CN207542772U - 一种变频器输出电流的检测和短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频器输出电流的检测和短路保护电路，包括分别与变频器三相相电流连接的第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器；第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器均连接有一个滤波电路，且滤波电路还与一个分压比较电路连接；其中分压比较电路包括两个比较器，且滤波电路分别与两个比较器连接，且两个比较器上分别接入正电源分压电路和负电源分压电路。解决了现有变频器短路保护方案中输出短路保护不完整，短路保护相应时间慢以及保护电路的抗扰性差的技术问题。

Description

一种变频器输出电流的检测和短路保护电路

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，涉及一种电流检测和保护电路，具体涉及一种变频器输出电流的检测和短路保护电路。

背景技术

目前，变频器广泛应用到工业等各个控制领域，对变频器稳定性，可靠性和安全性的要求越来越高，而在使用过程中，电机绝缘损坏，接线错误等都会造成变频器输出短路，短路瞬间的大电流会超出IGBT模块正常电流的工作区。在IGBT要求的额定短路时间内如果不能有效的关断IGBT，会使IGBT短路过流而损坏。

为了保证变频器稳定可靠的工作，同时保证变频器装置在运行过程中不被损坏，需要设计各种保护功能，其中，输出短路保护功能需要在设计中优先考虑。因此输出短路保护的完整性，短路保护响应时间的快速性，以及短路保护电路的抗扰性和经济性等是考核变频器性能的一个重要指标。

实用新型内容

本实用新型提供了一种变频器输出电流的检测和短路保护电路，解决了现有变频器短路保护方案中输出短路保护不完整，短路保护相应时间慢以及保护电路的抗扰性差的技术问题。

本实用新型的技术方案是：一种变频器输出电流的检测和短路保护电路，包分别与变频器三相相电流连接的第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器；第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器均连接滤波电路，且滤波电路连接分压比较电路；其中分压比较电路包括两个比较器，且滤波电路与第一比较器的正极和第二比较器的负极连接，且第一比较器的正极端接入正电源分压电路，第二比较器的负极端接入负电源分压电路。

更进一步的，本实用新型的特点还在于：

其中滤波电路包括一个滤波电阻和一个接地的滤波电容；且滤波电阻与电流传感器连接，滤波电阻和滤波电容均与分压比较电路连接，且滤波电阻接地。

其中滤波电阻为50-150Ω，滤波电容为100pF-1nF。

其中正电源分压电路包括+15V电源和两个电阻组成的分压电路，且两个电阻并联在第一比较器的正极端上。

其中负电源分压电路包括-15V电源和两个电阻组成的分压电路，且两个电阻并联在第二比较器的负极端上。

其中比较器为LM211比较器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将传统的毫欧精密电阻检测转换为电流传感器进行检测，使强电和弱电进行了隔离，并且避免了毫欧电阻检测容易受到干扰的缺陷。电流传感器输出与电流相对应的电压信号后，直接与正电源分压电路和负电源分压电路提供的短路正负阈值电压相比较，省去了传统检测升压单元和运放处理，从而使得电路更简单，短路响应时间更快。正电源分压电路和负电源分压电路提供正负阈值电压比传统正电源分压电路计算保护电压的上限和下限电路上简单，分压计算简单，参数更容易匹配；使用本电路，短路保护相应的时间能够小于IGBT额定短路时间10us。

更进一步的，电压信号滤波时间受电流信号RC滤波参数的影响，RC的滤波参数较小，滤波时间较小，但是滤波效果变差，变频器抗扰能力下降，容易误触发短路信号，误报短路故障；RC的滤波参数较大，滤波效果好，变频器抗扰能力提高，但是滤波时间较长，易使短路保护时间超过额定短路时间，从而使短路失效，损坏变频器。因此需要选择合适的RC滤波参数，经过计算和实验验证，滤波电阻选择50～150Ω，滤波电容选择100pF～1nF。

更进一步的，正电源分压电路和负电源分压电路提供短路保护阈值电压的上限和下限，电流信号通过与阈值电压上下限值的比较，从而输出合适的电流，本实用新型装置正负电源分压电路分别采用+15V和-15V电压，满足了变频器的需求。

更进一步的，比较器的反应时间对短路保护相应时间也有较大影响，需要选择反应时间相对快速的比较器，本电路中选择使用LM211作为比较器，其反应时间最长为200ns。

附图说明

图1为本实用新型的电路示意图。

图中：1为变频器；2为第二电流传感器；3为第一电流传感器；4为第三电流传感器；5为滤波电路；6为正电源分压电路；7为负电源分压电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进一步说明。

