CN116566248A - 变频驱动电机连接模块 - Google Patents

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CN116566248A CN202310540898.0A CN202310540898A CN116566248A CN 116566248 A CN116566248 A CN 116566248A CN 202310540898 A CN202310540898 A CN 202310540898A CN 116566248 A CN116566248 A CN 116566248A
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P·J·凡杜齐
T·M·鲁希蒂
J·厄普豪斯
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Abstract

本发明公开了一种用于控制多个电机的系统，该系统包括：变频驱动器(VFD)，VFD被配置为控制电机的至少一个特性，VFD具有比组合起来的所有多个电机的连续电流额定值更大的电流断路额定值；总线，总线电连接到VFD；和多个保护模块，每个保护模块包括：电连接到多个电机中的特定一个的电机过载设备；和与电机过载设备串联的切换继电器，切换继电器被配置为将保护模块连接到总线并将保护模块从总线断开。切换继电器的状态确定保护模块是否电连接到总线，VFD被配置为控制切换继电器的状态，并且切换继电器具有比多个电机中的特定一个的连续电流额定值更小的电流断路额定值。

Description

变频驱动电机连接模块
本申请是名为“变频驱动电机连接模块”的、申请日为2020年4月1日的中国发明专利申请202010252647.9的分案申请。
技术领域
本公开涉及与变频驱动器(VFD)一起使用的模块。
背景技术
电动机将电能转换为向负载提供的机械能。变频驱动器(VFD)可用于控制电动机。
发明内容
在一个方面，用于控制多个电机的系统包括：变频驱动器(VFD)，VFD被配置为控制电机的至少一个特性，VFD具有比组合起来的所有多个电机的连续电流额定值更大的电流断路额定值；总线，总线电连接到VFD；和多个保护模块，每个保护模块包括：电连接到多个电机中的特定一个的电机过载设备；和与电机过载设备串联的切换继电器，切换继电器被配置为将保护模块连接到总线并将保护模块从总线断开。切换继电器的状态确定保护模块是否电连接到总线，VFD被配置为控制切换继电器的状态，并且切换继电器具有比多个电机中的特定一个的连续电流额定值更小的电流断路额定值。
实施方式可包括下列特征中的一者或多者。该系统还可包括容纳VFD、总线和多个保护模块的外壳。
每个保护模块还可包括可安装在外壳中的印刷电路板(PCB)，并且电机过载设备和切换继电器安装到PCB。
每个保护模块还可包括安装在每个PCB上的接线板，并且电机中的特定一个和电机过载设备经由接线板彼此电连接。总线可为可安装在外壳中的背板，该背板包括彼此并联的多个电连接器，并且每个PCB安装到多个电连接器中的一个，使得所有保护模块都连接到背板且彼此并联。
每个电机过载设备可包括至少一个感测设备，至少一个感测设备被配置为确定多个电机中的特定一个的至少一个操作度量，并且VFD可从电连接到总线的所有保护模块接收关于至少一个操作度量的信息。至少一个感测设备可包括电流传感器和/或电压传感器，并且操作度量包括由多个电机中的特定一个消耗的电流的量、由电机中的特定一个消耗的电流的相位和/或向多个电机中的特定一个施加的电压。VFD可被配置为分析该信息并确定多个电机中的一个或多个是否处于故障条件。
VFD可被配置为基于确定多个电机中的至少一个处于故障条件来防止电力流动到总线。VFD可被配置为确定多个电机中的哪一个或多个处于故障条件，并且改变与处于故障条件的多个电机中的一个或多个连接的一个或多个保护模块中的切换继电器的状态，使得一个或多个保护模块从总线断开。VFD可被配置为在一个或多个保护模块从总线断开之后允许电力流动到总线，使得向除处于故障条件的一个或多个电机之外的所有电机提供电力。电机中的每个可包括被配置为旋转的元件，并且VFD被配置为在一个或多个保护模块从总线断开之后且在所有电机停止旋转之前允许电力流动到总线。
电机过载设备可被配置为：感测由电机中的特定一个消耗的电流的至少一个操作度量，并确定至少一个操作度量的指示，并且VFD可被配置为基于所感测的操作度量的指示来控制切换继电器的状态。电机过载设备可包括：感测设备、电子存储装置和一个或多个电子处理器，并且电子存储装置可包括与将保护模块从总线断开的至少一个电流阈值有关的信息。为了确定至少一个操作度量的指示，电机过载设备可被配置为将由多个电机中的特定一个消耗的电流的感测量和与将保护模块从总线断开的至少一个电流阈值有关的信息进行比较，并且至少一个操作度量的指示可包括所消耗的电流的感测量是否满足或超过将保护模块从总线断开的至少一个电流阈值的指示。
