CN107437792B - 变频器充电电路的保护方法、装置及其变频器 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种变频器充电电路保护的方法及装置，属于变频器技术领域。该方法包括：检测所述变频器的输出电流；根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流；根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述信号控制开关异常断开时的直流电压变化基准值；实时检测所述直流电容的直流电压变化量；比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。本发明能够检测变频器的继电器触点异常断开，从而避免充电电路中的充电电阻过热导致电阻本身及变频器外壳烧损。

Description

变频器充电电路的保护方法、装置及其变频器

技术领域

本公开涉及变频器的技术领域，尤其涉及一种变频器充电电路的保护方法、装置及其变频器。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，节能减排的需要越来越大，在电机控制中变频器的应用也越来越多，也对变频器的自身安全提出了更高的要求。变频器是将恒压恒频的交流电转变成变压变频的交流电的装置，以满足交流电动机变频调速的需要。

变频器充电电路一般由继电器和充电电阻、直流电容构成。变频器上电时，通过充电电阻给直流电容充电，充电结束后，继电器吸合。变频器正常运行期间，继电器一直处于吸合状态。如果继电器达到使用寿命或者继电器触点接触不良造成变频器运行中继电器触点突然断开，变频器直流电流就会流过充电电阻，导致充电电阻发热，并将充电电阻或者变频器外壳烧损。

因此，需要一种新的变频器充电电路的保护方法、装置及其变频器。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开提供一种变频器充电电路的保护方法、装置及其变频器，能够判断继电器触点是否异常断开，从而防止充电电阻发热，避免充电电阻自身及变频器外壳烧损。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一方面，提供一种变频器充电电路的保护方法，包括：检测所述变频器的输出电流；根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流；根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述信号控制开关异常断开时的直流电压变化基准值；实时检测所述直流电容的直流电压变化量；比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。

根据本公开的一实施方式，其中所述信号控制开关包括继电器、晶闸管和/或接触器。

根据本公开的一实施方式，其中所述信号控制开关异常断开是所述变频器正常运行过程中，所述继电器的触点断开。

根据本公开的一实施方式，其中所述故障保护指令控制所述变频器切断输出，停止运行。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种变频器充电电路的保护装置，其中所述充电电路包括信号控制开关和充电电阻、直流电容，包括：第一检测模块，用于检测所述变频器的输出电流；第一计算模块，用于根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流；第二计算模块，用于根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述信号控制开关异常断开时的直流电压变化基准值；第二检测模块，用于实时检测所述直流电容的直流电压变化量；比对模块，用于比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；输出模块，用于当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。

根据本公开的一实施方式，其中所述信号控制开关包括继电器、晶闸管和/或接触器。

根据本公开的一实施方式，其中所述信号控制开关异常断开是所述变频器正常运行过程中，所述继电器的触点断开。

根据本公开的一实施方式，其中所述故障保护指令控制所述变频器切断输出，停止运行。

根据本公开实施例的再一方面，提供一种变频器，包括：依次连接的整流电路、充电电路和逆变电路；其中所述充电电路包括信号控制开关和充电电阻、直流电容；直流电压检测电路，用于实时检测所述直流电容的直流电压变化量；输出电流检测电路，用于检测所述变频器的输出电流；控制单元，用于根据所述输出电流和所述直流电压变化量判断所述信号控制开关是否异常断开。其中所述信号控制开关和所述充电电阻并联，其一端与所述整流电路的第一输出端耦接，另一端与所述逆变电路的第一输入端耦接；所述直流电容的一端与所述逆变电路的所述第一输入端耦接，另一端与所述整流电路的第二输出端耦接。

根据本公开的一实施方式，其中所述控制单元判断所述信号控制开关是否异常断开包括：接收所述直流电压变化量和所述输出电流；根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流；根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述信号控制开关异常断开时的直流电压变化基准值；比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。

根据本公开的变频器充电电路保护的方法、装置及其变频器，通过检测变频器充电电路的直流电容两端的直流电压和变频器输出端的输出电流，来判断继电器触点是否断开。如果变频器正常运行中，继电器触点断开的话，变频器发生故障，切断输出，停止运行，从而防止充电电阻发热，避免充电电阻自身及变频器外壳烧损。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1示意性示出根据本公开示例实施方式的变频器充电电路的保护方法的流程图；

