CN104506024B - 一种变频器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种变频器，包括：主回路、驱动电路、控制电路，及用户功能电路；驱动电路包括驱动主回路中上桥IGBT的驱动光耦以及驱动主回路中下桥IGBT的驱动芯片；用户功能电路包括与控制电路相连的数字隔离器；数字隔离器中的原副边距离大于第一预设距离；用户功能电路与控制电路之间的安规距离大于第二预设距离。驱动电路中的驱动光耦的数量为现有技术的一半，同时用户功能电路中采用一个成本较低的数字隔离器实现其与控制电路之间的隔离，并使用户功能电路与控制电路之间保持一定距离，使得用户功能电路属于弱电范畴，避免了触电的危险，且采用的隔离器件比现有技术的总成本低，解决了现有技术以高成本避免触电的问题。

Description

一种变频器
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种变频器。
背景技术
现有技术中的变频器包括主回路、与所述主回路相连的驱动电路、与所述驱动电路相连的控制电路，以及与所述控制电路相连的用户功能电路。其中，所述主回路属于强电范畴，为了避免触电的危险，需要使所述用户功能电路属于弱电范畴，因此现有技术的所述驱动电路，采用驱动光耦驱动所述主回路中的IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，使所述主回路中的IGBT与所述控制电路通过所述驱动光耦进行隔离，进而使得所述控制电路与所述用户功能电路均属于弱电范畴，避免触电的危险。但是使用的所述驱动光耦的成本较高，使得现有技术避免触电的方案有待改善。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种变频器，以解决现有技术以高成本避免触电的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种变频器，包括：主回路、驱动电路、控制电路，及用户功能电路；其中，
所述驱动电路包括：驱动所述主回路中上桥IGBT的驱动光耦，以及驱动所述主回路中下桥IGBT的驱动芯片；
所述用户功能电路包括：与所述控制电路相连的数字隔离器；其中，所述数字隔离器中的原副边距离大于第一预设距离；
所述用户功能电路与所述控制电路之间的安规距离大于第二预设距离。
优选的，所述主回路包括：
整流电路，用于将接收的交流电压转换为直流电压；
滤波电路，用于对所述直流电压进行滤波；
连接于所述整流电路与所述滤波电路之间的缓冲电路，用于上电时降低对所述滤波电路的冲击；
与所述滤波电路相连的逆变电路，用于将所述滤波电路输出的直流电压转换为交流电压。
优选的，所述逆变电路包括：3个IGBT组成的所述上桥、3个IGBT组成的所述下桥，及三个分别与所述下桥中3个IGBT串联的电流采样电阻。
优选的，所述控制电路包括：
本机键盘；
分别与所述驱动电路中的驱动光耦及驱动芯片相连的信号处理电路；
与所述主回路相连的采样电路；
分别与所述本机键盘、所述信号处理电路、所述采样电路及所述数字隔离器相连的第一MCU。
优选的，所述用户功能电路还包括：
与所述数字隔离器相连的第二MCU；
分别与所述第二MCU相连的开关量输入输出模块、通讯模块、外引键盘及模拟量输入输出模块。
优选的，所述用户功能电路还包括：
与所述第一MCU相连的低速光耦；所述低速光耦中的原副边距离所述大于第一预设距离；
分别与所述低速光耦相连的开关量输入输出模块及通讯模块；
分别与所述数字隔离器相连的外引键盘、ADC芯片、模拟量输出模块；
与所述ADC芯片相连的模拟量输入模块。
优选的，所述第一预设距离与所述第二预设距离均为5.5毫米。
优选的，所述滤波电路包括：串联连接的第一电阻和第二电阻、并联于所述第一电阻两端的第一电容，及并联于所述第二电阻两端的第三电容。
优选的，所述缓冲电路包括：并联连接的第三电阻及第一开关。
