CN110752587B - 电梯变频器igbt模块短路保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电梯变频器IGBT模块短路保护装置，包括：检测单元，用于检测电梯变频器的IGBT模块是否短路；和控制单元，适于在所述检测单元检测到所述IGBT模块短路时切断所述电梯变频器与电梯机房总电源之间的交流供电线路，从而停止向所述电梯变频器供电。在本发明中，当电梯变频器的IGBT模块短路时，能够及时切断整个电梯变频器的供电电源，从而能够避免因IGBT模块短路导致的火灾事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种电梯变频器IGBT模块短路保护装置。
背景技术
电梯变频器是电梯控制的核心部件之一。电梯变频器主要分为能量消耗型和能量回馈型两种。对于能量消耗型的电梯变频器，必须配置专用的制动电阻用来将热量耗散掉。该制动电阻在电梯主机的制动过程中才会工作，而电梯主机运行的过程中，该制动电阻与电源断开、不工作。
在现有技术中，电梯变频器具有用于控制制动电阻与电源连通和断开的制动IGBT模块。如果制动IGBT模块出现了短路故障，就无法切断该制动电阻与电源之间的电连接，导致该制动电阻一直处于工作状态，积累的热量就无法散出，会导致控制柜起火的严重灾难后果。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供一种电梯变频器IGBT模块短路保护装置，包括：检测单元，用于检测电梯变频器的IGBT模块是否短路；和控制单元，适于在所述检测单元检测到所述IGBT模块短路时切断所述电梯变频器与电梯机房总电源之间的交流供电线路，从而停止向所述电梯变频器供电。
根据本发明的一个实例性的实施例，所述检测单元包括常开式PTC开关，所述常开式PTC开关安装在所述IGBT模块上；当所述IGBT模块短路时，所述IGBT模块的温度会上升到预定温度，并触发所述常开式PTC开关，使得所述常开式PTC开关闭合。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述控制单元包括第一交流接触器，所述第一交流接触器包括一个第一线圈和三个常开式第一触点；所述三个常开式第一触点分别串联在所述电梯变频器与所述电梯机房总电源之间的三条交流供电线路上；当所述常开式PTC开关处于断开状态时，所述第一线圈处于带电状态，并且所述三个常开式第一触点处于闭合状态，以保持所述电梯变频器与所述电梯机房总电源之间的电连接。
根据本发明的另一个实例性的实施例，当所述常开式PTC开关处于闭合状态时，所述第一线圈处于失电状态，所述三个常开式第一触点处于断开状态，以切断所述电梯变频器与所述电梯机房总电源之间的电连接。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述控制单元还包括第二交流接触器，所述第二交流接触器包括一个第二线圈和一个常闭式第二触点，所述常闭式第二触点串联在所述第一线圈与所述电梯机房总电源之间的电连接线路上；当所述第二线圈处于失电状态，所述常闭式第二触点处于闭合状态，以保持所述第一线圈与所述电梯机房总电源之间的电连接，使得所述第一线圈处于带电状态。
根据本发明的另一个实例性的实施例，当所述第二线圈处于带电状态，所述常闭式第二触点处于断开状态，以切断所述第一线圈与所述电梯机房总电源之间的电连接，使得所述第一线圈处于失电状态。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述控制单元还包括一个直流接触器，所述直流接触器包括一个第三线圈和一个常开式第三触点，所述常开式第三触点串联在所述第二线圈与所述电梯机房总电源之间的电连接线路上；当所述第三线圈处于失电状态，所述常开式第三触点处于断开状态。
根据本发明的另一个实例性的实施例，当所述第三线圈处于带电状态，所述常开式第三触点处于闭合状态，以保持所述第二线圈与所述电梯机房总电源之间的电连接，使得所述第二线圈处于带电状态。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二交流接触器还包括一个常开式第二触点，所述常开式第二触点与所述常开式第三触点并联连接；当所述第二线圈带电之后，所述常开式第二触点处于闭合状态，以保持所述第二线圈与所述电梯机房总电源之间的电连接，使得所述第二线圈始终处于带电状态。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述控制单元还包括一个直流开关电源，所述第三线圈电连接至所述直流开关电源，所述常开式PTC开关串联在所述第三线圈与所述直流开关电源之间的电连接线路上；当所述常开式PTC开关处于断开状态时，所述常开式PTC开关切断所述第三线圈与所述直流开关电源之间的电连接，使得所述第三线圈处于失电状态。