电机过载设备可包括常开继电器和常闭继电器。
在另一个方面，与多个电机一起使用的装置包括：多个保护模块，每个保护模块被配置用于连接到总线并连接到多个电机中的特定一个，每个保护模块包括：电连接到多个电机中的特定一个的电机过载设备；和与电机过载设备串联的切换继电器，该切换继电器被配置为将保护模块连接到总线并将保护模块从总线断开。切换继电器的状态确定保护模块是否电连接到总线，并且切换继电器具有比多个电机中的特定一个的连续电流额定值更小的电流断路额定值。
实施方式可包括下列特征中的一者或多者。总线可被配置用于连接到变频驱动器(VFD)，该VFD具有至少等于组合起来的所有多个电机的连续电流额定值的电流断路额定值。
每个保护模块还可包括印刷电路板(PCB)，并且在这些实施方式中，电机过载设备和切换继电器安装在PCB上。
电机过载设备可包括传感器，该传感器被配置为感测多个电机中的特定一个的操作度量并确定操作度量的指示，并且切换继电器的状态可基于操作度量的指示。
本文所述的任何技术的实施方式可包括系统、装置和/或方法。一个或多个实施方式的细节在附图和以下说明书中列出。根据说明书和附图以及权利要求书，其它特征将显而易见。
附图说明
图1是包括保护装置和变频驱动器(VFD)的系统的一个示例的框图。
图2是包括保护装置和变频驱动器(VFD)的系统的另一个示例的框图。
图3A是包封VFD的外壳的一个示例的透视图。
图3B是保护装置的一个示例的透视图。
图3C是背板的一个示例。
图3D是保护模块的一个示例的示意图。
具体实施方式
图1是包括保护装置110和变频驱动器(VFD)140的系统100的框图。保护装置110允许VFD 140单独地从每个电机130-1至130-N断开或连接到每个电机130-1至130-N，如下所讨论。
保护装置110电连接到多个交流(AC)电机130-1至130-N，其中N为大于或等于2的任何整数。保护装置110包括切换装置114。切换装置114包括用于每个电机130-1至130-N的相应切换继电器114-1至114-N。每个切换继电器114-1至114-N具有至少两种状态，即，相应电机130-1至130-N电连接到总线106的第一状态，以及相应电机130-1至130-N从总线106电断开的第二状态。总线106电连接到变频驱动器(VFD)140。因此，切换继电器114-1至114-N的状态确定相应电机130-1至130-N是否电连接到总线106并电连接到电机驱动器控制系统140。
VFD 140从电源102接收交流(AC)电力并且向总线106提供驱动器信号107。电源102可为例如分配基频为60赫兹(Hz)的三相电力的配电网络或电网。驱动器信号107可为例如AC电压信号，该AC电压信号具有足以操作电机130-1至130-N的振幅。VFD 140通过改变驱动器信号107的频率和/或电压来控制电机130-1至130-N的扭矩和速度。
电机130-1至130-N中的每个包括响应于驱动器信号107的施加而移动的相应活动元件131-1至131-N。例如，活动元件131-1至131-N可为响应于驱动器信号107的施加而相对于相应定子旋转的转子。每个电机130-1至130-N将驱动器信号107中的电能转换成驱动相应负载133-1至133-N的机械能。每个负载133-1至133-N可为例如风扇或泵。
VFD 140具有等于或大于组合起来的所有电机130-1至130-N的连续电流额定值的电流断路额定值。电流断路额定值指示设备可中断或停止的最大电流量。连续电流额定值指示可由设备在不超过预定极限的情况下在有限时间量内消耗的最大电流。例如，预定极限可为这样的温度，高于该温度时会发生设备损坏和/或欠佳性能。因此，VFD 140能够中断电驱动器信号107，使得电机130-1至130-N均未通电，并且切换继电器114-1至114-N不必被配置为中断由相应电机130-1至130-N消耗的电流。因此，每个切换继电器114-1至114-N的电流断路额定值可小于相应电机130-1至130-N的连续电流额定值。因此，与依赖切换装置114断开通向电机130-1至130-N的电流的配置相比，切换装置114中使用的电气部件(和切换继电器114-1至114-N中的每个)更小、生成更少热量和/或更便宜。
