CN208060633U - 三相逆变器的检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三相逆变器的检测电路，所述的检测电路包括直流母线电压检测电路和用于检测三相逆变器输出的相电流检测电路，以及一个直流电源，直流母线电压检测电路的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma‑Delta调制器原边的地端与直流母线的N线连接且接地，相电流检测电路的交流侧电流采样光电隔离Sigma‑Delta调制器原边的地端与所述的三相逆变器对应的相输出端直接连接。本实用新型提供的三相逆变器相电流检测及直流母线电压检测电路实现了母线电压和相电流的基于Sigma‑Delta ADC技术的检测，提高了检测精度，同时光电隔离Sigma‑Delta调制器的原边供电电压仅用了一组直流电源，因此能提升逆变器系统的性能，降低系统成本。
Description
技术领域
本实用新型属于逆变器控制技术领域，具体涉及一种三相逆变器的检测电路。
背景技术
Sigma-Delta ADC(Σ-Δ型模数转换器)广泛用于电气隔离的电机驱动及并网逆变器应用。Sigma-Delta ADC通过对信号进行过采样，放宽了对模拟抗混叠滤波器的要求，Delta-sigma ADC主要由数字电路组成，可以充分发挥超大规模集成电路技术的优势。在三相逆变器的检测电路中，一般需检测直流母线电压及两相相电流。Delta-sigma ADC电路一般由RC模拟滤波器、光电隔离光电隔离Sigma-Delta调制器、及数字滤波器等构成。在光电隔离Sigma-Delta 调制器电路中，原边电路和副边电路通过光电耦合器进行隔离。光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端应与被测量电路量的地端连接，所以为测量直流母线电压及两相相电流，通常需要三组独立的直流供电电源，从而带来电路复杂性的提高和成本的提高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三相逆变器的检测电路，其包括相电流检测电路及直流母线电压检测电路，该相电流检测检测电路及直流母线电压检测电路只需要一组直流供电电源，能减少直流供电电源的数量，从而降低系统的设计复杂性及成本。
本实用新型的另一个目的是，提供一种三相逆变器的检测电路的控制方法，其利用初期对储能电容和直接供电，完成初始化操作，有效保证后续的稳定运行。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种三相逆变器的检测电路，包括直流母线电压检测电路和用于检测三相逆变器输出的相电流检测电路，以及一个直流电源，直流母线电压检测电路的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端与直流母线的N线连接，所述的直流母线的N线与直流电源的地端连接，相电流检测电路的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端与所述的三相逆变器对应的相输出端直接连接，所述的直流电源的正极与直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端连接，所述的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电电路包括依次串接在与所述的直流电源的正极和交流侧电流采样光电隔离 Sigma-Delta调制器原边的供电端间的超快恢复二极管和限流电阻，以及并接在交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端和第一齐纳二极管和储能电容，所述的储能电容的另一端与交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端连接。
在上述技术方案中，所述的相电流检测电路包括串接在相输出端上的相电流取样电阻，以临近三相逆变器的相输出端为前，反之为后，所述的相电流取样电阻前后两端分别经限流电阻后与交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端连接。
在上述技术方案中，所述的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端还并接滤波电容，所述的滤波电容的另一端与交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端连接。
在上述技术方案中，所述的供电电路的限流电阻为至少两个，所述的储能电容并接点位于限流电阻之间。
在上述技术方案中，交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端间并接有滤波电容。
在上述技术方案中，所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端并接有第二齐纳二极管ZD2和滤波电容，所述的第二齐纳二极管ZD2和滤波电容的另一端接所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端。
在上述技术方案中，所述的输入侧光电隔离Sigma-Delta调制器为ACPL-797，所述的输出侧光电隔离Sigma-Delta调制器为ACPL-796J，所述的直流电源的供电电源为17V，所述的第一齐纳二极管和第二齐纳二极管的稳压电压为5V。
在上述技术方案中，所述的相电流取样电阻为两个并联。
在上述技术方案中，所述的直流母线电压检测电路包括串接在母线正极和地端的由多个电阻构成的取样电路，连接取样电路的取样点至直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端且其上设置有限流电阻的正极输入线路，所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入负端和地端并接地。
在上述技术方案中，所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端间设置有滤波电容。
在上述技术方案中，包括两个与所述的逆变器三相桥的输出U相和输出V相对应的相电流检测电路。
一种所述三相逆变器的检测电路的控制方法，
