CN108736759A - 一种逆变电路、变频器、电机、压缩机和空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种逆变电路、变频器、电机、压缩机和空调器，其中逆变电路包括三对桥臂和三条输出相线，每条输出相线皆连接一个保护电路，所述保护电路包括电流采样电路、控制开关和控制器，所述电流采样电路采样输出相线的电流，所述控制开关与变频器下桥臂功率开关并联，所述控制器连接所述电流采样电路、下桥臂功率开关和控制开关，控制器根据相线输出电流值和下桥臂功率开关的PWM信号、以及下桥臂功率开关集电极电压来控制所述控制开关的通断；本发明有效解决了变频器外置驱动可能导致的误保护问题，增加了系统的可靠性，增加了IGBT的使用寿命，提高了变频器驱动电路的可靠性；采用该变频器使压缩机和空调器提高了可靠性和使用寿命。

Description

一种逆变电路、变频器、电机、压缩机和空调器
技术领域
本发明涉及变频器，尤其涉及一种驱动外置型变频器防止集射极保护误触发的变频器、以及带该变频器的压缩机和空调器。
背景技术
现阶段的外置驱动变频器在某些特定的情况下，所有测量集射极保护电路中都会出现误动作，最有可能出现在动态过程中，一个显著的物理效应也出现在零电流转换谐振应用中，这在高频开关的应用中是十分常见的。参看图1示出的现有变频器拓扑结构，假设U相的电流Iu流入电机为正，IGBT VT1和二极管VD2会交互地开通。一但VT1被关断，无论IGBTVT2是否导通，负载电流都开始向VD2换流，VT2的电流仍然保持为零。结合图2，如果电流Iu是正弦波，半个周期后它将过零点，然后反向，这样一来，IGBT VT2和二极管VD1就要开通了。如果二极管VD2导通过程中，电流Iu由正变为负，相位发生改变，与此同时，IGBT VT2被打开，电流会从VD2流向VT2。当VT2的MOS通道已经建立，但是漂移带还没充满电荷载流子时，IGBT在这个点上会有一个相对大的内部等效电阻。这个电阻和已经被导通的电流Iu会在IGBT中较短时间内产生电压降，这个电压降比IGBT在相同电流下标称饱和电压还要大。直到IGBT完全充满了电荷载流子，逐步降低至标称饱和电压。另外，二极管VD2的换流路径到IGBT VT2时，由于内部杂散电感会导致瞬时电压，同时叠加上前述电压。如果总电压大于激励极的集射极保护电路监控反馈临界值，将会产生误动作在极端条件下可能会造成IGBT损坏。
故此业内亟需开发一种能有效防止集射极保护误触发的变频器、以及带该变频器的压缩机和空调器。
发明内容
本发明是要解决现有技术中集射极保护电路容易被误触发的问题，提出一种防止集射极保护误触发的变频器，以及带该变频器的压缩机和空调。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种逆变电路，其包括三对桥臂和三条输出相线，每条输出相线皆连接一个保护电路，所述保护电路包括电流采样电路、控制开关和控制器，所述电流采样电路采样输出相线的电流，所述控制开关与变频器下桥臂功率开关并联，所述控制器连接所述电流采样电路、下桥臂功率开关和控制开关，控制器根据相线输出电流值和下桥臂功率开关的PWM信号、以及下桥臂功率开关集电极电压来控制所述控制开关的通断。
所述控制器在相线输出电流值为零、并且所述PWM信号为高电平、并且下桥臂功率开关集电极电压超过阈值电压时控制所述控制开关导通。
所述控制器包括连接下桥臂功率开关集电极电压和阈值电压的比较器、以及连接比较器输出端、所述PWM信号、电流采样电路的逻辑电路，所述逻辑电路控制所述控制开关的通断。
所述逻辑电路包括非门和与门；所述比较器的反相输入端接所述阈值电压、其同相输入端接所述下桥臂功率开关集电极电压、其输出端连接所述与门的一个输入端，所述非门的输入端连接所述电流采样电路、其输出端连接所述与门的另一个输入端，与门的另外一个输入端连接所述PWM信号，与门的输出端连接所述控制开关的控制端。
所述阈值电压为直流4伏电压。
所述电流采样电路采用采样电阻或电流传感器。
所述控制开关采用高频大电流MOS管。
本发明还设计了一种变频器，所述变频器具有上述的逆变电路。
本发明还设计了一种电机，所述电机采用上述的变频器。
本发明还设计了一种压缩机，所述压缩机采用上述的电机。
本发明还设计了一种空调器，所述空调器采用上述的压缩机。
与现有技术相比，本发明有效解决了变频器外置驱动可能导致的误保护问题，增加了系统的可靠性，增加了IGBT的使用寿命，提高了变频器驱动电路的可靠性；采用该变频器使压缩机和空调器提高了可靠性和使用寿命。
附图说明
图1为传统变频器拓扑结构图；
图2为过电流示意图；
图3为本发明较佳实施例的拓扑结构图；
图4为控制器的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种防止集射极保护误触发的逆变电路，发明的核心内容是在下桥臂功率开关两端并接一个控制开关，在集射极保护电路（Ucesat）误触发发生之前导通控制开关，从而避免误触发。参看图3，一种逆变电路，包括三对桥臂和三条输出相线，每条输出相线皆连接一个保护电路，所述保护电路包括电流采样电路、控制开关和控制器，所述电流采样电路采样输出相线的电流，所述控制开关与变频器下桥臂功率开关并联，所述控制器连接所述电流采样电路、下桥臂功率开关和控制开关，控制器根据相线输出电流值和下桥臂功率开关的PWM信号、以及下桥臂功率开关集电极电压来控制所述控制开关的通断。
本发明通过增加防止集射极保护电路误触发的保护电路，解决了变频驱动在实际运行过程中造成的误保护，提高了电路的稳定性，同时也延长了IGBT使用寿命。
在较佳实施例中，所述控制器在相线输出电流值为零、并且所述PWM信号为高电平、并且下桥臂功率开关集电极电压超过阈值电压时控制所述控制开关导通。
所述控制器包括连接下桥臂功率开关集电极电压和阈值电压的比较器、以及连接比较器输出端、所述PWM信号、电流采样电路的逻辑电路，所述逻辑电路控制所述控制开关的通断。
参看图4示出的较佳实施例，所述逻辑电路包括非门和与门；所述比较器的反相输入端接所述阈值电压、其同相输入端接所述下桥臂功率开关集电极电压、其输出端连接所述与门的一个输入端，所述非门的输入端连接所述电流采样电路、其输出端连接所述与门的另一个输入端，与门的另外一个输入端连接所述PWM信号，与门的输出端连接所述控制开关的控制端。
所述阈值电压为直流4伏电压。所述阈值电压为直流4伏电压。因为IGBT导通时有电压降产生，正常开通只有2伏特，当短路或者关断就会升高。将阈值电压设为直流4伏，是为了鉴别非正常开通状态。阈值设置太低，容易受到干扰导致误保护；阈值设置太高，容易造成保护不及时。
所述电流采样电路采用采样电阻或电流传感器。所述控制开关采用高频大电流MOS管。
下面结合图3、4详述本发明工作原理，变频器U、V、W控制电路保护电路结构相同，以下仅以U相为例进行说明。上面的背景技术中阐述集射极保护电路通常在此相电流过零点向下时候发生，因此当电流为零的时候此相的电流采样电路会检测到零电平（V，W相同理），下桥臂功率开关集电极电压与阈值电压相比为高电平，比较器输出高电平到与门的一个输入端，U相电流采样电路发来零电平，经非门成为高电平、并输出到与门的另一个输入端，而在此同时下桥臂功率开关控制端上的PWM信号为高电平，该高电平输到与门的另外一个输入端，从而与门输出一个高电平控制与VT2并联的控制开关（高频大电流MOS管）会打开，MOS管电阻在IGBT前急剧下降，换流电流二极管从MOS管流入地，加在IGBT两端的电压Uce能快速降低，有效避免了集射极保护电路误触发，同时也延长了IGBT的使用寿命。
本发明还公开了一种变频器，所述变频器具有上述的逆变电路。
本发明还公开了一种电机，所述电机采用上述的变频器。
本发明还公开了一种压缩机，所述压缩机采用上述的电机。
本发明还公开了一种空调器，所述空调器采用上述的压缩机。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (11)

