CN201789275U - 变频器的过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种变频器的过流保护电路。变频器的过流保护电路，包含功率器件驱动电路、电流采样电路、过流判定电路、微控制器模块、信号封锁和故障清除电路，所述的电流采样电路同过流判定电路相连，所述的过流判定电路的输出信号一路与微控制器相连，另外一路与信号封锁和故障清除电路中触发器相连，所述的微控制器模块另外一端同信号封锁和故障清除电路中的触发器相连。本实用新型发明能实时监测母线电流，在发生过流时候，能够迅速实现了故障信号的锁定，能够有效的保护变频器中的功率器件，同时对于干扰信号，能有效进行甄别，系统能够自动恢复运行。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种变频器，特别是一种变频器的保护电路。
背景技术
变频器是一种电机调速过程中常用的设备，用于实现交流电机的无级调速，在国民经济的各个领域已经得到广泛的应用。变频器在电路上采用了大量的功率器件，并且以较高的频率导通开断，极易造成功率器件的误动作，进而造成变频器的损坏，必须进行保护。
过流保护是变频器得以安全工作的重要保护装置，在实际应用中，引起过流的因素很多，不但和变频器本身有关，而且和所使用的电机和负载特性有关，甚至跟运行的外界环境有关。目前已知的变频器的保护电路方式有两种：
1.软件保护
当出现保护信号的时候，给出一个脉冲或者电平的信号，送入的处理器的中断输入引脚，处理器来响应中断，进而封锁PWM的输出，从而保护功率器件；若程序出错，则无法响应保护，后果严重，此外，软件保护需要一定的响应时间，实时性不高。
2.硬件保护
常用的硬件保护通过一个比较电路，当出现保护信号时，比较器作用，驱动信号关闭，当故障信号消除时，驱动信号恢复；这种保护方式响应及时，但当驱动信号关闭时，如果故障仍然存在，当驱动信号恢复时，又检测到故障信号， 继续保护，在多次冲击下，功率器件仍然会损坏。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有的变频器保护装置的不足，本实用新型提供一种新型的保护电路，克服了上述两种保护方式的不足，使变频器更加安全。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：变频器的过流保护电路，包含功率器件驱动电路、电流采样电路、过流判定电路、微控制器模块、信号封锁和故障清除电路，所述的电流采样电路同过流判定电路相连，所述的过流判定电路的输出信号一路与微控制器模块相连，另外一路与信号封锁和故障清除电路中触发器相连，所述的微控制器模块另外一端同信号封锁和故障清除电路中的触发器相连。
所述的过流判定电路的输出信号通过光耦合器与微控制器模块中的微控制器相连。
所述的微控制器通过光耦合器同信号封锁和故障清除电路中的触发器相连。
所述信号封锁和故障清除电路中，触发器的输出端同双向总线发送相连，6路PWM信号从双向总线发送器的输入端输入，从输出端输出并连接到功率器件驱动电路的IGBT Driver电路的各个信号输入端。
通过采样电阻后的电流信号，经过放大器放大，再低通滤波电路滤波后与基准电压Uref进行比较，当出现过流情况时，比较器输出高电平，经由触发器到得锁存信号：持续的高电平，使得双向总线发送器使能端无效，进而封锁功率器件的驱动信号，同时为控制器接收到故障信号，若故障次数小于设定次数，则延时一定时间后对触发器进行清零，恢复驱动信号；否则，需要停机检修。及 时微控制器失效时候，触发器仍能在检测到故障信号后锁死驱动信号，保证了系统的安全。
本实用新型的有益效果是，实现了故障信号的锁定、硬件保护、软件保护等多重保护机制，可以在变频器故障产生的情况下，保护方式灵活、使用方便、结果可靠。
附图说明
图1是本实用新型的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明，
如图1所示，本实用新型包含功率器件驱动电路1、电流采样电路2、过流判定电路3、微控制器模块4、信号封锁和故障清除电路5。
功率器件驱动电路1上桥臂IGBT的D极连接到直流VPP(约310V)，S极与同相的下桥臂IGBT的D极相连，并且一端与交流感应电机的相线进行相连；三个下桥臂IGBT的S级与采样电阻R1相连。各个IGBT的G极由IGBTDriver驱动，IGBT的驱动信号是6路PWM信号，用于实现IGBT的导通开断。
电流采样电路2中采样电阻R1上流经一定的电流时，依据欧姆定律，可以得到对应的输出采样电流的采样电压值，为减少在采样电阻上的能量损耗，通常该采样电阻的值不超过200毫欧。由于采样电阻阻值较小，对应的采样电压值微弱，容易为噪声所淹没，因此将电阻R1端的电压信号连接电阻R2在连接到运算放大器U1的反向输出端，反向输入端同时通过电阻R3与运算放大器U1的输出端进行相连，运算放大器U1的同相输入端连接到地电平，构成一个同相放大电路，对采样的信号器进行放大。
过流判定电路3中，采样电流采样电路2的采样电压值从运算放大器U1的输出端输出，经过由电阻R4，电容C1构成的低通滤波器滤波后送入到电压比较器U2的同相输入端，电压比较器的反向输入端接入一个参考电压值，两者进行比较，当同相输入端的电压值要高于反向输入端的电压值时，输出一个高电平的逻辑信号：FO，该信号分为两部分，一部分连接到微控制器模块4，另外一部分连接到信号封锁和故障清除电路5。
微控制器模块4中，光电耦合器U3、U5，可以为一些廉价的光耦，以实现强弱电的隔离。当微控制器U4捕获到故障信号时候，微控制器软件上进行处理，假如是干扰信号，或者故障已经排除，那么对应的故障次数将少于系统设定的次数，经过一定时间的延时后，产生一个低电平的脉冲，经过光电耦合器U5作用到信号封锁和故障清除电路5，否则，持续输出高电平，同时微控制器也提供PWM信号，经由隔离和其他处理电路(图中未显示)，连接到双向总线发送器U7的信号输入脚。
信号封锁和故障清除电路5在捕获到过流的故障信号时，为保证系统安全，将该信号连接到触发器U6(74HC74)的CLK端，实现故障信号的快速锁存，得到一个持续的高电平信号接入到双向总线发送器U7(74HC245)的使能端OE，此时将PWM信号被封锁，IGBT无法被驱动。当触发器U6接受到来自微控制器的复位脉冲信号后，触发器U6输出到双向总线发送器U7的OE端的信号被复位，若故障清除，系统正常工作，否则重复整个保护的过程。
Claims (3)
1.变频器的过流保护电路，其特征在于：包含功率器件驱动电路(1)、电流采样电路(2)、过流判定电路(3)、微控制器模块(4)、信号封锁和故障清除电路(5)，所述的电流采样电路(2)与过流判定电路(3)相连，所述的过流判定电路(3)的输出信号一路与微控制器模块(4)相连，另外一路与信号封锁和故障清除电路(5)中触发器(U6)相连，所述的微控制器模块(4)另外一端同信号封锁和故障清除电路(5)中的触发器(U6)相连。
2.根据权利要求1所述的变频器的过流保护电路，其特征是：所述的过流判定电路(3)的输出信号通过光耦合器(U3)与微控制器模块(4)中的微控制器(U4)相连。
3.根据权利要求1所述的变频器的过流保护电路，其特征是：信号封锁和故障清除电路(5)中，触发器(U6)的输出端同双向总线发送器(U7)相连，6路PWM信号从双向总线发送器(U7)的输入端输入，从输出端输出并连接到功率器件驱动电路(1)的IGBT Driver电路的各个信号输入端。
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