1)整个三相逆变器上电后，首先给三相逆变器的下桥臂导通信号，则U相和V相对应的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端通过连接至直流母线的N线并接地，超快恢复二极管导通，直流电源对该交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端供电并对储能电容充电；
2)进行启动预定操作，
3)停止对下桥臂的导通信号，正常驱动三相逆变器。
本实用新型的优点和有益效果为：
本实用新型提供的三相逆变器相电流检测及直流母线电压检测电路实现了母线电压和相电流的基于Sigma-Delta ADC技术的检测，提高了检测精度，同时光电隔离Sigma-Delta调制器的原边供电电压仅用了一组直流电源，因此能提升逆变器系统的性能，降低系统成本。
附图说明
图1所示为三相逆变器原理示意图；
图2所示为三相逆变器的采样结构示意图；
图3为本实用新型的相电流检测电路示意图。
图4所示为本实用新型的直流母线电压检测电路示意图；
图5为本实用新型提供的逆变器相电流检测及直流母线电压检测方法的流程。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例一
本实施例的三相逆变器的检测电路，包括直流母线电压检测电路和用于检测三相逆变器输出的相电流检测电路，以及一个直流电源，直流母线电压检测电路的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端GND1与直流母线的N线连接，所述的直流母线的N线与直流电源的地端连接，相电流检测电路的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端GND、GND1与所述的三相逆变器对应的相输出端直接连接，所述的直流电源的正极与直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端VDD1连接，所述的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电电路包括依次串接在与所述的直流电源的正极和交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端VDD1间的超快恢复二极管D1 和限流电阻，以及并接在交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端和第一齐纳二极管ZD1和储能电容C1，所述的储能电容的另一端与交流侧电流采样光电隔离 Sigma-Delta调制器原边的地端GND、GND1连接。
本实用新型提供的三相逆变器相电流检测及直流母线电压检测电路实现了母线电压和相电流的基于Sigma-Delta ADC技术的检测，提高了检测精度，同时光电隔离Sigma-Delta调制器的原边供电电压仅用了一组直流电源，因此能提升逆变器系统的性能，降低系统成本。
其中，所述的供电电路的限流电阻为至少两个，如三个依次串联的限流电阻R8、R9和R10，所述的储能电容并接点位于限流电阻之间，如限流电阻R8和R9之间。采用多个限流电阻的设置，便于实现对直流电源和储能电容放电时的分别限流。
实施例二
作为具体实施方式，三相逆变器的检测电路包括两个与所述的逆变器三相桥的输出U相和输出V相对应的相电流检测电路，C_U1与C_V1即为输出U相和输出V相的相输出端。所述的输入侧光电隔离Sigma-Delta调制器为ACPL-797，所述的输出侧光电隔离Sigma-Delta调制器为ACPL-796J，所述的直流电源的供电电源为17V，所述的第一齐纳二极管和第二齐纳二极管的稳压电压为5V。因为相输出端C_U1与C_V1是交流输出端，这两点不是总是等电位(在某些时刻是等电位，V4、V5、V6通的时刻这两点就是等电位)。而芯片ACPL-796J原边直流供电地端GND1必须与模拟输入负端VIN-相连接。而VIN-在测量两路电流时，两个芯片 ACPL-796J的VIN-就要分别与相输出端C_U1、C_V1连接。若不采用独立电源，也不采用本实用新型的电路结构，会导致问题出现，即相输出端C_U1、C_V1与通过ACPL-796J原边直流供电地端短路了(因为采用了一组直流电源，只有一个直流供电地端)。这种情况是不允许的。而本实用新型利用超快恢复二极管和储能电容的配合，实现了间断式有效接地和持续的供电，解决了上述问题，实现了直流电源共用。
以U相电流采样为例，C_U及C_U1输入到光电隔离Sigma-Delta调制器ACPL-796J的模拟输入正端VIN+及模拟输入负端VIN-。直流供电电源正端+17V需串联超快恢复二极管D1、限流电阻R8R9R10及齐纳二极管稳压ZD1至5V，连接光电隔离Sigma-Delta调制器ACPL-796J 原边VDD1，ACPL-796J原边供电地端GND1必须与模拟输入负端VIN-相连接。
具体地，所述的相电流检测电路包括串接在相输出端上的相电流取样电阻，所述的相电流取样电阻为两个并联。以临近三相逆变器的相输出端为前，反之为后，所述的相电流取样电阻前后两端分别经限流电阻后与交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端连接。
优选地，所述的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端还并接滤波电容，所述的滤波电容的另一端与交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端连接。进一步地，交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端间并接有滤波电容。多个滤波电容的设置，有效提供电路的整体抗干扰性。
其中，所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端并接有第二齐纳二极管ZD2和滤波电容，所述的第二齐纳二极管ZD2和滤波电容的另一端接所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端。所述的直流母线电压检测电路包括串接在母线正极和地端的由多个电阻，如三个电阻R7、电阻R5和电阻R6构成的取样电路，连接取样电路的取样点至直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端且其上设置有限流电阻的正极输入线路，所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入负端和地端并接地。所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端间设置有滤波电容。
