CN201821317U

CN201821317U - 矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路

Info

Publication number: CN201821317U
Application number: CN2010205779264U
Authority: CN
Inventors: 何宽芳; 伍济钢; 王广斌; 蒋伶莉; 宾光富; 何文彪; 李学军
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology; Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2020-10-27

Abstract

本实用新型公开一种用于矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路。它包括电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、隔离电路和ARM微控制器；电压检测电路的输入端接直流母线，输出端接隔离电路，电流检测电路的输入端接变频器的输出，电流检测电路的输出端接ARM微控制器，温度检测电路的输入端与变频器相接，温度检测电路的输出端接ARM微控制器。本实用新型利用检测电路提供的电压、电流和温度反馈信号，可根据变频器运行状态变化，对PWM产生模块进行关断处理，以适应变频器输入电压、输出电流和温升过大引起的变频器运行状态失稳，避免交流变频器由于输入电压、输出电流和温升过大引起的电流急剧增大而对变频器的损害。

Description

矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路

技术领域

本实用新型涉及一种矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路。

背景技术

目前，在矿井提升机电机驱动调速领域，由于变频调速装置具有体积小、效率高，技术含量较高、附加值高，在矿井提升机交流电机驱动中应用逐渐广泛，但由于矿井提升机变频器器件工作环境比较恶劣，开关损耗大，高次谐波会造成电网污染，需吸收缓冲电路，变频器功率的提高也受到限制。具体来说，大功率矿井提升机变频驱动主要存在以下几个方面的问题：

(1)由于矿井提升机的使用环境恶劣，变频器本身温升过高而致使功率器件寿命大大缩短。

(2)矿山电网工作极为不稳定，电网波动过大，容易造成变频器本身出现误动作，而导致安全事故发生。

(3)矿井提升机变频器要求控制周期短，电流输出精确、整机的动态响应快。目前，在矿井提升机变频器方面仍局限于传统的控制模式和设计思路，变频器的性能优势没有得到充分的发挥，这需要对变频器输出交流电流进行精密准确的检测。

发明内容

为了解决现有矿井提升机变频器保护检测存在的上述技术问题，本实用新型提供一种矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路，解决过压、欠压、过流和温升过高对变频器的损害。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：包括电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、隔离电路和ARM微控制器；电压检测电路的输入端接直流母线，输出端接隔离电路，电流检测电路的输入端接变频器的输出，电流检测电路的输出端接ARM微控制器，温度检测电路的输入端与变频器相接，温度检测电路的输出端接ARM微控制器。

上述的矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路中，所述电流检测电路采用霍尔传感器。

上述的矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路中，所述温度检测电路采用热敏电阻。

上述的矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路中，所述隔离电路为光电耦合器。

所述电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路分别检测变频器直流母线电压、输出电流和变频器温度信号，并将检测信号送到ARM微控制器，ARM微控制器分别对各信号进行比较、判断等处理，根据处理结果，ARM微控制器输出相应的指令，通过中断程序关断PWM输出，并根据电压、电流和温度检测信号类型给出故障显示信息。

本实用新型的技术效果在于：

1) 本实用新型采用ARM微控制器为控制器件的交流变频控制器，提供了一种合适的矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路，解决了此种情况下的保护检测反馈问题。

2) 本实用新型利用检测电路提供的电压、电流和温度反馈信号，可根据变频器运行状态变化，对PWM产生模块进行关断处理，以适应变频器输入电压、输出电流和温升过大引起的变频器运行状态失稳，避免交流变频器由于输入电压、输出电流和温升过大引起的电流急剧增大而对变频器的损害。

3) 本实用新型利用检测电路提供的电压、电流反馈信号，可使变频控制器可根据变频器的输出电流和转速实现交流电动机矢量控制，获得所需电机转速的精确控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的实施例的变频器直流侧电压反馈电路图；

图3是本实用新型的实施例的变频器输出电流反馈电路图；

图4是本实用新型的实施例的变频器温度反馈电路电图；

图5是本实用新型的实施例的变频器检测保护微处理器外围电路图；

图6是本实用新型实施例的变频器直流侧电压、输出电流和温升保护检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式并不局限于此。

