CN111122957A - 过电压检测电路、过电压检测方法、逆变器及空气调节器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种过电压检测电路(10)，用于检测逆变器(20)的母线电压(V0)的过电压，具备：电压检测单元(1)，对逆变器(20)的母线电压(V0)进行检测并输出检测电压(V1)；基准电压生成单元(2)，生成并输出基准电压(V2)作为逆变器(20)的母线电压(V0)的过电压判定基准值；比较单元(3)，对检测电压(V1)和基准电压(V2)进行比较并输出比较结果；以及控制单元(4)，对基准电压生成单元(2)及逆变器(20)进行控制，在检测电压(V1)大于基准电压(V2)的情况下，控制单元(4)使逆变器(20)停止，并使基准电压生成单元(2)增大基准电压(V2)，在逆变器(20)重启后，比较单元(3)基于增大后的基准电压进行比较。

Description

过电压检测电路、过电压检测方法、逆变器及空气调节器

技术领域

本发明涉及用于检测逆变器等功率模块的母线电压发生过电压的过电压检测电路、过电压检测方法、搭载了该过电压检测电路的逆变器、以及具备该逆变器的空气调节器。

背景技术

在空调设备等的逆变器之类的功率模块中，逆变器的母线电压有可能因为外部干扰或者逆变器自身的故障等而发生过电压，如果逆变器在过电压下继续工作，则可能导致逆变器受损，进而导致空调设备被破坏。因此，逆变器通常会搭载过电压检测电路来检测母线电压是否发生了过电压，从而对其进行过电压保护。以往的过电压检测电路利用分压电路将母线电压转换为检测电压，并将所得的检测电压与基准电压进行比较，当检测电压高于基准电压时，判定为发生了过电压，使逆变器停止工作，从而空调设备的压缩机也停止运行，之后，在导致过电压的故障原因消除后，即母线电压恢复正常后，逆变器重新开始工作。这里的基准电压基于空调设备的基本参数等设定，通过固定的电阻来提供，因此一般取固定的值作为基准电压。

例如在专利文献1中记载了一种过电压检测电路(基准值比较电路)，其将电源电压估计值与固定的基准电压进行比较，如果电源电压估计值比基准电压大，则判断为是过电压，并输出过电压检测信号。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：CN103684205A

发明内容

发明所要解决的技术问题

上述过电压检测电路能够准确地检测并判断出母线电压发生了过电压，从而及时地对逆变器进行过电压保护。然而，当母线电压在短时间内发生连续多次的电压变动(短期连续振荡)时，过电压检测电路将反复作出过电压的判断，从而逆变器和压缩机将频繁地停止再重启，从而可能导致逆变器或压缩机出现故障，最终可能导致设备完全停止运行(异常停止)。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的是提供一种能更加准确地检测出逆变器的母线电压的过电压，防止因短暂或瞬时的连续多次电压变动(电压在短期内连续振荡)造成逆变器频繁停止再重启从而导致逆变器受损的过电压检测电路、过电压检测方法、搭载了该过电压检测电路的逆变器、以及具备该逆变器的空气调节器。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的过电压检测电路用于检测逆变器的母线电压的过电压，具备：电压检测单元，对逆变器的母线电压进行检测，并输出检测电压；基准电压生成单元，生成并输出基准电压作为逆变器的母线电压的过电压判定基准值；比较单元，对检测电压和基准电压生成单元输出的基准电压进行比较，并输出比较结果；以及控制单元，对基准电压生成单元及逆变器进行控制，在比较结果是检测电压大于基准电压的情况下，控制单元使基准电压生成单元增大基准电压，并使逆变器停止，在逆变器重启后，比较单元基于增大后的基准电压进行比较。

本发明所涉及的过电压检测电路中，优选的是当基准电压达到预先设定的上限值后，使逆变器完全停止而不再重启。

本发明所涉及的过电压检测电路中，优选的是基准电压生成单元具备可变电阻器，通过改变可变电阻器的电阻值，来变更基准电压。

本发明所涉及的过电压检测电路中，优选的是每当所述检测电压小于等于所述基准电压的比较结果连续出现多次时，若所述基准电压高于预先设定的初始值，则所述控制单元使所述基准电压下降。