本申请提供一种变频器，包括：主回路、驱动电路、控制电路，及用户功能电路；其中，所述驱动电路包括：驱动所述主回路中上桥IGBT的驱动光耦，以及驱动所述主回路中下桥IGBT的驱动芯片；所述用户功能电路包括：与所述控制电路相连的数字隔离器；其中，所述数字隔离器中的原副边距离大于第一预设距离；所述用户功能电路与所述控制电路之间的安规距离大于第二预设距离。其中，所述驱动电路中的驱动光耦的数量为现有技术的一半，同时所述用户功能电路中采用一个成本较低的数字隔离器实现其与所述控制电路之间的隔离，并使所述用户功能电路与所述控制电路之间保持一定距离，使得所述用户功能电路属于弱电范畴，避免了触电的危险，且采用的隔离器件比现有技术的总成本低，解决了现有技术以高成本避免触电的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种变频器示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种主回路示意图；
图3为本申请另一实施例提供的一种变频器示意图；
图4为本申请另一实施例提供的一种变频器示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种变频器，以解决现有技术以高成本避免触电的问题。
具体的，如图1所示，所述变频器包括：主回路101、驱动电路102、控制电路103，及用户功能电路104；其中，
驱动电路102包括：驱动主回路101中上桥IGBT的驱动光耦，以及驱动主回路101中下桥IGBT的驱动芯片；
用户功能电路104包括：与控制电路103相连的数字隔离器；其中，所述数字隔离器中的原副边距离大于第一预设距离；
用户功能电路104与控制电路103之间的安规距离大于第二预设距离。
具体的工作原理为：
本实施例中的驱动电路102采用现有技术一半数量的所述驱动光耦驱动主回路101中上桥的IGBT，采用所述驱动芯片驱动主回路101中下桥的IGBT。同时用户功能电路104中采用一个成本较低的数字隔离器实现其与控制电路103之间的隔离，所述数字隔离器中的原副边距离大于所述第一预设距离，并控制用户功能电路104与控制电路103之间的安规距离大于所述第二预设距离，使得用户功能电路104属于弱电范畴，避免了触电的危险，且采用的隔离器件比现有技术的总成本低，解决了现有技术以高成本避免触电的问题。
优选的，如图2所示，主回路101包括：
整流电路111；
滤波电路112；
连接于整流电路111与滤波电路112之间的缓冲电路113；
与滤波电路112相连的逆变电路114。
具体的工作原理为：
整流电路111将接收的交流电压转换为直流电压，滤波电路112对所述直流电压进行滤波，缓冲电路113上电时降低对所述滤波电路的冲击，逆变电路114将所述滤波电路输出的直流电压转换为交流电压。
优选的，如图3所示，滤波电路112包括：并联连接的第一电容C1、第二电容C2及第一电阻R1，并联连接的第三电容C3、第四电容C4及第二电阻R2，第一电容C1、第二电容C2及第一电阻R1并联的一端连接点与第三电容C3、第四电容C4及第二电阻R2并联的一端连接点相连。
优选的，如图3所示，缓冲电路113包括：并联连接的第三电阻R3及第一开关SW1。
优选的，如图3所示，逆变电路114包括：3个IGBT组成的所述上桥、3个IGBT组成的所述下桥，及三个分别与所述下桥中3个IGBT串联的电流采样电阻。
图3所示，组成所述上桥的3个IGBT分别为Q1、Q2及Q3，组成所述下桥的3个IGBT分别为Q4、Q5及Q6。所述三个电流采样电阻分别为R4、R5及R6。在电流采样的实现方式上，现有技术采用在主电路的三相输出端串连电阻来实现采样，并将采样电压经隔离器件进行隔离；而本实施例采用所述采样电阻设置于下桥臂，得到的采样电压信号无需隔离，比现有技术采用隔离器件实现采样的方式降低了成本。
优选的，如图3所示，控制电路103包括：
本机键盘131；
分别与驱动电路102中的驱动光耦121及驱动芯片122相连的信号处理电路132；
与主回路101相连的采样电路133；
分别与本机键盘131、信号处理电路132、采样电路133及数字隔离器141相连的第一MCU134。
具体的工作原理为：
本机键盘131由LED及按键组成，主要显示变频器参数及对变频器进行操作。信号处理电路132主要是提高信号的驱动能力。采样电路133对主回路101的输出电流、所述变频器的温度、母线电压等所需信号进行采集和处理，并将处理后的信号送入第一MCU134进行采集及处理。第一MCU134主要运行控制算法，对采集到的数据进行处理等功能。
优选的，如图3所示，用户功能电路104还包括：
与数字隔离器141相连的第二MCU142；
