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      用于減輕電源外殼中的電弧故障的電弧故障通路的制作方法

      文檔序號:9816816閱讀:604來源:國知局
      用于減輕電源外殼中的電弧故障的電弧故障通路的制作方法
      【專利說明】用于減輕電源外殼中的電弧故障的電弧故障通路
      [0001 ]相關專利申請的相互引用
      [0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119 (c)要求2012年11月6日提交的美國臨時專利申請N0.61/722,974的權益,在此通過引用合并其全部內(nèi)容和精神實質。
      技術領域
      [0003]本發(fā)明的實施例一般地涉及電源外殼,并且更特別地涉及用于減輕電源外殼中的電弧故障的電弧故障通路。
      【背景技術】
      [0004]在各種商業(yè)和工業(yè)應用中都使用配置為承受、重定向、減輕和/或者控制第一交流電(AC)系統(tǒng)與第二交流電系統(tǒng)之間的壓力熱能流的電源。例如,在交流電機控制與工作系統(tǒng)中,通常使用電源。各種電源將第一頻率和電壓的能量轉換為第二可變頻率的能量,該第二可變頻率的能量可以包含固定頻率或者可變頻率的直流(DC)電和/或者交流功率。實現(xiàn)這種電源的一種方式是包含一個或者多個電源單元(power cell)的驅動器,每個電源單元都包含多個具有中間直流(DC)鏈路的固態(tài)轉換器。授予Hammond的美國專利N0.5,625,545(’545專利)討論了包含這種電源單元的一種示例性系統(tǒng),通過引用,在此合并該美國專利的全部公開內(nèi)容,完全如同在此做描述。
      [0005]在特定應用中,多單元電源利用模塊電源單元處理能源與負荷之間的功率。這種模塊電源單元能夠以各種冗余度應用于給定電源,以改善電源的可用性。例如,圖1示出具有9個這種電源單元的現(xiàn)有技術電源(例如,交流電機驅動器)的各種實施例。圖1中的電源單元由具有輸入端子A、B和C以及輸出端子Tl和T2的塊表示。在圖1中,變壓器或者其他多繞組裝置110在其一次繞組112接收三相中等電壓功率,而通過單相逆變器(也稱為電源單元)陣列對諸如三相交流電機的負荷130供電。電源輸出的每相都由在此稱為“相組”的一組串聯(lián)連接的電源單元反饋。
      [0006]變壓器110包含激勵許多二次繞組114一 122的一次繞組112。盡管所示的一次繞組112具有星形接線,但是也可以是環(huán)形(mesh)接線。此外,盡管所示的二次繞組114一 122具有三角形接線或者延伸三角形接線,但是可以采用其他繞組接線,如’545專利所述。在圖1的例子中,每個電源單元都存在獨立二次繞組。然而,圖1所示的電源單元和/或者二次繞組的數(shù)量僅是示例性的,并且可以是其他數(shù)量。’545專利公開了關于這種電源的更多詳情。
      [0007]許多電源單元組連接在變壓器110與負荷130之間。將圖1所示情況中的“組”看作三相套件,也可以看作建立于供電系統(tǒng)的三相的每一相之間的一組三個電源單元,參考圖1,組150包含電源單元151 —153,組160包含電源單元161 —163,并且套件170包含電源單元171 —173。主控系統(tǒng)195通過光纖或者另一種有線或者無線通信介質190將命令信號發(fā)送到每個電源單元中的本地控件。應當注意,圖1所示的每相中的電源單元的數(shù)量是示例性的,并且在各種實施例中,可多于或者少于三個套件。
      [0008]諸如’545專利所述的電源容納于外殼內(nèi)。電弧故障可能發(fā)生在這種電源外殼內(nèi);關于電源外殼內(nèi)的電弧故障的檢測的詳述請見2007年5月18日提交的授予Aiello等人的美國專利N0.7,579,581,在此通過弓I用合并該美國專利的全部內(nèi)容,完全如同在此做描述。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0009]提供了一種用于電源的外殼。一種方案包含:第一室;第二室,該第二室與第一室相鄰布置。另一種方案包含電弧故障通路,該電弧故障通路包括:中間減壓瓣,該中間減壓瓣位于外殼內(nèi)在第一室與第二室之間;以及頂減壓瓣,該頂減壓瓣位于第二室的外表面上。另一種方案包含:中間減壓瓣和頂減壓瓣,構造中間減壓瓣和頂減壓瓣,以在外殼內(nèi)沒有電弧故障時關閉,并且構造中間減壓瓣和頂減壓瓣,以根據(jù)外殼內(nèi)存在電弧故障開啟,使得電弧故障產(chǎn)生的等離子通過開啟的中間減壓瓣從第一室泄入第二室并且通過開啟的頂減壓瓣從第二室泄出。
      [0010]提供了一種通過包括中間減壓瓣和頂減壓瓣的電弧故障通路從電源的外殼排泄電弧故障的方法。一種方案包含:根據(jù)電弧故障,開啟中間減壓瓣,中間減壓瓣位于外殼內(nèi)在外殼的第一室與第二室之間,第二室與第一室相鄰布置。另一種方案包含電弧故障產(chǎn)生的等離子通過開啟的中間減壓瓣從外殼的第一室泄入第二室。另一種方案包含根據(jù)等離子泄入第二室,開啟頂減壓瓣,頂減壓瓣位于第二室的外表面上。另一種方案包含通過開啟的頂減壓瓣,從第二室泄出等離子。