本发明所涉及的过电压检测电路中，优选的是还具备计数器，该计数器对所述检测电压小于等于所述基准电压的比较结果连续出现的次数进行计数。

本发明所涉及的过电压检测电路中，优选的是基准电压每次变化相同大小的值。

本发明所涉及的过电压检测电路中，优选的是基准电压每次变化不同大小的值。

本发明所涉及的过电压检测电路中，优选的是电压检测单元由分压器构成，通过对逆变器的母线电压进行分压而生成检测电压。

本发明所涉及的过电压检测方法用于检测逆变器的母线电压的过电压，包括如下步骤：

电压检测步骤，对逆变器的母线电压进行检测，并输出检测电压；

基准电压生成步骤，生成并输出基准电压作为逆变器的母线电压的过电压判定基准值；

比较步骤，对检测电压和基准电压生成单元输出的基准电压进行比较，并输出比较结果；以及

控制步骤，对基准电压及逆变器进行控制，

在比较结果是检测电压大于基准电压的情况下，增大基准电压，并使逆变器停止，在逆变器重启后，比较步骤中基于增大后的基准电压进行比较。

本发明所涉及的逆变器搭载了以上任一项所述的过电压检测电路。

本发明所涉及的空气调节器包括器搭载了以上任一项所述的过电压检测电路的逆变器、通过该逆变器驱动的电动机、以及通过该电动机驱动的压缩机。

发明效果

根据本发明，在逆变器的母线电压短暂或瞬时地连续发生多次电压变动(电压在短期内连续振荡)的情况下，通过在每次电压变动时增大过电压判定基准值，从而不仅能够更加准确地检测出母线电压的过电压，而且能够防止因短暂或瞬时的连续电压变动造成逆变器频繁停止再重启从而导致逆变器受损。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的过电压检测电路10的结构框图。

图2是本发明的实施方式所涉及的过电压检测电路10中的电压检测单元1的等效电路图。

图3是本发明的实施方式所涉及的过电压检测电路10中的基准电压生成单元2的等效电路图。

图4是本发明的实施方式所涉及的过电流检测电路10的流程图。

图5是逆变器的母线电压在短时间内连续发生电压变动(短期连续振荡)的波形图。

图6(a)、图6(b)、图6(c)、图6(d)是表示本发明的实施方式所涉及的过电压检测电路10进行过电压检测时母线电压V0与过电压判定值Vref的关系的示意图。

具体实施方式

以下，为了对本发明进行更加详细的说明，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。

图1是本发明的实施方式所涉及的过电压检测电路10的结构框图。该过电压检测电路10与逆变器20相连接，包括电压检测单元1、基准电压生成单元2、比较单元3、以及控制单元4。

图2是本发明的实施方式所涉及的过电压检测电路10中的电压检测单元1的等效电路图。图2中示出的电压检测单元1采用电阻分压的分压电路的结构。该分压电路主要由串联连接的电阻R1和电阻R2构成，电阻R1连接至电压检测单元1的输入端，电阻R1与电阻R2的连接点成为电压检测单元1的输出端。

如图1和图2所示，来自逆变器20的母线电压V0被输入至电压检测单元1的输入端，该母线电压V0经电阻R1、R2分压后，从电压检测单元1的输出端输出检测电压V1。这里，电阻R1和电阻R2的电阻值并无特别限定，可以根据逆变器20的规格以及实际需求进行适当的调整。图3是本发明的实施方式所涉及的过电压检测电路10中的基准电压生成单元2的等效电路图。基准电压生成单元2具备电源Vc、串联连接的固定电阻Rc和可变电阻Rv，从固定电阻Rc与可变电阻Rv的连接点输出基准电压V2作为逆变器20的母线电压的过电压判定基准值。本实施方式中，电源Vc提供例如15V的直流电压。可变电阻Rv与后文所述的控制单元4相连，根据来自控制单元4的控制指令，变更电阻值。当可变电阻Rv的电阻值发生变更时，基准电压生成单元2输出的基准电压V2随之变更。

