CN103731018B - 逆变模块主动驱动保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种逆变模块主动驱动保护装置，具有低压直流电源、母线低压检测控制电路、报警器、高压电源、逆变模块主电路和负压检测控制电路；所述低压直流电源与母线低压检测控制电路的输入端连接；所述报警器的输入端与母线低压检测控制电路的输出端连接；所述高压电源与逆变模块主电路的输入端连接；所述负压检测控制电路的输出端与逆变模块主电路的输入端连接。本发明集成化程度高，主要由电子芯片及周边电路组成，体积小，在电路板上占用的位置较小，工作可靠，采用工业控制中的成熟芯片，性能稳定。

Description

逆变模块主动驱动保护装置
技术领域
本发明涉及一种保护装置，特别涉及一种逆变模块主动驱动保护装置，主要用于变频器、伺服控制器、超声波、磁场发生器等具有DC-AC转换功能的逆变模块的保护技术，用以减少或避免逆变模块炸机的可能性。
背景技术
变频器、伺服控制器、超声波、磁场发生器在工业自动化控制中广泛采用，逆变模块是其核心装置和主要功率模块，其成本较高，失效形式多为炸机，且炸机时易于造成整个驱动板的损坏，甚至会造成控制板的损坏，维修成本很高。
目前，对逆变模块的保护主要有：如附图1所示，直流母线过电压与欠压的检测、逆变功率管IGBT漏极(D)与源极(S)的电压检测、输出交流电流传感器的电流检测三种方法，其中，第一种方法对逆变模块的保护作用不明显，主要用于电机被拖动时的过电压预防和欠压时IGBT的欠激励；第二种方法主要是DS间电压检测，如超过一定电压降则说明模块本身已不好，或此IGBT不能正常开通，更多的用来在IGBT损坏后，关断模块工作达到保护其他电路的目的，防止进一步损坏，也只能在一定程度上起IGBT的保护作用；第三种也只是对IGBT的间接保护，对输出电流的检测信号需付给控制板上的CPU，再对比数据库中的标准数据，再由CPU发出命令给逆变模块驱动电路，具有一定的时间差，也难以达到保护IGBT的目的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种生产成本低、响应快、体积小的逆变模块主动驱动保护装置。
实现本发明目的的技术方案是：一种逆变模块主动驱动保护装置，具有低压直流电源、母线低压检测控制电路、报警器、高压电源、逆变模块主电路和负压检测控制电路；所述低压直流电源与母线低压检测控制电路的输入端连接；所述报警器的输入端与母线低压检测控制电路的输出端连接；所述高压电源与逆变模块主电路的输入端连接；所述负压检测控制电路的输出端与逆变模块主电路的输入端连接。
上述技术方案所述逆变模块主电路包括整流器、缓冲器和逆变器。
上述技术方案所述母线低压检测控制电路具有继电器MC；所述继电器MC的常开触点P2端连接所述逆变模块主电路中IGBT的正输入端，常闭触点的两端分别接IGBT的正输入端和低压直流电源1接线端，继电器MC通过光耦合器隔离。
上述技术方案所述负压检测控制电路具有光耦合器；所述负压检测控制电路中的光耦合器的输入端接控制主板CPU的输出端，输出端接IGBT的门极；所述IGBT的门极G与发射极E之间具有放大的驱动波形，IGBT的门极G与发射极E之间连接有三端稳压管L7909；所述控制主板CPU与三端稳压管L7909之间连接有电阻R5、电容C和电感L；所述电阻R5与电感L串联；所述电容C并联在电阻R5的两端。
上述技术方案所述驱动波形为+12V和-10V的方波。
上述技术方案所述低压直流电源为24V。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
(1)本发明集成化程度高，主要由电子芯片及周边电路组成，体积小，在电路板上占用的位置较小，工作可靠，采用工业控制中的成熟芯片，性能稳定。
(2)本发明低电压的先期检验有效防止驱动器断电一段时间后再上电的部分元件失效引起IGBT损坏。
(3)本发明负压检验并直接关断驱动芯片输入信号，响应快，附加生产成本较低。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为现有逆变模块主电路及单元检测电路框图；
图2为本发明逆变模块主动保护控制框图；
图3为本发明的逆变模块主电路示意图；
图4为本发明的母线低压自检控制电路的示意图；
图5为本发明的负压检测控制电路的示意图；
具体实施方式