保护装置110和VFD 140通过控制路径109(以点划线样式示出)交换信息、信号和/或命令。控制路径109介于保护装置110处的输入/输出120与VFD 140处的输入/输出接口143之间。控制路径109可包括能够传输数据(包括例如信息和/或命令)的任何类型的有线或无线介质。例如，控制路径109可包括电力电缆和/或光纤电缆。控制路径109是双向的，使得数据108从保护装置110传输到VFD 140并且控制信号104从VFD 140传输到保护装置110。数据108可为数字或模拟的，并且控制信号可为数字或模拟的。在控制路径109为无线的实施方式中，I/O接口143和I/O 120包括能够通过无线控制路径109提供和接收数据的收发器。
VFD 140从保护装置110接收数据108。数据108可包括例如指示电机130-1至130-N消耗多少电流的数值数据，或数据108可为电机130-1至130-N中的至少一个是否消耗超过预定阈值的电流的二进制指示。VFD 140基于数据108来确定是否要中断电机驱动器信号107。
VFD 140还使用控制信号104控制每个切换继电器114-1至114-N的状态。每个切换继电器114-1至114-N的状态确定相应电机130-1至130-N是否电连接到总线106。因此，当与保护装置110一起使用时，VFD 140还能够单独地连接和断开电机130-1至130-N中的每个，从而确定电机130-1至130-N中的哪个接收驱动器信号107。
图2是系统200的框图。系统200是系统100的实施方式的示例。系统200包括使用驱动器信号207驱动N个电机230-1至230-N的VFD 240。N为大于1的任何整数。因此，系统200驱动多个电机。电机230-1至230-N中的每个是包括相应活动元件231-1至231-N的AC电机。系统200包括经由控制路径209来与VFD 240通信的保护装置210。控制路径209是允许保护装置210和VFD 240交换信息、命令和/或数据的任何类型的通信路径。控制路径209可为有线连接或无线连接，并且信息、命令和数据可为数字或模拟的。
保护装置210可使用通信协议来与VFD 240通信。通信协议使用一系列位将状态传送到VFD 240。保护装置210和VFD 240可利用微控制器或类似设备来促进状态的传递。例如，保护装置210可包括具有微控制器的I/O(诸如图1的I/O 120)。在一些实施方式中，可经由保护装置210上的输入/输出将该状态从保护装置210传递到VFD 240。例如，可通过连接在保护装置210上的I/O与VFD 240处的I/O接口243之间的物理导线来提供保护装置210的状态。保护装置210上的输出端子可为例如引脚连接、接线板(诸如图3D所示的接线板320-1)上的电连接。在图2的示例中，控制路径209可为例如具有至少N根电缆的多线电缆，其中N根电缆之一与保护模块210-1至210-N之一相关联。N根电缆中的每个能够传输电信号。保护装置210允许VFD 240控制电机230-1至230-N中的特定电机是否电连接到VFD 240。
保护装置210包括保护模块210-1至210-N。每个保护模块210-1至210-N与电机230-1至230-N中的相应一个相关联。所有保护模块210-1至210-N大体上包括相同部件并且以相同方式发挥功能。为简单起见，仅详细讨论保护模块210-1。
保护模块210-1包括与切换继电器214-1串联的电机过载设备212-1。电机过载设备212-1是可包括或可不包括常开或常闭继电器的电子过载拓扑。电机过载设备212-1包括监测电机230-1的至少一个操作度量的感测模块213-1。感测模块213-1包括传感器，诸如电流传感器和/或电压传感器。感测模块213-1可包括例如传感器，该传感器被配置为感测由电机230-1消耗的电流的一种或多种特性(诸如振幅、频率和/或相位)和/或向电机230-1施加的电压。感测模块213-1可包括多于一个传感器。
操作度量是与电机230-1的操作有关的任何可测的量。例如，操作度量可为向电机230-1施加的电压或由电机230-1消耗的电流。操作度量还可为指示电机230-1的条件的值，诸如指示元件231-1是否移动的值。
感测模块213-1还可包括与传感器一起使用的相关联的电子元件。例如，感测模块213-1可包括电子处理器、电子存储装置和/或用于接收电力以向传感器和相关联的电子元件供电的接口。例如，感测模块213-1可包括存储阈值电流和/或电压电平的电子存储装置。当传感器测量超过阈值电流和/或电压的电流和/或电压时，传感器模块213-1所产生的数据208-1是仅指示已超过阈值的标记或二进制值。在另一个示例中，电子存储装置可存储唯一标识符和/或指令以便处理所感测的特性，并且电子处理器可用于根据所存储的指令来基于所感测的特性生成指示。感测模块213-1产生一种或多种所感测的特性的指示，并且将该指示作为数据208-1提供给VFD 240。
