致逆变器100的温度过度上升时才需要发生跳闸。
本发明为了解决如上所述的问题，提供一种在风扇瞬时过载的情况下防止发生不必要的风扇跳闸，从而能够提高逆变器的可靠性的逆变器冷却装置控制方法。
图4是应用本发明一实施例的方法的逆变器系统的结构图。
如图4所示，应用本发明的系统可以包括：逆变器1，用于将从电源单元2施加的交流电压转换成预定的大小和频率并将其提供给电动机3；控制单元4，用于将脉冲宽度调制(PWM)信号和跳闸信号提供给逆变器1；以及冷却装置5，用于冷却逆变器1的温度。
逆变器1可以包括：整流单元11，用于将从电源单元2输入的交流电压转换为直流电压；直流链路电容器12，用于存储由整流单元11整流的直流电压；电源提供单元13，用于将存储在直流链路电容器12中的直流电压提供给冷却装置5作为电源；逆变器单元14，由诸如绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar mode transistor，IGBT)的半导体开关元件构成，用于基于控制单元4的PWM信号转换直流链路电压并输出交流电压；以及温度检测单元15，用于检测逆变器单元14的温度。
电源提供单元13可以是开关模式电源供应装置(SMPS)，但不限于此，可以使用能够将充电到直流链路电容器12的直流链路电压提供给其他构成要素作为电源的各种形态的电源供应装置。
由于逆变器1中发热量最多的元件是逆变器单元14的开关元件，因此温度检测单元15被示出为配置在逆变器单元14的内部，但不限于此，温度检测单元15可以配置在能够适当地测量逆变器1内部的温度的各种位置。温度检测单元15例如可以是NCT温度传感器，由温度检测单元15检测的逆变器1内部的温度信息NTC可以被发送到控制单元4。
冷却装置5可以包括风扇51和风扇控制单元52。需要说明的是，在本发明的一实施例中，尽管描述了风扇51用作冷却装置5的一个例子，但不限于此，并不排除使用各种形态的冷却装置。
当直流链路电压充电到直流链路电容器12时，由此，电源提供单元13可以开始动作。电源提供单元13将用于使冷却装置5动作的风扇电压V_FAN提供给冷却装置5的风扇控制单元52，风扇51从风扇控制单元52获得风扇电压V_FAN，从而可以开始动作。风扇控制单元2可以检测风扇51的风扇电流I_FAN并将其提供给控制单元4。
控制单元4可以基于从风扇控制单元52接收的风扇电流I_FAN和/或由温度检测单元检测的逆变器内部的温度信息NCT使风扇发生风扇跳闸。图5是用于说明本发明的逆变器系统中的控制单元一实施例动作的流程图，示出了基于风扇电流确定风扇跳闸的动作。图6和图7是用于说明图5的控制单元动作的一个示例图，其中，图6示出没有发生跳闸的情况，图7示出发生跳闸的情况。
另外，图8是用于说明本发明的逆变器系统中的控制单元另一实施例动作的流程图，示出了基于逆变器温度信息确定风扇跳闸的动作。
在本发明的一实施例中，控制单元可以基于风扇电流第一次确定风扇跳闸，并且基于温度信息第二次确定风扇跳闸。或者，控制单元4可以仅使用风扇电流确定风扇跳闸，或者仅使用温度信息确定风扇跳闸。
参照图5，在本发明的一实施例中，控制单元4可以从风扇控制单元52接收风扇电流(S51)。当风扇电流超过高跳闸电平或者低于低跳闸电平时(S52)，控制单元4可以增加错误计数(ERROR COUNT)并保持无错误计数(NONE ERROR COUNT)(S53)。
错误计数的增加持续至达到错误计数最大值MAX为止，当达到错误计数最大值MAX时(S54)，增加跳闸计数，且错误计数可以初始化(S55)。如上所述的动作持续至跳闸计数达到最大值为止，当跳闸计数达到跳闸计数最大值MAX时(S56)，控制单元4可以产生风扇跳闸信号并停止逆变器的动作。
