具有用于故障预测和／或检测的变化速率监控的功率转换器制造技术

一种功率转换器（２００）包括控制器（２０２），该控制器（２０２）具有用于监控该功率转换器（２００）的工作参数的变化速率的至少一个输入。控制器（２０２）被配置成将监控的工作参数的变化速率与工作参数的允许变化速率进行比较，且用于在监控的工作参数的变化速率从允许的工作参数的变化速率偏离时成产生故障信号。变化速率被监控的工作参数例如可以是功率转换器（２００）中的温度、电流和／或电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及检测和/或预测功率转换器中的故障，该功率转换器包括AC/DC和DC/DC功率转换器。
技术介绍
本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息且可能不构成现有技术。本领域中已知用于将电力从一种形式转换成另一种形式的各式各样的功率转换器，包括AC/DC和DC/DC功率转换器。这些功率转换器通常包括除了其他因素之外，监控诸如输入电流、输出电流和/或温度的关键参数的一个或多个控制器。当检测到过流或过热条件时，控制器可以产生故障信号和/或关闭功率转换器以防止或最小化对于功率转换器和托管该功率转换器的任何系统(例如，计算机或自动化系统)的损害。尽管故障检测的这些已知方法是有用的，本专利技术人仍认识到检测故障条件中的改进需要。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，功率转换器包括控制器，该控制器具有用于监控功率转换器的工作参数的变化速率的至少一个输入。该控制器被配置为将监控的工作参数的变化速率与工作参数的允许变化速率进行比较，且被配置成在监控的工作参数的变化速率从工作参数的允许变化速率偏离时产生故障信号。根据本公开的另一方面，功率转换器包括控制器，该控制器具有用于监控功率转换器中的温度变化速率的至少一个输入。该控制器被配置成将监控的温度变化速率与允许的温度变化速率进行比较，且当监控的温度变化速率从允许的温度变化速率偏离时产生故障信号。根据本公开的又一方面，功率转换器包括控制器，该控制器具有6用于监控功率转换器中的电流变化速率的至少一个输入。该控制器被配置成确定监控的电流变化速率是否异常，且在确定监控的电流变化速率异常之后产生故障信号。根据本公开的再一方面，提供一种用于预测功率转换器中的故障的方法。该方法包括监控功率转换器的工作参数的变化速率，确定监控的工作参数的变化速率是否异常，且在确定监控的工作参数的变化速率异常之后提供故障信号。适用性的其他方面将从此处提供的描述中变得显见。应当理解描述和具体示例仅用于说明目的且并不旨在限制本公开的范围。附图说明此处描述的附图仅用于说明目的，且并不旨在以任何方式限制本公开的范围。图1是根据本公开的一个示例的监控工作参数的变化速率的方法的流程图2是被配置成监控温度变化速率的功率转换器的框图；图3是被配置成监控电流变化速率的功率转换器的框图；图4是说明具有不同上升率(斜率)的两个输出电流的过流条件；图5是被配置成监控其总效率的功率转换器的框图；图6是基于组件上的监控历史应力估算组件的剩余寿命的流程图；图7是被配置成估算电解电容器的剩余寿命的功率转换器的框图；图8是被配置成监控其总效率，监控若干工作参数的变化速率，且估算多个组件的剩余寿命的功率转换器的 图。具体实施例方式下面的描述本质上仅是示例性的，且并不旨在限制本公开、应用或用途。根据本公开的一个方面预测功率转换器中的故障的方法一般通过图1中的参考标号100表示。如图1所示，方法100包括在步骤102，监控功率转换器的工作参数的变化速率。在步骤104，确定监控的工作参数的变化速率是否异常。如果监控的工作参数的变化速率没有异常，方法100返回步骤102，如图1所示。不过，如果在步骤104中判断监 控的工作参数的变化速率异常，方法100继续到步骤106且产生故障 信号。在步骤106产生的故障信号可用于激励可视或可听的警告和/或可 以被提供到托管数字功率转换器的系统。另外或备选地，数字功率转 换器可被配置为响应于步骤106产生的故障信号而关闭。以这种方式， 数字功率转换器中的故障可通过监控关键参数的变化速率而被检测或 预测，以替换或者附加于通过监控工作参数的瞬时值来确定是否达到 阈值(例如，最小或最大允许值)来检测或预测数字功率转换器中的 故障。因此，当检测到关键参数的异常变化速率时，即使在达到这种 参数的瞬时值的阈值之前，也可以向用户和/或托管数字功率转换器的 系统提供警报信号，和/或数字功率转换器可以关闭。换句话说，和简 单地检测关键参数的瞬时值何时到达阈值相比，监控数字功率转换器 中的这种参数的变化速率将得到故障的更早检测或预测。进一步参考图1中的步骤104，存在确定监控的工作参数的变化速 率是否异常的多种可能方法。例如，监控的变化速率可以与允许的变 化速率(可定义为允许变化速率的一个范围)进行比较以确定监控的 变化速率是否偏离允许速率。可选地，如果期望被监控的工作参数仅 以线性方式变化，则当监控的工作参数以非线性方式变化时，可以认 为监控的变化速率异常(或反之亦然)。在不偏离本公开的范围的条件 下，也可以使用用于确定监控的工作参数的变化速率是否异常的其他 方法。图2示出了具有(数字或模拟)控制器202的功率转换器200。控 制器202包括用于监控温度的变化速率的至少一个输入204。如图2 所示，通过对监控的温度应用导函数206确定温度变化速率。在该具 体示例中，控制器202将监控的温度变化速率与这种温度的允许变化 速率进行比较。允许温度变化速率可以是预定值，或可选地，可以依 赖于功率转换器200的其他工作条件，诸如环境温度、功率转换器的 其他位置的温度、负载条件、输入条件等。