变频器制动单元短路检测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种变频器制动单元短路检测系统和方法，系统包括比较器、第一可调电阻、第二可调电阻、二极管和检测控制器，第一可调电阻的一端与比较器“‑”输入端相连，另一端与一电源相连，第二可调电阻与比较器“‑”输入端相连，另一端接地，比较器的输出端与检测控制器相连，比较器“+”输入端与二极管的正极相连，二极管的负极与制动管的一端并接。方法是在制动管开通后等待3us，再去检测制动管两端电压，如果发生短路比较器发生翻转，检测控制器发出信号控制制动管关断。本发明专利技术既能准确的检测制动VCE两端的电压，又能避免误判，能够对变频器制动管提供及时的保护。

Short circuit detection system and method of frequency converter brake unit

The invention discloses a system and a method for detecting the inverter braking unit circuit system includes a comparator, a first adjustable resistor, second adjustable resistor, the diode and the test controller, the first adjustable resistor is connected with the \\ is connected with the input end of the comparator, the other end is connected with a power source, second adjustable resistor and comparator \\ is connected with the input end, the other end is grounded, the output of the comparator is connected with the detecting controller, the positive comparator \+\ input and the diode is connected with the negative electrode of the diode is connected at one end of the brake pipe. The method is to wait for 3us after the brake pipe is opened, then detect the voltage at the two ends of the brake pipe. If there is a short circuit comparator to turn over, the detection controller sends out the signal to control the brake pipe's turn off. The invention can not only detect the voltage at both ends of the brake VCE accurately, but also avoid misjudgment, and can provide timely protection to the brake pipe of the frequency converter.

