CN112436497A - 一种能量回馈单元防反接电路和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路设计技术领域，具体涉及一种能量回馈单元防反接电路和装置，该能量回馈单元防反接电路用于防止能量回馈单元与变频器反接；防反接电路包括能量回馈单元电路；防反接电路还包括：第一控制开关、第二控制开关和电压检测电路；能量回馈单元的两个母线分别通过第一控制开关和第二控制开关与变频器的两个输出母线连接，电压检测电路用于检测能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上的电压差，控制模块用于根据电压差判断能量回馈单元的母线与变频器的输出母线是否反接，若是则输出故障信息；若否则控制能量回馈单元与变频器导通。采用本申请的反接电路，若反接则报故障，以此避免了能量回馈单元与变频器反接而造成硬件损坏。

Description

一种能量回馈单元防反接电路和装置

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，具体涉及一种能量回馈单元防反接电路和装置。

背景技术

能量回馈单元是变频器专用型制动单元的一种，主要用于大惯量、拖动性的变频调速系统中，帮助电机将其减速过程中所产生的再生电能回馈到电网，同时协助系统实现快速制动功能。能量回馈单元通过自动检测变频器的直流母线电压，将变频器的直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的交流电压，经多重噪声滤波环节后连接到交流电网，从而达到能量回馈电网的目的，回馈到电网的电能达到发电能量的97％以上，有效节省电能，为我国的节能减排目标做出巨大贡献。

由于每个变频器生产厂家的上电缓冲设计原理可能会有差别，外接能量回馈单元的正负母线端子有些是整流后直接输出的，有些是经过缓冲电路后输出的。如果两者的设计原理刚好相反，如不注意上电时序，上电时可能会导致能量回馈单元损坏或变频器损坏。如不考虑上电时序，需要外接一个交流接触器来控制能量回馈单元上电。另外，在上电时如果能量回馈单元的正负母线端子电压和变频器的输出母线电压的电压差过大，则会损坏变频器或者能量回馈单元；或者如果能量回馈单元的正负母线端子与变频器的输出母线反接，则也会损坏变频器或者能量回馈单元。同时，由于能量回馈单元正负母线需要接入变频器正负母线，并且接入时有极性要求，所以在接线时要特别注意正负不要接反，否则可能会导致变频器和能量回馈单元损坏而不能正常工作。现有的部分能量回馈单元虽然能够满足正负接反不损坏要求，但无法满足四象限运行要求，使得变频器和能量回馈单元的应用场景受到限制。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有的能量回馈单元与变频器接线时容易由于两者电压差过大而造成设备损坏。

一种能量回馈单元防反接电路,该能量回馈单元防反接电路用于防止能量回馈单元与变频器反接；所述防反接电路包括能量回馈单元电路；所述防反接电路还包括：第一控制开关、第二控制开关和电压检测电路；

所述第一控制开关和第二控制开关分别设置在所述能量回馈单元的两个母线上，用于控制该两个母线的导通和关断；所述能量回馈单元的两个母线分别通过所述第一控制开关和第二控制开关与所述变频器的两个输出母线连接，所述电压检测电路设置在所述第一控制开关和/或第二控制开关上，用于检测所述能量回馈单元的母线与所述变频器的输出母线上的电压差，并将所述电压差发送给所述能量回馈单元的控制模块；所述控制模块用于根据所述电压差判断所述能量回馈单元的母线与所述变频器的输出母线是否反接，若是则输出故障信息；若否则控制所述第一控制开关和第二控制开关动作，使得所述能量回馈单元的两个母线分别与变频器的两个输出母线导通。

在一种实施例中，所述控制模块还用于根据所述电压差判断所述能量回馈单元的母线与所述变频器的输出母线上的电压差是否在预设的压差范围内，若是则控制所述第一控制开关和第二控制开关动作，使得所述能量回馈单元的两个母线分别与变频器的两个输出母线导通，若否则输出故障信息。

在一种实施例中，还包括第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关；

所述第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关分别设置在所述能量回馈单元输出的三相交流输出电路中，分别用于控制三相交流输出电路中每一相电路的导通和关断；所述三相交流输出电路分别用于和变频器的三相输入电路连接以给变频器供电；

所述第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关均与能量回馈单元中的控制模块连接，所述控制模块用于在变频器上电时控制所述第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关动作，使得能量回馈单元的三相交流输出电路与变频器的三相输入电路导通以给变频器充电；并且在上电完成后，控制模块还控制所述第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关动作，以使得能量回馈单元的三相交流输出电路与变频器的三相输入电路断开，使得该变频器处于四象限运行模式。

在一种实施例中，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关均为电磁继电器。

在一种实施例中，所述电压检测电路为差分电路，该差分电路的两个输入端分别连接所述能量回馈单元的母线以及变频器的输出母线，用于采集能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上的电压，该差分电路的输出端用于输出能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上电压的电压差。

在一种实施例中，所述根据所述电压差判断所述能量回馈单元的母线与所述变频器的输出母线是否反接包括：判断所述差分电路输出的电压差是否为负值，若是则确认能量回馈单元的母线与变频器的输出母线反接。