如果控制器202确定监控 的温度变化速率异常，控制器202可以发送故障信号到托管该功率转 换器200的系统和/或立即或在预定时间量之后关闭功率转换器200。图2中示出的监控温度可以是功率转换器200中的任何关键温度，例 如集成电路、电容等特定组件的温度。当功率转换器200异常工作时，功率转换器200中的特定^^置的 温度变化速率可能依赖于诸如负载、输入条件、工作温度、气流等若 干因素。因为这些因素已知，所以温度变化速率可预测。例如，如果 功率转换器200以额定输出功率的10%工作且负载增加到50%，则关 键功率组件的温度将可预测地开始上升。然而，如果功率转换器200 不正常工作(例如，因为风扇故障或阻塞，或者冗余部件的故障、或 控制电路的故障等)，即使负载不增加，温度将以不同的速率上升。控 制器202被配置成识别该温度变化异常速率且通知托管功率转换器 200的系统迫近的故障。作为响应，系统可以减小负载或采取其他适当 的行为。图3示出了具有控制器302的功率转换器300的另一示例。控制 器302包括用于监控功率转换器300中的电流变化速率的至少一个输 入304。如图3所示，通过向监控的电流施加导函数306来确定监控的 电流变化速率。控制器302可以通过将监控的变化速率与允许的变化速率进行比 较确定监控的电流变化速率是否异常。允许的变化速率(可以定义为 允许变化速率的一个范围)是预定的。可选地，允许的变化速率可以 依赖于功率转换器300的工作条件，诸如工作占空比、输出电压、启 动条件、稳定状态工作等。然而，应当理解，可以采用用于确定监控 的电流变化速率是否异常的其他方法。例如，如图3所示，如果监控 的电流是流经线圈308 (诸如电感器或变压器绕组)的电流，则监控的 电流中的变化应是线性的。换句话说，电感器或变压器绕组中的电流 变化速率将恒定。因此，控制器302可以确定监控的变化速率是否恒 定。如果线圈308中监控的电流变化速率不恒定，则控制器302可以 产生故障信号。可选地，控制器302产生的故障信号可以被提供到功 率转换器300供给的负载310，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换器，其包括控制器，所述控制器具有用于监控功率转换器的工作参数的变化速率的至少一个输入，所述控制器被配置成将监控的工作参数的变化速率与工作参数的允许变化速率进行比较，并且当监控的工作参数的变化速率从工作参数的允许变化速率偏离时产生故障信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-15 11/803,7081.一种功率转换器，其包括控制器，所述控制器具有用于监控功率转换器的工作参数的变化速率的至少一个输入，所述控制器被配置成将监控的工作参数的变化速率与工作参数的允许变化速率进行比较，并且当监控的工作参数的变化速率从工作参数的允许变化速率偏离时产生故障信号。2. 根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述工作参数的允许 变化速率被定义为允许变化速率的范围。3. 根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述控制器被配置成 将所述工作参数的允许变化速率确定为所述功率转换器的一个或多个 工作条件的函数。4. 根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述控制器被配置成 向托管所述功率转换器的系统提供故障信号。5. 根据权利要求4所述的功率转换器，其中所述控制器被配置成 响应于来自托管所述功率转换器的系统的命令关闭所述功率转换器。6. 根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述控制器被配置成 在产生故障信号之后关闭所述功率转换器。7. 根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述工作参数是温度、 电流和电压其中之一。8. 根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述控制器被配置成 监控所述工作参数的瞬时值和变化速率。9. 根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述控制器被配置成监控多个工作参数中每一个的变化速率，将监控的每个工作参数的变 化速率与这种工作参数的允许变化速率进行比较，并且当监控的变化 速率中的一个或多个从其允许变化速率偏离时产生故障信号。10. 根据权利要求9所述的功率转换器，其中多个工作参数选自 温度、电流和电压组成的组。11. 一种功率转换器，其包括控制器，所述控制器具有用于监控 所述功率转换器中的温度的变化速率的至少一个输入，所述控制器被 配置成将监控的温度的变化速率与温度的允许变化速率进行比较，并 且当监控的温度的变化速率从温度的允许变化速率偏离时产生故障信 号。12. 根据权利要求ll所述的功率转换器，还包括电解电容器，其 中所述温度是所述电解电容器的工作温度。13. 根据权利要求ll所述的功率转换器，还包括风扇，其中所述 温度是所述风扇的工作温度。14. 根据权利要求11所...

【专利技术属性】
技术研发人员：维杰伊费德克，戈登柯里，阿莱恩多阿桑西恩，
申请(专利权)人：雅达电子国际有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]