保护模块210-1还包括切换继电器214-1。切换继电器214-1包括一个或多个电子部件，一个或多个电子部件被配置为具有至少两种状态，即，第一状态和第二状态。例如，切换继电器214-1可包括晶体管、二极管或电子部件集合(例如，晶体管、电阻器、二极管和/或运算放大器)，该电子部件集合被布置成电网络，该电网络被配置用于在至少第一状态和第二状态下操作。在第一状态下，切换继电器214-1将相应电机230-1电连接到总线206。当切换继电器214-1处于第二状态时，相应电机230-1不电连接到总线206。
切换继电器214-1具有小于电机230-1的连续电流额定值的电流断路额定值。这允许切换继电器214-1中使用的一个或多个电子部件相对较小、较便宜和/或有较高热效率。此类电子部件的使用允许保护模块210-1在例如印刷电路板(PCB)上实现。图3D示出了这种实施方式的一个示例。
所有保护模块210-1至210-N以相同方式发挥功能，以相同方式配置，并且包括相同或类似的部件。每个保护模块210-1至210-N包括与相应切换继电器214-1至214-N串联的相应电机过载模块212-1至212-N，该相应切换继电器具有至少第一状态和第二状态。保护模块210-1至210-N中的每个经由控制路径209耦合到VFD 240。控制路径209是多线控制电缆，其包括用于保护模块210-1至210-N中的每个的单独电缆。每个保护模块210-1至210-N提供相应数据208-1至208-N。
每个切换继电器214-1至214-N的状态独立于任何其他继电器的状态。因此，切换继电器214-1至214-N中的一些切换继电器可处于第一状态，而切换继电器214-1至214-N中的其他切换继电器处于第二状态。VFD 240生成控制信号204-1至204-N以控制相应切换继电器214-1至214-N。每个控制信号204-1至204-N可为例如足以引起相应切换继电器214-1至214-N中的一个或多个电子部件改变状态的电压信号。
此外，与上文所讨论的切换继电器214-1一样，所有切换继电器214-1至214-N都具有小于相应电机230-1至230-N的连续电流额定值的电流断路额定值。因此，可在所有切换继电器214-1至214-N中使用相对较小和/或热效率较高的电子部件。使用此类电子部件允许保护模块210-1小于被配置为断开驱动器信号207的实施方式。因此，与保护模块包括被配置为中断驱动器信号207的部件的实施方式相比，保护模块210-1至210-N占据更小的空间体积并且可具有更高的热效率(例如，产生更少热量)。因此，可将更大数量的保护模块210-1至210-N放入相同尺寸的外壳中，使得可控制更多电机。另选地，更小尺寸的外壳可与相同数量的模块210-1至210-N一起使用。该尺寸减小允许系统200在具有有限空间的区域中使用，由此增加了系统200的通用性。
VFD 240包括电子处理模块241、电子存储装置242和输入/输出(I/O)接口243。电子处理模块241包括一个或多个电子处理器。电子处理模块241的电子处理器可为任何类型的电子处理器，并且可包括或可不包括通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)和/或专用集成电路(ASIC)。
电子存储装置242可为能够以计算机程序或软件的形式存储数据和指令的任何类型的电子存储器，并且电子存储装置242可包括易失性和/或非易失性部件。电子存储装置242和电子处理模块241耦合，使得电子处理模块241能够从电子存储装置242访问或读取数据并且将数据写入到电子存储装置242。电子存储装置242例如以计算机程序、功能或过程的形式存储指令或逻辑，指令或逻辑控制VFD 240的操作和VFD 240与保护模块210-1至210-N之间的交互。电子存储装置242可存储用于处理数据208的指令。例如，电子存储装置242可存储阈值电流电平，该阈值电流电平在被超过时会引起VFD 240中断驱动器信号207。此外，电子存储装置242可存储指令，所述指令在被执行时会引起电子处理模块241生成向相应切换继电器214-1至214-N提供的控制信号204-1至204-N。每个控制信号204-1至204-N足以改变相应切换继电器214-1至214-N的状态。例如，控制信号204-1至204-N可为电压信号，并且每个切换继电器214-1至214-N可包括晶体管。在该实施方式中，为了改变切换继电器214-1至214-N中的特定一个的状态，向例如该切换装置的晶体管的栅极施加控制信号以改变该切换装置的状态。
I/O接口243是允许人类操作员、另一个机器和/或自主过程与VFD 240交互的任何接口。另外，VFD 240通过I/O接口243来与保护装置210通信。例如，控制路径209电耦合到I/O接口243，使得I/O接口243将控制信号204-1至204-N提供给控制电缆的导线并且从保护装置210接收数据208-1至208-N。
