故障安全接口制造技术

本实用新型专利技术提供了一种故障安全接口电路，其被布置成提供逆变器启用输入来驱动逆变器，该电路由第一电压来供电，并且该电路包括：充电泵，包括充电泵输入和充电泵输出，该充电泵输出被耦接到电路输出；以及脉冲输入，其被布置成向充电泵输入供给脉冲电力；其中，充电泵输出被布置成：仅当脉冲输入向充电泵输入供给脉冲电力时，产生与第一电压不同的第二电压，并且其中，电路输出被布置成：当在充电泵输出处产生第二电压时，提供逆变器启用输入。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及故障安全接口。该故障安全接口特别适用于逆变器启用输入，并且尤其适合用于电机驱动的逆变器启用输入。
技术介绍
机械装置通常包括如下部件，在正常操作期间，当操作者正在移动时如果与这些部件接触，则这些部件对操作者来说是危险的。这样的机械装置通常由电机来驱动。出于安全原因，通常需要采用控制系统来，以高度完整性来允许和阻止电机的操作(并且因此允许和阻止机器操作)。例如，当打开安全防护装置或安全门以允许进入机器的移动时可能危险的一部分时，必须防止电机驱动机器。这样的功能的完整性的典型水平会是大约每小时10—8的危险性故障概率。为了实现这一点，采用如下电路设计:确保大多数部件故障和故障的组合致使防止电机驱动机器，从而机器不操作。传统上，利用机电式接触器来实现启用或禁用电机的操作的能力，所述机电式接触器中的至少两个将被布置成与电机串联。接触器通常设置有辅助监视触头，使得可以检测到一个接触器的主触头的不正确位置，并且通过断开接触器的电磁体的两个线圈来防止电路的完成。近期，固态控制器(其驱动逆变器来将直流电转换成一组相控的交流电，以在电机中产生旋转磁场)已配备有安全相关输入。所述输入允许通过电子方式来防止电机的操作。为了保持电机的转矩，相应功率半导体的按照所需顺序的协调切换和持续激活是必要的。逆变器的功率半导体器件中的一个或更多个发生错误导通，这不会引起电机中的持续转矩。对于具有光滑(非突出)转子的电机，逆变器的功率半导体器件的任何故障不产生转矩。对于具有永磁体和/或凸点的电机，逆变器中的一对短路功率半导体器件可以导致短暂校准扭矩，由此电机部分地旋转，然而，电流将快速增大，直到由保护装置中断(例如保险丝)或功率半导体器件中的至少一个的破坏性故障为止。作为另外的示例，在电力并网发电逆变器应用中，相同的原理适用于逆变器驱动变压器而非电机的情况。逆变器的功率半导体器件的错误导通不能在变压器中产生交替磁通，并且因此从变压器次级线圈无法产生持续输出。换言之，逆变器功率器件的故障引起直流电，因为变压器依靠交流电来进行其操作，所以所述直流电无法通过变压器进行转换。为了安全可靠地控制这样的逆变器，在逆变器控制输入端子与逆变器的功率半导体之间需要接口，其中，该逆变器控制输入端子通常使用逻辑信号例如24V直流电，该功率半导体保持逆变器的危险性故障的所需低概率。机电继电器已经被用于针对这样的接口提供必要的电气隔离和电平转换。然而，继电器具有在危险方向上的相对较高的故障概率，并且具有在机械耗损之前的相对较短的时间。这导致在监视的同时使用成对的继电器来检测故障状况。近期，通常由复杂的数字电路和可编程数字处理器来执行用于操作逆变器的功率半导体控制信号的产生。这样的布置不提供所需较低的危险性故障概率，因为大多数的数字电路无法以相同的概率进入可用逻辑状态中的任一种状态。此外，数字电路和功能的复杂性使得其难以可靠地且可信地表明在电路在操作期间可能经受的电路的条件和条件顺序的所有组合情况下的足够低的危险故障概率。例如，可能难以预料在可变温度条件以及在电路的各种装置的每一个引脚上的逻辑电平的组合的每一个可能的顺序的情况下电路如何反应。如果在安全关键功能中采用复杂的数字电路和可编程电路，则典型地一起使用至少两个独立信道与诊断和交叉检查功能，以检测故障或错误。这些系统允许通过不受已被检测到的特定故障影响的信道来禁用逆变器。如可以看到的，即使在这样的系统中，也需要提供不依赖于复杂电路的用于禁用逆变器的装置，以便实现危险性故障的所需较低概率。因此，期望的是具有一种特别是用于逆变器的故障安全接口，其采用具有良好定义的故障模式的简单电子部件。在这样的接口中，期望的是大多数部件故障和部件故障的组合引起安全故障。换言之，逆变器未提供有所需波形的故障，并且因此连接到逆变器的电机不被驱动。在某些条件下需要防止逆变器的具有高度完整性的操作的情况下，相同的方法适用于使用逆变器的发电机。例如，这可能是由逆变器馈送的公用配电网络的部分已经从电力网络的主体分离并且必须被禁用的情况。
