CN201341111Y - 一种高压变频器功率单元控制电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压变频器功率单元控制电路板，包括：连接光信号发送和接收的光纤接口，所述光纤接口连接实现光/电、电/光转换的处理电路；连接所述处理电路的控制器，包括，接收/发送模块、驱动模块、保护模块和电压测量模块；和控制器相连的左桥驱动电路、右桥驱动电路、旁路驱动电路、电压保护电路、过温保护电路、驱动保护电路，及直流电压测量电路。

Description

一种高压变频器功率单元控制电路板

技术领域

本实用新型涉及电路板，特别是指一种高压变频器功率单元控制电路板。

背景技术

随着工业控制技术的发展，对以变频器为主的电机调速装置提出了越来越高的技术要求，包括高性能的控制技术和高的可靠性。在高压变频器中，尤其是6kV和10kV等级的高压变频器，其三相功率主电路目前多采用功率单元串联的方式，而且所有功率单元完全相同。在高压变频器中，由于功率单元直接对功率和电压进行变换和处理，而且数目多，因此功率单元的性能和可靠性对于变频器的性能和可靠性至关重要。

在功率单元的控制中，目前市场上的产品多数没有控制器，而直接采用电路对由光纤接口接收到的信号进行处理。由此带来的问题是由于控制过于简单，无法处理功率单元可能出现的各种各样的故障和现象，降低了***的可靠性。少数功率单元的控制***虽然采用了控制器，但其他控制电路考虑仍然非常不周全，有的没有旁路驱动信号处理电路，有的没有过温保护，有的没有过压欠压保护电路，而且目前几乎所有控制***都没有电压测量电路，因此仍然不能起到对功率单元的综合控制作用。对于电压测量电路，少数变频器采用了外接电压传感器的方法进行测量，但是为了达到最佳的控制效果，就需要用很多个电压传感器，这不但大量增加了***的成本，而且增加了功率单元的体积，额外增加电压测量的处理电路，降低了***可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型在于提供一种高压变频器功率单元控制电路板，以解决上述一个***无控制器，或者控制电路不全而带来的性能影响，或者是***成本高等问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种高压变频器功率单元控制电路板，包括：

连接将光纤信号输入和输出的光纤接口；所述光纤接口连接实现光/电、电/光转换的处理电路；

控制器连接所述处理电路，控制器内包括：

接收/发送模块将来自所述处理电路的信号发送至驱动模块，将来自保护模块和电压测量模块的信号发送至所述处理电路；驱动模块将接收的频率信号转换为控制信号发送至连接的驱动电路；保护模块将来自保护电路的测量信号转换为频率信号回复至接收/发送模块；电压测量模块将来自直流电压测量电路的测量信号转换为频率信号回复至接收/发送模块；

保护电路实现安全信号测量，并连接所述控制器；

直流电压测量电路连接所述控制器；

驱动电路实现对功率器件的驱动。

优选的，所述保护电路包括：

测量电压的电压保护电路、测量温度的过温保护电路、和/或检测所述功率器件状态的驱动保护电路，且各个保护电路分别连接所述控制器。

优选的，所述驱动电路包括：

左桥驱动电路、右桥驱动电路和旁路驱动电路，所述各个驱动电路分别连接所述控制器。

本实施例中的电路板，能够满足高压变频器中对功率单元进行综合控制的需要，不但能进行正常的控制，而且可对功率单元中可能发生的所有主要故障进行判断和及时处理，同时可以对功率单元中的直流母线电压进行测量，不需要额外采用电压传感器，降低了***成本。

附图说明

图1是实施例的结构图。

具体实施方式

为清楚说明本实用新型中的技术方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。

参见图1，图1是实施例中的结构图，其中包括连接光信号发送和接收的光纤接口，所述光纤接口连接实现光/电、电/光转换的处理电路；连接所述处理电路的控制器，包括，接收/发送模块、驱动模块、保护模块和电压测量模块；和控制器相连的左桥驱动电路、右桥驱动电路、旁路驱动电路、电压保护电路、过温保护电路、驱动保护电路，及直流电压测量电路。

其中，光纤接口可进行光/电和电/光转换，接收外部主控***，例如中央处理器、数字信号处理器、工业控制计算机等通过光纤发送过来的控制信号；同时可通过光纤将所控制功率单元的状态信息、故障信息、直流母线电压的测量值等在处理电路进行电/光转换后发送给外部的主控***。