图2示意性示出根据本公开示例实施方式的变频器充电电路的保护装置的框图；

图3示意性示出现有的变频器的框图；

图4示意性示出变频器的充电回路的示意图；

图5示意性示出根据本公开示例实施方式的变频器的框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1示意性示出根据本公开示例实施方式的变频器充电电路的保护方法的流程图。

其中所述充电电路包括信号控制开关和充电电阻、直流电容，如图1所示，在步骤S110，检测所述变频器的输出电流。

在示例性实施例，其中所述信号控制开关包括继电器、晶闸管和/或接触器。

在示例性实施例，所述充电电阻，起到上电软起动限流作用。

在示例性实施例，所述直流电容也可以称之为有极性电容，所述有极性电容可以是电解电容，例如钽电容，全称是钽电解电容，特点是寿命长、电容器耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好。

其中所述变频器的输出电流是变频器输出端子连接电机后，从变频器经输出端子流入到电机的电流。

在步骤S120，根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流。

其中根据所述输出电流计算所述直流电流是通过试验测试的方法来算出的。试验时获取一组输出电流数值，然后再获取每个输出电流对应的直流电流数值，根据这两组数据计算出所述输出电流和所述直流电流之间的关系。

例如，可以对两组试验测试获得的所述输出电流和所述直流电流数据进行数据拟合，获得经验公式，将该经验公式用于本公开实施方式中获得实际测量的输出电流相对应的直流电流。具体的数据拟合方式可以根据对精确度的要求、电路结构设计等来选择，本发明在此不做限定。

在步骤S130，根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述信号控制开关异常断开时的直流电压变化基准值。

在示例性实施例，其中所述信号控制开关异常断开是所述变频器正常运行过程中，所述继电器的触点断开。

在步骤S140，实时检测所述直流电容的直流电压变化量。

在步骤S150，比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，进入下一步；反之，跳转到步骤S180。

在步骤S160，判断持续时间是否超过预定时间，当超过所述约定时间时，进入下一步；反之，跳转到步骤S180。

在步骤S170，输出故障保护指令。

在示例性实施例，其中所述故障保护指令控制所述变频器切断输出，停止运行。

在步骤S180，结束。

图2示意性示出根据本公开示例实施方式的变频器充电电路的保护装置的框图。

如图2所示，其中所述充电电路包括信号控制开关和充电电阻、直流电容，该装置包括：第一检测模块210，用于检测所述变频器的输出电流；第一计算模块220，用于根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流；第二计算模块230，用于根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述继电器异常断开时的直流电压变化基准值；第二检测模块240，用于实时检测所述直流电容的直流电压变化量；比对模块250，用于比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；输出模块260，用于当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。

在示例性实施例，其中所述信号控制开关包括继电器、晶闸管和/或接触器。

在示例性实施例，其中所述信号控制开关异常断开是所述变频器正常运行过程中，所述继电器的触点断开。

在示例性实施例，其中所述故障保护指令控制所述变频器切断输出，停止运行。

图3示意性示出现有的变频器的框图。

如图3所示，变频器包括依次连接的整流电路310、充电电路320和逆变电路330，其中所述充电电路320包括充电电阻321、继电器322和直流电容323。

该变频器的充电电路320中的继电器322断开后，直流电流流过充电电阻321，造成充电电阻321烧损，既存变频器没有对此进行保护，造成变频器充电电阻321损伤。

图4示意性示出变频器的充电回路的示意图。

如图4所示，变频器运行中，继电器322触点断开，直流电容323输出的直流电压会下降。直流电压的变化量就是充电电阻321本身的压降。

其中，Vref是变频器整流后的电压，R是充电电阻321的阻值，Vdc是直流电容323输出的直流电压，Idc是直流电流。

当继电器322触点吸合时，触点电压为零，所以Vdc＝Vref。

当继电器322触点断开时，直流电流流经充电电阻321，所以Vdc＝Vref-R*Idc。

直流电压的变化量ΔV＝R*Idc。

变频器的输出负载不同，变频器直流电流也不同，充电电阻321两端电压也不同，因而变频器直流电压的变化量也不同。本公开可以通过实时检测的变频器输出电流数值，并计算出变频器直流电流，直流电流与充电电阻的阻值计算出判断继电器触点断开与否的直流电压变化量基准值。如果实时检测的直流电压变化量大于基准值，且持续时间超过变频器内部设定的检查时间，变频器产生故障切断输出，保护变频器。