根据本发明的另一个实例性的实施例，当所述常开式PTC开关处于闭合状态时，所述常开式PTC开关保持所述第三线圈与所述直流开关电源之间的电连接，使得所述第三线圈处于带电状态。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一交流接触器、第二交流接触器、直流接触器和直流开关电源设置在电梯控制柜中。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述电梯控制柜具有与所述电梯机房总电源的三个火线分别电连接的三个交流电力输入端和与所述电梯变频器电连接的三个交流电力输出端；所述三个常开式第一触点分别串联在所述电梯控制柜的三个交流电力输入端和三个交流电力输出端之间的电连接线路上。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述电梯控制柜还包括与所述电梯机房总电源的零线电连接的零线端。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一线圈和第二线圈的一端电连接至所述三个交流电力输入端中的同一个交流电力输入端；所述第一线圈和第二线圈的另一端电连接至所述零线端。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一线圈和第二线圈的一端分别电连接至所述三个交流电力输入端中的两个不同的交流电力输入端；所述第一线圈和第二线圈的另一端电连接至所述零线端。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述直流开关电源的一端电连接至所述电梯控制柜的一个常开式第一触点和一个交流电力输出端之间的电连接线路上；所述直流开关电源的另一端电连接至所述零线端。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述常开式PTC开关贴装在所述IGBT模块的散热片上。
在根据本发明的前述各个实例性的实施例中，当电梯变频器的IGBT模块短路时，能够及时切断整个电梯变频器的供电电源，从而能够避免因IGBT模块短路导致的火灾事故。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的电梯变频器IGBT模块短路保护装置的示意图，其中电梯变频器的IGBT模块处于正常状态；
图2显示根据本发明的一个实例性的实施例的电梯变频器IGBT模块短路保护装置的示意图，其中电梯变频器的IGBT模块处于短路状态。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一个总体技术构思，提供一种电梯变频器IGBT模块短路保护装置，包括：检测单元，用于检测电梯变频器的IGBT模块是否短路；和控制单元，适于在所述检测单元检测到所述IGBT模块短路时切断所述电梯变频器与电梯机房总电源之间的交流供电线路，从而停止向所述电梯变频器供电。
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的电梯变频器IGBT模块短路保护装置的示意图，其中电梯变频器300的IGBT模块320处于正常状态。图2显示根据本发明的一个实例性的实施例的电梯变频器IGBT模块短路保护装置的示意图，其中电梯变频器300的IGBT模块320处于短路状态。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，该电梯变频器IGBT模块短路保护装置主要包括检测单元和控制单元。检测单元用于检测电梯变频器300的IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)模块320是否短路。控制单元适于在检测单元检测到IGBT模块320短路时切断电梯变频器300与电梯机房总电源100之间的交流供电线路，从而停止向电梯变频器300供电。
在本发明的一个实例性的实施例中，前述IGBT模块320用于断开或接通制动电阻330与电源之间的电连接。如果IGBT模块320出现短路故障，就无法切断制动电阻330与电源之间的电连接，导致该制动电阻330会一直处于工作状态。为了避免制动电阻330会一直处于工作状态，在本发明中，一旦IGBT模块320出现短路故障，就切断电梯变频器300与电梯机房总电源100之间的交流供电线路，从而停止向整个电梯变频器300供电。这样，就能够切断制动电阻330的供电电源。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，检测单元包括常开式PTC(PositiveTemperature Coefficient)开关(或称为热敏电阻开关)310，该常开式PTC开关310安装在IGBT模块320上。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，当IGBT模块320短路时，IGBT模块320的温度会上升到预定温度，并触发常开式PTC开关310，使得常开式PTC开关310闭合。因此，可以根据常开式PTC开关310的状态来测定IGBT模块320是否出现短路。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，控制单元包括第一交流接触器。该第一交流接触器包括一个第一线圈K1和三个常开式第一触点K1-。三个常开式第一触点K1-分别串联在电梯变频器300与电梯机房总电源100之间的三条交流供电线路上。电梯机房总电源100为380V三相交流电源。
