CN102866278A

CN102866278A - 变频器输出电压检测电路及变频器

Info

Publication number: CN102866278A
Application number: CN2012102185643A
Authority: CN
Inventors: 曾金芳
Original assignee: Suzhou Inovance Technology Co Ltd; Shenzhen Inovance Technology Co Ltd; Suzhou Monarch Control Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Inovance Technology Co Ltd; Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2013-01-09

Abstract

本发明提供了一种变频器输出电压检测电路，包括高速隔离光耦、限流电阻以及分流电阻，其中：所述高速隔离光耦的输入端的正极经由限流电阻连接到变频器的输出相线、负极连接变频器的负直流母线；所述分流电阻的两端分别连接所述高速隔离光耦的输入端的正、负极；所述高速隔离光耦的输出检测信号送入主控制芯片处理。本发明还提供了一种包括上述电路的变频器。本发明通过高速隔离光耦实现强电隔离，适用于主控制芯片放置在弱电侧的变频器输出电压检测。

Description

变频器输出电压检测电路及变频器

技术领域

本发明涉及输出电压检测领域，更具体地说，涉及一种变频器输出电压检测电路及变频器。

背景技术

在变频器中，经常需要对其输出的三相电压进行实时检测，以实现监测和控制的需要，现有的方法一般都是采用兆欧级电阻跨接在变频器输出端和负母线之间，通过电阻分压及比较电路的方式实现。

然而，这种检测方式没有进行隔离，如果变频器总体方案中主控制芯片设于副边的弱电侧，则这种检测方式不能适用。另外，上述电路中处于强电侧的检测信号容易受干扰，不太稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述变频器输出电压检测未隔离、采样信号易受干扰的问题，提供一种变频器输出电压检测电路及变频器。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种变频器输出电压检测电路，包括高速隔离光耦、限流电阻以及分流电阻，其中：所述高速隔离光耦的输入端的正极经由限流电阻连接到变频器的输出相线、负极连接变频器的负直流母线；所述分流电阻的两端分别连接所述高速隔离光耦的输入端的正、负极；所述高速隔离光耦的输出检测信号送入主控制芯片处理。

在本发明所述的变频器输出电压检测电路中，所述限流电阻包括串接于变频器的输出相线与高速隔离光耦的输入端的正极之间的电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4，且所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的阻值和功率相等。

在本发明所述的变频器输出电压检测电路中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的阻值为27KΩ±5%，所述分流电阻的阻值为3.9KΩ±1%。

在本发明所述的变频器输出电压检测电路中，所述高速隔离光耦的输出端设有电源滤波电容C1和上拉电阻R6，其中所述电阻R6的两端分别连接到电源及所述高速隔离光耦输出端，所述电容C1的两端分别连接电源和参考地。

在本发明所述的变频器输出电压检测电路中，所述变频器的输出相线为变频器的U相线、V相线或W相线，所述检测电路的输出信号送入变频器的主控芯片。

本发明还提供一种变频器，包括负直流母线、输出相线及主控芯片，包括高速隔离光耦、限流电阻、分流电阻以及位于弱电侧的主控芯片，其中：所述高速隔离光耦的输入端的正极经由限流电阻连接到变频器的输出相线、负极连接变频器的负直流母线；所述分流电阻的两端分别连接所述高速隔离光耦的输入端的正、负极；所述主控芯片连接到所述高速隔离光耦的输出端并检测该高速隔离光耦的输出电压。

在本发明所述的变频器中，所述限流电阻包括串接于变频器的输出相线与高速隔离光耦的输入端的正极之间的电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4，且所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的阻值和功率相等。

在本发明所述的变频器中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的阻值为27KΩ±5%，所述分流电阻的阻值为3.9KΩ±1%。

在本发明所述的变频器中，所述高速隔离光耦的输出端设有电源滤波电容C1和上拉电阻R6，其中所述电阻R6的两端分别连接到电源及所述高速隔离光耦输出端，所述电容C1的两端分别连接电源和参考地。