图5示意性示出根据本公开示例实施方式的变频器的框图。

如图5所示，该变频器包括依次连接的整流电路310、充电电路320和逆变电路330；其中所述充电电路320包括信号控制开关(图示中以继电器322为例进行说明)和充电电阻321、直流电容323，其中所述继电器322和所述充电电阻321并联，其一端与所述整流电路310的第一输出端耦接，另一端与所述逆变电路330的第一输入端耦接；所述直流电容323的一端与所述逆变电路330的所述第一输入端耦接，另一端与所述整流电路310的第二输出端耦接；直流电压检测电路510，用于实时检测所述直流电容323的直流电压变化量，其可以跨接于所述直流电容323的两端与所述直流电容323并联；输出电流检测电路520，用于检测所述变频器的输出电流，其可以设置于所述变频器的输出端；控制单元，用于根据所述输出电流和所述直流电压变化量判断所述继电器322是否异常断开，其可以分别与所述直流电压检测电路510和所述输出电流检测电路520连接。

在示例性实施例，其中所述控制单元判断所述继电器322是否异常断开包括：接收所述直流电压变化量和所述输出电流；根据所述输出电流获取所述充电电阻321的直流电流；根据所述直流电流和所述充电电阻321的阻值得到所述继电器322异常断开时的直流电压变化基准值；比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。

在示例性实施例，所述输出电流检测电路520可以包括霍尔电流传感器和常用的电流检测电路。为了达到较好效果，本实施例中所述电流检测电路选用毫欧电阻电流检测电路，所述霍尔电流传感器与所述毫欧电阻电流检测电路相连，并且连接到逆变模块的输出端上，霍尔电流传感器将检测到的电流信号转化为电压信号并通过常用的毫欧电阻电流检测电路进行处理成变频器主控制器CPU能接受的信号。

在示例性实施例，所述整流电路310可以是桥式整流电路，由六个二极管构成，该六个二极管两个串联成一组构成一个桥，形成三个桥，且该三桥相互并联连接。每组二极管的节点处分别接入三相交流电的W相线、V相线和U相线。

在示例性实施例，所述直流电压检测电路510可以是电阻串联分压电路或者其他任意现有的可以用于测量直流电压的装置。

在示例性实施例，所述变频器还包括供电电路。在其它实施例，所述变频器还包括主回路供电检测电路，用于检测所述供电电路是否开始供电。

在示例性实施例，所述逆变电路330为三相桥式IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)回路。IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT模块直接应用于变频器上。IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。

在其它实施例，所述逆变电路330也可以是单相桥式逆变电路，例如可以由四个IGBT构成。分别称为第一IGBT，第二IGBT，第三IGBT和第四IGBT元件，其中，第一和第二IGBT元件为一组，第三和第四IGBT元件为一组，第一IGBT元件的发射极与第二IGBT元件的集电极连接，第三IGBT元件的发射极与第四IGBT元件的集电极连接，第一IGBT元件的集电极与第三IGBT元件的集电极连接，第二IGBT元件和第四IGBT元件的发射极连接。单相桥式逆变电路330的两个输入端分别为：第一和第三IGBT元件相互连接的集电极，第二和第四IGBT元件相互连接的发射极。单相桥式逆变电路330的两个输出端一个连接在第一IGBT元件发射极和第二IGBT元件集电极之间，另一个连接在第三IGBT元件发射极和第四IGBT元件集电极之间。

变频器运行时，所述继电器322的触点断开，原来流经继电器322的变频器直流电流就会流过所述充电电阻321，并在所述充电电阻321上产生压降，从而导致所述直流电容323两端电压下降。

如果负载大时(额定负载的50％以上)，变频器直流电流很大，所述充电电阻321两端电压很高，所述直流电容323两端压降就会下降很多。当所述直流电容323两端电压下降到该变频器的欠压保护等级以下时，变频器发生欠压故障，该变频器关断输出。

