变频器制造技术

本实用新型专利技术涉及电机控制技术领域，具体涉及一种变频器，所述采样电路向隔离转换电路输入电压信号V1；所述隔离转换电路对电压信号V1进行隔离、放大后，向比较电路输入电压信号V4；所述比较电路判断电压信号V4和正阈值电压U

Frequency converter

【技术实现步骤摘要】
变频器
本技术涉及电机控制
，具体涉及一种变频器。
技术介绍
变频器是把工频电源(50Hz/60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行设备。随着变频器技术的越发成熟，可靠的保护功能成为变频器的核心竞争力。目前市场上传统的小功率变频器的输出短路保护方法：主要是通过变频器输出相的电流大小来实现变频器输出端相对相或相对地的短路保护(电路原理示意图见图1、图2、图3)，该方法存在以下不足：当外部干扰或IGBT驱动电路异常等原因时造成IGBT上下桥臂同时导通而发生上下桥臂短路时，则无法实现保护，最终会导致IGBT严重烧毁。目前市场上传统中功率变频器的输出短路保护方法，除采用图1、图2、图3中的短路保护方法外，一般都增加对每相的下桥臂采用自带短路保护功能的驱动光耦来实现对上下桥臂短路保护，但是成本较高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种变频器，其通过保持电路，保证在变频器发生短路故障时处理器CPU完全关闭IGBT电路。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种变频器，其包括IGBT电路2a；还包括依次相连的采样电路1、隔离转换电路2、比较电路3、保持电路4和处理器CPU，处理器CPU与IGBT电路2a相连；所述采样电路1向隔离转换电路2输入电压信号V1；所述隔离转换电路2对电压信号V1进行隔离、放大后，向比较电路3输入电压信号V4；所述比较电路3判断电压信号V4和正阈值电压UH、负阈值电压UL的关系，正阈值电压UH＞负阈值电压UL，并向保持电路4输入电压信号V6；所述保持电路4向处理器CPU输入电压信号V9；所述变频器发生短路故障时，电压信号V4＞正阈值电压UH或＜负阈值电压UL，使电压信号V9发生电平转换后并保持时间t，t＞0，则处理器CPU控制IGBT电路2a关断。优选的，还包括电解电容组1a，电解电容组1a的正极、负极分别与变频器的正极直流母线、负极直流母线相连；所述采样电路1包括设置在负极直流母线上且串接在电解电容组1a和IGBT电路2a之间的mΩ级的采样电阻R1，采样电路1向隔离转换电路2输入电压信号V1。优选的，所述变频器无短路故障时，负阈值电压UL≤电压信号V4≤正阈值电压UH，电压信号V6为高电平，电压信号V9为高电平；所述变频器发生短路故障时，电压信号V6由高电平转为低电平，使电压信号V9由高电平转为低电平且在时间t内，电压信号V9持续为低电平，t≥10μs。优选的，所述保持电路4与处理器CPU的中断引脚相连，处理器CPU的中断设置为下降沿有效；所述电压信号V9由高电平转换为低电平时，处理器CPU控制IGBT电路关断。优选的，所述隔离转换电路2包括光电耦合器U1和运算放大器U2，采样电阻R1与电解电容组1a的负极之间的节点，通过依次串接的电阻R4、电容C6与光电耦合器U1的反相输入端相连，电阻R4与电容C6之间的节点与光电耦合器U1的同相输入端相连，采样电阻R1与IGBT电路2a之间的节点与光电耦合器U1的反相输入端相连，光电耦合器U1的输出端正极、输出端负极分别与运算放大器U2的同相输入端、反相输入端相连，运算放大器U2的输出端与比较电路3相连。