本发明的变频器输出电压检测电路及变频器，通过高速隔离光耦实现强电隔离，适用于主控制芯片放置在弱电侧的变频器输出电压检测。并且本发明的电路简单，使用器件少，而且光耦工作时原边属于电流型驱动，抗干扰效果好。此外，由于高速隔离光耦本身传输延时小（t_PLH和t_PHL都约50ns），使得检测信号的延时也小，变频器输出电压的检测更加准确。

附图说明

图1是本发明变频器输出电压检测电路实施例的示意图。

图2是母线电压为600V时，在U相输出电压上升沿的高速隔离光耦的输出电压的波形图。

图3是母线电压为600V时，在U相输出电压下降沿的高速隔离光耦的输出电压的波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明采用高速隔离光耦实现强电隔离并实现变频器输出电压检测。具体地，高速隔离光耦原边输入信号为变频器输出相线（U/V/W相输出线）对负直流母线N之间的电压，且该高速隔离光耦副边输出信号为Uout。

如图1所示，是本发明变频器输出电压检测电路实施例的示意图，该实施例以变频器的U相输出电压检测为例说明本发明的电路。在本实施例中，变频器输出电压检测电路包括高速隔离光耦U1、限流电阻以及分流电阻R5。高速隔离光耦U1的输入端（原边）的正极（INPUT-A）经由限流电阻连接到变频器的U相输出线、负极（INPUT-K）连接变频器的负直流母线N。分流电阻R5的两端分别连接高速隔离光耦U1的输入端的正、负极。检测电路的输出信号Uout送入变频器的主控制芯片处理。

在上述变频器输出电压检测电路中，当变频器的U相上桥开通时，高速隔离光耦U1导通，Uout为低电平；当U相下桥开通时，高速隔离光耦U1关断，Uout为高电平。这样U_out输出的PWM波形可以实时反映加载到电机端的实际相电压波形，通过主控制芯片对Uout信号进行处理即可得知变频器的实际输出电压。

上述变频器输出电压检测电路通过高速隔离光耦U1采样原边强电侧的变频器输出电压，既可以实现电气隔离，而且由于高速隔离光耦工作时原边属于电流型驱动，检测信号抗干扰效果好。

上述电路可应用于死区补偿，通过对变频器输出电压的准确检测，配合软件死区补偿算法，能够实现精确的相电压闭环，非常精确的抵销死区的影响，改善控制效果。

考虑到电阻的功率，上述限流电阻采用四个阻值和功率都相等的电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4，并且电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4串接于变频器的U相输出线与高速隔离光耦的输入端的正极之间。

在上述变频器输出电压检测电路中，可通过改变分流电阻R5的电阻阻值，方便地调节高速隔离光耦U1的开通点，即可以调节U相对负直流母线N之间的电压上升到特定电压时高速隔离光耦U1才开通。因此，对于变频器每相输出电压，硬件上使用相同的多路检测电路，且设置不同的比较点，可以更精确的检测变频器输出电压，从而能够更精确的实现电压闭环。

特别地，可通过配置限流电阻R1-R4和分流电阻R5的电阻值，使上述变频器输出电压检测电路的延时达到最佳状态。例如当电阻R1-R4的阻值分别为27KΩ±5%（功率为2W），分流电阻R5的阻值为3.9KΩ±1%时，高速隔离光耦U1在变频器输出U相对负直流母线N之间的电压上升到约280V时导通，即正常工作母线电压（约540V）的52%左右导通。此配置参数下保证了母线电压在400V～800V变化范围内，检测信号的总延时误差都比较小（总延时在150ns以内），延时测试数据见表1。母线电压为600V时的延时，U相输出电压上升沿总延时96ns、下降沿总延时74ns，实测波形分别见图2、图3。

母线电压/V	上升沿延时/ns	下降沿延时/ns	波形
				400	147	28
500	116	55
				600	96	74	见图2，图3
700	78	93
				800	63	114