其中，控制器按照其控制功能的不同，划分为四个独立的控制区域，包括驱动模块、保护模块、电压测量模块和接收发送模块。

接收发送模块，主要功能是接收处理电路发送给控制器的控制指令信号，并进一步把控制指令发送给驱动模块，另一个功能是把控制器中保护模块处理后的故障状态信息和电压测量模块计算得到的直流母线电压值发送给处理电路。

驱动模块的主要功能是根据经所述控制指令信号，产生功率单元的主电路功率器件，例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等的驱动信号，并发送给左桥驱动电路和右桥驱动电路。在IGBT等功率器件出现故障时，或者所述控制指令信号要求对功率单元进行旁路时，驱动模块应发出旁路驱动信号。在实际工业应用中，功率器件的驱动电路和旁路驱动电路往往为互斥形式，即左桥驱动电路或右桥驱动电路正常工作并驱动IGBT时，不允许发出旁路驱动信号；反之，如果旁路驱动电路处于驱动旁路器件工作时，则左桥驱动电路和右桥驱动电路不允许工作，不允许驱动功率器件IGBT。

保护模块的主要功能是对所述电路板上的电压保护电路、过温保护电路、驱动保护电路等产生的故障信号进行处理。当任何一个出现故障时，保护模块将根据故障的类别和故障的严重程度，对功率单元进行即时控制，并将故障信息经过控制器的接收发送模块和处理电路，最后经过光纤接口发送给外部的主控***。例如，当电压保护电路检测到***出现过压时，如果过压程度比较小，保护模块将产生报警提示信息；而当过压程度比较高，如果不处理将会造成功率单元出现严重损坏时，保护模块将立刻将故障状态信息通知驱动模块，并将严重故障信息经过控制器的接收发送模块和外部处理电路，最后经过光纤接口反馈给外部的主控电路。

电压测量模块，把直流电压测量电路的结果进行处理计算，并转换为频率信号，经控制器的接收发送模块及外部处理电路，最后经光纤接口发送给外部的主控电路。

所述电路板中的左桥驱动电路、右桥驱动电路以及旁路驱动电路，是根据控制器中驱动模块产生的所有驱动信号，实现最终对功率主电路器件，例如IGBT，或者可控硅等的控制。

所述电路板中的电压保护电路是对功率单元直流母线电压的幅值进行处理，判断其电压是否存在过低或过高。如果存在过低或过高，则向控制器的保护模块发出故障信号。过温保护电路是判断功率单元中的散热器的温度是否超过一定值，如果超过，则判断为过温故障，并向控制器的保护模块发送过温故障信号。驱动保护电路，是对***中功率器件是否出现故障进行判断，典型的例子为IGBT驱动是否出现了过流或过压击穿等故障，如果出现故障，则驱动保护电路向控制器的保护模块发出驱动故障信号。

所述电路板中的直流电压测量电路是测量功率单元中直流母线的电压，测量值对外部主控***对变频器进行准确的控制具有至关重要的意义。

图1中的各部分电路在具体布局位置上可调整，不影响整个电路板的正常工作。

对于本实用新型各个实施例中所阐述的一种高压变频器功率单元控制电路板，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种高压变频器功率单元控制电路板，其特征在于，包括：连接将光纤信号输入和输出的光纤接口；所述光纤接口连接实现光/电、电/光转换的处理电路；

控制器连接所述处理电路，控制器内包括：

接收/发送模块将来自所述处理电路的信号发送至驱动模块，将来自保护模块和电压测量模块的信号发送至所述处理电路；驱动模块将接收的频率信号转换为控制信号发送至连接的驱动电路；保护模块将来自保护电路的测量信号转换为频率信号回复至接收/发送模块；电压测量模块将来自直流电压测量电路的测量信号转换为频率信号回复至接收/发送模块；

保护电路实现安全信号测量，并连接所述控制器；

直流电压测量电路连接所述控制器；

驱动电路实现对功率器件的驱动。

2、根据权利要求1所述的高压变频器功率单元控制电路板，其特征在于，所述保护电路包括：

测量电压的电压保护电路、测量温度的过温保护电路、和/或检测所述功率器件状态的驱动保护电路，且各个保护电路分别连接所述控制器。

3、根据权利要求1所述的高压变频器功率单元控制电路板，其特征在于，所述驱动电路包括：

左桥驱动电路、右桥驱动电路和旁路驱动电路，所述各个驱动电路分别连接所述控制器。

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