CN105071349A

CN105071349A - 一种变频器过流保护及自动复位电路

Info

Publication number: CN105071349A
Application number: CN201510574185.1A
Authority: CN
Inventors: 陈小华; 陈学云
Original assignee: Guangdong Kedong Electrical Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Kedong Electrical Technology Co ltd
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明提供一种变频器过流保护及自动复位电路，电路包括：三相全桥整流模块，与变频器采样输出端相连，用以对电流采样信号进行整流处理；三相不平衡检测模块，与变频器采样输出端相连，用以对电流采样信号的三相电流不平衡度进行检测；过流及不平衡度判定模块，分别与三相全桥整流模块和三相不平衡检测模块相连，用于判断变频器是否出现过流或短路；故障信号处理模块，与过流及不平衡度判定模块相连，用以在变频器出现过流或短路时对电路进行保护，并在故障解决后使得电路进行复位处理。本方案大大优化了输出过流及对地短路保护，332J设置和适的短路保护电流点，实现了IGBT在各种过流及短路情况下全面地对其保护。

Description

一种变频器过流保护及自动复位电路

技术领域

本发明涉及变频器领域，尤其涉及一种变频器过流保护及自动复位电路。

背景技术

变频器是一种点击调速过程中常用的设备，用于实现交流电机的无极调速，在国民经济的各个领域已经得到广泛的应用。

现阶段，变频器行业内小功率机器短路过流保护常使用以下两种方案：(1)电流检测电路做电流检测与短路保护；电流信号经检测器件(霍尔、电流检测电阻等)之后加放大电路与滤波电路再送于CPU处理；(2)母线上增加电流检测电路。这两种检测方式，后者效果明显，但是成本较高，前者的效率又较低。因此，提供一种高效、低廉的变频器过流保护电路，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本申请记载了一种变频器过流保护及自动复位电路，所述电路包括：

三相全桥整流模块，与变频器采样输出端相连，用以对电流采样信号进行整流处理；

三相不平衡检测模块，与所述变频器采样输出端相连，用以对所述电流采样信号的三相电流不平衡度进行检测；

过流及不平衡度判定模块，分别与所述三相全桥整流模块和所述三相不平衡检测模块相连，用于判断所述变频器是否出现过流或短路；

故障信号处理模块，与所述过流及不平衡度判定模块相连，用以在变频器出现过流或短路时对电路进行保护，并在故障解决后使得所述电路进行复位处理。

较佳的，所述电流采样信号输入三相全桥整流模块，所述三相全桥整流模块的输出端与滤波模块的输入端相连，所述滤波模块的输出端分别于所述过流及不平衡度判定模块中的第一比较器的同相输入端以及第二比较器的反向输入端相连；所述第一比较器的同相输入端还与所述三相不平衡检测模块的输出端相连；所述第二比较器的同相输入端接入一固定电压。

较佳的，所述故障信号处理模块包括第一反相器、第一电阻、第二电阻、第一三极管以及控制板，所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端与所述第一反相器的输入端相连；

所述第一反相器的输出端与所述第一三极管的基极之间串联所述第一电阻；

所述第一三极管的发射极接地；

所述第一三极管的集电极通过所述第二电阻与控制板相连，所述控制板用以当所述滤波器出现过流或短路时进行故障处理。

较佳的，所述第一三极管为绝缘栅极型晶体管。

较佳的，所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端与所述第一反相器之间还接入第一二极管的正极；所述第一二极管与第三电阻串联，所述第一二极管与第二二极管并联。

较佳的，所述第一二极管和所述第二二极管的正极还通过一第四电阻与光耦合器相连。

较佳的，所述第四电阻并联一第二反相器和第五电阻，所述第五电阻接入第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极与所述第四电阻相连。

较佳的，所述第一二极管和所述第二二极管的正极与并联的第三二极管和第四二极管的正极相连；所述第三二极管和所述第四二极管的负极均与所述第二三极管的集电极相连。

较佳的，所述第二三极管的集电极还与串联的第三反相器和第四反相器相接；所述第四反相器的输出端还通过一发光二极管接入固定电压。

较佳的，所述光耦合器的型号为ACPL-322J。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：本方案大大优化了输出过流及对地短路保护，332J设置和适的短路保护电流点，电流采样信号IU/IV/IW经过合成，整流，设置合适的基准点，实现了IGBT在各种过流及短路情况下全面地对其保护，经产品批量化生产验证此保护电路非常可靠稳定。