另一方面，当风扇电流处于低跳闸电平和高跳闸电平之间的正常范围时，控制单元4可以增加无错误计数并保持错误计数(S58)。如上所述的动作持续至无错误计数达到最大值MAX为止，当无错误计数达到最大值MAX时(S59)，可以初始化跳闸计数、错误计数和无错误计数(S60)。如上所述，当无错误计数为最大值MAX时初始化跳闸计数、错误计数和无错误计数是因为控制单元4确认到风扇是正常的，从而判定为之后不会再次因风扇电流而发生跳闸。下面，将参照图6和图7说明这一点。图6举例示出没有发生跳闸的情况，图7举例示出发生跳闸的情况。
参照图6，可以确认到风扇电流在高跳闸电平和低跳闸电平之间往复后进入正常区间。在这种情况下，如果是现有技术，当错误计数达到最大值时，会立即发生跳闸。
但是，根据本发明的一实施例，当风扇电流大于高跳闸电平时，错误计数持续增加(6A)，无错误计数保持恒定(6B)。之后，当风扇电流进入正常范围(大于低跳闸电平且小于高跳闸电平的范围)时，错误计数得以保持(6C)，无错误计数增加(6D)。之后，当风扇电流再次超出正常范围使错误计数增加并且达到错误计数最大值MAX时，可以增加跳闸计数(6E)，并且初始化错误计数。
重复如上所述的过程，当风扇电流在正常范围内稳定地输出时(6F)，无错误计数持续增加(6G)，当无错误计数达到最大值MAX时，跳闸计数初始化，错误计数和无错误计数也可以初始化(6H)。如上所述，当无错误计数达到最大值MAX时初始化跳闸计数、错误计数和无错误计数是因为控制单元4确认到风扇是正常的。关于这一点，已在前面叙述过。
如上所述，根据本发明的一实施例，即使风扇电流在驱动初期超出正常范围但在预定时间之后在正常范围内动作时，也不会急于产生风扇跳闸信号，因此能够提高逆变器的可靠性。参照图7，与图6的情况不同，示出了风扇电流持续在正常范围和异常范围之间往复而不进入正常区间的情况。
根据本发明的一实施例，当风扇电流大于高跳闸电平时，错误计数持续增加，无错误计数保持恒定。之后，当风扇电流进入正常范围(大于低跳闸电平且小于高跳闸电平的范围)时，错误计数得以保持，无错误计数增加。之后，当风扇电流再次超出正常范围时，如果错误计数增加并且达到错误计数最大值MAX，则可以增加跳闸计数，并且初始化错误计数，如参照图6所描述。
在图7中，当错误计数三次达到最大值MAX而跳闸计数增加三次时，达到跳闸计数最大值MAX，从而可能发生跳闸(7A)。在本发明的一实施例中，举例说明了即使在发生跳闸时，也根据风扇电流保持或增加错误计数和无错误计数，但在发生跳闸时，错误计数和无错误计数也可以全部初始化。
在本发明的一实施例中，举例说明了错误计数三次达到最大值MAX时发生跳闸(即，跳闸计数最大值MAX为3)，但不限于此，可以根据系统的敏感度来设定跳闸计数MAX。另一方面，根据本发明的一实施例，不仅可以使用风扇电流确定风扇跳闸，还可以使用逆变器温度信息确定风扇跳闸。即，可以使用风扇电流第一地确定风扇跳闸，然后使用逆变器温度信息第二次确定风扇跳闸。或者，也可以仅使用风扇电流和温度信息中的任一种确定风扇跳闸。图8是用于说明基于逆变器温度信息确定风扇跳闸的图。
参照图8，控制单元4可以从温度检测单元15接收逆变器1的温度信息(S81)。当温度没有超过设定的第一温度时(S82)，可以确认电源施加到逆变器1以来是否经过预定时间(S83)。当电源施加到逆变器1以来没有经过预定时间时，判定为逆变器处于驱动过渡期，从而仅在经过预定时间时确定风扇跳闸。此时，预定时间例如可以是180秒，但不限于此，可以根据电源施加到逆变器1之后过渡期持续多长时间而改变。此外，设定的第一温度例如可以是10℃。然而，这是示例性的，并不限于此，可以进行各种设定。