技术实现思路
根据本技术的第一方面，提供了一种根据所附权利要求中的权利要求1所定义的故障安全接口电路。因此，提供了一种故障安全接口电路，其被布置成提供逆变器启用输入来驱动逆变器，该电路由第一电压来供电，并且该电路包括:充电栗，包括充电栗输入和充电栗输出，该充电栗输出被耦接到电路输出；以及脉冲输入，其被布置成向充电栗输入供给脉冲电力；其中，充电栗输出被布置成:仅当脉冲输入向充电栗输入供给脉冲电力时，产生与第一电压不同的第二电压，并且其中，电路输出被布置成当在充电栗输出处产生第二电压时提供逆变器启用输入。可选地，脉冲输入由第一电压来供给。可选地，第二电压的极性与脉冲输入的极性相反。可选地，第二电压的量值大于脉冲输入的峰值量值。可选地，该电路还被布置成提供第二逆变器启用输入来驱动逆变器，该电路还由第三电压来供电，该电路还包括:第二充电栗，其包括第二充电栗输入和第二充电栗输出，该第二充电栗输出被耦接到第二电路输出；以及第二脉冲输入，其被布置成向第二充电栗输入供给脉冲电力;其中，第二充电栗输出被布置成:仅当第二脉冲输入向第二充电栗输入供给脉冲电力时，产生与第三电压不同的第四电压，并且其中，电路输出和第二电路输出被布置成:当在相应的第一充电栗输出和第二充电栗输出处产生第二电压和第四电压时，分别提供第一逆变器启用输入和第二逆变器启用输入。可选地，第二脉冲输入由第三电压来供给。可选地，第三电压的极性与第二脉冲输入的极性相反。可选地，第三电压的量值大于第二脉冲输入的峰值量值。可选地，至少一个隔离器装置被布置成:当被耦接到电路输出与逆变器输入之间时，产生逆变器启用输入。可选地，至少一个隔离器装置被布置成:当被耦接到第二电路输出与第二逆变器启用输入之间时，产生第二逆变器启用输入。可选地，隔离器装置包括电磁装置，例如光隔离器。可选地，逆变器包括多相逆变器。可选地，逆变器被布置成对电机进行驱动。可选地，第一电压和第二电压具有相反的极性和/或具有不同的量值。可选地，第三电压和第四电压具有相反的极性和/或具有不同的量值。可选地，第二电压和第四电压具有不同的量值和/或不同的极性。可选地，第一电压、第二电压、第三电压和第四电压各自具有不同的量值。可选地，故障安全接口是逆变器的故障安全接口。根据本技术的第二方面，提供了一种方法，该方法提供了一种根据所附权利要求中的权利要求21所定义的故障安全接口。因此，提供了一种用于提供故障安全接口的方法，该方法提供用于驱动逆变器的逆变器输入，该方法包括:向充电栗提供第一电压，该充电栗包括充电栗输入和充电栗输出；将充电栗输出耦接到电路输出；向充电栗输入供给来自脉冲输入的脉冲电力，并且由此在充电栗输出处产生第二电压，该第二电压不同于第一电压；以及当在充电栗输出处产生第二电压时，经由电路输出提供逆变器输入。在从属权利要求中限定了另外的可选特征。【附图说明】现在将仅通过举例的方式并参照附图来描述实施方式，在附图中:图1示出了根据本文所述的实施方式的单信道故障安全接口的系统概览图；图2示出了根据本文所述实施方式的双信道故障安全接口的系统概览图；图3示出了根据本文所述实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障安全接口电路，其被布置成提供逆变器启用输入来驱动逆变器，所述电路由第一电压供电，其特征在于，所述电路包括：充电泵，包括充电泵输入和充电泵输出，所述充电泵输出被耦接到电路输出；以及脉冲输入，其被布置成向所述充电泵输入供给脉冲电力；其中，所述充电泵输出被布置成：仅当所述脉冲输入向所述充电泵输入供给脉冲电力时，产生与所述第一电压不同的第二电压，并且其中，所述电路输出被布置成：当在所述充电泵输出处产生所述第二电压时，提供所述逆变器启用输入。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：科林·哈吉斯，
申请(专利权)人：控制技术有限公司，
类型：新型
国别省市：英国;GB