一種變頻器的逐波限流保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種變頻器的逐波限流保護(hù)電路，該電路包括用于將三相輸出電流轉(zhuǎn)化為三相電壓信號(hào)的霍爾傳感器、三相全橋整流器、運(yùn)算放大器和第一比較器；三相電壓信號(hào)通過三相全橋整流器整流后形成共陰極電壓信號(hào)和共陽極電壓信號(hào)，共陽極電壓信號(hào)電連接至運(yùn)算放大器的同相輸入端，共陰極電壓信號(hào)電連接至運(yùn)算放大器的反相輸入端，且運(yùn)算放大器的輸出端輸出準(zhǔn)過流信號(hào)；準(zhǔn)過流信號(hào)電連接至第一比較器的反相輸入端，第一比較器的同相輸入端電連接至參考電壓，且第一比較器的輸出端輸出逐波限流使能信號(hào)。本實(shí)用新型使得變頻器在達(dá)到準(zhǔn)過流點(diǎn)時(shí)，能以硬件限流電流值運(yùn)行，在很短的加速時(shí)間和大的沖擊負(fù)載條件下，變頻器能穩(wěn)定無故障的運(yùn)行。
【專利說明】一種變頻器的逐波限流保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種變頻器的逐波限流保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器已得到了越來越廣泛的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)變頻器也提出了越來越高的要求；特別是在快速啟動(dòng)和突加負(fù)載時(shí)，變頻器容易出現(xiàn)報(bào)過流故障，影響了變頻器的正常工作。
[0003]因此，急需一種新的保護(hù)電路來保護(hù)變頻器穩(wěn)定無故障的運(yùn)行。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、可靠性高、成本低及工作效率高的變頻器的逐波限流保護(hù)電路。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種變頻器的逐波限流保護(hù)電路，包括用于將三相輸出電流轉(zhuǎn)化為三相電壓信號(hào)的霍爾傳感器、三相全橋整流器、運(yùn)算放大器和第一比較器；所述三相電壓信號(hào)通過三相全橋整流器整流后形成共陰極電壓信號(hào)和共陽極電壓信號(hào)，所述共陽極電壓信號(hào)電連接至運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述共陰極電壓信號(hào)電連接至運(yùn)算放大器的反相輸入端，且所述運(yùn)算放大器的輸出端輸出準(zhǔn)過流信號(hào)；所述準(zhǔn)過流信號(hào)電連接至第一比較器的反相輸入端，所述第一比較器的同相輸入端電連接至參考電壓，且所述第一比較器的輸出端輸出逐波限流使能信號(hào)。
[0006]其中，所述電路還包括分壓電阻和第二比較器；所述準(zhǔn)過流信號(hào)還電連接至分壓電阻的一端，所述分壓電阻的另一端輸出過流信號(hào)，所述過流信號(hào)電連接至第二比較器的反相輸入端，所述第二比較器的同相輸入端電連接至參考電壓，所述第二比較器的輸出端輸出過流使能信號(hào)。
[0007]其中，所述電路還包括由第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第一電容構(gòu)成的用于保護(hù)電壓信號(hào)的外圍電路，所述第一電阻與第二電阻串聯(lián)，且所述三相全橋整流器的正極端與第一電阻和第三電阻的公共端電連接，所述第三電阻和第一電容的公共端與運(yùn)算放大器的同相輸入端電連接，所述三相全橋整流器的負(fù)極端與第二電阻和第四電阻的公共端電連接，所述第四電阻和第一電容的公共端與運(yùn)算放大器的反相輸入端電連接。
[0008]其中，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端還通過并聯(lián)的第二電容和第五電阻后接地；所述運(yùn)算放大器的反相輸入端還通過并聯(lián)的第三電容和第六電阻后與運(yùn)算放大器的輸出端電連接。[0009]其中，所述分壓電阻通過并聯(lián)的第七電阻和第四電容后輸出過流信號(hào)。
[0010]其中，所述電路還包括第八電阻、第九電阻和第十電阻；所述參考電壓通過第八電阻與第一比較器的同相輸入端電連接，所述準(zhǔn)過流信號(hào)通過第九電阻與第一比較器的反相輸入端電連接，所述第十電阻并聯(lián)在第一比較器的同相輸入端與第一比較器的輸出端之間，且所述第一比較器的輸出端與第十電阻的公共端通過串聯(lián)的第十一電阻和第五電容后接地。
[0011]其中，所述電路還包括第十二電阻、第十三電阻和第十四電阻；所述參考電壓通過第十二電阻與第二比較器的同相輸入端電連接，所述過流信號(hào)通過第十三電阻與第二比較器的反相輸入端電連接，所述第十四電阻并聯(lián)在第二比較器的同相輸入端與第二比較器的輸出端之間，且所述第二比較器的輸出端與第十四電阻的公共端通過串聯(lián)的第十五電阻和第六電容后接地。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，三相輸出電流通過處理得到的準(zhǔn)過流信號(hào)與參考電壓在第一比較器內(nèi)進(jìn)行比較，得到逐波限流使能信號(hào)；當(dāng)準(zhǔn)過流信號(hào)小于參考電壓，逐波限流使能信號(hào)為高電平，當(dāng)準(zhǔn)過流信號(hào)大于參考電壓，逐波限流使能信號(hào)為低電平，第一比較器輸出翻轉(zhuǎn)，逐波限流使能信號(hào)有效，變頻器進(jìn)入逐波限流工作模式，逐波限流使能信號(hào)硬件封鎖DSP的驅(qū)動(dòng)PWM，封鎖開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以達(dá)到逐波限流保護(hù)。