当负载小时(额定负载的50％以下)，变频器直流电流很小，所述充电电阻,321两端压降很低，所述直流电容323两端电压下降但是还未达到欠压保护等级以下，变频器还在运行。长时间运行容易导致所述充电电阻321发热、烧损，从而损坏变频器。

为了防止意外发生，本公开采用一种通过实施检测变频器直流电压和输出电流，来判断继电器触点是否断开的方法及装置。如果变频器正常运行中，继电器触点断开的话，变频器发生故障，切断输出，停止运行，从而防止充电电阻发热，避免充电电阻自身及变频器外壳烧损。

在示例性实施例，其中所述控制单元设置于变频器的主控制处理器(CPU)530中。

在示例性实施例，所述变频器的主控制处理器530可以进一步包括一微处理器和驱动电路。

在示例性实施例，所述变频器还可以包括位于所述信号控制开关和所述微处理器之间的用于发送所述微处理器指令的变压器和光电耦合器。当所述微处理器监测到所述充电电路320的所述信号控制开关异常时，及时将故障信息通知给所述主控制处理器530，并根据所述主控制处理器530的指令封锁所述逆变电路330的控制脉冲。

本发明实施例中其它内容参考上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

本公开的变频器充电电路的保护方法及装置，通过检测变频器的输出电流，根据所述输出电流与所述直流电流的相关关系，推算出变频器直流侧流过继电器的直流电流，根据直流电流和充电电阻阻值计算出变频器充电电路继电器异常断开时的直流电压变化基准值。变频器实时检测直流侧电压，当实际直流电压变化数值超过基准值，并且持续一定时间，通过软件计算确认继电器有异常。如果继电器发生异常，变频器产生故障输出，保护变频器。切断变频器输出，防止充电电阻烧损。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (9)

1.一种变频器充电电路的保护方法，其中所述充电电路包括信号控制开关和充电电阻、直流电容，其特征在于，包括：

检测所述变频器的输出电流；

根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流；

根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述信号控制开关异常断开时的直流电压变化基准值；

实时检测所述直流电容的直流电压变化量；

比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；

当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述信号控制开关包括继电器、晶闸管和/或接触器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述信号控制开关异常断开是所述变频器正常运行过程中，所述继电器的触点断开。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述故障保护指令控制所述变频器切断输出，停止运行。

5.一种变频器充电电路的保护装置，其中所述充电电路包括信号控制开关和充电电阻、直流电容，其特征在于，包括：

第一检测模块，用于检测所述变频器的输出电流；

第一计算模块，用于根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流；

第二计算模块，用于根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述信号控制开关异常断开时的直流电压变化基准值；

第二检测模块，用于实时检测所述直流电容的直流电压变化量；

比对模块，用于比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；

输出模块，用于当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，其中所述信号控制开关包括继电器、晶闸管和/或接触器。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，其中所述信号控制开关异常断开是所述变频器正常运行过程中，所述继电器的触点断开。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，其中所述故障保护指令控制所述变频器切断输出，停止运行。

9.一种变频器，其特征在于，包括：

依次连接的整流电路、充电电路和逆变电路；其中

所述充电电路包括信号控制开关和充电电阻、直流电容，其中

所述信号控制开关和所述充电电阻并联，其一端与所述整流电路的第一输出端耦接，另一端与所述逆变电路的第一输入端耦接；

所述直流电容的一端与所述逆变电路的所述第一输入端耦接，另一端与所述整流电路的第二输出端耦接；

直流电压检测电路，用于实时检测所述直流电容的直流电压变化量；

输出电流检测电路，用于检测所述变频器的输出电流；

控制单元，用于根据所述输出电流和所述直流电压变化量判断所述信号控制开关是否异常断开；

所述控制单元判断所述信号控制开关是否异常断开包括：

接收所述直流电压变化量和所述输出电流；

根据所述输出电流获取所述充电电阻的直流电流；

根据所述直流电流和所述充电电阻的阻值得到所述信号控制开关异常断开时的直流电压变化基准值；

比对所述直流电压变化量和所述直流电压变化基准值；

当所述直流电压变化量大于所述直流电压变化基准值，且持续时间超过预定时间时，输出故障保护指令。