CN206834729U - 一种变频器故障保护装置及变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频器故障保护装置及变频器，变频器和变压器分别与电源连接，变频器输出信号至接触器来控制电动机的启停，变压器与安全回路、接触器连接并通过安全回路来控制电动机的启停，变频器和安全回路分别与保护装置连接，保护装置包括有故障检测模块、封波电路、使能单元，通过保护装置实现对变频器的保护作用。本实用新型，通过对变频器和安全回路连接保护装置，保护装置设有故障检测电路、封波电路和使能单元，能有效的检测到各种故障信息并对变频器中的IGBT驱动电路输出的信号进行封锁，从而对变频器的工作状态进行了有效的保护，提高了变频器的使用寿命、安全可靠性和工作性能。

Description

一种变频器故障保护装置及变频器

技术领域

本实用新型涉及一种保护装置，具体涉及一种变频器故障保护装置及变频器。

背景技术

变频器作为一种驱动控制设备，被广泛应用于各个领域，其中电梯就是通过变频器的驱动控制实现运行的。

变频器在使用过程中往往会遇到欠压、过压、过流等故障情况的发生，此类故障如果不采取有效的防范措施，直接会导致变频器使用寿命缩短甚至损坏，影响变频器的工作性能，从而引发变频器的使用期限缩短、安全可靠性降低和工作性能失效等一系列问题。可见，从变频器的使用寿命、安全和性能角度出发，在发生欠压、过压、过流等故障情况时，怎样对变频器进行保护是需要考虑的方向。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是变频器遇到欠压、过压、过流等的故障情况时，所引发变频器的使用寿命缩短、安全可靠性降低和工作性能失效等的一系列问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种变频器故障保护装置，变频器和变压器分别与电源连接，所述变频器输出信号至接触器控制电动机的启停，所述变压器与安全回路、接触器连接并通过所述安全回路来控制电动机的启停，所述变频器和所述安全回路分别与所述保护装置连接，所述保护装置包括：

故障检测模块，用于故障检测并输出电平信号，且输入端与所述安全回路的输出端连接，其包括欠压检测电路、高压检测电路、过压检测电路、模块故障检测电路、过流检测电路和复位检测电路，且依次互为与门连接；

封波电路，用于接收所述电平信号，并根据所述电平信号输出封锁信号，所述封波电路的输入端与所述故障检测模块的输出端连接；

使能单元，用于接收所述封波电路的输出端输出的封锁信号，并根据封锁信号对所述变频器的IGBT驱动信号进行封锁，所述使能单元的输入端与所述封波电路的输出端连接，所述使能单元的输出端与变频器的输入端连接。

优选地，所述保护装置还包括：

ARM处理器，用于接收所述故障检测模块输出的所述电平信号，所述ARM 处理器的输入端与所述故障检测模块的输出端连接；

DSP处理器，用于接收所述ARM处理器的输出信号和所述故障检测电路输出的所述电平信号，并输出信号至所述使能单元，所述DSP处理器的输入端与所述故障检测电路的输出端、所述ARM处理器的输出端连接，所述DSP处理器的输出端与所述使能单元的输入端连接；

所述使能单元接收所述DSP处理器输出的信号，对所述变频器的IGBT驱动信号进行软件脉冲封锁。

优选地，所述欠压检测电路的输出端LU与电阻R1的一端连接，所述电阻 R1的另一端与电阻R2和电容C1并联后的一端、三极管Q1的基极连接，所述电阻R2和电容C2并联后另一端与所述三极管Q1的发射极连接且接地，所述三极管Q1的集电极与电阻R3的一端、二极管D1的负极连接，所述电阻R3的另一端接地。

优选地，所述高压检测电路的输出端HV与二极管D2的负极连接，所述二极管D2的正极与所述二极管D1的正极、电阻R4的一端、电容C2的一端、与门器U1的A端连接，所述电阻R4的另一端连接3.3V电源，所述电容C2的另一端接地。

优选地，所述过压检测电路的输出端OU与电容C3的一端、所述与门器U1 的B端连接，所述电容C3的另一端接地，所述与门器U1的Y端与与门器U2的A 端连接。

优选地，所述模块故障检测电路的输出端FO与电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与电容C4的一端、所述与门器U2的B端连接，所述与门器U2 的Y端与与门器U3的A端连接。

优选地，所述过流检测电路的输出端OC与电容C5的一端、所述与门器U3的B端连接，所述电容C5的另一端接地，所述与门器U3的Y端与与门器U4的A端连接。

优选地，所述复位检测电路的输出端RST与电阻R6的一端、二极管D3的负极、二极管D4的负极连接，所述电阻R6的另一端与电阻R7的一端、电容C6 的一端、所述与门器U4的B端连接，所述电阻R7的另一端与所述二极管D3的正极、所述二极管D4的正极连接，所述电容C6的另一端接地；