I/O接口243可包括例如显示器(诸如液晶显示器(LCD))、键盘、控制板、音频输入和/或输出(诸如扬声器和/或麦克风)、作为显示器的补充或替代的可视化输出(诸如灯、发光二极管(LED))、串行或并行端口、通用串行总线(USB)连接、任何类型的电连接接口、和/或任何类型的网络接口，诸如以太网。I/O接口243还可允许通过例如IEEE 802.11、蓝牙或近场通信(NFC)连接进行无物理接触的通信。VFD 240可例如通过I/O接口243操作、配置、修改或更新。
I/O接口243还可允许VFD 240与VFD 240外部和远离VFD 240的系统进行通信。例如，I/O接口243可包括允许VFD 240与远程站(未示出)之间或VFD 240与单独计算系统之间的通信的通信接口。远程站或单独计算系统可为操作员能够通过其与VFD 240通信的任何类型的站。例如，远程站或单独计算系统可为经由服务协议连接到VFD 240的基于计算机的工作站、智能电话、平板电脑或膝上型计算机；经由射频信号连接到VFD 240的遥控；和/或经由SCADA协议或自动化协议(诸如Fieldbus或Modbus)连接到VFD 240的工业设备。
VFD 240还包括电网络245。电网络245包括电子部件。电子部件可包括无源部件，诸如二极管、晶体管、电阻器、感应器和/或电容器。电子部件还可包括与无源部件一起使用的有源部件，诸如DC电源。电网络245被配置为基于来自电源102的电力来产生驱动器信号207。例如，电网络245可包括将来自电源102的三相AC电力转换成三相直流(DC)电信号的整流器。整流器可包括二极管网络。电网络245还可包括存储DC电信号的DC链路或总线。电网络245还可包括被布置为形成反相器的功率晶体管和/或其他部件的网络，该反相器将DC电信号转换成具有具体电压振幅和频率的AC信号，从而生成驱动器信号207。该反相器是可控制的，使得驱动器信号207是具有一定特性的电压信号，特性允许在负载233-1至233-N所需的速度和扭矩下驱动电机230-1至230-N。
图3A是包封VFD 340和保护装置310的外壳350的透视图。在图3A中，隐藏的线和对象由具有虚线样式的线表示。在图3A的示例中，外壳350是长方体，其具有限定内部区域352的六个矩形壁。这些壁中的三个在图3A中被标记为壁351a,351b,351c。六个壁统称为壁351。壁351由能够保护内部区域352免于湿气浸入和损坏的坚固材料(诸如金属)制成。在一些实施方式中，这些壁351中的一个或多个可为或包括门或其他设备，其可移除并允许触及内部区域352。
VFD 340将驱动器信号307提供给电机330-1至330-6。电机330-1至330-6中的每个是AC电机，该AC电机包括相应元件331-1至331-6(诸如转子)，该相应元件相对于静止部分移动(例如，转动或旋转)以将驱动器信号307中的电能转换为驱动负载的机械能。
VFD 340与上文所讨论的VFD 140和VFD 240类似。VFD 340包括具有小键盘344的I/O接口343。可从外壳350的外部触及小键盘344，使得人类操作员能够向VFD 340提供命令。I/O接口343被示出为在壁351b上。然而，I/O接口343的部分可在内部区域352中。例如，I/O接口343可包括与键盘相关联的电子器件，并且这些电子器件在内部区域352中。在另一个示例中，I/O接口343可包括使VFD 340能够与保护装置310通信的导线和/或电力电缆。这些导线和/或电力电缆也可在内部区域352中。另外，与VFD 240一样，VFD 340包括电子处理器和电子存储装置(未在图3A中示出)，并且这些物件可在内部区域352中。
也参见图3B(其是保护装置310的透视图)和图3C(其示出了背板306)，保护装置310包括六个保护模块310-1,310-2,310-3,310-4,310-5,310-6。每个保护模块310-1,310-2,310-3,310-4,310-5,310-6均与相对于图2讨论的保护模块210-1类似。每个保护模块310-1,310-2,310-3,310-4,310-5,310-6在相应印刷电路板(PCB)315-1,315-2,315-3,315-4,315-5,315-6上实现。PCB包括层压到非导电材料片材上或放置在非导电材料片材之间的导电材料(诸如铜)片材。通过蚀刻或以其他方式移除一些非导电材料来形成导电材料的导电轨道。电气部件焊接到PCB并且彼此用导电轨道电连接，使得PCB机械地支撑并电连接电子部件。
