CN203645551U - 一种变频器 - Google Patents

Abstract

一种变频器，属于变频器技术领域。包括整流电路、滤波吸收电路、逆变电路、开关电源、电压采样电路、电流采样电路、驱动电路、控制模块、I/O电路，电压采样电路包括分压电路和电压采样调理电路；电流采样电路包括电流电压转换电路和电流采样调理电路；所述的驱动电路包括电压幅值转换电路；所述的I/O电路在输入端与输出端之间通过光耦进行连接。优点：小型化、小功率、低成本。

Description

一种变频器

技术领域

本实用新型属于变频器技术领域，具体涉及一种变频器。

背景技术

在能源紧缺、环境问题日益严重的今天，随着变频技术的高速发展与产品功能的完善，变频器在纺织、通讯、运输、电力、电子、环保等领域得到空前的发展和应用。随着近些年自动化解决方案需求的增长，小功率变频器市场发展平稳，并呈逐年上升的趋势。小功率变频器的用户对变频器的性能、价格以及安装尺寸都有较高的要求。如图7所示，通常变频器的电子部分被划分为功率部分和控制部分，功率部分包括整流电路1、滤波吸收电路2、逆变电路3、开关电源4、电压采样电路5、电流采样电路6、驱动电路7、限流电路10、继电器控制电路13、风扇控制电路14以及温度检测电路15；控制部分包括控制模块8、I/O电路9、扩展电路11以及操作面板12。传统变频器的隔离设计方案是在功率部分的电压采样电路5、电流采样电路6以及驱动电路7三部分采用光耦隔离，开关电源4采用磁隔离，继电器控制电路13、风扇控制电路14以及温度检测电路15借助开关电源4的隔离性能达到隔离目的；在控制部分中，除I/O电路9中的数字量输入输出电路使用光耦隔离外，其余电路均不隔离。其中，电压采样电路5、电流采样电路6以及驱动电路7对信号的要求较高，所用的隔离器件相对昂贵，非常不利于产品的成本控制；而继电器控制电路13、风扇控制电路14以及温度检测电路15由于借用开关电源4进行隔离，因此需要增加开关电源4的输出路数，使产品体积变大；上述各隔离部分的一次侧连接功率部分，二次侧连接控制部分，在电子线路板布局的时候，一次侧及二次侧都需要具备特定的安全间距，无法很好地实现产品的小型化。

    鉴于上述已有技术，有必要加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种小型化、低成本的小功率变频器。

本实用新型的目的是这样来达到的，一种变频器，包括整流电路、滤波吸收电路、逆变电路、开关电源、电压采样电路、电流采样电路、驱动电路、控制模块、I/O电路，所述的整流电路、滤波吸收电路以及逆变电路依次连接，所述的开关电源以及电压采样电路与介于滤波吸收电路和逆变电路之间的直流母线连接，所述的电流采样电路以及驱动电路与逆变电路连接，所述的控制模块与开关电源、电压采样电路、电流采样电路、驱动电路以及I/O电路连接，其特征在于：电压采样电路包括分压电路和电压采样调理电路，所述的分压电路的输入端与介于滤波吸收电路和逆变电路之间的直流母线连接，分压电路的输出端连接电压采样调理电路的输入端，电压采样调理电路的输出端连接控制模块；电流采样电路包括电流电压转换电路和电流采样调理电路，所述的电流电压转换电路的输入端与逆变电路连接，电流电压转换电路的输出端连接电流采样调理电路的输入端，电流采样调理电路的输出端连接控制模块；所述的驱动电路 包括电压幅值转换电路，所述的电压幅值转换电路的输入端连接控制模块，电压幅值转换电路的输出端连接逆变电路的驱动输入端；所述的I/O电路在输入端与输出端之间通过光耦进行连接。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的变频器还包括限流电路和继电器控制电路，所述的限流电路包括并联连接的充电电阻和继电器，限流电路设置在连接整流电路和滤波吸收电路的一直流母线上，且与继电器控制电路连接，所述的继电器控制电路与所述的控制模块连接。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的I/O电路包括数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路以及模拟量输出电路，数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路以及模拟量输出电路的一端连接所述的控制模块，数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路以及模拟量输出电路的另一端连接用户端。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的变频器还包括扩展电路，所述的扩展电路通过连接器与控制模块进行连接。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的变频器还包括操作面板电路，所述的操作面板与控制模块中的电子组件板一体设计。

在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的模拟量输入电路包括模拟量输入端、V/F转换电路以及光耦，所述的模拟量输入端口连接V/F转换电路的输入端，V/F转换电路的输出端连接光耦的输入端，光耦的输出端连接控制模块。