基于图3所示的电路结构，基准电压V2、电源Vc的电压、电阻Rc、Rv满足以下关系。

这里，基准电压生成单元2所生成的基准电压V2具有初始值V20和最大基准电压V2max，其中，初始值V20可根据逆变器20及其它电路部件的规格等预先设定，最大基准电压V2max可通过电源Vc的电压值、可变电阻Rv的最大电阻值Rmax等来进行设定。

电压检测单元1输出的检测电压V1和基准电压生成单元2输出的基准电压V2输入至比较单元3。比较单元3可以采用公知的比较器或运算放大器的结构，其输出比较结果至控制单元4。

控制单元4由微机、CPU等构成，其接受由比较单元3输入的比较结果，并向逆变器20及基准电压生成单元2中的可变电阻Rv发出控制指令以控制其动作。例如，当比较结果是检测电压V1小于等于基准电压V2时，控制单元4判定逆变器20的母线电压正常，使逆变器5继续工作。当比较结果是检测电压V1大于基准电压V2时，控制单元4判定逆变器20的母线电压发生了过电压，使逆变器20停止工作，同时控制可变电阻Rv使其变更(增大)电阻值，从而基准电压V2也随之变化，成为增大后的基准电压V2’。在控制单元4重启逆变器20进行工作后，比较单元3对检测电压V1与增大后的基准电压V2’进行比较，控制单元4基于新的比较结果再次进行判断和相应的控制。

下面，基于图4，对本实施方式的过电流检测电路10的工作流程进行说明。

首先，在步骤S1中，比较单元3对当前的检测电压V1与基准电压V2进行比较。当比较结果是检测电压V1小于等于基准电压V2时(S1：否)，表示母线电压V0没有出现过电压，或者即使因干扰而出现了短暂的电压变动，该干扰也在电压检测单元1检测出上述检测电压V1的前一刻消除(干扰自消除)了，从而判定逆变器20的母线电压V0正常。然后，在步骤S2中，使基准电压V2保持不变，逆变器20继续工作。之后，流程返回步骤S1。

本实施方式的过电压检测电路10中还可以设置计数器，其对上述步骤S2所得到的检测电压V1小于等于基准电压V2(S1：否)的比较结果连续出现的次数进行计数。即，当步骤S2得到检测电压V1小于等于基准电压V2(S1：否)的比较结果时，计数器的计数值便加一，计数值不断地累计，直到步骤S1中出现检测电压V1大于基准电压V2(S1：是)的比较结果时，计数值复位即变为0(后述的步骤S3)。每当计数器的计数值达到5次以上，也就是说，连续5次以上都是检测电压V1小于等于基准电压V2(S1：否)的比较结果，且此时的基准电压V2高于预先设定的初始值V20的情况下，由于母线电压V0都处于正常状态，控制单元4也可以控制基准电压生成单元2使其减小可变电阻Rv的电阻值，进而使基准电压V2下降，直至基准电压恢复至初始值V20。从而，通过在母线电压处于相对正常的状态下适当地降低基准电压V2，能够提高过电压检测电路10的检测精度和灵敏度。这里的5次仅仅是一个示例，本实施方式并不限于此，也可以是其它任意的多次。

当比较结果是检测电压V1大于基准电压V2时(S1：是)，在步骤S3中判断V1＞V2的状态持续时间是否超过了时间t。若未超过时间t(S3：否)，表示持续时间非常短，即使出现过电压也很快便消除了，相当于上述干扰自消除的情况，因此，逆变器20的母线电压V0正常，返回步骤S1，逆变器20继续工作。若超过了时间t(S3：是)，表示母线电压V0中有干扰串入或者逆变器20自身发生了故障，在步骤S4中，控制单元4使逆变器20停止工作。

然后，在步骤S5中，控制单元4判断当前的基准电压V2是否超过了最大基准电压V2max。当超过了最大基准电压V2max时(S5：是)，过电压检测电路10停止工作并报错，通知工作人员过电压检测已超过承受范围(S6)。这种情况下，需要由工作人员排查故障原因，控制单元4也可以使基准电压V2恢复初始值V20，以便工作人员进行检查和维修。

当基准电压V2未超过最大基准电压V2max时(S5：否)，在步骤S7中，控制单元4控制可变电阻Rv使其增大电阻值，进而增大基准电压V2，得到增大后的基准电压V2’。

