CN106655822B - 变频器控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变频器控制领域，公开了一种变频器控制电路。本发明中，两个并联的可控硅用于接收交流电源信号，并将交流电源信号整流成直流电源信号；滤波电容电路与可控硅连接，用于对直流电源信号进行滤波处理；驱动信号检测电路与滤波电容电路连接，用于接收交流电源信号，并根据交流电源信号和经滤波处理后的直流电源信号输出驱动输入信号；均流电路与驱动信号检测电路以及可控硅连接，用于根据驱动输入信号输出第一驱动信号和第二驱动信号，以控制可控硅对交流电源信号进行整流。这样，能为并联的可控硅提供驱动信号，使其并联的可控硅电流负载一致性高，成本低、结构简单、体积小、可靠性高。

Description

变频器控制电路

技术领域

本发明涉及变频器控制领域，特别涉及一种变频器控制电路。

背景技术

现在的变频器、电焊机等产品，功率要求越来越大。有些场合下，整流所用的可控硅单个很难满足功率要求。如此需要使用两个或多个可控硅并联，来满足使用要求。可控硅并联时，如果驱动电路或主电路的参数一致性不好，使每个可控硅流过的电流不一致。导致一个可控硅负载过小，另一个可控硅负载过大，使其寿命减小或直接损坏。

可以用均流变压器的方案来使并联可控硅的负载一致，但是此种方案成本高、体积大。鉴于此种情况，需要一种成本低、结构简单、可靠性高的替代方案，用于可控硅并联。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变频器控制电路，能为并联的可控硅提供驱动信号，使其并联的可控硅电流负载一致性高，成本低、结构简单、体积小、可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种变频器控制电路，包括：

两个并联的可控硅，用于接收交流电源信号，并将交流电源信号整流成直流电源信号；

滤波电容电路，与可控硅连接，用于对直流电源信号进行滤波处理；

驱动信号检测电路，与滤波电容电路连接，用于接收交流电源信号，并根据交流电源信号和经滤波处理后的直流电源信号输出驱动输入信号；

均流电路，与驱动信号检测电路以及可控硅连接，用于根据驱动输入信号输出第一驱动信号和第二驱动信号，以控制可控硅对交流电源信号进行整流。

本发明实施方式相对于现有技术而言，是在驱动信号检测电路与并联的可控硅之间增加均流电路，用于根据驱动输入信号输出第一驱动信号和第二驱动信号，以控制可控硅对交流电源信号进行整流，这样能为并联的可控硅提供驱动信号，使其并联的可控硅电流负载一致性高，成本低、结构简单、体积小、可靠性高。

另外，均流电路包括：RC滤波电路，用于接收驱动输入信号，并对驱动输入信号进行滤波处理，以抑制高频干扰信号；迟滞比较电路，与RC滤波电路连接，用于将经滤波处理后的驱动输入信号的电压与第一参考电压进行比较，输出驱动控制信号，驱动控制信号的波形为标准的数字量；电流放大电路，与迟滞比较电路连接，用于对驱动控制信号进行电流放大；光耦驱动电路，与电流放大电路连接，用于将经电流放大的驱动控制信号隔离转换为第一驱动信号和第二驱动信号，以驱动并联的可控硅对交流电源信号进行整流，RC滤波电路可以抑制高频干扰信号，提高电路稳定性，迟滞比较电路将驱动输入信号波形变成标准的数字量，可防止频率变化过快而产生振荡。

另外，光耦驱动电路包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第四电容以及光耦，光耦的第一端通过串联的第七电阻和第八电阻接第二参考电压，光耦的第一端还与电流放大电路连接，光耦的第二端连接在第七电阻与第八电阻之间，第四电容连接在光耦的第一端和第二端之间，光耦的第三端与第四端连接在一起，并分别经第九电阻输出第一驱动信号，经第十电阻输出第二驱动信号，光耦驱动电路将前后信号隔离，并将一路驱动输入信号转换成第一驱动信号和第二驱动信号，同时驱动两个并联的可控硅，使可控硅同时导通，且流过的电流近似相等。