如图1所示，在图示的实施例中，当常开式PTC开关310处于断开状态时，第一线圈K1处于带电状态，并且三个常开式第一触点K1-处于闭合状态，以保持电梯变频器300与电梯机房总电源100之间的电连接。
如图2所示，在图示的实施例中，当常开式PTC开关310处于闭合状态时，第一线圈K1处于失电状态，三个常开式第一触点K1-处于断开状态，以切断电梯变频器300与电梯机房总电源100之间的电连接。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，控制单元还包括第二交流接触器，该第二交流接触器包括一个第二线圈K2和一个常闭式第二触点K2+，常闭式第二触点K2+串联在第一线圈K1与电梯机房总电源100之间的电连接线路上。
如图1所示，在图示的实施例中，当第二线圈K2处于失电状态，常闭式第二触点K2+处于闭合状态，以保持第一线圈K1与电梯机房总电源100之间的电连接，使得第一线圈K1处于带电状态。
如图2所示，在图示的实施例中，当第二线圈K2处于带电状态，常闭式第二触点K2+处于断开状态，以切断第一线圈K1与电梯机房总电源100之间的电连接，使得第一线圈K1处于失电状态。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，控制单元还包括一个直流接触器，该直流接触器包括一个第三线圈K3和一个常开式第三触点K3-，常开式第三触点K3-串联在第二线圈K2与电梯机房总电源100之间的电连接线路上。
如图1所示，在图示的实施例中，当第三线圈K3处于失电状态，常开式第三触点K3-处于断开状态。
如图2所示，在图示的实施例中，当第三线圈K3处于带电状态，常开式第三触点K3-处于闭合状态，以保持第二线圈K2与电梯机房总电源100之间的电连接，使得第二线圈K2处于带电状态。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，第二交流接触器还包括一个常开式第二触点K2-，该常开式第二触点K2-与常开式第三触点K3-并联连接.
如图1和图2所示，在图示的实施例中，当第二线圈K2带电之后，常开式第二触点K2-处于闭合状态，以保持第二线圈K2与电梯机房总电源100之间的电连接，使得第二线圈K2始终处于带电状态。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，控制单元还包括一个直流开关电源210。在图示的实施例中，该直流开关电源210为24V直流开关电源。第三线圈K3电连接至直流开关电源210，常开式PTC开关310串联在第三线圈K3与直流开关电源210之间的电连接线路上。
如图1所示，在图示的实施例中，当常开式PTC开关310处于断开状态时，常开式PTC开关310切断第三线圈K3与直流开关电源210之间的电连接，使得第三线圈K3处于失电状态。
如图2所示，在图示的实施例中，当常开式PTC开关310处于闭合状态时，常开式PTC开关310保持第三线圈K3与直流开关电源210之间的电连接，使得第三线圈K3处于带电状态。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，第一交流接触器、第二交流接触器、直流接触器和直流开关电源210设置在电梯控制柜200中。电梯变频器300也可以设置在电梯控制柜200中。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，电梯控制柜200具有与电梯机房总电源100的三个火线分别电连接的三个交流电力输入端L1、L2、L3和与电梯变频器300电连接的三个交流电力输出端。三个常开式第一触点K1-分别串联在电梯控制柜200的三个交流电力输入端L1、L2、L3和三个交流电力输出端之间的电连接线路上。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，电梯控制柜200还包括与电梯机房总电源100的零线电连接的零线端N。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，第一线圈K1和第二线圈K2的一端电连接至三个交流电力输入端L1、L2、L3中的同一个交流电力输入端。第一线圈K1和第二线圈K2的另一端电连接至零线端N。
