CN105048415A - 一种逐波限流电路 - Google Patents

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陈小华
陈学云
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Abstract

本发明提供一种逐波限流电路，所述电路包括：三相电流取样模块，与变频器相连，用以对变频器的三相电流进行取样；半波整流模块，与所述三相电流取样模块相连，用以对所述三相电流进行整流处理；过流处理模块，分别与所述半波整流模块，用以接收经所述半波整流模块处理后的所述三相电流，并对所述三相电流进行过流封波处理。本发明使用精密半波整流及合成电路，电路参数配置细致，对高频及噪声处理具有独创性；比较基准电压由软件发出，根据不同功率段，不同模块，选择更加灵活；比较器输出0C2设置了一定的延时，做到过流时，快速封波，但不平繁封波，防止IGBT开关频率太高而损坏IGBT。

Description

一种逐波限流电路
技术领域
本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种逐波限流电路。
背景技术
变频器(Variable-frequencyDrive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器已得到了越来越广泛的应用，同时对变频器也提出了越来越高的要求；特别是在快速启动和突加负载时，变频器容易出现报过流故障，影响了变频器的正常工作。
发明内容
鉴于上述问题，本申请记载了一种逐波限流电路，所述电路包括：
三相电流取样模块，与变频器相连，用以对变频器的三相电流进行取样；
半波整流模块，与所述三相电流取样模块相连，用以对所述三相电流进行整流处理；
过流处理模块，分别与所述半波整流模块，用以接收经所述半波整流模块处理后的所述三相电流，并对所述三相电流进行过流封波处理。
较佳的，所述过流处理模块包括：
第一滤波单元与所述半波整流模块相连，用以接收所述半波整流模块输出的电流并对所述电流进行滤波处理；
第二滤波单元与所述DSP芯片相连，用以接收所述DSP芯片输出的比较基准电压并对所述比较基准电压进行滤波处理；
第一比较器(U400B)，分别与所述第一滤波单元以及所述DSP芯片相连；
第二比较器(U400A)，与所述DSP芯片相连；
DSP芯片，分别于所述第二滤波单元、第一比较器以及第二比较器相连，用以提供所述比较基准电压以及根据所述第一比较器和/或所述第二比较器输出的电流进行封波处理。
较佳的，所述第一滤波单元包括第一运放器(U400C)，所述第一运放器的负输入端通过第一电阻(R412)与所述半波整流模块相连；
所述第一运放器(U400C)的正输入端通过第二电阻(R417)接地；
所述第一运放器(U400C)的输出端通过第三电阻(R416)与所述第一比较器(U400B)的正输入端相连。
较佳的，所述第一比较器(U400B)的输出端通过第十电阻(R413)与所述DSP芯片相连；所述第十电阻与二极管(D401)串联，所述二极管(D401)的正极与所述DSP芯片相连，所述二极管(D401)的负极与所述第一比较器(U400B)的输出端相连。
较佳的，所述第二滤波单元包括依次串联的第四电阻(R402)、第五电阻(R403)和第六电阻(R404)；
其中所述第五电阻(R403)与第一电容(C401)并联，所述第六电阻(R404)与串联的第七电阻(R405)和第二电容(C403)并联；所述第六电阻(R404)连接在所述第二比较器(U400A)的正输入端。
较佳的，所述第一比较器(U400B)和所述第二比较器(U400A)的负输入端均通过第四电容(C409)接地；所述第二比较器(U400A)的输出端经第八电阻(R406)与所述DSP芯片相连。
较佳的，所述第一运放器(U400C)还分别于第三电容(C406)以及第四电阻(R407)并联。
较佳的，所述第一运放器与锁存器相连。
较佳的，所述锁存器的型号为74ACT244。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：本发明使用精密半波整流及合成电路，电路参数配置细致，对高频及噪声处理具有独创性；比较基准电压由软件发出，根据不同功率段，不同模块，选择更加灵活；比较器输出0C2设置了一定的延时，做到过流时，快速封波，但不平繁封波，防止IGBT开关频率太高而损坏IGBT。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种逐波限流电路的结构示意图；
图2为本发明一种逐波限流电路中半波整流模块的电路图；
图3为本发明一种逐波限流电路中过流处理模块的电路图；
图4为本发明一种逐波限流电路中过流处理模块中锁存器使用状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明一种逐波限流电路进行详细说明。
如图1所示，一种逐波限流电路，包括：
三相电流取样模块，与变频器相连，用以对变频器的三相电流进行取样；
半波整流模块，与所述三相电流取样模块相连，用以对所述三相电流进行整流处理；
过流处理模块，分别与所述半波整流模块以及IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)相连，用以接收经所述半波整流模块处理后的所述三相电流，并对所述三相电流进行过流封波处理。
