[发明专利]用于逆变器的过电压保护的方法和装置

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明大体上涉及逆变器。更具体地，本发明的至少一种实施方式涉及用于提高逆变器的性能以及用于为逆变器的组件提供保护的方法和装置。

2.相关技术的讨论

逆变器被用在各种不同的功率系统中。例如，逆变器通常被用在不间断电源(UPS)中以为敏感和/或临界负载例如计算机系统和其它数据处理系统提供调节的不间断功率。在至少一种类型的UPS中，逆变器具有电池操作状态和充电器操作状态。当由主AC输入提供到负载的交流(AC)功率不能支持负载时，进入电池操作状态。在电池操作状态中，逆变器将来自电池的直流(DC)功率转换成AC功率，并将AC功率提供到负载。在主AC输入能够支持负载时，逆变器进入充电器操作状态。在充电器操作状态中，逆变器将来自主AC输入的AC功率转换成DC功率并将DC功率提供到备用电池以给电池充电。

在单相逆变器被使用的某些功率系统中，负载可被连接到多个不同的相线和中性线。这样的系统的实例在图1中示出。在所示实例中，功率系统100包括具有公共中性线102的三相电源系统、三个电力线/三相104、耦合到三相104和中性线102的多个负载106、以及耦合到三相104之一和中性线102的逆变器110。在一些情况下，可能中性线102或相104之一可能例如由于烧断的保险丝或其它状况而出故障。例如，点108示出在中性线102上的故障或断路状况。在中性线102(或相104之一)中的故障可造成在功率系统100的负载中的不均衡——一种被称为动态负载的状况，其使不可预测的电压被提供到逆变器110以及多个负载106连接到电力线。特别是，到逆变器110的输入电压可能不可预测地下降或上升，使逆变器出现故障。

发明概要

在功率系统例如图1所示的功率系统中的不稳定的电弧放电或断开的中性线——被称为“中性解除(neutral lifting)”的一种条件——可造成输入线电压的不受控制的和不可预测的下降和上升，导致逆变器的故障。因此，方面和实施方式目的在于通过在高压线被检测以防止高电流损坏时使逆变器与电力线隔离并通过在中性解除被质疑以防止状态悬停时暂停逆变器的状态改变来保护逆变器免受归因于与中性解除相关的问题的永久故障的方法和装置，如在下面更详细地讨论的。

在一方面，本发明以控制在不间断电源系统中的逆变器的方法为特征，逆变器选择性地耦合到电力线并包括输入以从电力线接收输入电压。该方法可包括行为：监控输入电压，基于监控的行为而检测输入电压超过预先确定的高阈值，响应于检测到输入电压超过预先确定的高阈值而使逆变器与电力线隔离，确定中性解除条件是否存在于电力线上，如果中性解除条件存在，则指示逆变器在故障状态中，以及如果中性解除条件不存在，则将逆变器重新连接到电力线。

根据一种实施方式，确定中性解除条件是否存在的行为包括基于监控电压的行为来确定中性解除条件在电力线上被质疑，以及响应于中性解除条件被质疑而暂停在逆变器中的状态改变。在一个实例中，确定中性解除条件被质疑的行为包括确定输入电压在输入电压超过预先确定的高阈值之后的第一时间段内满足第一预先确定的条件，以及响应于输入电压在第一时间段内满足第一预先确定的条件而指示逆变器在中性解除质疑状态(neutral lifting suspected state)中。确定输入电压满足第一预先确定的条件可包括检测到输入电压在第一时间段内从大于高电压阈值的值转换为小于高电压阈值的值并返回到大于高电压阈值的值。

在另一实施方式中，方法还可包括响应于检测到输入电压超过预先确定的高阈值而启动第一计时器，以规定第一预先确定的时间段。启动第一计时器可包括启动可再触发计时器。在一个实例中，方法还包括响应于下列条件的至少一个而使可再触发计时器复位：输入电压从大于高电压阈值的值转换为小于高电压阈值的值，输入电压从小于高电压阈值的值转换为大于高电压阈值的值，输入电压从大于低电压阈值的值转换为小于低电压阈值的值，以及输入电压从小于低电压阈值的值转换为大于低电压阈值的值。在另一实例中，启动第一计时器可包括启动20秒计时器以将第一时间段规定为从输入电压超过预先确定的高阈值时起的20秒。