該電路使得變頻器在達(dá)到準(zhǔn)過流點(diǎn)時(shí)，能以硬件限流電流值運(yùn)行，在很短的加速時(shí)間和大的沖擊負(fù)載條件下，變頻器能穩(wěn)定無故障的運(yùn)行，有效減小變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)的幾率。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、工作穩(wěn)定、可靠性高、成本低及工作效率高等特點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型中準(zhǔn)過流信號(hào)形成的工作原理圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型中逐波限流電路的工作原理圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型中變頻器應(yīng)用逐波限流測到的三相輸出電流波形圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型中變頻器逐波限流時(shí)測到的三相輸出電流波形圖；
[0017]圖5為圖4中變頻器展開后的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更清楚地表述本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。
[0019]請(qǐng)參閱圖1-2，本實(shí)用新型的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，包括用于將三相輸出電流轉(zhuǎn)化為三相電壓信號(hào)IU、IV、IV的霍爾傳感器(圖未示)、由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5和第六二極管D6構(gòu)成的三相全橋整流器、運(yùn)算放大器Ul和第一比較器U2-A ;三相電壓信號(hào)IU、IV、IV通過三相全橋整流器整流后形成共陰極電壓信號(hào)和共陽極電壓信號(hào)，共陽極電壓信號(hào)電連接至運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端，共陰極電壓信號(hào)電連接至運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，且運(yùn)算放大器Ul的輸出端輸出準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl ;準(zhǔn)過流信號(hào)電連接至第一比較器U2-A的反相輸入端，第一比較器U2-A的同相輸入端電連接至參考電壓VREF，且第一比較器U2-A的輸出端輸出逐波限流使能信號(hào)OC-P。[0020]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，三相輸出電流通過處理得到的準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl與參考電壓VREF在第一比較器U2-A內(nèi)進(jìn)行比較，得到逐波限流使能信號(hào)OC-P ;當(dāng)準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl小于參考電壓VREF，逐波限流使能信號(hào)OC-P為高電平，當(dāng)準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl大于參考電壓VREF，逐波限流使能信號(hào)OC-P為低電平，第一比較器U2-A輸出翻轉(zhuǎn)，逐波限流使能信號(hào)OC-P有效，變頻器進(jìn)入逐波限流工作模式，逐波限流使能信號(hào)OC-P硬件封鎖DSP的驅(qū)動(dòng)PWM，封鎖開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以達(dá)到逐波限流保護(hù)。該電路使得變頻器在達(dá)到準(zhǔn)過流點(diǎn)時(shí)，能以硬件限流電流值運(yùn)行，在很短的加速時(shí)間和大的沖擊負(fù)載條件下，變頻器能穩(wěn)定無故障的運(yùn)行，有效減小變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)的幾率。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、工作穩(wěn)定、可靠性高、成本低及工作效率高等特點(diǎn)。
[0021]在本實(shí)施例中，電路還包括分壓電阻R和第二比較器U2-B ;準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl還電連接至分壓電阻R的一端，分壓電阻R的另一端輸出過流信號(hào)U0C，過流信號(hào)UOC電連接至第二比較器U2-B的反相輸入端，第二比較器U2-B的同相輸入端電連接至參考電壓VREF，第二比較器U2-B的輸出端輸出過流使能信號(hào)0C。準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl經(jīng)過分壓電阻R分壓后得到過流信號(hào)U0C。過流信號(hào)UOC與參考電壓VREF經(jīng)過第二比較器U2-B比較，得到過流使能信號(hào)OC ;當(dāng)過流信號(hào)UOC小于參考電壓VREF時(shí)，過流使能信號(hào)OC變?yōu)楦唠娖?；?dāng)過流信號(hào)UOC大于參考電壓VREF時(shí)，第二比較器U2-B輸出翻轉(zhuǎn)，過流使能信號(hào)OC變?yōu)榈碗娖?，變頻器報(bào)過流使能信號(hào)OC的過流故障，通過該部分電路，可及時(shí)報(bào)過流故障。
