CN219842536U - 一种变频器功率单元短路监测回路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电气设计技术领域，具体公开了一种变频器功率单元短路监测回路，包括变频器功率单元电路和电感，电感包括电感L1和电感L2，电感L1和电感L2连接在变频器功率单元电路上，电感L1并联电压监测模块一，电感L2并联电压监测模块二；变频器功率单元电路设有正直流母线和负直流母线，正直流母线上串联电感L1，负直流母线上串联电感L2；本实用新型在直流母线加装的电感不仅能过滤直流母线上的纹波电流，平滑直流波形，而且该电感还可适当抑制发生短路时的流过***的大短路电流，最大限度的保护变频器***不受损伤；该电感还可与电容C等器件组成直流母线的钳位回路，更好的控制直流母线的两端电压稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气设计技术领域，具体涉及一种变频器功率单元短路监测回路。
背景技术
变频器传动***在工业领域尤为重要，功率单元是构成高压变频器主回路的主要部分。功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件。变频器功率单元的正常工作与否直接影响变频器设备的使用寿命，目前，没有针对变频器的功率单元进行短路监测的回路，无法直接判断变频器出现短路故障的具***置，控制***的保护反应过慢，将会导致变频器的***性损伤，容易发生炸机事件。因此，需要提出一种新的变频器功率单元的短路监测回路，用于实时监测变频器功率单元工作情况，能够有效防止出现功率单元短路炸机情况。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种变频器功率单元短路监测回路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变频器功率单元短路监测回路，包括变频器功率单元电路和电感，所述电感包括电感L1和电感L2，电感L1和电感L2连接在变频器功率单元电路上，电感L1并联电压监测模块一，电感L2并联电压监测模块二。
具体的是，所述变频器功率单元电路设有正直流母线和负直流母线，正直流母线上串联电感L1，负直流母线上串联电感L2。
具体的是，所述电压监测模块一监测电感L1的电压值U1，电压监测模块二监测电感L2的电压值U2，电压值U1和电压值U2反馈至控制***来判断变频器功率单元电路是否发生短路故障。
具体的是，所述变频器功率单元电路还设有三相电接口相线U、相线V和相线W。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型设计的变频器功率单元短路监测回路结构简单，安全可靠；
1、直流母线加装的电感不仅能过滤直流母线上的纹波电流，平滑直流波形，而且该电感还可适当抑制发生短路时的流过***的大短路电流，最大限度的保护变频器***不受损伤；
2、该电感还可与电容C等器件组成直流母线的钳位回路，更好的控制直流母线的两端电压稳定性。
附图说明
图1是变频器功率单元短路监测回路的电路示意图。
图2是流过电感L1和电感L2的电流变化率示意图。
图中：1-电压监测模块一；2-电压监测模块二。
具体实施方式
以下将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地进一步详细的说明。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种变频器功率单元短路监测回路，包括变频器功率单元电路和电感，电感包括电感L1和电感L2，电感L1和电感L2连接在变频器功率单元电路上，电感L1并联电压监测模块一1，电感L2并联电压监测模块二2。变频器功率单元电路设有正直流母线和负直流母线，正直流母线上串联电感L1，负直流母线上串联电感L2。变频器功率单元电路还设有三相电接口相线U、相线V和相线W。
电压监测模块一1监测电感L1的电压值U1，电压监测模块二2监测电感L2的电压值U2，电压值U1和电压值U2反馈至控制***来判断变频器功率单元电路是否发生短路故障，此回路结构简单，安全可靠。
本实用新型的工作原理：
该短路监测回路主要由电感L1、电感L2和电压监测回路组成。
①当功率单元正常工作时，流过电感L1和电感L2的电流变化率幅度不大(如图2中的k1)，电压监测模块监测到电感L1和电感L2两端的电压U1和U2低于设置阈值|U|；
②当功率单元发生短路故障时，流过电感L1和电感L2的电流变化率陡然增大(如图2中的k2)，电压监测模块监测到电感L1和电感L2两端的电压U1和U2高于设置阈值|U|；