在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述的模拟量输出电路包括光耦、滤波电路以及模拟量输出端，所述的光耦输入端连接控制模块，光耦输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接模拟量输出端。

在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述的变频器还包括风扇控制电路和温度检测电路，风扇控制电路和温度检测电路与所述的控制模块连接。

本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是： 1.控制模块与电压采样电路、电流采样电路以及驱动电路之间不设置隔离，由此可以缩小变频器的体积，并且由于省去了电压采样电路、电流采样电路以及驱动电路的专用隔离器件的使用，可以大幅降低生产成本，提高产品性价比；2. 所述的I/O电路的输入端与输出端之间通过光耦进行连接，实现了控制模块与用户端之间的有效隔离，从而能够有效保证用户端接线的安全性；3. 所述的继电器控制电路和温度检测电路之间不进行磁隔离，因此能够减少开关电源的输出路数，进一步减小变频器体积。

附图说明

    图1为本实用新型的电原理框图。

    图2为本实用新型所述的电压采样电路的电原理框图。

    图3为本实用新型所述的电流采样电路的电原理框图。

    图4为本实用新型所述的驱动电路的电原理框图。

    图5为本实用新型所述的I/0电路的模拟量输入电路的电原理框图。

    图6为本实用新型所述的I/0电路的模拟量输出电路的电原理框图。

    图7为现有技术的变频器的电原理框图。

具体实施方式

    为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

请参阅图1，一种变频器，包括整流电路1、滤波吸收电路2、逆变电路3、开关电源4、电压采样电路5、电流采样电路6、驱动电路7、控制模块8、I/O电路9、限流电路10、扩展电路11、操作面板12、继电器控制电路13、风扇控制电路14以及温度检测电路15，其中，整流电路1、滤波吸收电路2、逆变电路3、开关电源4、电压采样电路5、电流采样电路6、驱动电路7、限流电路10、继电器控制电路13、风扇控制电路14以及温度检测电路15构成变频器的功率部分；控制模块8、I/O电路9、扩展电路11以及操作面板12构成变频器的控制部分。所述的整流电路1、滤波吸收电路2以及逆变电路3依次连接，整流电路1的输入端接入三相电网，逆变电路3的输出端可用于连接电机（图中示意的M）。在连接整流电路1和滤波吸收电路2的一直流母线上设置限流电路10，所述的限流电路10包括并联连接的充电电阻和继电器，所述的继电器与继电器控制电路13的输出端连接。 所述的开关电源4的输入端以及电压采样电路5的输入端与介于滤波吸收电路2和逆变电路3之间的直流母线连接。所述的电流采样电路6的输入端与逆变电路3连接。所述的驱动电路7的输出端与逆变电路3的驱动输入端连接。所述的控制模块8为控制部分的核心，其与开关电源4的输出端、电压采样电路5的输出端、电流采样电路6的输出端、驱动电路7的输入端、继电器控制电路13的输入端、风扇控制电路14的输入端以及温度检测电路15的输出端连接，风扇控制电路14的输出端连接风扇，温度检测电路15的输入端连接散热器或功率模块。风扇控制电路14通过开关电源4与继电器控制电路13以及温度检测电路15形成磁隔离，而继电器控制电路13和温度检测电路15之间无需进行磁隔离，两者可共同接地，因此能够减少开关电源4的输出路数，减小变频器体积，并节约生产成本。控制模块8还与I/O电路9、扩展电路11以及操作面板12作双向连接，I/O电路9、扩展电路11以及操作面板12的输出端用于连接用户端。在本实施例中，所述的扩展电路11通过连接器与控制模块8进行连接，扩展电路11可以是通信扩展卡，能够通过光耦进行隔离，提高安全性；所述的操作面板电路12与控制模块8中的电子组件板一体设计，可通过使用结构件覆盖操作面板12电路的方式达到安全隔离的效果。

请参阅图2并结合图1，所述的电压采样电路5包括分压电路和电压采样调理电路，在本实施例中，所述的分压电路为电阻分压电路。所述的分压电路的输入端与介于滤波吸收电路2和逆变电路3之间的直流母线连接，分压电路的输出端与电压采样调理电路的输入端连接，电压采样调理电路的输出端连接控制模块8。母线电压经分压电路后转换成小电压信号，再经电压采样调理电路调理后送至控制模块8的A/D采样端口进行电压采样。

请参阅图3并结合图1，所述的电流采样电路6包括电流电压转换电路和电流采样调理电路，所述的电流电压转换电路的输入端与所述的逆变电路3连接，电流电压转换电路的输出端与电流采样调理电路的输入端连接，电流采样调理电路的输出端连接控制模块8。输出电流经电流电压转换电路转换后形成小电压信号，再经电流采样调理电路调理后送至控制模块8的A/D采样端口进行电流采样。