[0022]在本實(shí)施例中，電路還包括由第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4和第一電容Cl構(gòu)成的用于保護(hù)電壓信號(hào)的外圍電路，第一電阻Rl與第二電阻R2串聯(lián)，且三相全橋整流器的正極端與第一電阻Rl和第三電阻R3的公共端電連接，第三電阻R3和第一電容Cl的公共端與運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端電連接，三相全橋整流器的負(fù)極端與第二電阻R2和第四電阻R4的公共端電連接，第四電阻R4和第一電容Cl的公共端與運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端電連接。該外圍電路可整流后的共陰極電壓信號(hào)和共陽極電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理。
[0023]在本實(shí)施例中，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端還通過并聯(lián)的第二電容C2和第五電阻R5后接地；運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端還通過并聯(lián)的第三電容C3和第六電阻R6后與運(yùn)算放大器Ul的輸出端電連接。分壓電阻R5通過并聯(lián)的第七電阻R7和第四電容C4后輸出過流信號(hào)UOC。
[0024]在本實(shí)施例中，電路還包括第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻RlO、第十二電阻R12、第十三電阻R13和第十四電阻R14 ;參考電壓VREF通過第八電阻R8與第一比較器U2-A的同相輸入端電連接，準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl通過第九電阻R9與第一比較器U2-A的反相輸入端電連接，第十電阻RlO并聯(lián)在第一比較器U2-A的同相輸入端與第一比較器U2-A的輸出端之間，且第一比較器U2-A的輸出端與第十電阻RlO的公共端通過串聯(lián)的第十一電阻Rll和第五電容C5后接地；參考電壓VREF通過第十二電阻R12與第二比較器U2-B的同相輸入端電連接，過流信號(hào)UOC通過第十三電阻R13與第二比較器U2-B的反相輸入端電連接，第十四電阻R14并聯(lián)在第二比較器U2-B的同相輸入端與第二比較器U2-B的輸出端之間，且第二比較器U2-B的輸出端與第十四電阻R14的公共端通過串聯(lián)的第十五電阻R15和第六電容C6后接地。另外，該電路中第一比較器U2-A通過第十六電阻R16電連接至3.3V的電源上，第二比較器U2-B通過第十七電阻R17電連接至3.3V的電源上。[0025]本實(shí)用新型的工作原理為:三相輸出電流經(jīng)霍爾傳感器轉(zhuǎn)化為三相電壓信號(hào)IU、IV、IW，經(jīng)過三相全橋整流器整流后形成的共陰極電壓信號(hào)與共陽極電壓信號(hào)送給運(yùn)算放大器Ul進(jìn)行差分放大處理，得到準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl，準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl經(jīng)過分壓電阻R分壓后得到過流信號(hào)U0C。準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl與參考電壓VREF在第一比較器U2-A內(nèi)進(jìn)行比較，得到逐波限流使能信號(hào)OC-P ;當(dāng)準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl小于參考電壓VREF，逐波限流使能信號(hào)OC-P為高電平，當(dāng)準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl大于參考電壓VREF，逐波限流使能信號(hào)OC-P為低電平，第一比較器U2-A輸出翻轉(zhuǎn)，逐波限流使能信號(hào)OC-P有效，變頻器進(jìn)入逐波限流工作模式，逐波限流使能信號(hào)OC-P硬件封鎖DSP的驅(qū)動(dòng)PWM，封鎖開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)；當(dāng)經(jīng)過一個(gè)開關(guān)周期后，準(zhǔn)過流信號(hào)UOCl與參考電壓VREF繼續(xù)比較，如果此時(shí)電流小于準(zhǔn)過電流點(diǎn)電流時(shí)，則逐波限流使能信號(hào)OC-P變?yōu)楦唠娖?，逐波限流使能信?hào)OC-P無效，驅(qū)動(dòng)信號(hào)緩沖器封鎖解除，開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)正常輸出；如果經(jīng)過一個(gè)開關(guān)周期后電流仍大于準(zhǔn)過電流點(diǎn)電流時(shí)，則逐波限流使能信號(hào)OC-P繼續(xù)為低電平，逐波限流使能信號(hào)OC-P繼續(xù)有效，繼續(xù)封鎖開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，直到電流小于準(zhǔn)過電流點(diǎn)電流時(shí)才退出逐波限流工作模式。當(dāng)檢測到開關(guān)管的電流達(dá)到限流值后，立刻關(guān)斷開關(guān)管直到下一個(gè)開關(guān)周期的到來才繼續(xù)開通開關(guān)管，如果繼續(xù)出現(xiàn)電流達(dá)到限流值又會(huì)立刻關(guān)斷開關(guān)管，這種按照每個(gè)開關(guān)周期進(jìn)行逐次限流的過程稱之為逐波限流。