无论在S82中逆变器1的温度超过第一温度还是不超过第一温度，当电源施加到逆变器1之后经过预定时间时，都可以确认逆变器1的温度是否高于等于第二温度(S84)。此时，第二温度例如可以是40℃，但本发明不限于此，可以根据使用逆变器1的环境进行各种设定。
如上所述，当逆变器1的温度高于等于第二温度时，控制单元4可以增加跳闸计数(S85)，当跳闸计数超过第一最大值MAX1时(S86)，可以产生风扇跳闸信号(S87)。
或者，即使逆变器1的温度低于第二温度，此时控制单元4也可以增加跳闸计数(S88)。当跳闸计数超过第二最大值MAX时(S89)，可以产生风扇跳闸信号(S89)。
在本发明的一实施例中，例如，跳闸计数第一最大值MAX1可以是3，跳闸计数第二最大值MAX2可以是10。即，当逆变器1的温度高于等于第二温度(40℃)时，跳闸计数最大值MAX被设定为较小的数，这就说明逆变器1温度高于等于第二温度的环境是会对逆变器1产品带来较大风险的环境。相反，当逆变器1的温度低于第二温度(40℃)时，设定不同于温度高于等于第二温度(40℃)时的最大值MAX，由于该情况不是对逆变器1产品带来较大风险的环境，因此需要防止不必要的跳闸。
如上所述，根据本发明的一实施例，产生跳闸信号时不仅考虑风扇电流而且一并考虑逆变器温度信息，从而能够提高逆变器的可靠性。
需要说明的是，以上所说明的本发明的实施例仅仅是示例性的，本领域技术人员可以由此实施各种变形和等同范围内的实施例。因此，本发明真正的技术保护范围应由所附的权利要求书确定。

Claims (7)

1.一种逆变器控制方法，用于防止发生不必要的风扇跳闸，其中，所述逆变器控制方法包括：
接收风扇电流的步骤(S51)；
当所述风扇电流超过高跳闸电平或者低于低跳闸电平时，增加错误计数的步骤(S53)；
当所述错误计数达到错误计数最大值时，增加跳闸计数并初始化错误计数的步骤(S55)；以及，
当所述跳闸计数达到跳闸计数最大值时，产生风扇跳闸信号的步骤(S57)。
2.根据权利要求1所述的逆变器控制方法，其中，在增加所述错误计数的步骤中，
在增加所述错误计数的同时保持无错误计数。
3.根据权利要求1所述的逆变器控制方法，其中，
还包括：
当所述风扇电流处于所述低跳闸电平和所述高跳闸电平之间时，增加无错误计数的步骤(S58)；以及，
当所述无错误计数达到无错误计数最大值时，初始化所述跳闸计数的步骤(S60)。
4.根据权利要求3所述的逆变器控制方法，其中，在增加所述无错误计数的步骤中，
在增加所述无错误计数的同时保持所述错误计数。
5.根据权利要求3所述的逆变器控制方法，其中，在初始化所述跳闸计数的步骤中，
将所述错误计数和所述无错误计数一并初始化。
6.根据权利要求1所述的逆变器控制方法，其中，
还包括：
接收逆变器(100)的温度信息的步骤(S81)；
当所述逆变器的温度高于等于第一温度时，增加跳闸计数的步骤(S85)；以及，
当所述跳闸计数超过第一最大值时，产生风扇跳闸信号的步骤(S87)。
7.根据权利要求6所述的逆变器控制方法，其中，
还包括：
当所述逆变器(100)的温度低于所述第一温度且高于等于低于所述第一温度的第二温度时，增加所述跳闸计数的步骤(S88)；以及，
当所述跳闸计数超过大于所述第一最大值的第二最大值时，产生风扇跳闸信号的步骤(S89)。
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