表1在400V~800V不同母线电压时输出电压检测信号的总延时

在实际应用中，上述变频器输出电压检测电路可用于检测变频器的各个输出相线的电压，即上述U相输出线也可以是V相输出线或W相输出线。此外，上述检测电路的输出信号全部送到变频器的主控芯片处理。

上述电路可直接应用于变频器，该变频器的主控芯片位于弱电侧，并包括分别连接到三相输出线的三个高速隔离光耦、三组限流电阻以及三个分流电阻，其中每一高速隔离光耦的输入端的正极经由一组限流电阻连接到变频器的一个输出相线、负极连接变频器的负直流母线；每一分流电阻的两端分别连接一个高速隔离光耦的输入端的正、负极；主控芯片连接到三个高速隔离光耦的输出端。

在上述的变频器中，每一组限流电阻包括四个阻值和功率相等的电阻，且该四个电阻串接于变频器的输出相线与高速隔离光耦的输入端的正极之间。特别地，为了达到最佳的延时，限流电阻中的每一个电阻的阻值为27KΩ±5%，每一分流电阻的阻值为3.9KΩ±1%。

为了实现精确检测，每一高速隔离光耦的输出端设有电源滤波电容C1和上拉电阻R6，其中电阻R6的两端分别连接到电源（+5V）及高速隔离光耦输出端，电容C1的两端分别连接电源（+5V）和参考地。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种变频器输出电压检测电路，其特征在于：包括高速隔离光耦、限流电阻以及分流电阻，其中：所述高速隔离光耦的输入端的正极经由限流电阻连接到变频器的输出相线、负极连接变频器的负直流母线；所述分流电阻的两端分别连接所述高速隔离光耦的输入端的正、负极；所述高速隔离光耦的输出检测信号送入主控制芯片处理。

2.根据权利要求1所述的变频器输出电压检测电路，其特征在于：所述限流电阻包括串接于变频器的输出相线与高速隔离光耦的输入端的正极之间的电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4，且所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的阻值和功率相等。

3.根据权利要求2所述的变频器输出电压检测电路，其特征在于：所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4的阻值为27KΩ±5%，所述分流电阻的阻值为3.9KΩ±1%。

4.根据权利要求1所述的变频器输出电压检测电路，其特征在于：所述高速隔离光耦的输出端设有电源滤波电容C1和上拉电阻R6，其中所述电阻R6的两端分别连接到电源及所述高速隔离光耦输出端，所述电容C1的两端分别连接电源和参考地。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的变频器输出电压检测电路，其特征在于：所述变频器的输出相线为变频器的U相线、V相线或W相线，所述检测电路的输出信号送入变频器的主控芯片。

6.一种变频器，其特征在于：包括分别连接到三相输出线的三个高速隔离光耦、三组限流电阻、三个分流电阻以及位于弱电侧的主控芯片，其中：每一所述高速隔离光耦的输入端的正极经由一组限流电阻连接到变频器的一个输出相线、负极连接变频器的负直流母线；每一所述分流电阻的两端分别连接一个高速隔离光耦的输入端的正、负极；所述主控芯片连接到三个高速隔离光耦的输出端。

7.根据权利要求6所述的变频器，其特征在于：每一所述限流电阻包括四个阻值和功率相等的电阻，所述四个电阻串接于变频器的输出相线与高速隔离光耦的输入端的正极之间。

8.根据权利要求7所述的变频器，其特征在于：所述限流电阻中的每一个电阻的阻值为27KΩ±5%，所述分流电阻的阻值为3.9KΩ±1%。

9.根据权利要求6所述的变频器，其特征在于：每一所述高速隔离光耦的输出端设有电源滤波电容C1和上拉电阻R6，其中所述电阻R6的两端分别连接到电源及所述高速隔离光耦输出端，所述电容C1的两端分别连接电源和参考地。