但是，本发明不局限于前述实施例，例如，在本发明的另一个实施例中，第一线圈K1和第二线圈K2的一端可以分别电连接至三个交流电力输入端L1、L2、L3中的两个不同的交流电力输入端。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，直流开关电源210的一端电连接至电梯控制柜200的一个常开式第一触点K1-和一个交流电力输出端之间的电连接线路上。直流开关电源210的另一端电连接至零线端N。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，常开式PTC开关310贴装在IGBT模块320的散热片上。
下面将参照附图1和2来详细说明本发明的前述实施例的工作原理。
常开式PTC开关310安装在制动IGBT模块320的散热片上。当制动IGBT模块320短路时，必然会导致IGBT模块320的温度升高超过正常值(预定值)。此时常开式PTC开关310会被触发，由常开变为闭合。PTC开关310闭合后，使第三线圈K3带电，常开式第三触点K3-闭合，从而使第二线圈K2带电。第二线圈K2的常开式触点K2-与常开式第三触点K3-并联。这样，一旦第二线圈K2带电之后，常开式第二触点K2-处于闭合状态，就可以保持第二线圈K2与电梯机房总电源100之间的电连接，使得第二线圈K2始终处于带电状态。这是一种自锁设计，采取该自锁设计是为了防止继电器切断电源后再次上电，除非人为手动切断电梯机房内总电源100，使第二线圈K2彻底失电恢复到初始状态。第二线圈K2带电后，常闭式第二触点K2+断开，则与之串联的第一线圈K1失电，此时，三个常开式第一触点K1-由闭合变为断开，切断三相输入L1、L2和L3，整套控制系统电源完全断开。由于第二交流接触器的自锁设计，三个常开式第一触点K1-在第二线圈K2带电之后将保持断开状态，起到保护作用。若需解除保护状态，则需要再切断电梯控制柜上一级电源，即机房总电源，才能切断第二线圈K2电源。一旦第二线圈K2失电，常闭式第二触点K2+闭合，三个常开式第一触点K1-闭合，三相电输入至电梯变频器，电梯变频器电源才能恢复。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
Claims (15)
1.一种电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于，包括：
检测单元，用于检测电梯变频器(300)的IGBT模块(320)是否短路；和
控制单元，适于在所述检测单元检测到所述IGBT模块(320)短路时切断所述电梯变频器(300)与电梯机房总电源(100)之间的交流供电线路，从而停止向所述电梯变频器(300)供电，
所述检测单元包括常开式热敏电阻开关(310)，所述常开式热敏电阻开关(310)安装在所述IGBT模块(320)上；
当所述IGBT模块(320)短路时，所述IGBT模块(320)的温度会上升到预定温度，并触发所述常开式热敏电阻开关(310)，使得所述常开式热敏电阻开关(310)闭合；
所述控制单元包括第一交流接触器，所述第一交流接触器包括一个第一线圈(K1)和三个常开式第一触点(K1-)；
所述三个常开式第一触点(K1-)分别串联在所述电梯变频器(300)与所述电梯机房总电源(100)之间的三条交流供电线路上；
当所述常开式热敏电阻开关(310)处于断开状态时，所述第一线圈(K1)处于带电状态，并且所述三个常开式第一触点(K1-)处于闭合状态，以保持所述电梯变频器(300)与所述电梯机房总电源(100)之间的电连接；
当所述常开式热敏电阻开关(310)处于闭合状态时，所述第一线圈(K1)处于失电状态，所述三个常开式第一触点(K1-)处于断开状态，以切断所述电梯变频器(300)与所述电梯机房总电源(100)之间的电连接。
2.根据权利要求1所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述控制单元还包括第二交流接触器，所述第二交流接触器包括一个第二线圈(K2)和一个常闭式第二触点(K2+)，所述常闭式第二触点(K2+)串联在所述第一线圈(K1)与所述电梯机房总电源(100)之间的电连接线路上；
当所述第二线圈(K2)处于失电状态，所述常闭式第二触点(K2+)处于闭合状态，以保持所述第一线圈(K1)与所述电梯机房总电源(100)之间的电连接，使得所述第一线圈(K1)处于带电状态。
3.根据权利要求2所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
当所述第二线圈(K2)处于带电状态，所述常闭式第二触点(K2+)处于断开状态，以切断所述第一线圈(K1)与所述电梯机房总电源(100)之间的电连接，使得所述第一线圈(K1)处于失电状态。
