CN104167710B - 一种变频器直流母线的短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气设备保护电路，具体涉及一种变频器直流母线的短路保护电路，其特征在于包括一个以上豪欧电阻R1，电阻R2、R3、R4、R5、R6，一个以上限流电阻R7，PNP三极管Q1、PNP三极管Q2，NPN三极管Q3，稳压二极管ZD1、ZD2，光电耦合器PC1，电容C1、C2、C3，所述光电耦合器PC1包括发光二极管D1和光敏三极管Q4。本发明提供的变频器直流母线的短路保护电路在变频器外部发生短路或直流母线电流过大时，能够在极短的时间内做出反应，关断IGBT驱动电路的输出，从而使IGBT避免因短路而烧坏，无需采用软件检测，可靠性更高，产品生产成本低，大大降低企业的维护成本。

Description

一种变频器直流母线的短路保护电路

技术领域

本发明涉及电气设备保护电路，具体的涉及一种变频器直流母线的短路保护电路。

背景技术

在日常的电机控制过程中，变频器担当着重要的角色。电机在使用过程中，由于人为接线错误、电机老化严重绕组绝缘损坏、控制信号电磁干扰等原因，很容易造成变频器输出短路故障，短路瞬间电流非常大，超出IGBT管的正常工作电流范围。如果在规定的时间内不能及时有效的关断变频器的PWM输出，就会导致IGBT管因短路过流而烧坏。

现有的，IGBT的保护电路所采用的检测方式主要是电压监测和电流检测，电压检测通过检测IGBT的集电极和发射极的压降进而判断IGBT为直通或者输出短路。将短路时的集电极和发射极的压降与设定的阈值进行在比较其中进行比较，比较器的输出信号控制驱动电路的关断。电流检测通过检测直流母线的电流大小，与设定的阈值比较，再用比较器的输出去控制驱动信号的关断。IGBT能够承受的短路时间很短，一般来说仅为10μs。变频器现有的短路保护电路是靠集成智能驱动光耦和霍尔检测来保护IGBT的，但是对于企业来说，采用这两种元器件的维护成本过高，这就需要提供一个短路保护反应时间快速，成本较低的保护电路。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供一种反应快速、成本低的变频器直流母线的短路保护电路。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种变频器直流母线的短路保护电路，其特征在于：包括一个以上毫欧电阻R1，电阻R2、R3、R4、R5、R6，一个以上限流电阻R7，PNP三极管Q1、PNP三极管Q2，NPN三极管Q3，稳压二极管ZD1、ZD2，光电耦合器PC1，电容C1、C2、C3；所述光电耦合器PC1包括发光二极管D1和光敏三极管Q4；

所述变频器整流电路正极P串联毫欧电阻R1至P2，正极P连接稳压二极管ZD1的阴极、极性电容C1的阳极和发光二极管的阳极，极性电容C1的阴极与ZD1的阳极连接，三极管Q1的发射极连接到P2，三极管Q1的基极、集电极和三极管Q2的基极连接，且三极管Q1集电极通过电阻R6连接于稳压二极管ZD1的阳极，电容C3与电阻R6并联，三极管Q2的发射极通过电阻R2连接于正极P，三极管Q2的集电极通过并联的电阻R3、R4和电容C2连接于稳压二极管的阳极，三极管Q3的基极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q3的发射极连接于稳压二极管ZD2的阴极,且稳压二极管ZD2的阳极连接于稳压二极管ZD1的阳极，三极管Q3的集电极通过电阻R5连接于发光二极管D1的阴极，稳压二极管ZD1的阳极通过限流电阻R7连接于直流母线N，光敏三极管Q4发射极接地，集电极为信号输出端。

进一步的，所述毫欧电阻包括并联的电阻R11和R12。

进一步的，所述限流电阻包括串联的电阻R71、R72和R73。

进一步的，还包括电阻R8，光敏三极管Q4发射极通过电阻R8接地，集电极信号输出给CPU处理器。

进一步的，所述电容C1为10UF，击穿电压为50V。

由上述描述可知，本发明提供的变频器直流母线的短路保护电路在变频器外部发生短路或直流母线电流过大时，能够在极短的时间内做出反应，关断IGBT驱动电路的输出，从而使IGBT避免因短路而烧坏，无需采用软件检测，可靠性更高，产品生产成本低，大大降低企业的维护成本。