所述与门器U4的C端与电容C7的一端、3.3V电源连接，所述与门器U4的D 端接地，所述电容C7的另一端接地，所述与门器U4的Y端与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与电阻R9和电容C8并联后的一端、三极管Q2的基极连接，所述电阻R9和所述电容C8并联后的另一端与所述三极管Q2的发射极连接且接地；所述三极管Q2的集电极与电阻R10的一端连接，并输出所述电平信号，所述电阻R10的另一端与3.3V电源连接。

优选地，所述封波电路包括：

一端与所述故障检测电路的输出端连接的电阻R101；

一端与所述电阻R101的另一端连接电容C101，所述电容C101的另一端接地；

输入端与所述电阻R101的另一端、电容C101的一端连接的非门器F,所述非门器F的输出端与电阻R102的一端连接，所述电阻R102的另一端连接3.3V 电源，并输出所述封锁信号至所述使能单元。

一种变频器，包括上述任一所述的一种变频器故障保护装置。

本实用新型，通过对变频器和安全回路连接保护装置，保护装置设有故障检测电路、封波电路和使能单元，能有效的检测到各种故障信息并对变频器中的IGBT驱动电路输出的信号进行封锁，从而对变频器的工作状态进行了有效的保护，提高了变频器的使用寿命、安全可靠性和工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的系统模块示意图；

图2为本实用新型的保护装置的第一局部电路图；

图3为本实用新型的保护装置的第二局部电路图；

图4为本实用新型的保护装置的第三局部电路图；

图5为本实用新型的封波电路的电路图。

附图标号

1.故障检测模块 2.封波电路

3.使能单元 4.ARM处理器

5.DSP处理器

具体实施方式

为了使本实用新型的有益效果更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1所示为本实用新型的系统模块示意图，变频器和变压器分别与电源连接，电源为三相电，变频器输出信号至接触器来控制电动机的启停，变频器输出信号为IGBT驱动信号；变压器与安全回路、接触器连接并通过安全回路来控制电动机的启停，安全回路由多个安全开关组成，当多个安全开关全部闭合时，安全回路导通，反之，只要有一个安全开关没有闭合，安全回路不导通；变频器和安全回路分别与保护装置连接，变频器接收保护装置的控制信号实现保护作用，安全回路为触发保护装置工作的前提条件，只有安全回路导通时，保护装置工作，反之不工作。保护装置包括：故障检测模块 1、封波电路2和使能单元3。

故障检测模块1用于故障检测并输出电平信号，且输入端与安全回路的输出端连接，主要是检测欠压、高压、过压、模块故障、过流等故障。其包括欠压检测电路、高压检测电路、过压检测电路、模块故障检测电路、过流检测电路和复位检测电路，且依次互为与门连接，彼此之间通过多个电子元件连接，有效的实现的故障检测的作用。

其中，欠压检测电路通过电压比较器对采样到的电压与设定的基准电压进行比较，当采样到的电压大于设定的基准电压时，为高压有效；当采样到的电压小于设定的基准电压时，此时输出欠压报警信号。高压检测电路通过一个或多个开关量传感器同时的打开和闭合来触发高压检测电路的动作，根据需求设定开关量传感器的打开或闭合为高压检测电路的报警输出信号。过压检测电路通过电压比较器对采样到的电压与设定的基准电压进行比较，当采样到的电压小于设定的基准电压时，为低压有效；当采样到的电压大于设定的基准电压时，此时输出过压报警信号。过流检测电路采集三相电压并转换为电流信号，通过比较器与设定的基准电流值进行比较，当电流信号大于设定的基准电流值时，输出过流报警信号；当电流信号小于设定的基准电流值时，不输出过流报警信号。复位检测电路通过采集电源监控器所监控的电源电压，来进行工作。当电源监控器检测的电压值出现异常时，复位电路进行复位工作；当电源监控器检测的电压值正常时，复位电路无需工作。

如图2所示，欠压检测电路的输出端LV与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2和电容C1并联后的一端、三极管Q1的基极连接，电阻R2和电容C1并联后另一端与三极管Q1的发射极连接且接地，三极管Q1的集电极与电阻R3的一端、二极管D1的负极连接，电阻R3的另一端接地。

高压检测电路的输出端HV与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极与二极管D1的正极、电阻R4的一端、电容C2的一端和与门器U1的A端连接，电阻 R4的另一端连接电源，电容C2的另一端接地。