在一种实施例中，还包括输出装置，所述输出装置与所述控制模块连接，用于输出所述故障信息。

一种能量回馈单元装置，包括如上所述的能量回馈单元防反接电路。

依据上述实施例的能量回馈单元防反接电路,该能量回馈单元防反接电路用于防止能量回馈单元与变频器反接；防反接电路包括能量回馈单元电路；防反接电路还包括：第一控制开关、第二控制开关和电压检测电路；第一控制开关和第二控制开关分别设置在能量回馈单元的两个母线上，用于控制该两个母线的导通和关断；能量回馈单元的两个母线分别通过第一控制开关和第二控制开关与变频器的两个输出母线连接，电压检测电路设置在第一控制开关和/或第二控制开关上，用于检测能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上的电压差，并将电压差发送给能量回馈单元的控制模块；控制模块用于根据电压差判断能量回馈单元的母线与变频器的输出母线是否反接，若是则输出故障信息；若否则控制第一控制开关和第二控制开关动作，使得能量回馈单元的两个母线分别与变频器的两个输出母线导通。采用本实施例的能量回馈单元防反接电路，在能量回馈单元的母线与变频器的母线导通之前会先判断两者是否反接，若反接则报故障，以此避免了能量回馈单元的母线与变频器的母线反接而造成能量回馈单元与变频器的损坏。

附图说明

图1为本申请实施例的防反接部分的电路示意图；

图2为本申请实施例的四象限运行模式部分电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。

实施例一：

本实施例提供一种能量回馈单元防反接电路,该能量回馈单元防反接电路用于防止能量回馈单元的母线与变频器的输出母线反接。其中，本实施例的防反接电路是在现有的能量回馈单元电路上进行的改进，其包括了现有的能量回馈单元电路，即其包括现有的逆变电路、滤波电路以及控制模块等，此处不再赘述，以下重点对本申请的改进部分进行说明。

请参考图1，本实施例的防反接电路还包括：第一控制开关KA1、第二控制开关KA2和电压检测电路。第一控制开关KA1和第二控制开关KA2分别设置在能量回馈单元的两个母线P和N上，其主要用于控制该两个母线的导通和关断。工作时，变频器的两个输出母线P1和N1分别与能量回馈单元的两个母线P和N连接。换言之，能量回馈单元的两个母线P和N分别通过第一控制开关KA1和第二控制开关KA2与变频器的两个输出母线P和N连接，这样则可以通过控制第一控制开关KA1和第二控制开关KA2的通断来控制变频器的两个输出母线P1和N1与能量回馈单元的两个母线P和N的导通和关断。

一种实施例中，电压检测电路设置在第一控制开关KA1和第二控制开关KA2上，电压检测电路的四个输入端(即检测端)分别与能量回馈单元的母线与变频器的输出母线连接，用于检测能量回馈单元的母线P和N以及变频器的两个输出母线P1和N1上的电压，例如图1中，电压检测电路的两个输入端Y1和Y2分别与变频器的两个输出母线P1和N1连接，用于检测其上的电压值。获取电压值后然后经过差分运算，输出一个电压差，电压检测电路的输出端与能量回馈单元的控制模块，并将电压差发送给能量回馈单元的控制模块；控制模块用于根据电压差判断能量回馈单元的母线与变频器的输出母线是否反接，若是则输出故障信息；若否则控制第一控制开关和第二控制开关动作，使得能量回馈单元的两个母线分别与变频器的两个输出母线导通。采用本实施例的能量回馈单元防反接电路，在能量回馈单元的母线与变频器的母线导通之前会先判断两者是否反接，若反接则报故障，以此避免了能量回馈单元的母线与变频器的母线反接而造成能量回馈单元与变频器的损坏。

在另一种实施例中，本实施例的电压检测电路为差分电路，该差分电路的两个输入端分别连接能量回馈单元的母线以及变频器的输出母线，分别用于采集能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上的电压，该差分电路的输出端用于输出能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上电压的电压差。

进一步的，本实施例的控制模块还用于根据电压差判断能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上的电压差是否在预设的压差范围内，若是则控制第一控制开关KA1和第二控制开关KA2闭合，使得能量回馈单元的两个母线分别与变频器的两个输出母线导通，若否则输出故障信息。

其中，当能量回馈单元的母线与变频器的输出母线反接时，检测到的电压差应为负值，此时则输出故障信息。在另一种实施例中，该防反接电路还包括输出装置，输出装置与控制模块连接，用于输出故障信息。例如输出装置为显示屏，输出“反接”或者“压差过大”等故障信息。

在一种实施例中，如图2，该实施例的能量回馈单元防反接电路还包括第三控制开关KA3、第四控制开关KA4和第五控制开关KA5；第三控制开关KA3、第四控制开关KA4和第五控制开关KA5分别设置在能量回馈单元输出的三相交流输出电路中，例如图2中，第三控制开关KA3设置在能量回馈单元的三相输出电路L1上，第四控制开关KA4设置在能量回馈单元的三相输出电路L2上，第五控制开关KA5设置在能量回馈单元的三相输出电路L3上，其中，L1与变频器的三相输入中的L11连接，L2与变频器的三相输入中的L21连接，L3与变频器的三相输入中的L31连接。第三控制开关KA3、第四控制开关KA4和第五控制开关KA5分别用于控制三相交流输出电路中每一相电路的导通和关断。