4.根据权利要求3所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述控制单元还包括一个直流接触器，所述直流接触器包括一个第三线圈(K3)和一个常开式第三触点(K3-)，所述常开式第三触点(K3-)串联在所述第二线圈(K2)与所述电梯机房总电源(100)之间的电连接线路上；
当所述第三线圈(K3)处于失电状态，所述常开式第三触点(K3-)处于断开状态。
5.根据权利要求4所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
当所述第三线圈(K3)处于带电状态，所述常开式第三触点(K3-)处于闭合状态，以保持所述第二线圈(K2)与所述电梯机房总电源(100)之间的电连接，使得所述第二线圈(K2)处于带电状态。
6.根据权利要求5所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述第二交流接触器还包括一个常开式第二触点(K2-)，所述常开式第二触点(K2-)与所述常开式第三触点(K3-)并联连接；
当所述第二线圈(K2)带电之后，所述常开式第二触点(K2-)处于闭合状态，以保持所述第二线圈(K2)与所述电梯机房总电源(100)之间的电连接，使得所述第二线圈(K2)始终处于带电状态。
7.根据权利要求6所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述控制单元还包括一个直流开关电源(210)，所述第三线圈(K3)电连接至所述直流开关电源(210)，所述常开式热敏电阻开关(310)串联在所述第三线圈(K3)与所述直流开关电源(210)之间的电连接线路上；
当所述常开式热敏电阻开关(310)处于断开状态时，所述常开式热敏电阻开关(310)切断所述第三线圈(K3)与所述直流开关电源(210)之间的电连接，使得所述第三线圈(K3)处于失电状态。
8.根据权利要求7所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
当所述常开式热敏电阻开关(310)处于闭合状态时，所述常开式热敏电阻开关(310)保持所述第三线圈(K3)与所述直流开关电源(210)之间的电连接，使得所述第三线圈(K3)处于带电状态。
9.根据权利要求8所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述第一交流接触器、第二交流接触器、直流接触器和直流开关电源(210)设置在电梯控制柜(200)中。
10.根据权利要求9所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述电梯控制柜(200)具有与所述电梯机房总电源(100)的三个火线分别电连接的三个交流电力输入端(L1、L2、L3)和与所述电梯变频器(300)电连接的三个交流电力输出端；
所述三个常开式第一触点(K1-)分别串联在所述电梯控制柜(200)的三个交流电力输入端(L1、L2、L3)和三个交流电力输出端之间的电连接线路上。
11.根据权利要求10所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述电梯控制柜(200)还包括与所述电梯机房总电源(100)的零线电连接的零线端(N)。
12.根据权利要求11所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述第一线圈(K1)和第二线圈(K2)的一端电连接至所述三个交流电力输入端(L1、L2、L3)中的同一个交流电力输入端；
所述第一线圈(K1)和第二线圈(K2)的另一端电连接至所述零线端(N)。
13.根据权利要求11所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述第一线圈(K1)和第二线圈(K2)的一端分别电连接至所述三个交流电力输入端(L1、L2、L3)中的两个不同的交流电力输入端；
所述第一线圈(K1)和第二线圈(K2)的另一端电连接至所述零线端(N)。
14.根据权利要求11所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述直流开关电源(210)的一端电连接至所述电梯控制柜(200)的一个常开式第一触点(K1-)和一个交流电力输出端之间的电连接线路上；
所述直流开关电源(210)的另一端电连接至所述零线端(N)。
15.根据权利要求1所述的电梯变频器IGBT模块短路保护装置，其特征在于：
所述常开式热敏电阻开关(310)贴装在所述IGBT模块(320)的散热片上。
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