优选的，所述光电耦合器U1的输出端正极通过电阻R7与运算放大器U2的同相输入端相连，光电耦合器U1的输出端负极通过电阻R8与运算放大器U2的反向输入端相连，电阻R7＝电阻R8；所述运算放大器U2的同相输入端通过电阻R9与接地GND相连，电容C16与电阻R9并联，运算放大器U2的反向输入端通过电阻R12与运算放大器U2的输出端相连，电容C17与电阻R12并联，电阻R9＝电阻R12；所述运算放大器U2的输出端通过依次串联的电阻R13、电阻R16与+5V电源相连，电阻R13＝电阻R16，电阻R13和电阻R16之间的节点与比较电路3相连。优选的，所述隔离转换电路2还包括供电电路，供电电路包括电阻R2、稳压二极管ZD3和电容C4，N+15V电源通过电阻R2与稳压二极管ZD3的阴极相连，负极直流母线与稳压二极管ZD3的阳极相连，电容C4与稳压二极管ZD3并联，稳压二极管ZD3的阴极、阳极分别与光电耦合器U1的第1脚、第4脚相连，为光电耦合器U1的输入端提供工作电源；所述N+15V电源和负极直流母线之间还串接有电容C1；+5V电源、接地GND分别与光电耦合器U1的第8脚、第5脚相连，为光电耦合器U1的输出端提供工作电源，光电耦合器U1的第8脚还通过电容C37与接地GND相连。优选的，所述比较电路3包括比较器U3，比较器U3包括比较器U3A和比较器U3B，比较器U3A的正脚与正阈值电压UH发生电路31相连，比较器U3B的负脚与负阈值电压UL发生电路32相连，比较器U3A的负脚与比较器U3B的正脚相连后，与隔离转换电路2相连，比较器U3A的输出端和比较器U3B的输出端相连后，与保持电路4相连。优选的，所述正阈值电压UH发生电路31包括依次串接在+5V电源和接地GND之间的电阻R22和电阻R19，电阻R22和电阻R19之间的节点与比较器U3A的正脚相连；所述负阈值电压UL发生电路32包括依次串接在+5V电源和接地GND之间的电阻R20和电阻R21，电阻R20和电阻R21之间的节点与比较器U3B的负脚相连。优选的，所述比较器U3通过电阻R18与隔离转换电路2相连，电阻R18和比较器U3之间的节点通过电容C21接地，且与电压钳位电路33相连，电压钳位电路33包括由二极管D1A和二极管D1B组成的二极管组D1，二极管D1A的阴极与+5V电源相连，阳极与二极管D1B的阴极相连，二极管D1B的阳极与接地GND相连。优选的，所述比较器U3和保持电路4之间的节点，通过电阻R25与+5V电源相连；+15V电源、接地GND分别与比较器U3A相连，为比较器U3提供工作电源，比较器U3A与+15V电源之间的节点通过电容C24与接地GND相连。优选的，所述保持电路4包括施密特触发器和充放电电路40，充放电电路40与施密特触发器相连，充放电电路40包括电容C27，电压信号V6由高电平转为低电平时，电容C27开始放电，当电容C27两端的电压UC27＜负阈值电压VT-时，施密特触发器向处理器CPU输入的电压信号V9由高电平转为低电平，且在时间t内电压信号V9持续为低电平，t≥10μs，处理器CPU控制IGBT电路2a关断。优选的，所述处理器CPU控制IGBT电路2a关断后，采样电阻R1无电流通过，则负阈值电压UL≤电压信号V4≤正阈值电压UH，电压信号V6由低电平转为高电平，电容C27开始充电，当电容C27两端的电压UC27＞正阈值电压VT+时，施密特触发器向处理器CPU输出的电压信号V9由低电平转为高电平。优选的，所述施密特触发器包括施密特触发反相器U4A、施密特触发反相器U4D、施密特触发反相器U4E以及施密特触发反相器U4F，充放电电路40包括电容C27、电阻R27、二极管组D2和电阻R29，比较电路3与施密特触发反相器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变频器，其包括IGBT电路(2a)；其特征在于：还包括依次相连的采样电路(1)、隔离转换电路(2)、比较电路(3)、保持电路(4)和处理器CPU，处理器CPU与IGBT电路(2a)相连；所述采样电路(1)向隔离转换电路(2)输入电压信号V1；所述隔离转换电路(2)对电压信号V1进行隔离、放大后，向比较电路(3)输入电压信号V4；所述比较电路(3)判断电压信号V4和正阈值电压U