PCB 315-1,315-2,315-3,315-4,315-5,315-6电连接到背板306上的相应电连接器316-1,316-2,316-3,316-4,316-5,316-6。电连接器316-1,316-2,316-3,316-4,316-5,316-6彼此并联。每个电连接器316-1,316-2,316-3,316-4,316-5,316-6包括导电引脚，这些导电引脚彼此电连接并电连接到单独PCB板的电接口。电连接器316-1,316-2,316-3,316-4,316-5,316-6中的任何一个中的特定引脚联接到所有其他电连接器中的相同相关引脚。背板306电连接到所有保护模块310-1,310-2,310-3,310-4,310-5,310-6，并且充当能够将电信号输送到所有模块310-1,310-2,310-3,310-4,310-5,310-6的总线。背板306还电连接到VFD 340。因此，背板306被配置为将来自VFD 340的驱动器信号307提供给所有模块310-1,310-2,310-3,310-4,310-5,310-6。
图3D是保护模块310-1的示意图。为简单起见，仅讨论保护模块310-1。然而，保护模块310-2,310-3,310-4,310-5,310-6大体上与保护模块310-1相同。
保护模块310-1包括与切换继电器314-1串联的电机过流模块312-1。电机过流模块312-1包括感测模块313-1。感测模块313-1测量电机330-1的一个或多个操作度量。感测模块313-1可为例如电流传感器和/或电压传感器。
切换继电器314-1包括一个或多个电气部件，一个或多个电气部件被配置为使得切换继电器314-1具有至少第一状态和第二状态。例如，切换继电器314-1可包括以具有至少两种状态的配置布置的一个或多个晶体管或其他电子部件。在第一状态下，切换继电器314-1电连接到电机过流模块312-1，使得电流能够流过保护模块310-1。在第二状态下，切换继电器314-1不电连接到电机过流模块312-1，并且电流不流过保护模块310-1。
切换继电器314-1具有小于电机330-1的连续电流额定值的电流断路额定值。因此，切换继电器314-1具有相对较低的电流断路额定值，并且使用较小且传导相对较低电流量的电子部件。因此，切换继电器314-1可安装在PCB 315-1上。
PCB 315-1包括电接口317-1，该电接口配合到背板306上的电连接器316-1中。当电接口317-1在电连接器316-1中时，迹线318-1电连接到总线306和VFD 340。迹线318-1是PCB 315-1上的导电路径。例如，迹线318-1可为铜或另一种导电材料的线。迹线318-1电连接到保护模块210-1和背板306，并且电连接到切换继电器314-1。迹线319-1将切换继电器314-1电连接到接线板320-1。接线板320-1包括多个端口，每个端口固定一根导线或导电电缆。在图3D的示例中，这些端口被标记为A,B,C,D。其他配置也是可能的。例如，接线板320-1可包括更多或更少端口。
迹线319-1电连接到接线板320-1的端口D。电机330-1也电连接到接线板320-1的端口D。当切换继电器314-1处于第一状态时，电流从迹线318-1流动到迹线319-1和接线板320。因此，当切换继电器314-1处于第一状态时，电流可流动到电机330-1并且电机330-1可从VFD 340接收驱动器信号307。当切换继电器314-1处于第二状态时，电流不从迹线318-1流动到迹线319-1。因此，当切换继电器314-1处于第二状态时，电机330-1不从VFD接收驱动器信号307。
接线板320-1的端口B和C经由控制路径309电连接到VFD 340的I/O接口343。控制路径309可包括能够传输电信号的导线、电缆或任何其他介质。端子B也经由迹线321-1电连接到感测模块313-1。端子C也经由迹线322-1连接到切换继电器314-1。
保护模块310-2至310-6与保护模块310-1相同。保护模块310-1至310-6分别连接到电连接器316-2至316-6。如上所讨论，电连接器316-2至316-6连接到总线306并且彼此并联。因此，当保护模块310-1至310-6分别连接到电连接器316-1至316-6时，保护模块310-1至310-6电连接到总线306并且彼此并联且各自接收驱动器信号307。与保护模块310-1一样，保护模块310-2至310-6中的每个与VFD 340通信。