[0026]請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖3，將本實(shí)用新型的逐波限流技術(shù)應(yīng)用到變頻器產(chǎn)品控制算法中，大大減少了變頻器誤報(bào)過流保護(hù)的幾率；由圖3可知，當(dāng)電流最大值達(dá)到準(zhǔn)過流點(diǎn)，在每一個(gè)開關(guān)周期都對(duì)電流最大值進(jìn)行限幅，電流被很好地限制在一個(gè)準(zhǔn)過流點(diǎn)處，效果很好。請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖4-5，逐波限流技術(shù)應(yīng)用在高性能變頻器中，其效果很好；圖4為變頻器逐波限流時(shí)測到的三相輸出電流波形，圖5為其展開后的波形；由圖可知，當(dāng)電流最大值達(dá)到準(zhǔn)過流點(diǎn)，在每一個(gè)開關(guān)周期都對(duì)電流最大值進(jìn)行限幅，將最大電流限制在準(zhǔn)過流點(diǎn)處，大大減少了變頻器誤報(bào)過流保護(hù)的幾率。
[0027]以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種變頻器的逐波限流保護(hù)電路，其特征在于，包括用于將三相輸出電流轉(zhuǎn)化為三相電壓信號(hào)的霍爾傳感器、三相全橋整流器、運(yùn)算放大器和第一比較器；所述三相電壓信號(hào)通過三相全橋整流器整流后形成共陰極電壓信號(hào)和共陽極電壓信號(hào)，所述共陽極電壓信號(hào)電連接至運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述共陰極電壓信號(hào)電連接至運(yùn)算放大器的反相輸入端，且所述運(yùn)算放大器的輸出端輸出準(zhǔn)過流信號(hào)；所述準(zhǔn)過流信號(hào)電連接至第一比較器的反相輸入端，所述第一比較器的同相輸入端電連接至參考電壓，且所述第一比較器的輸出端輸出逐波限流使能信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，其特征在于，所述電路還包括分壓電阻和第二比較器；所述準(zhǔn)過流信號(hào)還電連接至分壓電阻的一端，所述分壓電阻的另一端輸出過流信號(hào)，所述過流信號(hào)電連接至第二比較器的反相輸入端，所述第二比較器的同相輸入端電連接至參考電壓，所述第二比較器的輸出端輸出過流使能信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，其特征在于，所述電路還包括由第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第一電容構(gòu)成的用于保護(hù)電壓信號(hào)的外圍電路，所述第一電阻與第二電阻串聯(lián)，且所述三相全橋整流器的正極端與第一電阻和第三電阻的公共端電連接，所述第三電阻和第一電容的公共端與運(yùn)算放大器的同相輸入端電連接，所述三相全橋整流器的負(fù)極端與第二電阻和第四電阻的公共端電連接，所述第四電阻和第一電容的公共端與運(yùn)算放大器的反相輸入端電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端還通過并聯(lián)的第二電容和第五電阻后接地；所述運(yùn)算放大器的反相輸入端還通過并聯(lián)的第三電容和第六電阻后與運(yùn)算放大器的輸出端電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，其特征在于，所述分壓電阻通過并聯(lián)的第七電阻和第四電容后輸出過流信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，其特征在于，所述電路還包括第八電阻、第九電阻和第十電阻；所述參考電壓通過第八電阻與第一比較器的同相輸入端電連接，所述準(zhǔn)過流信號(hào)通過第九電阻與第一比較器的反相輸入端電連接，所述第十電阻并聯(lián)在第一比較器的同相輸入端與第一比較器的輸出端之間，且所述第一比較器的輸出端與第十電阻的公共端通過串聯(lián)的第十一電阻和第五電容后接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻器的逐波限流保護(hù)電路，其特征在于，所述電路還包括第十二電阻、第十三電阻和第十四電阻；所述參考電壓通過第十二電阻與第二比較器的同相輸入端電連接，所述過流信號(hào)通過第十三電阻與第二比較器的反相輸入端電連接，所述第十四電阻并聯(lián)在第二比較器的同相輸入端與第二比較器的輸出端之間，且所述第二比較器的輸出端與第十四電阻的公共端通過串聯(lián)的第十五電阻和第六電容后接地。
【文檔編號(hào)】H02H7/12GK203674694SQ201320625593
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】邱雪飛 申請(qǐng)人:深圳市偉創(chuàng)電氣有限公司