      [0011]根據(jù)本示例性實施例的技術,實現(xiàn)附加特征。在此詳細描述其他實施例,并且認為其他實施例是要求保護的一部分。為了更好地理解示例性實施例的特征,請參考說明書和附圖。
      【附圖說明】
      [0012]現(xiàn)在參考附圖,在這些附圖中,利用同樣的參考編號表示同樣的單元:
      [0013]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術的多單元電源的實施例。
      [0014]圖2是示出具有用于減輕電弧故障的電弧故障通路的電源外殼的實施例的方框圖。
      [0015]圖3示出具有電弧故障通路的電源外殼的進氣窗的實施例。
      [0016]圖4A— B示出具有電弧故障通路的電源外殼的包含中間減壓瓣的第一室的實施例。
      [0017]圖5A示出具有電弧故障通路的電源外殼的包含頂減壓瓣的第二室的實施例。
      [0018]圖5B示出頂減壓瓣的實施例的側視圖。
      [0019]圖6示出用于減輕具有電弧故障通路的電源外殼內(nèi)的電弧故障的方法的流程圖。
      [0020]圖7是示出具有用于減輕電弧故障的電弧故障通路的電源外殼的另一個實施例的方框圖。
      【具體實施方式】
      [0021]提供了一種具有用于減輕電弧故障的電弧故障通路的電源外殼的實施例,下面詳細討論示例性實施例。電源內(nèi)的內(nèi)部短路可以導致電弧故障。電弧故障使得電源內(nèi)的兩個或者更多個電位之間的空氣電離,導致包括迅速膨脹的氣化金屬材料的等離子云的閃光電弧。在電源外殼內(nèi),等離子在幾分之一秒內(nèi)導致壓力和溫度迅速升高。電弧故障條件或者必須容納在電源外殼內(nèi),或者必須泄放到電源外殼的外部。電源的冷卻系統(tǒng)可以包含位于電源外殼的前面、背面和/或者側面上的進氣口,并且等離子可以通過這些進氣口從電源外殼排出。然而,從進氣口排出等離子可能對電源的可能接近位于電源外殼的前面、背面或者側面的用戶產(chǎn)生危險。為了在電弧故障期間改善電源用戶的安全性,包括中間和外部減壓瓣的內(nèi)部電弧故障通路使等離子從電源外殼的頂部泄出(在一些實施例中,在2米或者更高的高度處,要求的高度可以由安全規(guī)范要求規(guī)定)。還可以構造電源的進氣口,以在正常工作中,阻擋或者減少等離子通過進氣口從外殼排出,而允許冷空氣流進入電源外殼。
      [0022]圖2是示出具有用于減輕電弧故障的電弧故障通路的電源外殼200的實施例的截面的方框圖。諸如’545專利所公開的,電源外殼200可以容納電源。電源外殼200包括第一室201和相鄰第二室202;電源的許多部分可以位于第一室201或者第二室202內(nèi)。第一室201和第二室202可以包括金屬。第一室201包括:進氣窗203,該進氣窗203位于電源外殼200的外表面上;以及電源外殼200的冷卻系統(tǒng)的弧形部。在電源外殼200內(nèi)的電源正常工作時,氣流206通過進氣窗203進入第一室201內(nèi)。(下面將參考圖3進一步詳細討論進氣窗203)。與氣流206的方向相比,進氣窗203在等離子208的方向上具有較高的壓降(S卩,從電源外殼200的內(nèi)到外),使得氣流206通過進氣窗203進入電源外殼200,從而冷卻電源,并且在發(fā)生電弧故障207時,減少等離子208從進氣窗203排出。第一室201還包含中間減壓瓣204,該中間減壓瓣204是電弧故障通路的一部分,并且位于電源外殼200的內(nèi)部,在第一室201與第二室202之間。下面將參考附圖4A—B進一步詳細討論中間減壓瓣204。第二室202包含頂減壓瓣205,該頂減壓瓣205位于電源外殼200的外表面上。下面將參考圖5A—B進一步詳細討論頂減壓瓣205。當?shù)谝皇?01內(nèi)發(fā)生電弧故障207時,電弧故障207產(chǎn)生的等離子208通過中間減壓瓣204從第一室201泄入第二室202,并且然后,通過頂減壓瓣205,泄到電源外殼200的外部。在一些實施例中,在電源工作時,頂減壓瓣205可以位于約2米或者更高的高度,以避免等離子208排泄到電源的用戶。排泄高度可以由安全規(guī)范要求規(guī)定。
      [0023]圖2僅出于說明性目的示出例如諸如電源外殼200的電源外殼可以包含任何適當數(shù)量和構造的進氣窗、中間減壓瓣以及頂減壓瓣。在各種實施例中,可以存在附加進氣窗,諸如位于電源外殼200的諸如前面和背面的任何一個外表面上和/或者第一室201和/或者第二室202的各側上的進氣窗203。在電源外殼200內(nèi)的電源包括水冷變頻功率驅動器的其他實施例中,可以省略進氣窗203。此外,包括中間減壓瓣204的第一室201可以相對于包括頂減壓瓣205的第二室202位于任何適當?shù)胤健@?,在一些實施例中,第一?01可以位于第二室202的下面或者附近。在一些實施例中,電源
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