请参阅图4并结合图1，所述的驱动电路7 包括电压幅值转换电路，所述的电压幅值转换电路的输入端连接控制模块8，电压幅值转换电路的输出端连接逆变电路3的驱动输入端。控制模块8输出的PWM脉冲信号通过电压幅值转换电路提高电压幅值并增大驱动能力后，输送给逆变电路3的驱动输入端，驱动逆变电路3开始工作。

请参阅图5、6并结合图1，所述I/O电路9包括数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路以及模拟量输出电路，各电路的输入端与输出端之间都通过光耦进行隔离。所述的模拟量输入电路包括模拟量输入端、V/F转换电路以及光耦，所述的模拟量输入端连接V/F转换电路的输入端，V/F转换电路的输出端连接光耦的输入端，光耦的输出端连接控制模块8。由模拟量输入端输入的模拟量电压信号经V/F转换电路转换成频率信号，该频率信号经光耦隔离后送入控制模块8，进行频率信号的采样，控制模块8在采样到频率信号后根据V/F转换比将其转换回模拟量电压信号。所述的模拟量输出电路包括光耦、滤波电路以及模拟量输出端，所述的光耦输入端连接控制模块8，光耦输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接模拟量输出端。控制模块8输出的PWM脉冲波经光耦隔离、滤波电路滤波后形成模拟量信号，所述的模拟量信号的幅值受控于PWM 脉冲波的占空比。

Claims (8)

1.一种变频器，包括整流电路(1)、滤波吸收电路(2)、逆变电路(3)、开关电源(4)、电压采样电路(5)、电流采样电路(6)、驱动电路(7)、控制模块(8)、I/O电路(9)，所述的整流电路(1)、滤波吸收电路(2)以及逆变电路(3)依次连接，所述的开关电源(4)以及电压采样电路(5)与介于滤波吸收电路(2)和逆变电路(3)之间的直流母线连接，所述的电流采样电路(6)以及驱动电路(7)与逆变电路(3)连接，所述的控制模块(8)与开关电源(4)、电压采样电路(5)、电流采样电路(6)、驱动电路(7)以及I/O电路(9)连接，其特征在于：电压采样电路(5)包括分压电路和电压采样调理电路，所述的分压电路的输入端与介于滤波吸收电路(2)和逆变电路(3)之间的直流母线连接，分压电路的输出端连接电压采样调理电路的输入端，电压采样调理电路的输出端连接控制模块(8)；电流采样电路(6)包括电流电压转换电路和电流采样调理电路，所述的电流电压转换电路的输入端与逆变电路(3)连接，电流电压转换电路的输出端连接电流采样调理电路的输入端，电流采样调理电路的输出端连接控制模块(8)；所述的驱动电路(7) 包括电压幅值转换电路，所述的电压幅值转换电路的输入端连接控制模块(8)，电压幅值转换电路的输出端连接逆变电路(3)的驱动输入端；所述的I/O电路(9)在输入端与输出端之间通过光耦进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种变频器，其特征在于所述的变频器还包括限流电路(10)和继电器控制电路(13)，所述的限流电路(10)包括并联连接的充电电阻和继电器，限流电路(10)设置在连接整流电路(1)和滤波吸收电路(2)的一直流母线上，且与继电器控制电路(13)连接，所述的继电器控制电路(13)与所述的控制模块(8)连接。

3.根据权利要求1所述的一种变频器，其特征在于所述的I/O电路(9)包括数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路以及模拟量输出电路，数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路以及模拟量输出电路的一端连接所述的控制模块(8)，数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路以及模拟量输出电路的另一端连接用户端。

4.根据权利要求1所述的一种变频器，其特征在于所述的变频器还包括扩展电路(11)，所述的扩展电路(11)通过连接器与控制模块(8)进行连接。

5.根据权利要求1所述的一种变频器，其特征在于所述的变频器还包括操作面板电路(12)，所述的操作面板(12)与控制模块(8)中的电子组件板一体设计。

6.根据权利要求3所述的一种变频器，其特征在于所述的模拟量输入电路包括模拟量输入端、V/F转换电路以及光耦，所述的模拟量输入端口连接V/F转换电路的输入端，V/F转换电路的输出端连接光耦的输入端，光耦的输出端连接控制模块(8)。

7.根据权利要求3所述的一种变频器，其特征在于所述的模拟量输出电路包括光耦、滤波电路以及模拟量输出端，所述的光耦输入端连接控制模块(8)，光耦输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接模拟量输出端。

8.根据权利要求1所述的一种变频器，其特征在于所述的变频器还包括风扇控制电路(14)和温度检测电路(15)，风扇控制电路(14)和温度检测电路(15)与所述的控制模块(8)连接。

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