CN101210949A - 晶闸管交交变频器的全关断检测电路 - Google Patents

Abstract

一种交交变频系统晶闸管的全关断检测电路，属于晶闸管变频技术。由电压检测电路和逻辑判断电路组成；其中，电压检测电路的输入为晶闸管的端电压，输出信号送到逻辑判断电路，由逻辑判断电路输出全关断检测信号。电压检测电路实现对晶闸管两端电压的检测，逻辑判断电路利用触发信号和电压检测信号做出逻辑判断，给出晶闸管的通断信号。优点在于，能快速准确地给出主电路的零电流信息，可大为缩短正反组交接时的无环流死时，减小其对电机负载的不利影响。

Description

晶闸管交交变频器的全关断检测电路

本发明属于变频系统晶闸管技术领域，特别是提供了一种晶闸管交交变频器的全关断检测电路。用于基于逻辑无环流的交交变频。

背景技术：

交交变频系统分为有环流和无环流两大类，为了防止发生电源短接的事故，一般采用逻辑无环流控制。基于逻辑无环流控制的交交变频系统的一个主回路桥的正反组交接时会出现一段无环流的死区时间，为了减小这段死时对电机负载的影响，死区时间要尽量的小，为了做到这一点，必须及时而准确地检测出主电路中的零电流信号。本电路设计就是用于满足这种需要的。

交交变频系统的零电流检测有两种检测方式，一种是直接测量主电路中的电流，将测量值与一基准值比较，若测量值持续低于基准值一定时间，则认为电流为零，可以进行正反组交接。另一种是通过检测晶闸管两端电压来进行逻辑判断，即晶闸管的全关断检测，当晶闸管两端有电压时认为晶闸管关断，否则视为导通，故当检测到6个桥臂均有电压时，认为主电路中已没有电流，可以进行正反组交接。前一种方式不够快速，导致无环流死时太长，对负载影响较大。故本电路采用后一种方式进行检测，这种方式的无环流死时很小，能满足交交变频的要求。

发明内容

本电路分为电压检测电路和逻辑判断电路。当主电路每相变流桥的一个桥臂是两个晶闸管正反并联时，每相需6个上述的电压检测电路和逻辑电路L1，若桥臂上是1对以上的晶闸管串联时，则电压检测电路和逻辑电路L1应相应增加，但每相只需2个上述的与非门和1个逻辑电路L2，只是与非门输入端的数目应相应增加。以下以一对正反并联的晶闸管为例介绍本电路的工作原理。

1.电压检测电路实现对晶闸管两端电压的检测。稳压储能电路如图1。

取电源电路中的R1、R2为分压电阻，晶闸管两端的大部分电压都加在这两个电阻上。之后，经D1～D4组成的整流桥将取自晶闸管两端的交流电整成直流电，R3为该电压提供一电流通路。然后将该直流电压送入稳压储能电路，由稳压储能电路输出稳定直流电压。在正常工作状态下，当晶闸管阻断时，其两端存在高电压，经整流后能获得较高的直流电压，此时稳压储能电路中的D5、Q1导通，D7被反向击穿，从而C1被充电，C1同时兼具滤波作用，能通过D6输出较稳定的直流电压。电压整形与电气隔离电路中，由R4、R5对稳压储能电路输出的直流电压进行分压，为U1A提供同相端输入。由于R3两端电压大于R5两端电压，运放U1A输出低电压，此时U2中的二极管有电流通过，发光，其中R6为一限流电阻，光敏晶体管导通，R7中有电流流过，则运放U1B的反相输入端为高电压，大于同相端电压，其同相输入端电压是由R8、R9对电源电压分压而获得的，U1B的输出为低电压，即电压检测信号为低电平；当晶闸管导通时，其两端电压为零，使得R3两端电压为零，此前C1已被充电，使得稳压储能电路的输出电压保持稳定，那么此时运放U1A输出高电压，此时U2中的二极管无电流通过，不发光，则运放U1B的反相输入端为低电压，小于同相端电压，U1B的输出为高电压，即电压检测信号为高电平。

2.晶闸管阻断时两端为交流电压，那么必然会有过零的时候，在零点附近经整流后的直流电压为零或很小，小于稳压储能电路的输出电压，这时U1A输出高电压，和晶闸管导通时的输出相同，这样便会误认为此时晶闸管导通。为了识别这种情况设计了逻辑电路L1，该电路的输出信号即为晶闸管的通断信号，它利用触发信号将电压检测信号中的过零点信号识别出来，并转换为阻断信号。逻辑电路L1的工作逻辑为：当电压检测信号为低电平时，输出高电平信号；当电压检测信号为高电平，且有触发信号(无论是T1还是T2)时，输出低电平信号；其它情况下维持输出信号不变即可。

3.与非门F的作用是当主电路未通电时，为防止出现错误的逻辑信号，通过与非门F输出一信号到逻辑电路L2；与非门L的作用是汇集一相所有的晶闸管通断信号，当所有的晶闸管通断信号均为高电平时，则输出全关断信号到逻辑电路L2。