(实施例1)
见图2至图5，本发明具有低压直流电源1、母线低压检测控制电路2、报警器3、高压电源4、逆变模块主电路5和负压检测控制电路6；低压直流电源1为24V，低压直流电源1与母线低压检测控制电路2的输入端连接；报警器3的输入端与母线低压检测控制电路2的输出端连接；高压电源4与逆变模块主电路5的输入端连接；负压检测控制电路6的输出端与逆变模块主电路5的输入端连接。
逆变模块主电路5包括整流器、缓冲器和逆变器。
母线低压检测控制电路2具有继电器MC；继电器MC的常开触点P2端连接所述逆变模块主电路中IGBT的正输入端，常闭触点的两端分别接IGBT的正输入端和低压直流电源1接线端，继电器MC通过光耦合器隔离。起动时，此低压直流电源1加入逆变模块主电路5，如一切正常无报警，则控制主板CPU控制继电器MC工作，强电由常开触点的P1端和P2端接通，低压直流电源124V断开。继电器MC的控制通过光藕合器实现隔离，防止控制主板CPU的强电串入。
负压检测控制电路6具有光耦合器；所述负压检测控制电路中的光耦合器的输入端接控制主板CPU的输出端，输出端接IGBT的门极；IGBT的门极G与发射极E之间具有放大的驱动波形，驱动波形为+12V和-10V的方波；IGBT的门极G与发射极E之间连接有三端稳压管L7909；控制主板CPU与三端稳压管L7909之间连接有电阻R5、电容C和电感L；电阻R5与电感L串联；电容C并联在电阻R5的两端。当IGBT的门极G与发射极E间波形为+12V与-10V的方波时，三端稳压管L7909的输出端电压为-9V与0V，但由于电路接入R5、C与L的电容与电感元件，电压的波形具有一定的滞后性，光藕合器2脚电压实际为-5V左右，如此负压存在，则由控制主板CPU来的驱动波形，可以正常发给8脚驱动芯片，如负压丢失，则8脚驱动芯片的输入被封锁，从而达到保护模块的目的。
本发明的工作原理：采用两种技术途径主动保护逆变模块，如附图2所示，一为母线低压直流电源1(24V)加入模块的先期检验母线低压检测控制电路2，在起动逆变之前，先给IGBT的正输入端加入24V，如电路及模块正常，UVW三相波形也为正常波形，面板没有显示报警信号，则再正常接通强电；二为通过对驱动IGBT的门极G与发射极E负压检测，达到驱动保护的目的，原因是，负压存在的目的是保证IGBT的可靠截止，负压的丢失必然导致IGBT的损坏，是IGBT损坏的主要原因，负压不丢失，IGBT基本不会非正常损坏。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种逆变模块主动驱动保护装置，其特征在于：具有低压直流电源(1)、母线低压检测控制电路(2)、报警器(3)、高压电源(4)、逆变模块主电路(5)和负压检测控制电路(6)；所述低压直流电源(1)与母线低压检测控制电路(2)的输入端连接；所述报警器(3)的输入端与母线低压检测控制电路(2)的输出端连接；所述高压电源(4)与逆变模块主电路(5)的输入端连接；所述负压检测控制电路(6)的输出端与逆变模块主电路(5)的输入端连接；
所述母线低压检测控制电路(2)具有继电器MC；所述继电器MC的常开触点P2端连接所述逆变模块主电路中IGBT的正输入端，常闭触点的两端分别接IGBT的正输入端和低压直流电源(1)接线端，继电器MC通过光耦合器隔离；
逆变模块主动驱动保护装置适于采用两种方式保护逆变模块；即
方式一：
在逆变模块起动逆变之前，先给IGBT的正输入端加入24V，若电路及模块正常，UVW三相波形也为正常波形，则不显示报警信号，正常接通强电；
方式二：通过对IGBT的门极G与发射极E进行负压检测，达到驱动保护的目的。
2.根据权利要求1所述的逆变模块主动驱动保护装置，其特征在于：所述负压检测控制电路(6)具有光耦合器；所述负压检测控制电路(6)中的光耦合器的输入端接控制主板CPU的输出端，输出端接IGBT的门极；所述IGBT的门极G与发射极E之间具有放大的驱动波形，IGBT的门极G与发射极E之间连接有三端稳压管L7909；所述控制主板CPU与三端稳压管L7909之间连接有电阻R5、电容C和电感L；所述电阻R5与电感L串联；所述电容C并联在电阻R5的两端。
3.根据权利要求2所述的逆变模块主动驱动保护装置，其特征在于：所述驱动波形为+12V和-10V的方波。
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