③若监测的电压实际值持续时间超过时间阈值T(如图2中T)，控制***可判断功率单元发生短路故障，***动作保护装置，防止发生炸机事件。
其中：
k＝di/dt
k1＝di1/dt
k2＝di2/dt
U1＝L1*k1＝L1*(di1/dt)
U2＝L2*K2＝L2*(di2/dt)
|U|＝L*k＝L*(di/dt)
T＝t2-t1
K：电感L1和电感L2中电流的变化率阈值(根据实际设为常数)；
k1：电感L1中电流的实时变化率；
K2：电感L2中电流的实时变化率；
U1：电感L1两端实时电压；
U2：电感L2两端实时电压；
|U|：电感L1和电感L2两端电压阈值(根据实际设为常数)；
T：设置时间阈值(根据实际设为常数)。
电感两端的电压监测模块采样时间周期为Δt(如图2中Δt)，此时间Δt应与持续时间阈值T配置合理，在时间阈值T中，应保证有足够的电压采样样本数量β，通过大样本数据分析，判断在持续时间T中功率单元确实发生了短路故障，而非发生偶然个例***过流事件。
其中：
Δt＝t3-t1
β＝T/Δt＝(t2-t1)/(t3-t1)
Δt：电感两端电压检测时间频率；
β：时间阈值T中电压采样的样本数量。
时间阈值T也不宜设置过高，当发生功率单元短路故障时，瞬间的短路大电流通过功率单元，若时间阈值T设置过长导致控制***的保护反应过慢，将会导致变频器的***性损伤。
为方便发生短路时电压监测的观察，可在电压监测模块中安置发光二极管，当功率单元正常工作时，***控制二极管闪频为f1赫兹,当功率单元正常工作时，***控制二极管闪频f2赫兹,(其中f2>>f1),当发现电压监测模块发光二极管高频率闪烁时应及时停机检查。
此短路监测回路未选用常规的加装电流互感器等器件，通过监测电流互感器的二次侧数值方式来判断电流短路情况，而是采用少量的电子元器件完成短路监测功能。
直流母线加装的电感不仅可以过滤直流母线上的纹波电流，平滑直流波形，而且该电感还可适当抑制发生短路时的流过***的大短路电流，最大限度的保护变频器***不受损伤。
该电感还可与电容C等器件组成直流母线的钳位回路，更好的控制直流母线的两端电压稳定性。
说明：①此回路中串联电感的电感值L需经过***整体详细设计，排除此电感与***回路中的电容等器件发生电磁谐振的可能性，躲避谐振频率。
②电感两端的电压监测模块数据采样周期频率Δt、电感L1和电感L2两端的电压阈值|U|和延迟时间阈值T应根据实际情况合理设置，防止设置过大或过小导致***发生漏报或误报的情况。
③直流正负母线中串联的电感L1和电感L2应尽量保持选型相同，防止电感差异带来的***监测误差。
本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (4)
1.一种变频器功率单元短路监测回路，其特征在于，包括变频器功率单元电路和电感，所述电感包括电感L1和电感L2，电感L1和电感L2连接在变频器功率单元电路上，电感L1并联电压监测模块一，电感L2并联电压监测模块二。
2.根据权利要求1所述的变频器功率单元短路监测回路，其特征在于，所述变频器功率单元电路设有正直流母线和负直流母线，正直流母线上串联电感L1，负直流母线上串联电感L2。
3.根据权利要求1所述的变频器功率单元短路监测回路，其特征在于，所述电压监测模块一监测电感L1的电压值U1，电压监测模块二监测电感L2的电压值U2，电压值U1和电压值U2反馈至控制***来判断变频器功率单元电路是否发生短路故障。
4.根据权利要求1所述的变频器功率单元短路监测回路，其特征在于，所述变频器功率单元电路还设有三相电接口相线U、相线V和相线W。
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| CN202320802149.6U CN219842536U (zh) | 2023-04-12 | 2023-04-12 | 一种变频器功率单元短路监测回路 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN219842536U (zh) |
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2023
- 2023-04-12 CN CN202320802149.6U patent/CN219842536U/zh active Active
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