CN100502215C - 变频器的保护电路 - Google Patents

Abstract

在通过充电电阻(R)充电的期间，监控变频器的中间回路的电压。如果在规定的时间常数(T2)期间电压未达到至少一参考电压(Ref)，则提前中断充电过程。此时，将参考电压(Ref)选择得明显低于中间回路的工作电压。参考电压优选低于中间回路的工作电压的一半。

Description

变频器的保护电路

技术领域

本发明涉及一种变频器的保护电路.

背景技术

变频器用于将譬如像取自电网那样的固定频率的交流电，转换成可变频率的交流电，用于运行电机。

变频器具有整流器电路，连接在后面的具有中间回路电容器的中间回路，和连接在后面的逆变器。

在接通变频器时，中间回路电容器必须首先充电。此时，如果不采取用于限制电流的合适措施，可能出现很高的电流。也就是中间回路电容器在未充电的状态下像短路那样起作用。

所以采用了限制充电电流的充电电阻。在中间回路电容器至少在很大程度上完全充电之后，才可以跨接这些充电电阻。

如果中间回路电容器连续地充电，充电电流则已经在充电过程期间变得越来越小。

为了尽可能迅速完成中间回路电容器的充电，充电电阻应设计得尽可能小。因此它们有时允许在电阻中可能生成相当高的损耗功率的电流。

在充电过程末尾通常来检验，中间回路是否已达到它的额定电压.在此情况下跨接充电电阻，否则将变频器从电网脱开或关断.

如果由于存在着中间回路短路或高的放电电流而使中间回路不能充电，这则意味着，充电电阻必须应付明显较大的损耗功率，或充电电阻击穿。

发明内容

本发明的任务是说明一种简单而成本有利的电路，该电路保护了用于中间回路电容器充电的充电电阻，并因此允许这些充电电阻的最佳的参数设计。

通过以下的变频器保护电路来解决该任务：一种变频器的保护电路，用该保护电路可以监控在充电过程期间的中间回路电容器的电压，其中，在未达到一明显低于所述中间回路电容器工作电压的参考电压时，可以终止所述的充电过程。所述的保护电路具有带有第一时间常数的第一单稳触发器，所述第一时间常数对应于以下时间：在该时间之后所述中间回路电容器在正常情况下几乎完全被充电。所述的保护电路具有带有第二时间常数的第二单稳触发器，其中所述的第二时间常数明显小于所述的第一时间常数，所述第一和第二单稳触发器的输入端分别与一启动所述充电过程的充电信号相连接。只有当所述中间回路电容器的电压在对应于所述第二时间常数的时间结束之后达到了所述参考电压，才继续所述的充电过程。。

优选地，所述的参考电压低于所述工作电压的一半。

有利的是，所述的保护电路具有带有第一时间常数的第一单稳触发器，和带有第二时间常数的第二单稳触发器，这些单稳触发器的输入端分别与一充电信号相连接。

根据进一步的改进方案，所述的第二时间常数明显小于所述的第一时间常数。

优选地，所述第一和第二单稳触发器的输出端如此通过充电电阻与用于充电所述中间回路电容器的第二开关装置逻辑连接，使得在出现所述的充电信号之后，持续所述第二时间常数的充电过程就没有其它的条件地结束。

有利地，所述第一和第二单稳触发器的输出端如此与所述的第二开关装置逻辑连接，使得在所述第二时间常数结束之后，只有当所述中间回路电容器的电压位于所述的参考电压之上时，才继续所述的充电过程，直至所述的第一时间常数结束时为止。

进一步地，所述中间回路电容器的电压和所述的参考电压施加在一比较器上，该比较器的输出端与所述第二单稳触发器的输出端一起，施加在“或”逻辑连接器的输入端上。

根据一优选方案，所述“或”逻辑连接器的输出端和所述第一单稳触发器的输出端，施加在一“与”逻辑连接器的输入端上，该“与”逻辑连接器的输出端控制所述的第二开关装置。

有益地，在所述的第一时间常数结束之后，可以检验是否达到了所述中间回路电容器的工作电压。

附图说明

从以下借助附图的优选实施形式的说明中，得出了本发明的其它的优点以及细节。

附图1展示了变频器的保护电路。

具体实施方式

附图1中示出了，电网的相线L1，L2，L3通过第一开关装置K1/1，K1/2，K1/3直接与整流器1相连接。通过第二开关装置K2/1，K2/2，K2/3，电网经充电电阻R与整流器1相连接。

在整流器1后面连接了具有中间回路电容器2的中间回路。附图1中未示出随后的变频器和连接在其上的电机。

为了中间回路电容器2的充电而闭合第二开关装置K2/1，K2/2，K2/3。本发明利用了，在电阻充电开始时，中间回路电压按一种e函数上升。充电首先进行得很迅速，而然后越来越缓慢。在中间回路电压已达到最终电压的大约87％之后，充电曲线则继续弱化，因为在电网整流时产生了脉动电压，并且最后仅还在电压最高值期间来实现充电。已经在短的时间之后中间回路因此已达到相当高的电压，譬如它的工作电压的一半。本发明利用了中间回路电压的该特征曲线，其方式是它已经在很早的时刻就检查该曲线，并且只有当中间回路电压到那时已达到了一参考值时，才前移(vorsetzen)所述的充电过程。