参见图1，图1为本实用新型的结构框图。它包括ARM微处理器、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、隔离电路，电压检测电路的输入端接直流母线，输出端接隔离电路，电流检测电路的输入端接变频器的输出，电流检测电路的输出端接ARM微控制器，温度检测电路的输入端与变频器相接，温度检测电路的输出端接ARM微控制器。辅助电源模块与三相交流输入端相连接，另一端连接ARM微控制器。人机对话模块包括对给定信号、输出信号的处理以及显示电路；通讯模块主要包括串口或CAN总线等扩展应用电路。

如图2所示，变频器电压检测电路与逆变电路输入侧直流母线端相连接，直流电压经分压、跟随、滤波后通过光耦521-2隔离得到0－+3.3V的反馈电压信号给ARM的AIN0输入通道。

如图3所示，电流检测电路与逆变电路输出端经LEM电流传感器相连接，得到的电气参量经分压、跟随得到0－+3.3V的反馈电流检测信号给ARM的AIN1输入通道。

如图4所示，温度检测电路与逆变电路散热器经AD590温度传感器相连接，得到的电气参量经分压、跟随得到0－+3.3V的反馈温度检测信号给ARM的AIN2输入通道。

图5所示，ARM微控制器采用32位高速ARM嵌入式微处理器LPC2119，以及固化于ARM芯片内的UC/OS-II嵌入式实时操作系统为提升机变频器的操作系统平台，由ARM芯片及辅助电路相互连接组成。根据检测的三相电流、直流母线电压、变频器温度和转速参数，在UC/OS-II嵌入式实时操作系统上完成数据运算和处理，并实现对PWM模块开通和关断。ARM芯片主要实现提升机运行状态监控与人机对话功能。外部监控信号如变频器输出参数指示、故障指示、欠压、过流指示等都是通过ARM芯片来控制的。利用ARM芯片控制外部监控与人机对话使得本变频器的多参数调节与控制更为方便，使用更简易，易于推广。

如图6所示，本实用新型的检测保护流程，当ARM微控制器检测到变频器直流侧电压、输出侧电流及温度检测信号，分别进行相应比较处理，并根据比较结果实现对PWM模块开通和关断。

应用本实用新型时， ARM微控制器对变频输出电流、直流母线电压与温度进行检测，经过ARM微控制器运算、处理后，由的PWM模块输出实现IGBT功率管的开通和关断。其中温度检测模块检测散热片的温度，送给ARM微控制器，从而控制高频逆变模块，形成过热保护控制电路，以保证变频器的安全工作；电流、电压检测模块检测直流母线电压、变频器三相输出电流，把检测得到的信号送给ARM微控制器，用于变频器相应保护，如出现过压、欠压和过流等现象，ARM微控制器将关闭PWM模块输出，从而保证变频器的安全。

本实用新型的上述实施例首次采用ARM（LPC2134）芯片作为控制核心器件，以UC/OS-II嵌入式实时操作系统为提升机变频控制器的操作系统平台，充分利用ARM（LPC2134）芯片在嵌入式控制方面的优越性能，采用模块化、可移植的设计方法，通过软件编程实现矿井提升机变频器保护。本实用新型为了防止矿井提升机由于复杂工况引起变频器功率开关管的不确定性工作状态及各模块之间的干扰，分别给每个模块单独供电，并且数字电源和模拟电源分析，之间采用光电隔离电路，提高了系统的抗干扰能力。本实用新型具有体积小、重要清、结构简单紧凑、效率高、响应快，调试范围广、具有保护功能强等特点。

Claims

1.一种用于矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路，其特征在于：包括电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、隔离电路和ARM微控制器；电压检测电路的输入端接直流母线，输出端接隔离电路，电流检测电路的输入端接变频器的输出，电流检测电路的输出端接ARM微控制器，温度检测电路的输入端与变频器相接，温度检测电路的输出端接ARM微控制器。

2.根据权利要求1所述的矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路，其特征在于，所述电流检测电路采用霍尔传感器。

3.根据权利要求1所述的矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路，其特征在于，所述温度检测电路采用热敏电阻。

4.根据权利要求1所述的矿井提升机变频驱动控制的保护检测反馈电路，其特征在于，所述隔离电路为光电耦合器。