然后，在步骤S8中，控制单元4重启逆变器20，逆变器20重新开始工作，流程返回步骤S1。由此，基于增大后的基准电压V2’，进行新一轮的比较判断和控制。

因此，当逆变器20的母线电压V0发生图5所示的短期连续振荡的情况下，如果采用以往的过电压检测电路，则由于母线电压在短时间内连续多次发生过电压，逆变器将频繁地停止和重启(图5中的情况为16次)，从而很有可能导致机器受损。而通过采用本发明的过电压检测电路10，既能准确地检测出逆变器20的母线电压V0是否出现过电压，又能在发生过电压的情况下增大基准电压，从而减少逆变器停止再重启的次数(本发明的情况下有可能减少至2次或3次，甚至1次)，防止因短暂或瞬时的连续电压变动造成逆变器20反复停止再重启从而导致逆变器20受损。

本实施方式的上述步骤S7中，基准电压V2的每次变更(增大)可以都以相同大小的值进行变更，例如基准电压V2每次都增大1V，从而针对母线电压的过电压判定值Vref也相应地增大。

但基准电压V2也可以每次增大不同大小的值，例如，检测电压V1与基准电压V2相差较大时基准电压V2每次增大的值大于两者相差较小时基准电压V2每次增大的值。用于表示检测电压V1与基准电压V2的差值和基准电压V2每次增大的值之间的对应关系的映射表可以预先存储在控制单元4的存储部(未图示)中。从而，控制单元4可以根据该映射表，来正确地控制可变电阻Rv的电阻值，以得到恰当的基准电压V2。

图6(a)～图6(d)中示出利用本实施方式的过电压检测电路10进行过电压检测时母线电压V0与过电压判定值Vref的关系的示意图。这里的过电压判定值Vref对应于基准电压生成单元2所生成的基准电压V2，并且为了便于理解，示意性地示出过电压判定值Vref与基准电压V2一样每次变更(增大)相同的值(5V)的例子。图中，横轴表示时间t，纵轴表示电压V，图中的倒V字图形表示母线电压V0的一个脉冲的波形。

图6(a)中，当母线电压V0超过过电压判定值Vref0时，判定为发生过电压，逆变器停止工作。在现有技术的过电压检测电路的情况下，由于过电压判定值Vref0固定不变，因此，例如3分钟后重启逆变器时，如果此时导致过电压的故障原因或干扰没有被消除，则母线电压V0仍然超过过电压判定值Vref0，逆变器将再次停止工作。因此，逆变器将反复地重启和停止，直至故障或干扰消除为止。而频繁地重启和停止有可能导致逆变器受损。

而在本发明中，如图6(b)所示，逆变器停止工作后，过电压判定值增大，变为Vref1(＝Vref0+5V)，重启逆变器后，将基于该过电压判定值Vref1进行判定。若V0＞Vref1(图6(b))，则逆变器停止，过电压判定值继续增大，变为Vref2(＝Vref0+5V+5V)。此时，重启逆变器后，V0＜Vref2(图6(c))，因此，逆变器正常运转，过电压的情况解除。若母线电压V0仍然大于Vref2，则过电压判定值将继续增大。当增大后的过电压判定值达到最大值Vrefmax而母线电压V0仍然高于该最大值的情况下(图6(d))，逆变器完全停止工作，且无法再重启。

由图6(a)～图6(b)可知，本发明的过电压检测电路10不会像现有技术那样在发生过电压时频繁地重启和停止逆变器，能够避免因短暂或瞬时的连续电压变动造成逆变器反复停止再重启从而导致逆变器受损。

因此，本发明的过电压检测电路10既能够准确地检测出逆变器的母线电压出现过电压的情况，又能防止因短暂或瞬时的频繁电压变动导致的逆变器反复重启而损坏。

以上，对用于检测逆变器的母线电压的过电压的过电压检测电路进行了什么，但本发明并不限于此，也可以用于检测功率转换装置等功率模块的母线电压的过电压。

此外，本发明还能提供上述过电压检测电路10所使用的过电压检测方法、具备该过电压检测电路10的逆变器、以及具备这样的逆变器的空气调节器，也能够准确地检测出逆变器的母线电压出现过电压的情况，还能防止因短暂或瞬时的频繁电压变动导致的逆变器反复重启而损坏。