过压检测电路输出端OU与电容C3的一端和与门器U1的B端连接，电容C3 的另一端接地，与门器U1的Y端与与门器U2的A端连接。

如图3所示，模块故障检测电路的输出端FO与电阻R5的一端连接，电阻 R5的另一端与电容C4的一端、与门器U2的B端连接，与门器U2的Y端与与门器 U3的A端连接。

过流检测电路的输出端OC与电容C5的一端、与门器U3的B端连接，电容 C5的另一端接地，与门器U3的Y端与与门器U4的A端连接。

如图4所示，复位检测电路的输出端RST与电阻R6的一端、二极管D3的负极、二极管D4的负极连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端、电容C6的一端、与门器U4的B端连接，电阻R7的另一端与二极管D3的正极、二极管D4的正极连接，电容C6的另一端接地。与门器U4的C端与电容C7的一端、3.3V电源连接，与门器U4的D端接地，电容C7的另一端接地，与门器U4的Y端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R9和电容C8并联后的一端、三极管Q2的基极连接，电阻R9和电容C8并联后的另一端与三极管Q2的发射极连接且接地；三极管Q2的集电极与电阻R10的一端连接，并由输出端OE输出电平信号，电阻R10的另一端与3.3V电源连接。

封波电路2，用于接收故障检测模块1输出端OE输出的电平信号，并根据电平信号输出封锁信号，封波电路2的输入端与故障检测模块1的输出端连接。如图5所示，封波电路2包括：一端与故障检测模块1的输出端OE连接的电阻 R20；一端与电阻R20的另一端连接电容C10，电容C10的另一端接地；输入端与电阻R20的另一端、电容C10的一端连接的非门器F,非门器F的输出端与电阻R21的一端连接，电阻R20的另一端连接3.3V电源，并输出封锁信号至使能单元3。

使能单元3，用于接收封波电路2的输出端DRIVE-EN输出的封锁信号，并根据封锁信号对变频器中IGBT驱动信号进行封锁，使能单元3的输入端与封波电路2的输出端连接，使能单元3的输出端与变频器的输入端连接。

保护装置除了包括以上的故障检测模块1、封波电路2和使能单元3外，还包括用于分别接收故障检测模块1输出的电平信号的ARM处理器4和DSP处理器5，ARM处理器4接收故障检测模块1输出的电平信号，并输出处理后的信号至DSP处理器5；DSP处理器5接收ARM处理器4和故障检测模块1输出的电平信号，并输出处理后的信号至使能单元3。使能单元3接收DSP处理器5的输出信号，对变频器进行软件脉冲封锁。

具体的工作过程如下：

三相电源的三个端点R、S、T分别对变压器和变频器提供所需的电源，其中变压器将接收到的三相电源进行变压作用并输出变压后的电源与安全回路、接触器形成回路，当安全回路为导通状态时，回路接通，接触器的线圈得电，接触器的常开触点闭合，电动机得电运行。

同样，变频器将接收到的三相电源进行整流、滤波和逆变作用后，根据变频器的IGBT驱动信号来控制接触器的动作，从而控制电动机的运行。由于变压器与安全回路、接触器形成的回路属于硬件控制，硬件控制的动作要比变频器的IGBT驱动信号的响应速度快，在变频器的IGBT驱动信号控制接触器的时候，接触器已经实现了对电动机的控制。所以，为了防止对电动机控制作用的冲突出现过流现象，保护装置通过封波电路2对变频器的IGBT驱动信号进行封锁。

保护装置检测变频器是否存在欠压、高压、过压、模块故障、过流和复位的故障；若存在，保护装置通过封波电路2输出封锁信号至使能单元3,对变频器的IGBT驱动信号进行封锁，封波电路2进行的封锁为硬件封锁；同时，保护装置通过ARM处理器4和DSP处理器5输出封锁信号至使能单元3，对变频器的IGBT驱动信号进行封锁，DSP处理器5进行的封锁为软件脉冲封锁；硬件封锁的响应速度要快于软件脉冲封锁的响应速度，即是硬件先封锁，软件再封锁，两者相互结合，不但有效的实现了对变频器IGBT驱动信号的封锁，同时达到了冗余的作用，提高封锁作用的速度和可靠性。当故障检测模块1 确认无故障时，封波电路2与DSP处理器5解除封锁。

安全回路发送输出信号至接触器，接触器闭合，电动机工作，变频器发送输出信号至接触器存在响应时间滞后于安全回路，通过电梯变频器过流的保护装置对变频器发送至接触器的输出信号进行封波，避免了变频器在发送输出信号至接触器的过程中，接收反向信号产出过流，以及变频器过流所引起的电梯停止运行。