在普通操作条件下，电机330-1至330-6均没有故障条件。故障条件是电机的操作偏离电机的规范而使得电机的性能下降或电机不能操作的任何类型的条件。例如，当电机消耗的电流多于该电机的连续电流额定值时，该电机具有故障条件。在普通操作条件下，切换继电器314-1至314-6处于第一状态，并且电机330-1和330-6受到驱动器信号307的控制。感测模块313-1至313-6测量电机330-1的一个或多个操作度量，并且将与所测操作度量有关的数据经由数据信号308-1至308-6提供给VFD 340。数据信号308-1至308-6可包括在迹线318-1至318-6中流动的电流的量的指示(其是由电机330-1至330-6消耗的电流的量的指示)。
VFD 340分析数据308-1至308-6，并且基于该分析来确定是否中断驱动器信号307。例如，VFD 340可将所有迹线318-1至318-6中流动的电流的量的指示与阈值电流值进行比较以确定电机330-1至330-6中的一个或多个是否消耗超过额定连续电流。
VFD 340还确定电机330-1至330-6中的哪些具有故障条件。例如，数据308-1至308-6可包括将数据信号与电机330-1至330-6中的特定一个相关联的代码或其他识别信息。数据308-1至308-6可包括相应迹线318-1至318-6中流动的电流的量的指示。在这些实施方式中，将数据308-1至308-6中的指示与相应电机330-1至330-6的额定连续电流进行比较。与表示超过额定连续电流的所测电流的指示相关联的电机具有故障条件。
在识别具有故障条件的电机之后且在未将驱动器信号307提供给总线306时，VFD340控制保护装置310，使得具有故障条件的电机不电连接到VFD 340。例如，如果电机330-1和330-5被确定为具有故障条件，则VFD 340生成控制信号304-1和控制信号304-5。未示出控制信号304-5，但该控制信号与控制信号304-1类似。将控制信号304-1提供给接线板320-1的端子C。将控制信号304-5提供给接线板320-5的端子C。将控制信号304-1经由迹线321-1施加到切换继电器314-1。
类似地，将控制信号304-5经由迹线321-5施加到切换继电器314-5。未示出切换继电器314-5，但该切换继电器与切换继电器314-1类似。
控制信号304-1和304-5足以分别改变切换继电器314-1和314-5的状态。例如，切换继电器314-1可包括晶体管，该晶体管具有电连接到迹线321-1的栅极、电连接到迹线318-1的漏极以及电连接到迹线319-1的源极。在这些实施方式中，控制信号304-1是电压信号，其足以使晶体管从电流从漏极流动到源极的第一状态转变为电流不从漏极流动到源极的第二状态。在这些实施方式中，切换继电器313-5以类似方式配置，并且控制信号304-5是足以使晶体管从第一状态转变为第二状态的电压信号。
在VFD 340改变切换继电器314-1和314-5的状态之后，总线306不电连接到电机330-1或电机330-5。VFD 340再次允许驱动器信号307流动到总线306。驱动器信号307到达电机330-2、330-3、330-4和330-6，但不到达电机330-1和330-5。因此，电机330-2、330-3、330-4和330-6接收驱动器信号307并且恢复操作，但电机330-1和330-5不接收驱动器信号307并且不恢复操作。这允许操作员维修和/或更换电机330-1和330-5，同时其他电机330-2、330-3、330-4和330-6继续操作。
因此，除了提供使用更小和/或更便宜的电子部件并且可在相对较紧凑的壳体中的印刷电路板上实现的配置之外，保护装置310还减少了停机时间的量以及服务中断的持续时间。
在一些实施方式中，VFD 340在中断驱动器信号307之后继续接收数据308-1至308-6。例如，在VFD 340中断驱动器信号307之后，活动元件331-1至331-6将继续旋转有限时间量。如果驱动器信号307未恢复，则活动元件331-1至331-6最终将停止旋转。VFD 340可接收关于活动元件331-1至331-6的旋转速度的信息。在一些实施方式中，VFD 340一直等到所有活动元件331-1至331-6已停止旋转，才恢复驱动器信号307。
在其他实施方式中，VFD 340在一些或所有活动元件331-1至331-6正在旋转时恢复驱动器信号307。在这些实施方式中，VFD 340估计活动元件331-2、331-3、331-4和331-6(它们与仍连接到VFD 340的电机相关联)的速度，并且调节驱动器信号307，使得最初在其当前速度下驱动活动元件331-2、331-3、331-4和331-6。VFD 340可继续调节驱动器信号307，直到在稳态速度下驱动活动元件330-2、330-3、330-4和330-6。在这些实施方式中，最终用户可较少感知到服务中断，因为电机330-2、330-3、330-4和330-6继续向其相应负载提供动力。