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为本发明一种变频器过流保护及自动复位电路的结构示意图；

图2为本发明一种变频器过流保护及自动复位电路的部分电路图一；

图3为本发明一种变频器过流保护及自动复位电路中故障信号处理模块的电路图；

图4为本发明一种变频器过流保护及自动复位电路中光耦合器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的变频器过流保护及自动复位电路进行详细说明。

如图1所示，一种变频器过流保护及自动复位电路，包括：

三相全桥整流模块，与变频器输出端相连，用以对电流采样信号进行整流处理；其中，所述电流采样信号为三相电流；

三相不平衡检测模块，与变频器输出端相连，用以对所述电流采样信号的三相电流不平衡度进行检测；

过流及不平衡度判定模块，分别与所述三相全桥整流模块和所述三相不平衡检测模块相连，用于判断变频器是否出现过流或短路；

故障信号处理模块，与所述过流及不平衡度判定模块相连，用以在变频器出现短路时对电路进行保护，并在故障解决后使得所述故障信号处理模块进行复位处理。

具体来说，如图2所示，所述三相全桥整流模块包括二极管D300A、D300B、D301A、D301B、D302A和D302B构成的三相全桥，所述电流采样信号包括三相电流IU、IV和IW。电流IU、IV和IW输入至所述三相全桥中，进行整流处理。

同时，电流IU、IV和IW还输入至所述三相不平衡检测模块。所述三相不平衡检测模块包括运放电路，电流IU、IV和IW分别经电阻R236、R237和R238接入运算运放器U301A的反向输入端，电阻R236、R237和R238的大小为2K欧姆。此外，运算放大器U301A的反向输入端还通过相互并联的电容C325、C326和电阻R329与运算放大器U301A的输出端相连，其中电容C325、C326为0.01uF，电阻R329为15K欧姆。D303A、D303B将IU、IV和IW三相不平衡检测模块输出信号整流送至比较器U300A判断输出是否不平衡。

过流及不平衡度判定模块为比较器U300A(第一比较器)。电流IU、IV和IW经所述三相全桥处理后，与所述比较器U300A之间还设置有一低通滤波器，所述低通滤波器包括并联的电容C310和C314。电阻R305、电阻R309对IU、IV和IW采样信号分压，R303、C310对整流后的采样信号进行一阶无源滤波，R313、C314与R303、C310作用相同，即对整流后的采样信号进行一阶无源滤波处理。电流IU、IV和IW经整流滤波处理后，输入至比较器U300A的同相输入端。比较器U300A用于检测输出电流的不平衡度，以及输出电流对地是否短路。

此外，所述电路中还设置有比较器U300B(第二比较器)，U300B的同相输入端接入一恒定电流，且U300B的同相输入端与接地的电容C303、C309均并联，且电容C309还与一电阻R300串联。电容C303、C309的大小为0.01uF，电阻R300为1K欧姆。比较器U300B的反向输入端与低通滤波的输出端相连。

如图3所示，其为故障信号处理模块的结构示意图。比较器U300A或U300B输出信号OC-FO由高电平变为低电平时，故障信号处理模块中的反相器U801A输出高电平，三极管Q801导通，输出信号OC-FO翻转，并送往控制器板进行处理。反相器U801A(第一反相器)的输入端通过一电阻R809(第三电阻)与输出信号OC-FO相接。同时，电阻R809与比较器U300A、U300B的输出端之间还串联有相互并联的二极管D802A(第一二极管)和D802B(第二二极管)。反相器U801A和三极管Q801的基极之间还串联一电阻R810(第一电阻)，三极管Q801的发射极接地。同时，电阻R810通过并联的电阻R811和电容C806接地。三极管Q801的集电极通过电阻R806(第二电阻)接入一控制板，所述控制板用于当变频器出现短路或过流时进行故障处理。此外，电阻R806还通过电容C803接地。在本发明中三极管Q801可以为IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)。