本实用新型，通过对变频器和安全回路连接保护装置，保护装置设有故障检测电路、封波电路和使能单元，能有效的检测到各种故障信息并对变频器中的IGBT驱动电路输出的信号进行封锁，从而对变频器的工作状态进行了有效的保护，提高了变频器的使用寿命、安全可靠性和工作性能。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变频器故障保护装置，变频器和变压器分别与电源连接，所述变频器输出信号至接触器来控制电动机的启停，所述变压器与安全回路、接触器连接并通过所述安全回路来控制电动机的启停，其特征在于，所述变频器和所述安全回路分别与所述保护装置连接，所述保护装置包括：

故障检测模块，用于故障检测并输出电平信号，且输入端与所述安全回路的输出端连接，其包括欠压检测电路、高压检测电路、过压检测电路、模块故障检测电路、过流检测电路和复位检测电路，且依次互为与门连接；

封波电路，用于接收所述电平信号，并根据所述电平信号输出封锁信号，所述封波电路的输入端与所述故障检测模块的输出端连接；

使能单元，用于接收所述封波电路的输出端输出的封锁信号，并根据所述封锁信号对所述变频器的IGBT驱动信号进行封锁，所述使能单元的输入端与所述封波电路的输出端连接，所述使能单元的输出端与变频器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种变频器故障保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括：

ARM处理器，用于接收所述故障检测模块输出的所述电平信号，所述ARM处理器的输入端与所述故障检测模块的输出端连接；

DSP处理器，用于接收所述ARM处理器的输出信号和所述故障检测电路输出的所述电平信号，并输出信号至所述使能单元，所述DSP处理器的输入端与所述故障检测电路的输出端、所述ARM处理器的输出端连接，所述DSP处理器的输出端与所述使能单元的输入端连接；

所述使能单元接收所述DSP处理器输出的信号，对所述变频器的IGBT驱动信号进行软件脉冲封锁。

3.根据权利要求1所述的一种变频器故障保护装置，其特征在于，所述欠压检测电路的输出端LU与电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端与电阻R2和电容C1并联后的一端、三极管Q1的基极连接，所述电阻R2和电容C2并联后另一端与所述三极管Q1的发射极连接且接地，所述三极管Q1的集电极与电阻R3的一端、二极管D1的负极连接，所述电阻R3的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的一种变频器故障保护装置，其特征在于，所述高压检测电路的输出端HV与二极管D2的负极连接，所述二极管D2的正极与所述二极管D1的正极、电阻R4的一端、电容C2的一端、与门器U1的A端连接，所述电阻R4的另一端连接3.3V电源，所述电容C2的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的一种变频器故障保护装置，其特征在于，所述过压检测电路的输出端OU与电容C3的一端、所述与门器U1的B端连接，所述电容C3的另一端接地，所述与门器U1的Y端与与门器U2的A端连接。

6.根据权利要求5所述的一种变频器故障保护装置，其特征在于，所述模块故障检测电路的输出端FO与电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与电容C4的一端、所述与门器U2的B端连接，所述与门器U2的Y端与与门器U3的A端连接。

7.根据权利要求6所述的一种变频器故障保护装置，其特征在于，所述过流检测电路的输出端OC与电容C5的一端、所述与门器U3的B端连接，所述电容C5的另一端接地，所述与门器U3的Y端与与门器U4的A端连接。

8.根据权利要求7所述的一种变频器故障保护装置，其特征在于，所述复位检测电路的输出端RST与电阻R6的一端、二极管D3的负极、二极管D4的负极连接，所述电阻R6的另一端与电阻R7的一端、电容C6的一端、所述与门器U4的B端连接，所述电阻R7的另一端与所述二极管D3的正极、所述二极管D4的正极连接，所述电容C6的另一端接地；

所述与门器U4的C端与电容C7的一端、3.3V电源连接，所述与门器U4的D端接地，所述电容C7的另一端接地，所述与门器U4的Y端与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与电阻R9和电容C8并联后的一端、三极管Q2的基极连接，所述电阻R9和所述电容C8并联后的另一端与所述三极管Q2的发射极连接且接地；所述三极管Q2的集电极与电阻R10的一端连接，并输出所述电平信号，所述电阻R10的另一端与3.3V电源连接。

9.根据权利要求1所述的一种变频器故障保护装置，其特征在于，所述封波电路包括：

一端与所述故障检测电路的输出端连接的电阻R101；

一端与所述电阻R101的另一端连接电容C101，所述电容C101的另一端接地；

输入端与所述电阻R101的另一端、电容C101的一端连接的非门器F,所述非门器F的输出端与电阻R102的一端连接，所述电阻R102的另一端连接3.3V电源，并输出所述封锁信号至所述使能单元。

10.一种变频器，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的一种变频器故障保护装置。