附图说明

图1为本发明变频器直流母线的短路保护电路的工作框架示意图。

图2为本发明变频器直流母线的短路保护电路的电路连接示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

如图1和图2所示，变频器直流母线的短路保护电路包括两个10豪欧的电阻R11和R12，电阻R2、R3、R4、R5、R8，限流电阻R71、R72、R73，PNP三极管Q1、PNP三极管Q2，NPN三极管Q3，稳压二极管ZD1、ZD2，光电耦合器PC1，电容C1、C2、C3；所述光电耦合器PC1包括发光二极管D1和光敏三极管Q4，所述变频器整流电路正极P串联毫欧电阻R1至P2，正极P连接稳压二极管ZD1的阴极、极性电容C1的阳极和发光二极管的阳极，极性电容C1的阴极与ZD1的阳极连接，三极管Q1的发射极连接到P2，三极管Q1的基极、集电极和三极管Q2的基极连接，且三极管Q1集电极通过电阻R6连接于稳压二极管ZD1的阳极，电容C3与电阻R6并联，三极管Q2的发射极通过电阻R2连接于正极P，三极管Q2的集电极通过并联的电阻R3、R4和电容C2连接于稳压二极管的阳极，三极管Q3的基极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q3的发射极连接于稳压二极管ZD2的阴极,且稳压二极管ZD2的阳极连接于稳压二极管ZD1的阳极，三极管Q3的集电极通过电阻R5连接于发光二极管D1的阴极，稳压二极管ZD1的阳极通过串联的限流电阻R71、R72和R73连接于直流母线N，光敏三极管Q4发射极通过电阻R8接地，集电极信号输出给CPU处理器,电容C1为10UF，击穿电压为50V。

在变频器整流电路正极P串联毫欧电阻电流取样电路R11、R12至P2中，当主回路电流工作在额定电流的2倍范围之内，由于稳压二极管ZD1的作用，在电容C1负端提供了一个参考—11V(C点电位)，三极管Q1、Q2、Q3处于截止状态，保护电路不动作；当变频器外部发生短路或者主回路工作电流大于额定电流的2.5倍以上，直流母线P、N间电压急剧下降，使得C点的电位急剧下降至—15V，三极管Q1、Q2同时开通，B电位迅速上升为高电平，三极管Q3开通，此时光电耦合器PC1开通并发出短路警报信号给CPU处理器，CPU立即发出关断PWM脉宽调制信号，封锁PWM信号输出从而保护了IGBT不受损坏，这个过程时间极短，仅用了三微秒(3uS)。每当遇到输出有短路情况，本电路都能在最快的时间内(3uS)，准确的起到保护作用，直到短路排除；三极管Q1在电路中起到翻转复位的作用，由于三极管Q1开通，A点电位恢复至高电平，三极管Q2立即截止，与此同时B点的电位迅速下降，那么三极管Q3截止，光电耦合器PC1停止发出短路警报信号，立刻回到正常的工作状态。

上述仅为本发明的若干具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.一种变频器直流母线的短路保护电路，其特征在于：包括一个以上毫欧电阻R1，电阻R2、R3、R4、R5、R6，一个以上限流电阻R7，PNP三极管Q1、PNP三极管Q2，NPN三极管Q3，稳压二极管ZD1、ZD2，光电耦合器PC1，电容C1、C2、C3；所述光电耦合器PC1包括发光二极管D1和光敏三极管Q4；

所述变频器整流电路正极P串联毫欧电阻R1至P2，正极P连接稳压二极管ZD1的阴极、极性电容C1的阳极和发光二极管的阳极，极性电容C1的阴极与ZD1的阳极连接，三极管Q1的发射极连接到P2，三极管Q1的基极、集电极和三极管Q2的基极连接，且三极管Q1集电极通过电阻R6连接于稳压二极管ZD1的阳极，电容C3与电阻R6并联，三极管Q2的发射极通过电阻R2连接于正极P，三极管Q2的集电极通过并联的电阻R3、R4和电容C2连接于稳压二极管ZD2的阳极，三极管Q3的基极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q3的发射极连接于稳压二极管ZD2的阴极,且稳压二极管ZD2的阳极连接于稳压二极管ZD1的阳极，三极管Q3的集电极通过电阻R5连接于发光二极管D1的阴极，稳压二极管ZD1的阳极通过限流电阻R7连接于阴极N，光敏三极管Q4发射极接地，集电极为信号输出端，所述毫欧电阻包括并联的电阻R11和R12，所述限流电阻包括串联的电阻R71、R72和R73。

2.根据权利要求1所述的变频器直流母线的短路保护电路，其特征在于：还包括电阻R8，光敏三极管Q4发射极通过电阻R8接地，集电极信号输出给CPU处理器。

3.根据权利要求1所述的变频器直流母线的短路保护电路，其特征在于：所述电容C1为10UF，击穿电压为50V。