CN203368336U - 变频器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种变频器。该变频器包括整流电路、滤波电路和逆变电路，所述滤波电路与整流电路串联，且所述滤波电路与逆变电路并联。该变频器还包括：驱动电路、微控制单元、隔离运放器和变压器，其中所述驱动电路的一端连接至整流电路而另一端连接至微控制单元，所述微控制单元与测量滤波电路中的母线电容的至少一部分上的电压的隔离运放器连接，且还与测量整个母线电容的电压的变压器连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及电能控制装置，更具体地涉及变频器。
背景技术
众所周知，在变频器的滤波电路中使用了母线电容，例如母线电解电容。为了能够及时检测到母线电解电容发生故障，并防止母线电解电容损坏或爆炸，确有需要提供一种能够检测母线电解电容的短路或开路的变频器。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
本实施例的至少一个方面提供了一种能够实现对母线电容，例如母线电解电容的开路或短路故障进行检测并通过关闭整流电路保护母线电容的变频器。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种变频器，所述变频器包括整流电路、滤波电路和逆变电路，所述滤波电路与整流电路串联，且所述滤波电路与逆变电路并联。
其中，该变频器还包括：驱动电路、微控制单元、第一电压检测单元和第二电压检测单元，其中所述驱动电路的一端连接至整流电路而另一端连接至微控制单元，所述微控制单元与测量滤波电路中的母线电容的至少一部分上的电压的所述第一电压检测单元连接，且还与测量母线电压的所述第二电压检测单元连接。
具体地，第一电压检测单元为隔离运放器，第二电压检测单元为变压器。
具体地，所述滤波电路包括由至少两个并联的电容构成的上支路和由另外至少两个并联的电容构成的下支路，其中所述上支路与所述下支路串联连接。
进一步地，所述隔离运放器测量所述上支路或下支路的电压。
优选地，所述滤波电路还包括与上支路和下支路的串联电路串联连接的母线电感，该母线电感的另一端与整流电路的直流输出端串联连接。
更进一步地，所述上支路和下支路还分别并联有均压电阻，且所述隔离运放器测量对应的均压电阻上的电压。
在一个实施例中，所述整流电路为由3个晶闸管和3个二极管构成的整流桥，其中该整流电路的所有上管为晶闸管且所有下管为二极管。
进一步地，所述驱动电路分别与3个晶闸管的控制极连接，且接收来自微控制单元的晶闸管驱动信号和控制所述晶闸管。
所述微控制单元通过比较上支路和下支路上的电压差来确定晶闸管的驱动信号，所述上支路和下支路中一个上的电压由所述隔离运放器检测得到，所述上支路和下支路中的另一个的电压为所述变压器检测到的电压与所述隔离运放器检测到的电压的差值。
优选地，微控制单元依据所述上支路和下支路上的电压差与预定的电压阈值相比较确定母线电解电容是否短路或开路。
在应用中，3相输入电源的每一相分别连接至整流电路中的对应的晶闸管的正极，且所述逆变电路与三相电机负载相连接。
附图说明
本实用新型的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型实施例的变频器的电路示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部 件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。
如本领域技术人员所已知的，在母线电容(例如母线电解电容)发生短路或开路时，会引起串联的母线电容支路上下两端的电压不对称。本实用新型的发明构思是依据这种电压的不对称性设计了相应的电路来检测母线电容是否发生短路或开路；一旦检测到母线电容发生上述的短路或开路故障，则通过关闭整流电路的方式来保护相应的母线电容，防止母线电容损坏或爆炸。可以理解，在本实用新型中，对母线电容的检测可以是实时检测或定时检测(间隔预定时间进行检测)。
具体参见图1，示出了根据本实用新型的实施例的变频器的电路示意图。在本实施例中，该变频器包括整流电路、滤波电路、逆变电路80、驱动电路20、微控制单元30、隔离运放器40和变压器50。
具体地，整流电路为由3个晶闸管1、2、3和3个二极管4、5、6构成的整流桥。在该整流桥中，所有上管为晶闸管1、2、3，所有下管为二极管4、5、6。由于采用这样的整流布置，既解决了上电瞬间软启动的问题，又为母线电容发生故障时关闭整流电路、停止向直流环节供给电能提供了必要条件(这将在下文进一步详细说明)。需要说明的是，所述晶闸管1、2、3优选地是各参数相同的电子元件，但是也可以根据需要设置成不相同。类似地，二极管4、5、6优选地是相同的二极管，但是也可以是不同的二极管。
滤波电路与整流电路串联。在一个实施例中，该滤波电路包括由两个并联的电容(例如母线电容)7、8构成的上支路和由另外两个并联的电容(例如母线电容)9、10构成的下支路，其中所述上支路与所述下支路串联连接。
此外，在一个实施例中，滤波电路还包括与上支路和下支路的串联电路串联连接的母线电感11，该母线电感11的另一端与整流电路的直流输出端串联连接。
优选地，所述上支路和下支路还分别并联有均压电阻12、13。
