[實用新型]防止輸入信號輸出的裝置、為驅動電機提供輸出電壓的裝置以及電機驅動系統

有效

• 申請號: 201420106547.5
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN203827308U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 安德魯·杰里米·賽克斯;理查德·馬克·韋恩;科林·哈吉斯
• 申請（專利權）人: 控制技術有限公司
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08;H03K17/082;H02H7/122
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;吳瓊

技術領域

本實用新型涉及一種防止輸入信號輸出的裝置，為驅動電機提供輸出電壓的裝置以及電機驅動系統。?

背景技術

驅動電路用于驅動不同應用中的電機。這些應用需要提供一種在緊急情況下可以停止電機運行的方法。例如，若連接到機械設備的電機繼續運行會傷害操作者，則需要通過指令停止電機運行。特別地，確保控制系統具有失效保護功能以確保機器在響應初始停機指令時停止運行是很重要的。?

需要滿足兩個安全標準：?

BS?EN61800-5-2：2007可調速電力驅動系統　安全要求；以及?

BS?EN?ISO13849-1：2008機械的安全　控制系統中與安全有關的部件?

BS?EN61800-5-2定義了停止驅動電機運行的方法為“安全轉矩關斷”。這在標準BS?EN61800-5-2中定義為：?

能夠引起電機旋轉（或者對于線性電機的移動）的電能沒有施加在電機上。PDS(SR)不會提供能夠產生轉矩（或者對于線性電機的力）的電能給電機。其中PDS(SR)為適用于和安全有關的應用中的可調速電力驅動系統。?

滿足這些標準的一個常用方法是提供安全轉矩關斷(STO)功能，該功能可以阻止控制信號被傳輸至開關器件，從而阻止能夠產生轉矩的電機電流的產生。為了滿足這些標準，STO需要具有高度的安全性。因此，STO功能必須具有內置的失效保護機制。?

所有現代交流電機驅動系統采用逆變器產生施加在電機上的可控交流電壓。?

為了保持電機轉矩，需要對相應的功率半導體器件以一定順序進行持續協調的開關控制。若逆變器中的一個或多個功率半導體器件發生錯誤導通，這不會在電機中產生持續的轉矩。對于具有平（非突出）轉子的電機，逆變器中的一個功率半導體器件的任何故障均不會產生轉矩。對于具有永磁鐵和/或凸極轉子的電機，逆變器中一對功率半導體器件短路會引起短暫的調整轉矩，從而造成電機部分旋轉，然而該電流會迅速上升直到被保護裝置（例如熔斷器）或至少其中一個功率半導體器件破壞性失效所中斷。?

進一步，在連接到電網的發電逆變器應用中，當逆變器驅動變壓器而非電機時，該同樣的原理也適用。逆變器的功率半導體器件的錯誤導通不能夠在變壓器中產生交流磁通，因而不會在變壓器副邊產生持續輸出。換句話說，逆變器功率器件故障產生直流電流，該直流電不能通過變壓器傳輸因為變壓器依賴于交流電運行。?

為了安全和可靠地控制這種逆變器，在逆變器的控制輸入端子間需要一個接口，該接口通常使用例如24V?d.c.的邏輯信號，并且逆變器的功率半導體器件使逆變器具有較低的故障概率。?

電磁繼電器被采用以為該接口提供必要的電氣隔離和電平轉換。然而，繼電器相對具有相對較高的危險性失效概率，并且由于機械磨損，壽命相對短。這導致監控電路在檢測故障條件時需要使用成對的繼電器。?

最近，通過復雜的數字電子電路和可編程數字處理器來產生功率半導體控制信號以運行逆變器。這種方法不能提供所要求的危險性失效的低概率，因為大多數數字電路在任何邏輯狀態下具有同樣的失效概率。更進一步，數字電路和其功能的復雜性使其在運行時面臨各種不同的組合條件和各種不同的順序條件，因此該數字電路很難去可靠自信地展示其具有足夠低的危險性失效概率。例如，預測電路在變化的溫度條件下以及電路中不同器件的每個針腳的邏輯電平在各種可能的組合順序下如何反應是很困難的。?

若復雜數字電子電路和可編程電路用于安全功能中，一般要至少使用2個具有故障或錯誤診斷和交叉檢查功能的獨立通道。這些系統也可以采用一個不受某個檢測到的特定故障影響的通道來使逆變器停止使用。可以看到的是，盡管在這種系統中，需要提供一種不依賴于復雜電路的、能夠使逆變器停機的方法，從而獲得所要求的危險失效的較低概率。?

因此，期望具有一個失效保護接口，特別針對逆變器使用，該接口具?有簡單的電子元件并具有良好的故障模式定義。在這種接口中，期望元件故障以及元件故障的組合可產生失效保護。換句話說，對于逆變器未能提供所要求的波形的失效情況，則連接到逆變器的電機未被驅動。?

實用新型內容

本實用新型特征在于減輕上述一些問題。提供了一種防止輸入信號輸出的裝置，包括：信號控制單元，所述信號控制單元包括：?

具有輸入端和輸出端的信號緩沖單元，所述信號緩沖單元用于上電時接收輸入信號并把該輸入信號傳輸到輸出端，其中所述信號緩沖單元的負電源端由第一電源供電；以及?