以上对本发明的过电压检测电路、过电压检测方法、逆变器、以及空气调节器进行了详细说明，但本发明并不局限于上述实施方式。本发明申请在其发明范围内可以对实施方式的任意结构要素进行变形，或者在实施方式中省略任意的结构要素。

此外，上述的各结构、功能、处理部、处理单元等也可以将它们的一部分或者全部用例如通过集成电路设计等以硬件来实现。另外，上述各结构、功能等也可以解释为由处理器分别实现各功能的程序，通过执行程序以软件的形式来实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息能够置于存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等记录装置，或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质。

此外，在图上示出了考虑到说明上所必须的控制线、信息线，但并不限于是示出了产品上所必须的全部的控制线、信息线。实际上也可以认为几乎所有的结构都是互相连接的。

工业上的实用性

本发明的过电压检测电路能准确地检测出母线电压的过电压，并能防止逆变器等功率模块频繁重启和停止，因此适用于逆变器等功率模块的过电压检测。

标号说明

10过电压检测电路

20逆变器

1电压检测单元

2基准电压生成单元

3比较单元

4控制单元。

Claims (11)

1.一种过电压检测电路，用于检测逆变器的母线电压的过电压，其特征在于，具备：

电压检测单元，对所述逆变器的母线电压进行检测，并输出检测电压；

基准电压生成单元，生成并输出基准电压作为所述逆变器的母线电压的过电压判定基准值；

比较单元，对所述检测电压和所述基准电压生成单元输出的基准电压进行比较，并输出比较结果；以及

控制单元，对所述基准电压生成单元及所述逆变器进行控制，

在所述比较结果是所述检测电压大于所述基准电压的情况下，所述控制单元使所述逆变器停止，并使所述基准电压生成单元增大所述基准电压，在所述逆变器重启后，所述比较单元基于增大后的所述基准电压进行比较。

2.如权利要求1所述的过电压检测电路，其特征在于，

当所述基准电压达到预先设定的上限值后，使所述逆变器完全停止而不再重启。

3.如权利要求1所述的过电压检测电路，其特征在于，

所述基准电压生成单元具备可变电阻器，通过改变所述可变电阻器的电阻值，来变更所述基准电压。

4.如权利要求3所述的过电压检测电路，其特征在于，

每当所述检测电压小于等于所述基准电压的比较结果连续出现多次时，若所述基准电压高于预先设定的初始值，则所述控制单元使所述基准电压下降。

5.如权利要求4所述的过电压检测电路，其特征在于，

还具备计数器，对所述检测电压小于等于所述基准电压的比较结果连续出现的次数进行计数，当所述检测电压大于所述基准电压时，所述计数器复位。

6.如权利要求1至5的任一项所述的过电压检测电路，其特征在于，

所述基准电压每次变化相同大小的值。

7.如权利要求1至5的任一项所述的过电压检测电路，其特征在于，

所述基准电压每次变化不同大小的值。

8.如权利要求1至5的任一项所述的过电压检测电路，其特征在于，

所述电压检测单元由分压器构成，通过对所述逆变器的母线电压进行分压而生成所述检测电压。

9.一种过电压检测方法，用于检测逆变器的母线电压的过电压，其特征在于，包括如下步骤：

电压检测步骤，对所述逆变器的母线电压进行检测，并输出检测电压；

基准电压生成步骤，生成并输出基准电压作为所述逆变器的母线电压的过电压判定基准值；

比较步骤，对所述检测电压和所述基准电压生成单元输出的基准电压进行比较，并输出比较结果；以及

控制步骤，对所述基准电压及所述逆变器进行控制，

在所述比较结果是所述检测电压大于所述基准电压的情况下，增大所述基准电压，并使所述逆变器停止，在所述逆变器重启后，所述比较步骤中基于增大后的所述基准电压进行比较。

10.一种逆变器，其特征在于，

搭载了权利要求1至8的任一项所述的过电压检测电路。

11.一种空气调节器，其特征在于，包括：

权利要求10所述的逆变器；

通过所述逆变器驱动的电动机；以及

通过所述电动机驱动的压缩机。

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