如图1所示，上述的滤波电路与逆变电路80并联。驱动电路20的一端连接至整流电路(具体是整流电路中的每一晶闸管1、2、3的控制 极)而另一端连接至微控制单元(MCU)30，所述微控制单元30分别与用于检测电压信号的隔离运放器40和变压器50连接。隔离运放器40至少测量滤波电路中的母线电容7、8、9、10的一部分上的电压。该变压器50测量整个母线电容的电压Udc。
驱动电路20分别与3个晶闸管1、2、3的控制极连接，且接收来自微控制单元30的晶闸管驱动信号，并依据该晶闸管驱动信号控制晶闸管1、2、3的导通和切断，进而打开和关闭整流电路。
微控制单元30将所述变压器50检测到的电压和所述隔离运放器40检测到的电压相减以得到一个电压值，将该电压值与隔离运放器40所检测到的电压进行作差，并将该差值与预定的电压阈值(事先根据实际情况确定)相比较确定母线电容是否短路或开路。在确定了母线电容发生短路或开路的故障时，微控制单元30将切断晶闸管的驱动信号发送给驱动电路20，并由其来执行这一动作。
在本实施例所述的变频器工作时，3相输入电源70的每一相分别连接至整流电路中的对应的晶闸管1、2、3的正极，且所述逆变电路80与三相电机负载60相连接。
具体地，在本实施例中，微控制单元30经由隔离运放器40和变压器50采集上支路(由串联的母线电容7、8构成)或下支路(由并联的母线电容9、10构成)上的电压Uc7或Uc9，并同时检测整个母线电压(即上支路和下支路的串联电路上的电压)Udc，通过将上述两者作差可以算出另外一个母线电容支路上的电压。
例如，在图1所示的示例中，通过隔离运放器40测量与下支路并联的均压电阻13上的电压而检测得到下支路上的电压Uc9。那么上支路的电压Uc7为：
Uc7＝Udc-Uc9
通过比较Uc7和Uc9的差值即可确定是否有母线电容短路或者开路的情况出现，具体判断过程如下：
1)母线电容7、8、9、10中的任何一个开路时，串联电容电路的上支路上的电压Uc7与串联电容电路上的下支路上的电压Uc9的差异会相比于正常未开路情况下大。当该差值达到一定程度Ulimit(其需要根据实际电容 参数以及均压电阻或电路决定)即：|Uc7-Uc9|＞Ulimit时，则可认为母线电容异常，微控制单元MCU关闭晶闸管1、2、3的驱动，母线电容无能量输入，机器得到保护。
2)母线电容7、8、9、10中的任何一个短路时，短路的电容上的压降为0，母线电容的电压全部加在未短路的电容上，依然可以通过检测上支路和下支路上的电压差来判断是否出现母线电容短路的情况。当|Uc7-Uc9|＞Ulimit(Ulimit可以和电容开路时共用相同的阈值，因为短路时的电压差异更大)时，认为母线电容异常，MCU关闭晶闸管的驱动，母线电容无能量输入，机器得到保护。
以上仅为本实用新型的一些实施例，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。
Claims (11)
1.一种变频器，所述变频器包括整流电路、滤波电路和逆变电路，
其特征在于，该变频器还包括：驱动电路、微控制单元、第一电压检测单元和第二电压检测单元，其中所述驱动电路的一端连接至整流电路而另一端连接至微控制单元，所述微控制单元与测量滤波电路中的母线电容的至少一部分上的电压的所述第一电压检测单元连接，且还与测量母线电压的所述第二电压检测单元连接。
2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，
第一电压检测单元为隔离运放器，第二电压检测单元为变压器。
3.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，
所述滤波电路包括由至少两个并联的电容构成的上支路和由另外至少两个并联的电容构成的下支路，其中所述上支路与所述下支路串联连接。
4.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于，
所述隔离运放器测量所述上支路或下支路的电压。
5.根据权利要求3或4所述的变频器，其特征在于，
所述滤波电路还包括与上支路和下支路的串联电路串联连接的母线电感，该母线电感的另一端与整流电路的直流输出端串联连接。
6.根据权利要求5所述的变频器，其特征在于，
所述上支路和下支路还分别并联有均压电阻，且相应的均压电阻上的电压由所述隔离运放器测量得到。
7.根据权利要求6所述的变频器，其特征在于，
所述整流电路为由3个晶闸管和3个二极管构成的整流桥，其中该整流电路的所有上管为晶闸管且所有下管为二极管。
8.根据权利要求7所述的变频器，其特征在于，
所述驱动电路分别与3个晶闸管的控制极连接，且接收来自微控制单元的晶闸管驱动信号和控制所述晶闸管的导通和切断。
9.根据权利要求8所述的变频器，其特征在于，
所述微控制单元通过比较上支路和下支路上的电压差来确定晶闸管的驱动信号，所述上支路和下支路中一个上的电压由所述隔离运放器检测得到，所述上支路和下支路中的另一个上的电压为所述变压器检测到的电压与所述隔离运放器检测到的电压的差值。
10.根据权利要求9所述的变频器，其特征在于，
微控制单元依据所述上支路和下支路上的电压差与预定的电压阈值相比较确定母线电容是否短路或开路。
11.根据权利要求10所述的变频器，其特征在于，
3相输入电源的每一相分别连接至整流电路中的对应的晶闸管的正极，且所述逆变电路与三相电机负载相连接。
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