本实用新型提供了一种变频器输出电流的检测和短路保护电路，如图1所示，包括分别连接在变频器1三相输出端的三个电流传感器，具体的第一电流传感器3与U相输出端连接，第二电流传感器2与V相输出端连接，第三电流传感器4与W相输出端连接；且三个电流传感器分别检测输出电流对应的电压信号，具体的第一电流传感器3检测U相输出电流，对应输出U相的电压信号，第二电流传感器2检测V相的输出电流，对应输出V相的电压信号，第三电流传感器4检测W相的输出电流，对应输出W相的电压信号。

如图1所示，三个电流传感器分别与一个滤波电路5连接，其中滤波电路5包括一个滤波电阻和一个接地的滤波电容，其中滤波电阻的一端与电流传感器连接，滤波电阻的另一端与滤波电容及分压比较电路连接，且滤波电容的另一端接地；滤波电阻为50～150Ω，滤波电容选择100pF～1nF，具体的与三个电流传感器连接的三个滤波电路分别为R1和C1，R2和C2及R3和C3；三个滤波电路均与一个分压比较电路连接。分压比较电路包括两个并联设置的比较器，其中第一比较器的负极和第二比较器的正极均与滤波电路5连接；并且第一比较器的正极端接入正电源分压电路6，第二比较器的负极端接入负电源分压电路7；具体的，正电源分压电路6包括+15V电源和两个电阻组成的分压电路，正电源分压电路6的两个电阻并联在第一比较器的正极端上，且一个电阻连接+15V，另一个电阻接地；负电源分压电路7包括-15V电源和两个电阻组成的分压电路，负电源分压电路7的两个电阻并联在第二比较器的负极端上，且一个电阻连接-15V，另一个电阻接地；其中比较器为LM211比较器。

本实用新型的工作原理是：当变频器1输出短路时，电流传感器检测出的输出电流会急剧增加，并且其对应的电压信号急剧上升，当三个电压信号中的一路或者多路高于分压比较电路的正电源分压电路6的电压值或负电源分压电路7的电压值时，比较器输出短路保护信号，并且由高电平跳变为低电平。

本实用新型中三个滤波电路的滤波电阻为50～150Ω，滤波电容为100pF～1nF；具体的滤波电阻R1为50Ω、100Ω或者150Ω，滤波电容C1为100pF、600pF或1nF；滤波电阻R2为70Ω、90Ω或者120Ω，滤波电容C2为200pF、500pF或900pF；滤波电阻R3为80Ω、110Ω或者140Ω，滤波电容C3为400pF、700pF或800pF。

Claims (6)

1.一种变频器输出电流的检测和短路保护电路，其特征在于，包括分别与变频器(1)三相相电流连接的第一电流传感器(3)、第二电流传感器(2)和第三电流传感器(4)；第一电流传感器(3)、第二电流传感器(2)和第三电流传感器(4)均连接滤波电路(5)，且滤波电路(5)连接分压比较电路；

所述分压比较电路包括两个比较器，且滤波电路(5)与第一比较器的正极和第二比较器的负极连接，且第一比较器的正极端接入正电源分压电路(6)，第二比较器的负极端接入负电源分压电路(7)。

2.根据权利要求1所述的变频器输出电流的检测和短路保护电路，其特征在于，所述滤波电路(5)包括一个滤波电阻和一个接地的滤波电容；且滤波电阻与电流传感器连接，滤波电阻和滤波电容均与分压比较电路连接，且滤波电阻接地。

3.根据权利要求2所述的变频器输出电流的检测和短路保护电路，其特征在于，所述滤波电阻为50-150Ω，滤波电容为100pF-1nF。

4.根据权利要求1所述的变频器输出电流的检测和短路保护电路，其特征在于，所述正电源分压电路(6)包括+15V电源和两个电阻组成的分压电路，且两个电阻并联在第一比较器的正极端上。

5.根据权利要求1所述的变频器输出电流的检测和短路保护电路，其特征在于，所述负电源分压电路(7)包括-15V电源和两个电阻组成的分压电路，且两个电阻并联在第二比较器的负极端上。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的变频器输出电流的检测和短路保护电路，其特征在于，所述比较器为LM211比较器。