一种变频器防止直流母线过压的硬件控制电路制造技术

本实用新型专利技术涉及变频器控制技术领域，具体为一种变频器防止直流母线过压的硬件控制电路，其能够有效避免电机因发电状态而导致直流母线过压，保证设备稳定正常运行，其包括隔离变压器TL，隔离变压器TL的输入端连接母线电压、输出端连接整流二极管D1的阳极和整流二极管D2的阴极，整流二极管D1的阴极连接5V电源，整流二极管D2的阳极连接电阻R1一端，电阻R1另一端连接电阻R2一端、电容C1一端、电容C2一端、电阻R3一端，电阻R2另一端和电容C1另一端接地，电容C2另一端和电阻R3另一端相连并连接运放IC1B的反相输入端和电阻R4一端，运放IC1B的正相输入端接地。正相输入端接地。正相输入端接地。

【技术实现步骤摘要】
一种变频器防止直流母线过压的硬件控制电路


[0001]本技术涉及变频器控制
，具体为一种变频器防止直流母线过压的硬件控制电路。

技术介绍

[0002]变频器在工业自动化是一种常见的调速设备。例如在钢铁、矿业、运输领域有着非常广泛的应用。设备名称例如冲压机、磨砂机、皮带机等，变频器驱动电机，来进行调速能实现具体的工况需求。
[0003]电机根据负载的转速/力矩大小和方向，状态区分四个象限。第一象限正转电动状态，第二象限正转回馈状态，第三象限反转电动状态，第四象限反转回馈状态。其中二、四象限的回馈状态也称为发电状态。对变频器而言，发电状态意味着对直流母线的电容进行充电，此时直流母线电压会升高。电压能升多高，受电容规格限制，如果电压持续升高，变频器必须报警停机，否则将造成电容的损坏烧毁。
[0004]变频器直流母线上升，实际运行工况一般有两种情况；
[0005]1：变频器在减速过程；2：电机给负载拖着跑。
[0006]这两种情况都是发生在第二、四象限。从电机学角度看，“转子的频率ωr>定子的频率ωe”就是发电状态。
[0007]前述所提的控制电路，主要解决变频器匀速运行时，外在的因素导致负载速度ωr大于给定的速度ωe，俗称电机被拖着跑。在这工况下，如没有相应对策，变频器会因直流母线过压导致报警、机器停机，影响设备正常运行。
[0008]现有的直流母线电压控制，有以下三种策略：
[0009]1：在变频器直流母线，安装制动单元和制动电阻。
[0010]此方案目前最常使用。当母线电压上升到一准位，电压会通过制动电阻进行放电，达到保护电容的作用。但此方案属于耗能，且不适用在易燃应用场合；例如油矿、井下、化纤等。
[0011]2：在变频器前端，安装一套能量回馈设备。
[0012]此方案虽比上述节能，将回升的母线电压，回馈到电力系统。但一套回馈设备，相当于近2套变频器价格。除了付出昂贵代价外，回馈设备的大体积和对电网抗噪声的要求，也让许多业主望尘莫及。
[0013]3：多台变频器的母线电容并联。
[0014]此方案多使用在多台变频器同时使用的应用场合；例如皮带机等。这方案不适用单台变频器外，且控制不稳定也是主要诟病的地方。