其他实施方式也在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
驱动装置，被配置为为多个电机产生可变驱动器信号，所述驱动装置具有电流断路额定值，所述电流断路额定值大于组合起来的所有所述多个电机的连续电流额定值；
总线，电连接至所述驱动装置；以及
保护模块，被配置为连接在所述总线与所述多个电机中的一个电机之间，所述保护模块包括：切换继电器，被配置为将所述保护模块连接至所述总线并将所述保护模块从所述总线断开，其中
所述驱动装置被配置为中断所述可变驱动器信号，并且所述切换继电器的电流断路额定值小于所述多个电机中的一个电机的连续电流额定值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述保护模块还包括印刷电路板(PCB)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述切换继电器安装至所述PCB。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述保护模块还包括过载设备。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述保护模块还包括PCB，并且所述切换继电器和所述过载设备安装至所述PCB。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述保护模块还包括接线板，所述接线板安装至PCB，且所述多个电机中的一个电机和所述过载设备经由所述接线板电连接。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个其他保护模块，所述至少一个其他保护模块被配置为连接在所述总线与所述多个电机中的至少一个其他电机之间。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述总线是包括彼此并联的多个电连接器的背板，每个保护模块连接至所述电连接器中的一个，使得所有的保护模块都连接至所述背板并且彼此并联。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括控制路径，其中所述驱动装置和所述保护模块被配置为通过所述控制路径交换信息、信号和/或命令。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述驱动装置被配置为：
从所述保护模块接收电特性的指示；
确定是否基于所述指示中断所述可变驱动器信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述驱动装置还被配置为控制切换继电器的状态，从而将所述保护模块连接至所述总线或将所述保护模块从所述总线断开。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述驱动装置包括变频驱动器(VFD)。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述VFD还包括接口，所述接口允许所述VFD与远离所述保护模块和所述VFD的设备进行通信。
14.一种保护装置，包括：
保护模块，被配置为连接在总线与多个电机中的一个电机之间，所述保护模块包括：切换继电器，被配置为将所述保护模块连接至所述总线并将所述保护模块从所述总线断开，其中
所述切换继电器的电流断路额定值小于所述多个电机中的所述一个电机的连续电流额定值。
15.根据权利要求14所述的保护装置，还包括过载设备。
16.根据权利要求15所述的保护装置，还包括印刷电路板(PCB)，其中所述切换继电器和所述过载设备安装至所述PCB 。
17.根据权利要求16所述的保护装置，还包括至少一个其他保护模块，所述至少一个其他保护模块包括切换继电器和过载设备。
18.根据权利要求16所述的保护装置，其中所述过载设备包括常开继电器和常闭继电器。
19.根据权利要求14所述的保护装置，还包括感测模块，所述感测模块被配置为监测所述多个电机中的所述一个电机的至少一个操作度量。
20.一种方法，包括：
控制变频驱动器(VFD)中的电网络，为多个电机向总线提供可变驱动器信号；
控制保护模块中的切换继电器，所述保护模块电连接至所述总线，以确定连接至所述保护模块的电机是否收到可变驱动器信号，其中切换继电器的连续电流额定值小于所述电机的连续额定电流；以及
监测所述电机的一个或多个操作模块，以确定是否使所述VFD中断所述可变驱动器信号。
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