【技术实现步骤摘要】
变频器制动单元短路检测系统和方法
本专利技术涉及变频器制动单元检测保护研究领域，特别涉及一种变频器制动单元短路检测系统和方法。
技术介绍
变频器内部电气结构参见图1，主要包括整流电路、软启电路、逆变电路和制动单元，制动单元也就是俗称的刹车单元，该单元包括变频器内部的制动管IGBT1以及变频器外接的制动电阻，用来降低变频器两端过高的直流母线电压，避免变频器出现过压故障。其工作原理是：当母线电压过高时(超过预先设定的值，即制动点电压)，控制器会发出控制信号，使制动管IGBT1开通，此时电流会从+DC流经外接的制动电阻，经过制动管IGBT1回到-DC。正负母线上的电压就会下降，从而保证变频器母线电压不会因过高而报故障。当变频器制动管正常工作时，其VCE两端电压较低，为其饱和导通电压(约为0.3-1V)；而当制动管短路时，流过制动管的电流会急剧增加，其VCE两端电压会很高。此时就需要及时对制动管进行保护，以免损坏。目前大多数变频器厂家都不去检测制动单元是否短路，因此一旦出现短路，机器必然损坏。一部分变频器厂家只通过硬件上检测制动管的VCE电压来简单的判断是否短路，这种检测结果并不准确，且不能够提供及时的保护，因此造成检测的实用性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种变频器制动单元短路检测系统和方法，该系统和方法既能准确的检测制动VCE两端的电压，又能避免误判。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：变频器制动单元短路检测系统，包括比较器、第一可调电阻、第二可调电阻、二极管和检测控制器，第一可调电阻的一端与比较器“-”输入端相连，另一端与一电源相连，第二可调电阻与比较器“-”输入端相连，另一端接地，比较器的输出端与检测控制器相连，比较器“+”输入端与二极管的正极相连，二极管的负极与制动管的一端并接。本专利技术通过改变第一可调电阻和第二可调电阻的阻值，可以灵活调整比较点电压，通过监测比较点电压，可以判断是否发生短路，以及可以在发生短路时进行电压翻转，实现及时保护。优选的，在所述比较器和制动管之间设有滤波电容。从而加强本系统的抗干扰能力，避免出现误判。一种基于上述变频器制动单元短路检测系统的变频器制动单元短路检测方法，包括步骤：(1)根据检测要求设置第一可调电阻、第二可调电阻的阻值，进而确定比较点电压；(2)实时检测母线电压，如果电压超过预先设定的值，则发出制动管开通信号PWM波形；(3)在制动管开通后等待3us，然后比较器检测其“+”输入端的电压，判断该电压是否大于比较点电压，如果是则说明当前制动单元发生短路，比较器发生翻转，同时发送反馈信号到检测控制器；(4)检测控制器发出信号控制制动管关断。优选的，所述制动管开通信号PWM波形频率范围为1-16KHZ，幅值为3.3V-5V。实际使用时可根据MCU电压而定。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本专利技术通过软件与硬件的结合，既能避免误检测制动单元短路，又能准确及时地对制动单元短路时进行保护。具体是：在制动管开通后等待3us，再去检测制动管两端电压，从而能够避开制动管两端电压正常下降(电压从正负母线电压下降到饱和压降的过程)的误检测。在检测系统中设置一比较器，如果制动管两端电压超过比较点电压，该比较器可以发生翻转，进而发送信号到检测控制器，使得制动管可以及时被关断。从而能及时有效的在制动管能承受的10us内对其进行保护。附图说明图1是现有技术中变频器内部的电气结构图。图2是本实施例变频器制动单元短路检测系统的电气结构图。图3是制动管VCE电压下降过程的示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例参见图2，本实施例变频器制动单元短路检测系统，包括比较器、第一可调电阻R1、第二可调电阻R2、二极管和检测控制器(MCU)，第一可调电阻的一端与比较器“-”输入端相连，另一端与一电源相连，第二可调电阻与比较器“-”输入端相连，另一端接地，比较器的输出端与检测控制器相连，比较器“+”输入端与二极管的正极相连，二极管的负极与制动管的一端并接。在所述比较器和制动管之间还可以设置滤波电容用来加强系统的抗干扰能力。制动电阻是变频器外接的，制动管IGBT1短路大部分原因是因为制动电阻短路或损坏，因此需要及时保护变频器制动管IGBT1。参见图3，为上述系统中制动管VCE两端电压下降过程示意图，图中VCEX表示制动管两端电压，Vrefx表示图2中制动管短路比较点电压，PWM表示控制器控制制动管开通信号，VCE-sat表示制动管两端饱和压降。由图可知，从控制器发出控制信号PWM到制动管开通有一个过程，而制动管两端的电压VCEX下降到饱和压降VCE-sat也是需要一些时间的，期间会触发到比较点电压Vrefx，如果仅仅是从硬件上进行检测的话，此时可能就会出现误报，而如果硬件上延时一段时间再去判断是否过流的话，又可能会因为延时太长(制动管IGBT1能承受的短路时间为10us以内)而保护不及时导致机器损坏。为了解决该问题，本实施例提出一种变频器制动单元短路检测方法，方法包括步骤：(1)根据检测要求设置第一可调电阻、第二可调电阻的阻值，进而确定比较点电压。(2)实时检测母线电压，如果电压超过预先设定的值，则发出制动管开通信号PWM波形；PWM波形频率范围为1-16KHZ，幅值为3.3V-5V。实际使用时可根据MCU电压而定。(3)在制动管开通后等待3us，然后比较器检测其“+”输入端的电压，判断该电压是否大于比较点电压，如果是则说明当前制动单元发生短路，比较器发生翻转，同时发送反馈信号到检测控制器。(4)检测控制器发出信号控制制动管关断。正常情况下，电流会从+DC流经外接的制动电阻，经过制动管IGBT1回到-DC，此时电流较小，制动管IGBT1两端压降较小，未超过比较点电压，MCU检测认为制动管正常工作。当外接制动电阻短路时，此时流过制动管IGBT1的电流会很大，IGBT1两端的压降会很高，超过比较点电压，图2中比较器电压翻转，MCU检测认为制动管处于短路，会发出信号把制动管IGBT1关断，及时保护制动管IGBT1。上述动作时间均在可以控制在us级别，能保证制动管IGBT1不损坏。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
变频器制动单元短路检测系统，其特征在于，包括比较器、第一可调电阻、第二可调电阻、二极管和检测控制器，第一可调电阻的一端与比较器“‑”输入端相连，另一端与一电源相连，第二可调电阻与比较器“‑”输入端相连，另一端接地，比较器的输出端与检测控制器相连，比较器“+”输入端与二极管的正极相连，二极管的负极与制动管的一端并接。

【技术特征摘要】
1.变频器制动单元短路检测系统，其特征在于，包括比较器、第一可调电阻、第二可调电阻、二极管和检测控制器，第一可调电阻的一端与比较器“-”输入端相连，另一端与一电源相连，第二可调电阻与比较器“-”输入端相连，另一端接地，比较器的输出端与检测控制器相连，比较器“+”输入端与二极管的正极相连，二极管的负极与制动管的一端并接。2.根据权利要求1所述的变频器制动单元短路检测系统，其特征在于，在所述比较器和制动管之间设有滤波电容。3.一种基于权利要求1-2任一项所述变频器制动单元短路检测系统的变频器制动单元短路检测方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骞，邓瑞平，
申请(专利权)人：广州七喜智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44