另外，变频器控制电路还包括：预充电电路，与滤波电容电路连接，用于根据交流电源信号对滤波电容电路进行预充电以防止滤波电容电路中的滤波电容发生电压突变，以防止滤波电容电路中的滤波电容被击穿。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的变频器控制电路的结构示意图；

图2是根据现有技术中的可控硅的电流示意图；

图3是根据本发明第一实施方式中的可控硅的电流示意图；

图4是根据本发明第二实施方式的变频器控制电路的结构示意图；

图5是根据本发明第二实施方式中的均流电路的电路示意图；

图6是根据本发明第三实施方式的变频器控制电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种变频器控制电路。具体结构如图1所示，变频器控制电路包括：两个并联的可控硅、滤波电容电路、驱动信号检测电路以及均流电路。

两个并联的可控硅用于接收交流电源信号，并将交流电源信号整流成直流电源信号，如将380V的交流电源信号整流成540V电压的直流电源信号。该直流电源信号为变频器提供功率，以控制变频器工作。采用并联的可控硅可以在不影响可控硅寿命的同时，为变频器提供更大的功率。

滤波电容电路与可控硅连接，用于对直流电源信号进行滤波处理。直流电源信号经滤波电容电路处理后可以为变频器提供功率，用于控制变频器的工作。驱动信号检测电路与滤波电容电路连接，用于接收交流电源信号，并根据交流电源信号和经滤波处理后的直流电源信号输出驱动输入信号，并传输至均流电路。

均流电路与驱动信号检测电路以及可控硅连接，用于根据驱动输入信号输出第一驱动信号和第二驱动信号，以控制可控硅对交流电源信号进行整流。均流电路控制可控硅门极驱动的导通，为可控硅提供驱动功率，使两个并联的可控硅同时导通，且流过的电流接近相等。

这样能为并联的可控硅提供驱动信号，使并联的可控硅电流负载一致性高，成本低、结构简单、体积小、可靠性高。

将本实施方式中的变频器控制电路与现有技术中的变频器控制电路分别进行测试比较。参见图2和图3，图2是根据现有技术中的可控硅的电流示意图，图3是根据本发明第一实施方式中的可控硅的电流示意图。其中，实线表示可控硅1导通时的电流示意图，虚线表示可控硅2导通时的电流示意图。由于现有技术的变频器控制电路中，简单的将可控硅驱动门极直接连接，因可控硅驱动门极的阻抗一致性不高，如果其中一个可控硅先导通，会将驱动电压拉下，另一个可控硅很难被导通。从图2中可知，在上半周期时，可控硅1明显没有开通。而本发明第一实施方式中的变频器控制电路，每个可控硅配上单独的驱动电路，并保证第一驱动信号和第二驱动信号的准确性，驱动能力符合设计要求，使可控硅的负载一致，即可满足可控硅并联均流的一致性。从图3中可知，在上半周期时，两个可控硅同时导通，且导通电流大小相近，达到均流效果。

在本实施方式中，驱动信号检测电路利用三线的线电压与母线电压的电压差产生驱动输入信号。具体地，驱动信号检测电路比较交流电源信号的峰值与直流电源信号，当交流电源信号的峰值大于直流电源信号时，输出驱动输入信号；当交流电源信号的峰值小于直流电源信号时，驱动信号检测电路停止输出驱动输入信号。

本发明的第二实施方式涉及一种变频器控制电路。第二实施方式在第一实施方式的基础上作了进一步细化，给出了均流电路的具体结构，如图4所示。在本发明第二实施方式中，均流电路包括：RC滤波电路、迟滞比较电路、电流放大电路以及光耦驱动电路。