分别与第二MCU142相连的开关量输入输出模块143、通讯模块144、外引键盘145及模拟量输入输出模块146。
在具体的应用环境中，通讯模块144可以为采用485通讯技术的通讯模块。
图3所示的用户功能电路104采用专用的MCU处理对外功能电路，即第二MCU142，开关量输入输出模块143、通讯模块144、外引键盘145及模拟量输入输出模块146直接接到第二MCU142上，不需要进行隔离。而第二MCU142与第一MCU134之间通讯的速率较高，需采用数字隔离器141进行隔离。
优选的，如图4所示，用户功能电路104还包括：
与第一MCU134相连的低速光耦147；低速光耦147中的原副边距离所述大于第一预设距离；
分别与低速光耦147相连的开关量输入输出模块143及通讯模块144；
分别与数字隔离器相连的外引键盘145、ADC芯片148、模拟量输出模块149；
与ADC芯片148相连的模拟量输入模块140。
开关量输入输出模块143及通讯模块144信号传输的速度较低，采用低速光耦147即可，其成本较低。模拟量输入模块140的模拟量输入信号是由ADC芯片148采样的，然后可以通过SPI通讯技术送入第一MCU134，由于SPI通讯信号的传输速度较快，低速光耦无法满足要求，此处要采用数字隔离器141进行隔离。外引键盘145及模拟量输出模块149的模拟量输出采用低速光耦无法满足要求，也采用数字隔离器141。
图4比图3所示的用户功能电路104成本高，但仅需一套软件。在实际应用中，用户功能电路104可以根据具体应用环境进行选择设置，此处不做具体限定。
优选的，所述第一预设距离与所述第二预设距离均为5.5毫米。
由于控制电路103为强电，用户功能电路104与控制电路103之间的安规距离大于5.5mm，选用的低速光耦147及数字隔离器141的原副边距离均大于5.5mm，两者之间的隔离效果较高。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种变频器，其特征在于，包括：主回路、驱动电路、控制电路，及用户功能电路；其中，
所述驱动电路包括：驱动所述主回路中上桥IGBT的驱动光耦，以及驱动所述主回路中下桥IGBT的驱动芯片；
所述用户功能电路包括：与所述控制电路相连的数字隔离器；其中，所述数字隔离器中的原副边距离大于第一预设距离；
所述用户功能电路与所述控制电路之间的安规距离大于第二预设距离；
所述主回路中的逆变电路包括：3个IGBT组成的所述上桥、3个IGBT组成的所述下桥，及三个分别与所述下桥中3个IGBT串联的电流采样电阻；
所述控制电路包括：
本机键盘；
分别与所述驱动电路中的驱动光耦及驱动芯片相连的信号处理电路；
与所述主回路相连的采样电路；
分别与所述本机键盘、所述信号处理电路、所述采样电路及所述数字隔离器相连的第一MCU；
所述用户功能电路还包括：
与所述第一MCU相连的低速光耦；所述低速光耦中的原副边距离所述大于第一预设距离；
分别与所述低速光耦相连的开关量输入输出模块及通讯模块；
分别与所述数字隔离器相连的外引键盘、ADC芯片、模拟量输出模块；
与所述ADC芯片相连的模拟量输入模块。
2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述主回路包括：
整流电路，用于将接收的交流电压转换为直流电压；
滤波电路，用于对所述直流电压进行滤波；
连接于所述整流电路与所述滤波电路之间的缓冲电路，用于上电时降低对所述滤波电路的冲击；
与所述滤波电路相连的逆变电路，用于将所述滤波电路输出的直流电压转换为交流电压。
3.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述第一预设距离与所述第二预设距离均为5.5毫米。
4.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于，所述滤波电路包括：串联连接的第一电阻和第二电阻、并联于所述第一电阻两端的第一电容，及并联于所述第二电阻两端的第三电容。
5.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于，所述缓冲电路包括：并联连接的第三电阻及第一开关。
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