如图2所示，具体来说，所述半波整流模块包括两个精密正负半波整流电路，分别为第一精密正负半波整流电路和第二精密正负半波整流电路。所述三相电流RW输入至第一精密正负半波整流电路，所述第一精密正负半波整流电路中包括一电阻R419，所述电阻R419与运放器U402A的负输入端口相连，所述运放器U402A的正输入端口通过电阻R422接地。此外，所述运放器U402A的输出端通过第一二极管单元D402连接于电阻R421的一端，所述第一二极管单元D402中包括两个二极管，分别为D402A和D402B(图中未标出)。二极管D402A与所述运放器U402A并联、与电阻R419串联，二极管D402A的正极连接于所述运放器的负输入端口，二极管D402A的负极连接于所述运放器的输出端口。此外，二极管D402B串联一电阻R418，所述电阻R418和所述二极管D402B均与所述运放器U402A并联。其中，所述运放器U402A的负输入端口通过电阻R418连接在二极管D402B的负极，二极管D402B的正极与所述运放器的正极相连。此外，电阻R414与所述第一精密正负半波整流电路并联，所述第一精密正负半波整流电路还串联一电阻R421。
电阻R414和电阻R421均与所述第二精密正负半波整流电路相连，所述第二精密正负半波整流电路包括运放器U402B，电阻R414和电阻R421均连接与运放器U402B的负输入端，运放器U402B的正输入端通过电阻R423接地，此外运放器U402B的输出端连接有第二二极管单元D403，所述第二二极管单元D403包括二极管D403A和D403B(图中未标出)。二极管D403A与运放器U402B并联，二极管D403A的正极连接于运放器U402B的正输入端，二极管D403A的负极连接于运放器U402B的输出端。二极管D403B与所述运放器U402B串联，二极管D403B的正极连接在运放器U402B的输出端。此外，电阻R411与所述第二精密正负半波整流电路并联，即电阻R411一端连接在第二精密正负半波整流电路的负输入端，一端与二极管D403B的负极相连。
变频器的三相电流经取样后，送到所述半波整流模块的三相电流为正弦波，经过精密半波整流，当RW>O时。二极管D402A截止，二极管D402B导通，三相电流RW通过运放器U402A反相放大，之后再与三相电流RW一起进入后运放器U402B构成的反相加法器。根据电阻匹配关系，最后输出为RWMAX＝RWW。
当RW<O时，二极管D402A导通，二极管D402B截止，此时运放器U402A处于深度负反馈状态，所以输入信号RW直接经过运放器U402B反相后，得到输出RWWMAX＝|RW|。取每一相采样电流的绝对值，经过有源滤波，送往比较器，与比较器的基准电压比较。
如图3所示，所述过流处理模块包括DSP芯片、第一滤波单元和第二滤波单元，所述第一滤波单元与所述半波整流模块相连，接收所述半波整流模块输出的经整流处理后三相电流并对其进行滤波处理；所述第二滤波单元输入一基准电压，对所述基准电压进行滤波处理。其中，所述基准电压为DSP芯片输出的比较基准电压。
所述第一滤波单元包括运放器U400C(第一运放器)，运放器U400C的负输入端通过电阻R412(第一电阻)与所述半波整流模块相连，运放器U400C的负输入端还串联一接地的电容C407(第一电容)，运放器U400C的正输入端通过电阻R417(第二电阻)接地，运放器U400C的输出端与电阻R416串联。运放器U400C还分别于电容C406以及电阻R407并联，电阻R416的一端连接与运放器U400C的输出端，一端连接于比较器U400B的正输入端，比较器U400B的负输入端通过电容C409接地。比较器U400B的输出端连接一电阻R413，所述电阻R413与二极管D401并联，其中，所述二极管D401的负极与所述比较器U400B的输出端相连。且二极管D401的负极和正极分别通过电容C410和电容C411接地。通过电阻R413输出的信号为OC2。如图4所示，电阻R413可以与锁存器相连，还可以与所述DSP芯片相连。其中，所述锁存器的型号可以为74ACT244。
所述第二滤波单元与所述DSP芯片相连，包括依次串联的电阻R402、R403和R404，其中电阻R403与电容C401并联、电阻R404与电阻R405、电容C403并联，电容C401、电容C402和电容C403均接地，电阻R405和电容C403串联。电阻R404连接在比较器U400A的负输入端，且比较器U400A的负输入端通过电容C409接地。比较器U400A的正输入端与电阻R408相连，且所述电阻R408还串联一接地电阻R410，电阻R410与电容C405并联。比较器U400A的输出端连接一电阻R406的一端，所述电阻R406的另一端与所述DSP芯片相连。
工作时，DSP芯片输出OCREF比较基准信号，经过多次滤波，送往两个第二精密正负半波整流电路及U400B，当控制器输出电流小于硬件过流点并大于软件过流点时，OC2由高电平变为低电平，OC2可以送至两地方进行处理：第一处，OC2经低通滤波后送至锁存器74ACT244，对六路输出信号直接快速封波，这种方式效率高，防止功率器件在不是太大的过电流情况下不至于热积累损坏，当电流下降到比较器U400B的比较基准电压以下时，停止对锁存器74ACT244封波，锁存器74ACT244恢复正常发波；第二处，OC2送至DSP芯片的管脚，DSP芯片检测到低电平时，开始通过软件对控制器的输出进行限流，使控制器的整体输出电流得到下降，并且保证变频器在此类过流情况下不报故障，达到控制器稳定可靠工作目的。同时，当控制器急速过流时，电流上升太快，为防止软件限流及封波不及时，电流升到更高位到达第二精密正负半波整流电路基准电压，OC1高点平变为低电平，送至DSP芯片，DSP芯片直接封波，控制器此时并报出故障，防止变频器急速过流热积累而损坏。
本发明使用精密半波整流及合成电路，电路参数配置细致，对高频及噪声处理具有独创性；比较基准电压由软件发出，根据不同功率段，不同模块，选择更加灵活；比较器输出0C2设置了一定的延时，做到过流时，快速封波，但不平繁封波，防止IGBT开关频率太高而损坏IGBT。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (8)