4.逻辑电路L2的作用是对两个与非门的输出信号进行处理。其工作逻辑为：当主电路未通电或有全关断信号时，输出全关断信号到控制系统，否则输出有电流信号到控制系统。

本电路的优点在于其能快速准确地给出主电路的零电流信息，可大为缩短正反组交接时的无环流死时，减小其对电机负载的不利影响。

附图说明

图1为稳压储能电路。

图2为电路全图。

具体实施方式

每相6个变流桥臂所需的电压检测电路按高低压隔离设计在两块电路板上，其它逻辑电路设计在低压部分的电路板上。

从晶闸管两端取的电压输入给高压部分的电路板。取电源电路中的R1、R2起分压作用，D1～D4组成的整流桥将取自晶闸管两端的交流电整成直流电，R3为该电压提供一电流通路。然后将该直流电压送入稳压储能电路，由稳压储能电路输出稳定直流电压。在正常工作状态下，当晶闸管阻断时，其两端存在高电压，经整流后能获得较高的直流电压，此时稳压储能电路中的D5、Q1导通，D7被反向击穿，从而C1被充电，C1同时兼具滤波作用，能通过D6输出较稳定的直流电压。电压整形与电气隔离电路中，由R4、R5对稳压储能电路输出的直流电压进行分压，为U1A提供同相端输入。由于R3两端电压大于R5两端电压，运放U1A输出低电压，此时U2中的二极管有电流通过，发光，其中R6为一限流电阻。这一光信号送往低压部分电路板，从而光敏晶体管导通，R7中有电流流过，则运放U1B的反相输入端为高电压，大于同相端电压，其同相输入端电压是由R8、R9对电源电压分压而获得的，U1B的输出为低电压，即电压检测信号为低电平；当晶闸管导通时，其两端电压为零，使得R3两端电压为零，此前C1已被充电，使得稳压储能电路的输出电压保持稳定，那么此时运放U1A输出高电压，此时U2中的二极管无电流通过，不发光，则运放U1B的反相输入端为低电压，小于同相端电压，U1B的输出为高电压，即电压检测信号为高电平。

电压检测信号送往与非门F和逻辑电路L1，同时作为逻辑电路L1输入的还有触发信号T1和触发信号T2，逻辑电路L1的作用是为了识别交流电压过零点和无电压状态，其工作逻辑为：当电压检测信号为低电平时，输出高电平信号；当电压检测信号为高电平，且有触发信号(无论是T1还是T2)时，输出低电平信号；其它情况下维持输出信号不变即可。当主电路未通电时，为防止出现错误的逻辑信号，通过与非门F输出一信号到逻辑电路L2，与非门L汇集一相所有的晶闸管通断信号，当所有的晶闸管通断信号均为高电平时，则输出全关断信号到逻辑电路L2。逻辑电路L2的工作逻辑为：当主电路未通电或有全关断信号时，输出全关断信号到控制系统，否则输出有电流信号到控制系统。

Claims (5)

1.一个晶闸管交交变频器的全关断检测电路，其特征在于，包括：电压检测电路和逻辑判断电路；其中，电压检测电路包括取电源电路和电压整形与电气隔离电路。取电源电路的输入为晶闸管的端电压，端电压经二极管整流后的电压作为运放U1A的一个输入和稳压储能电路的输入；稳压储能电路的输出为运放U1A提供电源和另一个输入；运放U1A的输出驱动光耦而进行电压整形与电气隔离；光耦的输出和外部电源的分压作为运放U1B的两个输入；运放U1B的输出即为电压检测信号，该信号送到逻辑判断电路，由逻辑判断电路输出全关断检测信号。

2.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，取电源电路由电阻R1、R2、R3，二极管D1、D2、D3、D4和一个稳压储能电路组成；R1一端接输入，另一端接D1阳极和D3阴极；R2一端接输入，另一端接D2阳极和D4阴极；D1、D2阴极接U1A的反相端，稳压储能电路的P2端和R3的一端；R3的另一端，D3、D4的阳极，稳压储能电路的P1端和U1A的GND端一起接地E1。

3.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，稳压储能电路由电容C1，二极管D5、D6，稳压管D7和三极管Q1组成；D5阳极接P2端；D5阴极，Q1发射极和D6阴极一起接P3端；Q1基极接D7阴极；Q1集电极接D6阳极和C1的一端；C1的另一端和D7阳极一起接P1端。

4.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，电压整形与电气隔离电路由电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9，运算放大器U1A、U1B和光耦U2组成；R5的一端和U1A的GND端一起接地E1；R5的另一端接U1A的同相端和R4的一端；R4的另一端，U1A的VDD端和R6的一端一起接稳压储能电路的P3端；R6的另一端接U2中的发光二极管的阳极；U1A的反相端接稳压储能电路的P2端，输出端接U2中的发光二极管的阴极；R8一端，U2中的光敏晶体管的集电极和U1B的VDD端接直流电源正极端；R8的另一端，U1B的同相端接R9的一端；R9的另一端，U1B的GND端，R7的一端和直流电源的负极端一起接地E2；R7的另一端接U2中的光敏晶体管的发射极和U1B的反相端；U1B的输出为电压检测信号。

5.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，逻辑判断电路包括逻辑电路L1、L2和两个与非门，每一对正反并联的晶闸管对应有一个逻辑电路L1和一个电压检测电路；每一相变流桥对应有两个与非门和一个逻辑电路L2；逻辑电路L1的输入为电压检测信号和对应两个晶闸管的触发信号，输出为晶闸管的通断信号；与非门F的输入为6个电压检测信号，输出送到逻辑电路L2；与非门L的输入为6个通断信号，输出送到逻辑电路L2；逻辑电路L2的输出即为全关断检测信号。

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