[發明專利]基于微機電開關（MEMS）的過電流電機保護系統

有效

• 申請號: 201210258994.8
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102904214A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: R.K.基拉姆索德;P.K.阿南德;J.K.胡克;B.C.孔菲爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02H7/085
• 分類號: H02H7/085
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;李浩

技術領域

本文公開的主題涉及電機控制領域，并且更特別地，涉及基于微機電開關（MEMS）的過電流電機保護系統。

背景技術

許多傳統的電動機被連接到電機起動器。電機起動器不僅提供了起動和停止電機操作的機制，還常常包括保護電機免受過電流或短路狀況影響的裝置。短路電流能夠引起對電機繞組的損壞。為了防止或至少限制過電流損壞，許多電機起動器采用了檢測電流并在特定的電流幅度反應的電流感測裝置。如果電流上升超過特定的電流幅度，電流感測裝置就將切斷去往電機的電流。然而，許多電機在啟動時遭受比電機的標稱額定電流更大的初始浪涌（in-rush）電流或起動電流。電流感測裝置被設計為忽略與起動電流關聯的幅度峰值以允許電機起動，而同時提供短路保護。因此，許多現有電機起動器監測超過特定幅度預定時間段（典型地以毫秒測量）的電流。

發明內容

根據示例實施例的一個方面，過電流保護系統包括：配置和設置成輸出電變化率信號的電流感測構件，該電變化率信號指示超過預定值的電流變化率；可操作地連接到電流感測構件的至少一個微機電開關（MEMS）裝置；以及電耦合到電流感測構件和至少一個MEMS裝置中的每一個的控制器。控制器配置和設置成響應電變化率信號斷開至少一個MEMS裝置。

根據示例實施例的另一個方面，電機控制器系統包括：耦合到電路的電動機；配置和設置成輸出電變化率信號的電流感測構件，該電變化率信號指示超過預定值的、電路中的電流的變化率；布置在電路中并且可操作地連接到電流感測構件和電動機的至少一個微機電開關（MEMS）裝置；以及電耦合到電流感測構件和至少一個MEMS裝置中的每一個的電機控制器。電機控制器配置和設置成響應電變化率信號斷開至少一個MEMS裝置。

根據示例實施例的又一個方面，一種保護電負載免受過電流狀況影響的方法，包括：通過脈沖輔助導通(Pulse?Assist?Turn?on:?PATO)電路發出PATO脈沖以閉合通過電路與負載電耦合的微機電開關（MEMS）裝置；感測通過電路流向電負載的電流；監測在電路中的電流的變化率；確定電流的變化率超過預定值；并且一旦檢測到電流的變化率超過預定值就發出信號來斷開與電路電連接的MEMS裝置，以防止電流通到電負載。

從結合附圖所做的以下描述，這些和其它的優勢和特征將變得更加明顯。

附圖說明

具體指出作為發明的主題，并在說明書的結論處的權利要求中明確要求保護。從結合附圖所做的以下詳細說明中，本發明的上述以及其它的特征、優點是顯而易見的：

圖1是示出按照示例實施例的過電流保護系統的框圖；

圖2是示出圖1的過電流保護系統的示意圖；

圖3是示出按照示例實施例的、保護電負載免受過電流狀況影響的方法的流程圖。

詳細的描述通過舉例的方式參照附圖解釋發明的實施例以及其優勢和特征。

具體實施方式

參照圖1，在2處一般性地指出按照示例實施例的電機控制器系統。電機控制器系統2包括通過電路13電耦合到電源6和過電流保護系統10的電動機4。在所示的示例實施例中，過電流保護系統10包括檢測通過電路13的電流的變化率（di/dt）的電流感測構件20。按照示例實施例的一個方面，電流感測構件20采用霍爾效應傳感器22的形式。但是，應理解，也可以采用能夠檢測電流的變化率的其它裝置。如將在下面更全面地詳細說明的那樣，過電流保護系統10也被示出包括采用MEMS芯片（die）33的形式的微機電開關（MEMS）裝置30，具有至少一個開關34和控制器40。