RC滤波电路用于接收驱动输入信号，并对驱动输入信号进行滤波处理，以抑制高频干扰信号，可以提高电路稳定性。迟滞比较电路与RC滤波电路连接，用于将经滤波处理后的驱动输入信号的电压与第一参考电压进行比较，输出驱动控制信号，驱动控制信号的波形为标准的数字量。迟滞比较电路将驱动输入信号的波形变成波形为标准的的数字量的驱动控制信号，可防止频率变化过快而产生振荡。电流放大电路与迟滞比较电路连接，用于对驱动控制信号进行电流放大，可以增强驱动控制信号的驱动能力。光耦驱动电路与电流放大电路连接，用于将经电流放大的驱动控制信号隔离转换为第一驱动信号和第二驱动信号，以驱动并联的可控硅对交流电源信号进行整流。光耦驱动电路将前后信号隔离，并将驱动控制信号转换成第一驱动信号和第二驱动信号，即将一路驱动控制信号转换成两路驱动信号，用来驱动两个并联的可控硅，使两个并联的可控硅同时开通。

在本实施方式中，第一驱动信号和第二驱动信号分别驱动两个并联的可控硅对交流电源信号进行整流，并控制流过两个并联的可控硅的电流近似相等。这样可以防止一个可控硅负载过小，另一个可控硅负载过大，从而使负载过大的可控硅寿命减小或直接损坏。

上面介绍了均流电路的结构及工作过程，下面对均流电路的具体电路进行详细地介绍。

如图5所示，RC滤波电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2。第一电阻R1的第一端接收驱动输入信号Gin，第二电阻R2的第一端接第一参考电压Vref，第一电阻R1第二端和第二电阻R2的第二端与迟滞比较电路连接，第一电阻R1的第二端还通过第一电容C1接地，第二电阻R2的第二端还通过第二电容C2接地。

迟滞比较电路包括：比较器U1、第三电阻R3以及第四电阻R4。比较器U1的正输入端与第一电阻R1的第二端连接，比较器U1的负输入端与第二电阻R2的第二端连接，第三电阻R3连接在比较器U1的正输入端与输出端之间，比较器U1的输出端还通过第四电阻R4接第二参考电压VCC。

电流放大电路包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3以及开关管Q1。第五电阻R5的第一端与迟滞比较电路连接，即与比较器U1的输出端连接，第五电阻R5的第二端与开关管Q1的第一端连接，第五电阻R5的第二端还分别通过第六电阻R6和第三电容C3接地，开关管Q1的第二端与光耦驱动电路连接，开关管Q1的第三端接地。

在本实施方式中，开关管Q1可以为双极结型晶体管。其中，开关管Q1的第一端为基极，第二端为集电极，第三端为发射极；或者，开关管Q1也可以为场效应晶体管。其中，开关管Q1的第一端为栅极，第二端为漏极，第三端为源极。

光耦驱动电路包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第四电容C4以及光耦U2。光耦U2的第一端1通过串联的第七电阻R7和第八电阻R8接第二参考电压VCC，光耦U2的第一端1还与电流放大电路连接，具体地，光耦U2的第一端1与开关管Q1的第二端连接。光耦U2的第二端2连接在第七电阻R7与第八电阻R8之间，第四电容C4连接在光耦U2的第一端1和第二端2之间，光耦U2的第三端3与第四端4连接在一起，并分别经第九电阻R9输出第一驱动信号Gout1，经第十电阻R10输出第二驱动信号Gout2。

在本实施方式中，驱动信号检测电路输出的驱动输入信号Gin经第一电阻R1和第一电容C1组成的滤波电阻滤波后传输至比较器U1的正输入端，而第一参考电压Vref经第二电阻R2和第二电容C2组成的滤波电路滤波后传输至比较器U1的负输入端，比较器U1对驱动输入信号Gin和第一参考电压Vref比较后输出驱动控制信号，该驱动控制信号经开关管Q1进行放大后传输至光耦U2，经光耦U2隔离输出第一驱动信号Gout1和第二驱动信号Gout2，以分别控制两个并联的可控硅的导通与判断，并在控制两个并联的可控硅同时导通时，还同时控制流过该两个可控硅的电流近似相等，防止其中一个可控硅因负载过大导致寿命减小或直接损坏。

本发明的第三实施方式涉及一种变频器控制电路。第三实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：如图6所示，在本发明第三实施方式中，变频器控制电路还包括预充电电路。预充电电路与滤波电容电路连接，用于根据交流电源信号对滤波电容电路进行预充电以防止滤波电容电路中的滤波电容发生电压突变，以防止滤波电容电路中的滤波电容被击穿。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种变频器控制电路，其特征在于，所述变频器控制电路包括：