故障信号处理模块，通过相互并联的二极管D801A和D801B的输出端与并联的二极管D802A(第一二极管)和D802B的输出端相连。在本发明中，故障信号处理模块为光电耦合器ACPL-322J。如图4所示，其为光电耦合器的结构示意图。ACPL-322J的第3引脚与相互并联的二极管D801A和D801B的输入端相连。同时，ACPL-322J的第3引脚与相互并联的二极管D801A和D801B的输入端之间还并联一三极管Q800，三极管Q800的发射极与R805(第四电阻)相连。同时，发射极的基极与放大器U801B(第二反相器)、电阻R801(第五电阻)串联，R801与Q800(第二三极管)的基极之间还串联有均接地的电容C801和电阻R803。Q800的集电极设置有5V的恒定电压。此外，三极管Q800(第二三极管)的发射极还通过串联的电阻R802与发光二极管LED100以及电阻R800接入5V恒定电压。R802和LED100之间串联有两个反相器U800A(第三反相器)和U800B(第四反相器)，放大器U800A和U800B均与二极管D800A和二极管D800B并联。

当变频器输出短路时，ACPL-332J(PC700)的14脚电压大于7V，ACPL-332J封锁IGBT的输出，并且使其3脚的FAULT信号拉低，反相器U801-A输出高电平，三极管Q801导通，FO信号翻转，并送往控制板进行故障处理。

ACPL-332J短路保护动作后，需要让驱动电路完全软关断IGBT。故障状态将被5us的衰减期之后的下一个开通信号复位。为使ACPL-332J正常复位，U801-B/Q800等组成复位电路，当FAULT信号拉低，U801的输出电平拉高，Q800延时导通，最终FO信号延时一段时后，再次翻转，DSP解除封锁。

ACPL-332J短路保护动作后，LED指示电路会动作，LED100指示灯将会一直亮，提示控制器发生输出短路。

与现有技术相比，本方案大大优化了输出过流及对地短路保护，332J设置和适的短路保护电流点，电流采样信号IU/IV/IW经过合成，整流，设置合适的基准点，实现了IGBT在各种过流及短路情况下全面地对其保护，经产品批量化生产验证此保护电路非常可靠稳定。

ACPL-332J短路保护动作后，需要下一个开通信号才能复位，而发生故障后，DSP的控制开通信号一直被封锁，为使ACPL-332J正常复位，U801-B/Q800等组成复位电路，保证了ACPL-332J的正常复位。

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

1.一种变频器过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述电路包括：

2.根据权利要求1所述的变频器过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述电流采样信号输入三相全桥整流模块，所述三相全桥整流模块的输出端与滤波模块的输入端相连，所述滤波模块的输出端分别于所述过流及不平衡度判定模块中的第一比较器的同相输入端以及第二比较器的反向输入端相连；所述第一比较器的同相输入端还与所述三相不平衡检测模块的输出端相连；所述第二比较器的同相输入端接入一固定电压。

3.根据权利要求2所述的变频过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述故障信号处理模块包括第一反相器、第一电阻、第二电阻、第一三极管以及控制板，所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端与所述第一反相器的输入端相连；

所述第一三极管的发射极接地；

4.根据权利要求3所述的变频过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述第一三极管为绝缘栅极型晶体管。

5.根据权利要求3所述的变频过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端与所述第一反相器之间还接入第一二极管的正极；所述第一二极管与第三电阻串联，所述第一二极管与第二二极管并联。

6.根据权利要求5所述的变频过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管的正极还通过一第四电阻与光耦合器相连。

7.根据权利要求6所述的变频过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述第四电阻并联一第二反相器和第五电阻，所述第五电阻接入第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极与所述第四电阻相连。

8.根据权利要求7所述的变频过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管的正极与并联的第三二极管和第四二极管的正极相连；所述第三二极管和所述第四二极管的负极均与所述第二三极管的集电极相连。

9.根据权利要求7所述的变频过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述第二三极管的集电极还与串联的第三反相器和第四反相器相接；所述第四反相器的输出端还通过一发光二极管接入固定电压。

10.根据权利要求6所述的变频过流保护及自动复位电路，其特征在于，所述光耦合器的型号为ACPL-322J。