1.一种逆变电路，包括三对桥臂和三条输出相线，其特征在于：每条输出相线皆连接一个保护电路，所述保护电路包括电流采样电路、控制开关和控制器，所述电流采样电路采样输出相线的电流，所述控制开关与变频器下桥臂功率开关并联，所述控制器连接所述电流采样电路、下桥臂功率开关和控制开关，控制器根据相线输出电流值和下桥臂功率开关的PWM信号、以及下桥臂功率开关集电极电压来控制所述控制开关的通断。
2.如权利要求1所述的逆变电路，其特征在于：所述控制器在相线输出电流值为零、并且所述PWM信号为高电平、并且下桥臂功率开关集电极电压超过阈值电压时控制所述控制开关导通。
3.如权利要求2所述的逆变电路，其特征在于：所述控制器包括连接下桥臂功率开关集电极电压和阈值电压的比较器、以及连接比较器输出端、所述PWM信号、电流采样电路的逻辑电路，所述逻辑电路控制所述控制开关的通断。
4.如权利要求3所述的逆变电路，其特征在于：所述逻辑电路包括非门和与门；所述比较器的反相输入端接所述阈值电压、其同相输入端接所述下桥臂功率开关集电极电压、其输出端连接所述与门的一个输入端，所述非门的输入端连接所述电流采样电路、其输出端连接所述与门的另一个输入端，与门的另外一个输入端连接所述PWM信号，与门的输出端连接所述控制开关的控制端。
5.如权利要求2所述的逆变电路，其特征在于：所述阈值电压为直流4伏电压。
6.如权利要求1所述的逆变电路，其特征在于：所述电流采样电路采用采样电阻或电流传感器。
7.如权利要求1所述的逆变电路，其特征在于：所述控制开关采用高频大电流MOS管。
8.一种变频器，其特征在于：所述变频器具有权利要求1至7任一项所述的逆变电路。
9.一种电机，其特征在于：所述电机采用权利要求8所述的变频器。
10.一种压缩机，其特征在于：所述压缩机采用权利要求9所述的电机。
11.一种空调器，其特征在于：所述空调器采用权利要求10所述的压缩机。
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