1.一种逐波限流电路，其特征在于，所述电路包括：
三相电流取样模块，与变频器相连，用以对变频器的三相电流进行取样；
半波整流模块，与所述三相电流取样模块相连，用以对所述三相电流进行整流处理；
过流处理模块，分别与所述半波整流模块，用以接收经所述半波整流模块处理后的所述三相电流，并对所述三相电流进行过流封波处理。
2.根据权利要求1所述的逐波限流电路，其特征在于，所述过流处理模块包括：
第一滤波单元与所述半波整流模块相连，用以接收所述半波整流模块输出的电流并对所述电流进行滤波处理；
第二滤波单元与所述DSP芯片相连，用以接收所述DSP芯片输出的比较基准电压并对所述比较基准电压进行滤波处理；
第一比较器(U400B)，分别与所述第一滤波单元、所述DSP芯片以及锁存器相连；
第二比较器(U400A)，与所述DSP芯片相连；
DSP芯片，分别于所述第二滤波单元、第一比较器以及第二比较器相连，用以提供所述比较基准电压以及根据所述第一比较器和/或所述第二比较器输出的电流进行封波处理。
3.根据权利要求2所述的逐波限流电路，其特征在于，所述第一滤波单元包括第一运放器(U400C)，所述第一运放器的负输入端通过第一电阻(R412)与所述半波整流模块相连；
所述第一运放器(U400C)的正输入端通过第二电阻(R417)接地；
所述第一运放器(U400C)的输出端通过第三电阻(R416)与所述第一比较器(U400B)的正输入端相连。
4.根据权利要求3所述的逐波限流电路，其特征在于，所述第一比较器(U400B)的输出端通过第十电阻(R413)与所述DSP芯片相连；所述第十电阻与二极管(D401)串联，所述二极管(D401)的正极与所述DSP芯片相连，所述二极管(D401)的负极与所述第一比较器(U400B)的输出端相连。
5.根据权利要求3所述的逐波限流电路，其特征在于，所述第二滤波单元包括依次串联的第四电阻(R402)、第五电阻(R403)和第六电阻(R404)；
其中所述第五电阻(R403)与第一电容(C401)并联，所述第六电阻(R404)与串联的第七电阻(R405)和第二电容(C403)并联；所述第六电阻(R404)连接在所述第二比较器(U400A)的正输入端。
6.根据权利要求4所述的逐波限流电路，其特征在于，所述第一比较器(U400B)和所述第二比较器(U400A)的负输入端均通过第四电容(C409)接地；所述第二比较器(U400A)的输出端经第八电阻(R406)与所述DSP芯片相连。
7.根据权利要求3所述的逐波限流电路，其特征在于，所述第一运放器(U400C)还分别于第三电容(C406)以及第四电阻(R407)并联。
8.根据权利要求2所述的逐波限流电路，其特征在于，所述锁存器的型号为74ACT244。
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