【技术特征摘要】
1.一种变频器，其包括IGBT电路(2a)；其特征在于：还包括依次相连的采样电路(1)、隔离转换电路(2)、比较电路(3)、保持电路(4)和处理器CPU，处理器CPU与IGBT电路(2a)相连；所述采样电路(1)向隔离转换电路(2)输入电压信号V1；所述隔离转换电路(2)对电压信号V1进行隔离、放大后，向比较电路(3)输入电压信号V4；所述比较电路(3)判断电压信号V4和正阈值电压UH、负阈值电压UL的关系，正阈值电压UH＞负阈值电压UL，并向保持电路(4)输入电压信号V6；所述保持电路(4)向处理器CPU输入电压信号V9；
所述变频器发生短路故障时，电压信号V4＞正阈值电压UH或＜负阈值电压UL，使电压信号V9发生电平转换后并保持时间t，t＞0，则处理器CPU控制IGBT电路(2a)关断。


2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于：还包括电解电容组(1a)，电解电容组(1a)的正极、负极分别与变频器的正极直流母线、负极直流母线相连；所述采样电路(1)包括设置在负极直流母线上且串接在电解电容组(1a)和IGBT电路(2a)之间的mΩ级的采样电阻R1，采样电路(1)向隔离转换电路(2)输入电压信号V1。


3.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于：所述变频器无短路故障时，负阈值电压UL≤电压信号V4≤正阈值电压UH，电压信号V6为高电平，电压信号V9为高电平；所述变频器发生短路故障时，电压信号V6由高电平转为低电平，使电压信号V9由高电平转为低电平且在时间t内，电压信号V9持续为低电平，t≥10μs。


4.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于：所述保持电路(4)与处理器CPU的中断引脚相连，处理器CPU的中断设置为下降沿有效；所述电压信号V9由高电平转换为低电平时，处理器CPU控制IGBT电路关断。


5.根据权利要求2-4任意一项所述的变频器，其特征在于：所述隔离转换电路(2)包括光电耦合器U1和运算放大器U2，采样电阻R1与电解电容组(1a)的负极之间的节点，通过依次串接的电阻R4、电容C6与光电耦合器U1的反相输入端相连，电阻R4与电容C6之间的节点与光电耦合器U1的同相输入端相连，采样电阻R1与IGBT电路(2a)之间的节点与光电耦合器U1的反相输入端相连，光电耦合器U1的输出端正极、输出端负极分别与运算放大器U2的同相输入端、反相输入端相连，运算放大器U2的输出端与比较电路(3)相连。


6.根据权利要求5所述的变频器，其特征在于：所述光电耦合器U1的输出端正极通过电阻R7与运算放大器U2的同相输入端相连，光电耦合器U1的输出端负极通过电阻R8与运算放大器U2的反向输入端相连，电阻R7＝电阻R8；所述运算放大器U2的同相输入端通过电阻R9与接地GND相连，电容C16与电阻R9并联，运算放大器U2的反向输入端通过电阻R12与运算放大器U2的输出端相连，电容C17与电阻R12并联，电阻R9＝电阻R12；所述运算放大器U2的输出端通过依次串联的电阻R13、电阻R16与+5V电源相连，电阻R13＝电阻R16，电阻R13和电阻R16之间的节点与比较电路(3)相连。


7.根据权利要求6所述的变频器，其特征在于：所述隔离转换电路(2)还包括供电电路，供电电路包括电阻R2、稳压二极管ZD3和电容C4，N+15V电源通过电阻R2与稳压二极管ZD3的阴极相连，负极直流母线与稳压二极管ZD3的阳极相连，电容C4与稳压二极管ZD3并联，稳压二极管ZD3的阴极、阳极分别与光电耦合器U1的第1脚、第4脚相连，为光电耦合器U1的输入端提供工作电源；所述N+15V电源和负极直流母线之间还串接有电容C1；+5V电源、接地GND分别与光电耦合器U1的第8脚、第5脚相连，为光电耦合器U1的输出端提供工作电源，光电耦合器U1的第8脚还通过电容C37与接地GND相连。


8.根据权利要求2-4任意一项所述的变频器，其特征在于：所述比较电路(3)包括比较器U3，比较器U3包括比较器U3A和比较器U3B，比较器U3A的正脚与正阈值电压UH发生电路(31)相连，比较器U...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟孟，
申请(专利权)人：浙江正泰电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33