保护电路现在由以下的元件组成，从附图1中也可以获知这些元件的电路连接：

电压测量电路3输出与中间回路电压成比例的信号到比较器4上，该比较器4将中间回路电压与参考电压Ref进行比较。

在保护电路的输入端上可以施加启动充电过程的充电信号L。该充电信号L触发第一单稳触发器5和第二单稳触发器6。第一单稳触发器5的第一时间常数T1选择得如此大，使得在正常情况下在该时间常数结束之后，中间回路电容器2几乎完全充电了。典型的值是T1＝1秒，在该1秒期间中间回路电容器2充电到大约565伏上。如此来选择第二单稳触发器的第二时间常数T2，使得中间回路已经达到了某种电压。典型的值是T2＝0.1秒，在该0.1秒期间中间回路电容器2充电到大约200伏上。就是说在充电开始之后在该时刻T2已经检验充电曲线，并且因而能对可能的差错作出迅速反应。

比较器4和第二单稳触发器6的输出端与“或”逻辑连接器(Verknuepfer)7的输入端相连接。只有当自充电信号L起已过去了不长于第二单稳触发器6的时间常数T2的时间，和/或中间回路电压高于参考电压Ref时，该“或”逻辑连接器7才输出开关信号。

第一单稳触发器5的输出端与“或”逻辑连接器7的输出端一起，同“与”逻辑连接器8的输入端相连接，该“与”逻辑连接器8的输出端控制第二开关装置K2。

该电路因而促成了，在出现充电信号L之后闭合第二开关装置K2，并且启动充电过程(闭合K2)。如果在第二单稳触发器6的时间常数T2结束之后，中间回路电压达到了参考电压Ref，第二开关装置K2则(由于“或”逻辑连接器7而)保持闭合，并且继续充电过程。

要么已经在第二单稳触发器6的第二时间常数T2结束之后(即当到那时未曾达到参考电压Ref时)，要么最迟在第一单稳触发器5的第一时间常数T1结束之后，“与”逻辑连接器8才终止充电过程。这通过“与”逻辑连接器8来达到。

在成功结束了充电过程之后，可以闭合第一开关装置K1/1，K1/2，K1/3，譬如主接触器。对此可能值得建议的是，用一个其它的保护电路来检验是否达到了中间回路的完全工作电压。

该保护电路因此通过监控中间回路电压促成了，在很早的时刻可以发现充电过程的失败，并可以及时中断充电过程。

附录

计算实例：电网电压3 x 400V～

          中间回路电压565V＝

          中间回路电容2mF

          充电电阻3 x 10欧姆

          电阻中的损耗能量1/2CU²＝319Ws(在中间回路的无故障充电时)

在中间回路中的短路时，在1秒的最长的充电时间情况下，产生损耗能量为3x((230V)²/10欧姆)＝15870Ws。

在本发明的应用中，在0.1秒之后中断充电的情况下，产生损耗能量为15870 x 0.1＝1587Ws。

Claims (7)

1.变频器的保护电路，用该保护电路可以监控在充电过程期间的中间回路电容器(2)的电压，其中，在未达到一明显低于所述中间回路电容器(2)工作电压的参考电压(Ref)时，可以终止所述的充电过程，其特征在于：

所述的保护电路具有带有第一时间常数(T1)的第一单稳触发器(5)，所述第一时间常数(T1)对应于以下时间：在该时间之后所述中间回路电容器(2)在正常情况下几乎完全被充电，

所述的保护电路具有带有第二时间常数(T2)的第二单稳触发器(6)，其中所述的第二时间常数(T2)明显小于所述的第一时间常数(T1)，

所述第一和第二单稳触发器(5，6)的输入端分别与一启动所述充电过程的充电信号(L)相连接，

只有当所述中间回路电容器(2)的电压在对应于所述第二时间常数(T2)的时间结束之后达到了所述参考电压(Ref)，才继续所述的充电过程。

2.按权利要求1的保护电路，其特征在于，所述的参考电压(Ref)低于所述工作电压的一半。

3.按权利要求1的保护电路，其特征在于，所述第一和第二单稳触发器(5，6)的输出端与用于充电所述中间回路电容器(2)的第二开关装置(K2)逻辑连接，使得在出现所述的充电信号(L)之后，持续所述第二时间常数(T2)的通过充电电阻(R)的充电过程就没有其它的条件地进行。

4.按权利要求3的保护电路，其特征在于，所述第一和第二单稳触发器(5，6)的输出端与所述的第二开关装置(K2)逻辑连接，使得在所述第二时间常数(T2)结束之后，只有当所述中间回路电容器(2)的电压位于所述的参考电压(Ref)之上时，才继续所述的充电过程，直至所述的第一时间常数(T1)结束时为止。

5.按权利要求4的保护电路，其特征在于，所述中间回路电容器(2)的电压和所述的参考电压(Ref)施加在一比较器(4)上，该比较器(4)的输出端与所述第二单稳触发器(6)的输出端一起，施加在“或”逻辑连接器(7)的输入端上。

6.按权利要求5的保护电路，其特征在于，所述“或”逻辑连接器(7)的输出端和所述第一单稳触发器(5)的输出端，施加在一“与”逻辑连接器(8)的输入端上，该“与”逻辑连接器(8)的输出端控制所述的第二开关装置(K2)。

7.按权利要求1的保护电路，其特征在于，在所述的第一时间常数(T1)结束之后，可以检验是否达到了所述中间回路电容器(2)的工作电压。

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