两个并联的可控硅，用于接收交流电源信号，并将所述交流电源信号整流成直流电源信号；

滤波电容电路，与所述可控硅连接，用于对所述直流电源信号进行滤波处理；

驱动信号检测电路，与所述滤波电容电路连接，用于接收所述交流电源信号，并根据所述交流电源信号和经滤波处理后的所述直流电源信号输出驱动输入信号；

均流电路，与所述驱动信号检测电路以及所述可控硅连接，用于根据所述驱动输入信号输出第一驱动信号和第二驱动信号，以控制所述可控硅对所述交流电源信号进行整流；

所述均流电路包括：

RC滤波电路，用于接收所述驱动输入信号，并对所述驱动输入信号进行滤波处理，以抑制高频干扰信号；

迟滞比较电路，与所述RC滤波电路连接，用于将经滤波处理后的所述驱动输入信号的电压与第一参考电压进行比较，输出驱动控制信号，所述驱动控制信号的波形为标准的数字量；

电流放大电路，与所述迟滞比较电路连接，用于对所述驱动控制信号进行电流放大；

光耦驱动电路，与所述电流放大电路连接，用于将经电流放大的所述驱动控制信号隔离转换为所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，以驱动并联的可控硅对所述交流电源信号进行整流。

2.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述驱动信号检测电路用于：比较所述交流电源信号的峰值与经滤波处理后的所述直流电源信号，当所述交流电源信号的峰值大于经滤波处理后的所述直流电源信号时，输出所述驱动输入信号。

3.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号分别驱动两个并联的所述可控硅对所述交流电源信号进行整流，并控制流过两个并联的所述可控硅的电流近似相等。

4.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述RC滤波电路包括：第一电阻、第二电阻、第一电容以及第二电容，所述第一电阻的第一端接收所述驱动输入信号，所述第二电阻的第一端接所述第一参考电压，所述第一电阻第二端和所述第二电阻的第二端与所述迟滞比较电路连接，所述第一电阻的第二端还通过所述第一电容接地，所述第二电阻的第二端还通过所述第二电容接地。

5.根据权利要求4所述的变频器控制电路，其特征在于，所述迟滞比较电路包括：比较器、第三电阻以及第四电阻，所述比较器的正输入端与所述第一电阻的第二端连接，所述比较器的负输入端与所述第二电阻的第二端连接，所述第三电阻连接在所述比较器的正输入端与输出端之间，所述比较器的输出端还通过所述第四电阻接第二参考电压。

6.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述电流放大电路包括：第五电阻、第六电阻、第三电容以及开关管，所述第五电阻的第一端与所述迟滞比较电路连接，所述第五电阻的第二端与所述开关管的第一端连接，所述第五电阻的第二端还分别通过所述第六电阻和所述第三电容接地，所述开关管的第二端与所述光耦驱动电路连接，所述开关管的第三端接地。

7.根据权利要求6所述的变频器控制电路，其特征在于，所述开关管为双极结型晶体管，所述开关管的第一端为基极，第二端为集电极，第三端为发射极；或

所述开关管为场效应晶体管，所述开关管的第一端为栅极，第二端为漏极，第三端为源极。

8.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述光耦驱动电路包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第四电容以及光耦，所述光耦的第一端通过串联的所述第七电阻和所述第八电阻接第二参考电压，所述光耦的第一端还与所述电流放大电路连接，所述光耦的第二端连接在所述第七电阻与所述第八电阻之间，所述第四电容连接在所述光耦的第一端和第二端之间，所述光耦的第三端与第四端连接在一起，并分别经所述第九电阻输出所述第一驱动信号，经所述第十电阻输出所述第二驱动信号。

9.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述变频器控制电路还包括：预充电电路，与所述滤波电容电路连接，用于根据所述交流电源信号对所述滤波电容电路进行预充电以防止所述滤波电容电路中的滤波电容发生电压突变。