四象限运行模式即变频器不接三相输入电源，只通过输出母线与能量回馈单元连接，由于本申请中上述方案需要检测变频的输出母线P1和N1上的电压上的电压，因此初始上电时，能量回馈单元三相交流输出电路分别用于和变频器的三相输入电路连接以给变频器供电，能量回馈单元的上的三相输出与市电连接。第三控制开关KA3、第四控制开关KA4和第五控制开关KA5均与能量回馈单元中的控制模块连接，控制模块用于在变频器上电时控制第三控制开关KA3、第四控制开关KA4和第五控制开关KA5闭合，使得能量回馈单元的三相交流输出电路与变频器的三相输入电路导通以给变频器充电，此时电压检测电路刚好采集变频器的输出母线上的电压；并且在上电完成后，控制模块还控制第三控制开关KA3、第四控制开关KA4和第五控制开关KA5断开，以使得能量回馈单元的三相交流输出电路与变频器的三相输入电路断开，使得该变频器处于四象限运行模式。因此通过本实施例的电路，既可以防止变频器的输出母线和能量回馈单元的母线反接以及电压差大于预设值对变频器和能量回馈单元造成损坏，又可以满足四象限运行模式。

其中，本实施例的第一控制开关KA1、第二控制开关KA2、第三控制开关KA3、第四控制开关KA4和第五控制开关KA5均为电磁继电器，电磁继电器的控制端与控制模块连接，用于接收控制模块发出的控制信号以实现断开和闭合。

实施例二：

本实施例提供一种能量回馈单元装置，该装置包括如上实施例一提供的能量回馈单元防反接电路。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种能量回馈单元防反接电路,该能量回馈单元防反接电路用于防止能量回馈单元与变频器反接；所述防反接电路包括能量回馈单元电路；其特征在于，所述防反接电路还包括：第一控制开关、第二控制开关和电压检测电路；

所述第一控制开关和第二控制开关分别设置在所述能量回馈单元的两个母线上，用于控制该两个母线的导通和关断；所述能量回馈单元的两个母线分别通过所述第一控制开关和第二控制开关与所述变频器的两个输出母线连接，所述电压检测电路设置在所述第一控制开关和/或第二控制开关上，用于检测所述能量回馈单元的母线与所述变频器的输出母线上的电压差，并将所述电压差发送给所述能量回馈单元的控制模块；所述控制模块用于根据所述电压差判断所述能量回馈单元的母线与所述变频器的输出母线是否反接，若是则输出故障信息；若否则控制所述第一控制开关和第二控制开关动作，使得所述能量回馈单元的两个母线分别与变频器的两个输出母线导通。

2.如权利要求1所述的能量回馈单元防反接电路,其特征在于，所述控制模块还用于根据所述电压差判断所述能量回馈单元的母线与所述变频器的输出母线上的电压差是否在预设的压差范围内，若是则控制所述第一控制开关和第二控制开关动作，使得所述能量回馈单元的两个母线分别与变频器的两个输出母线导通，若否则输出故障信息。

3.如权利要求1所述的能量回馈单元防反接电路,其特征在于，还包括第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关；

所述第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关分别设置在所述能量回馈单元输出的三相交流输出电路中，分别用于控制三相交流输出电路中每一相电路的导通和关断；所述三相交流输出电路分别用于和变频器的三相输入电路连接以给变频器供电；

所述第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关均与能量回馈单元中的控制模块连接，所述控制模块用于在变频器上电时控制所述第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关动作，使得能量回馈单元的三相交流输出电路与变频器的三相输入电路导通以给变频器充电；并且在上电完成后，控制模块还控制所述第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关动作，以使得能量回馈单元的三相交流输出电路与变频器的三相输入电路断开，使得该变频器处于四象限运行模式。

4.如权利要求1所述的能量回馈单元防反接电路,其特征在于，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关均为电磁继电器。

5.如权利要求2所述的能量回馈单元防反接电路,其特征在于，所述电压检测电路为差分电路，该差分电路的两个输入端分别连接所述能量回馈单元的母线以及变频器的输出母线，用于采集能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上的电压，该差分电路的输出端用于输出能量回馈单元的母线与变频器的输出母线上电压的电压差。

6.如权利要求5所述的能量回馈单元防反接电路,其特征在于，所述根据所述电压差判断所述能量回馈单元的母线与所述变频器的输出母线是否反接包括：判断所述差分电路输出的电压差是否为负值，若是则确认能量回馈单元的母线与变频器的输出母线反接。

7.如权利要求2所述的能量回馈单元防反接电路,其特征在于，还包括输出装置，所述输出装置与所述控制模块连接，用于输出所述故障信息。

8.一种能量回馈单元装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的能量回馈单元防反接电路。

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