技术实现思路

[0015]为了解决现有变频器在匀速过程，因工况要求电机偶尔会工作在二、四象限出现发电状态，导致直流母线过压的问题，本技术提供了一种变频器防止直流母线过压的
硬件控制电路，其能够有效避免电机因发电状态而导致直流母线过压，保证设备稳定正常运行。
[0016]其技术方案是这样的：一种变频器防止直流母线过压的硬件控制电路，其特征在于，其包括隔离变压器TL，所述隔离变压器TL的输入端连接母线电压、输出端连接整流二极管D1的阳极和整流二极管D2的阴极，所述整流二极管D1的阴极连接5V电源，所述整流二极管D2的阳极连接电阻R1一端，所述电阻R1另一端连接电阻R2一端、电容C1一端、电容C2一端、电阻R3一端，所述电阻R2另一端和所述电容C1另一端接地，所述电容C2另一端和所述电阻R3另一端相连并连接运放IC1B的反相输入端和电阻R4一端，所述运放IC1B的正相输入端接地，所述运放IC1B的输出端连接放大器IC2A的反相输入端、开关二极管ZD1的阳极、所述电阻R4另一端，所述放大器IC2A的正相输入端输入参考电压VREF、输出端连接所述开关二极管ZD1的使能端，所述开关二极管ZD1的阴极连接电阻R6一端且为母线回升频率指令的输入端，所述电阻R6的另一端连接电阻R5一端、电阻R7一端、电容C4一端、运放IC1C的反相输入端，所述电阻R5另一端为变频器频率指令的输入端，所述运放IC1C的正相输入端连接电阻R8一端，所述电阻R8另一端连接电容C3一端和地，所述运放IC1C的输出端输出叠加频率指令并连接所述电容C4另一端、电阻R7另一端、电容C3另一端。
[0017]其进一步特征在于，所述隔离变压器TL的线圈比例为1:160。
[0018]采用本技术后，利用隔离变压器将母线电压隔离降压后与参考电压进行比较，根据比较结果让ZD1是否导通，最后利用加法器将变频器频率指令和母线回升频率指令加起来得到叠加频率指令当做新的变频器频率指令，由于变频器的频率指令提升了，会让定子频率≥电机转子频率，从而电机会由发电机模式转换为电动机模式，直流母线电压将不再升高且缓降下来，保证了设备稳定正常运行。
附图说明
[0019]图1为本技术电路原理图；
[0020]图2为直流母线电压、变频器频率、母线回升频率、叠加频率指令关系时序图。
具体实施方式
[0021]见图1所示，一种变频器防止直流母线过压的硬件控制电路，其包括隔离变压器TL，隔离变压器TL的输入端连接母线电压、输出端连接整流二极管D1的阳极和整流二极管D2的阴极，整流二极管D1的阴极连接5V电源，整流二极管D2的阳极连接电阻R1一端，电阻R1另一端连接电阻R2一端、电容C1一端、电容C2一端、电阻R3一端，电阻R2另一端和电容C1另一端接地，电容C2另一端和电阻R3另一端相连并连接运放IC1B的反相输入端和电阻R4一端，运放IC1B的正相输入端接地，运放IC1B的输出端连接比较器IC2A的反相输入端、开关二极管ZD1的阳极、电阻R4另一端，比较器IC2A的正相输入端输入参考电压VREF、输出端连接开关二极管ZD1的使能端，开关二极管ZD1的阴极连接电阻R6一端且为母线回升频率指令的输入端，电阻R6的另一端连接电阻R5一端、电阻R7一端、电容C4一端、运放IC1C的反相输入端，电阻R5另一端为变频器频率指令的输入端，运放IC1C的正相输入端连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接电容C3一端和地，运放IC1C的输出端输出叠加频率指令并连接电容C4另一端、电阻R7另一端、电容C3另一端。
[0022]隔离变压器TL的线圈比例为1:160，当母线电压为500V时可以降压为3.125V，下面给出不同母线电压时降压后的电压表：
[0023][0024]电阻R1、R2是分压电阻，并且电阻R2和电容C1构成低通滤波器，电阻R3、电容C2、电阻R4和运放IC1B组成PD控制器，IC2A是比较器，将V0和参考电压VREF进行准位比较，当V0>VREF时，使能开关二极管ZD1导通，电容C3、电容C4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和运放IC1C构成加法器，加法器是执行叠加频率=变频器频率+母线回升频率的功能。
[0025]工作原理如下：1.直流母线电压由隔离变压器TL初级线圈，感应到次级线圈，隔离并降压，降压的比例(1/160)，且是线性的；
[0026]2.分压出来的次级电压V2，经过PD控制器计算，得到一个电压值Vo。
[0027]3.将Vo和VREF通过比较器比较，如果Vo超过VREF，表示母线电压已经过压，比较器IC2A由低电平输出高电平Ven，开关二极管Z本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频器防止直流母线过压的硬件控制电路，其特征在于，其包括隔离变压器TL，所述隔离变压器TL的输入端连接母线电压、输出端连接整流二极管D1的阳极和整流二极管D2的阴极，所述整流二极管D1的阴极连接5V电源，所述整流二极管D2的阳极连接电阻R1一端，所述电阻R1另一端连接电阻R2一端、电容C1一端、电容C2一端、电阻R3一端，所述电阻R2另一端和所述电容C1另一端接地，所述电容C2另一端和所述电阻R3另一端相连并连接运放IC1B的反相输入端和电阻R4一端，所述运放IC1B的正相输入端接地，所述运放IC1B的输出端连接放大器IC2A的反相输入端、开关二极管ZD1的阳极、所述电阻R4另一端，所述放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：石东哲，李铁党，
申请(专利权)人：无锡市优利康电气有限公司，
类型：新型
国别省市：