具体地说，经采样电阻将直流母线分压至0-200mV范围内输入到光电隔离Sigma-Delta调制器ACPL-C797的模拟输入正端VIN+及模拟输入负端VIN-。其中ACPL-C797原边供电电压端 VDD1接直流电压源+17V，原边供电地端GND1接直流电压源的GND。而ACPL-C797原边供电地端GND1必须与ACPL-C797模拟输入负端VIN-相连接，从而在电压检测电路中，直流电压源的GND与直流母线电压的DC_N相连接。
实施例三
本实用新型还公开了一种所述三相逆变器的检测电路的控制方法，
1)整个三相逆变器上电后，首先给三相逆变器的下桥臂持续的导通信号使逆变管V4和逆变管V6持续导通，如预定时间，100us，则U相和V相对应的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端通过连接至直流母线的N线并接地，超快恢复二极管导通，直流电源对该交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端供电并对储能电容充电；
2)进行启动预定操作，如相电流零点校准，以及其他功能；
3)预定时间达到或者完成初始预定操作后，停止对下桥臂的导通信号，正常驱动三相逆变器，三相逆变器工作在PWM模式下，能保证在一个开关周期内，C_U1及C_V1分别与DC_N 接通，确保两片ACPL-796J的原边侧能得到可靠的供电。即相逆变器的下桥臂导通时，则U相和/或V相对应的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端通过连接至直流母线的N线并接地，超快恢复二极管导通，直流电源对该交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端供电并对储能电容充电；当三相逆变器的下桥臂截止时，交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端断开接地，储能电容放电对该交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端供电，快恢复二极管D1能起到反向阻断的作用。
通过上述电路及原理，在直流母线电压及两相相电流检测电路中，光电隔离Sigma-Delta 调制器的原边供电电压仅用了一组直流电源，因此能提升逆变器系统的性能，降低系统成本。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：包括直流母线电压检测电路和用于检测三相逆变器输出的相电流检测电路，以及一个直流电源，直流母线电压检测电路的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端与直流母线的N线连接，所述的直流母线的N线与直流电源的地端连接，相电流检测电路的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端与所述的三相逆变器对应的相输出端直接连接，所述的直流电源的正极与直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端连接，所述的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电电路包括依次串接在与所述的直流电源的正极和交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端间的超快恢复二极管和限流电阻，以及并接在交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端和第一齐纳二极管ZD1和储能电容，所述的储能电容的另一端与交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端连接。
2.如权利要求1所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：所述的相电流检测电路包括串接在相输出端上的相电流取样电阻，以临近三相逆变器的相输出端为前，反之为后，所述的相电流取样电阻前后两端分别经限流电阻后与交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端连接。
3.如权利要求1所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：所述的交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端还并接滤波电容，所述的滤波电容的另一端与交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端连接。
4.如权利要求1所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：所述的供电电路的限流电阻为至少两个，所述的储能电容并接点位于限流电阻之间。
5.如权利要求1所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：交流侧电流采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端间并接有滤波电容。
6.如权利要求1所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的供电端并接有第二齐纳二极管ZD2和滤波电容，所述的第二齐纳二极管ZD2和滤波电容的另一端接所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的地端。
7.如权利要求1所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：所述的输入侧光电隔离Sigma-Delta调制器为ACPL-797，所述的输出侧光电隔离Sigma-Delta调制器为ACPL-796J，所述的直流电源的供电电源为17V，所述的第一齐纳二极管和第二齐纳二极管的稳压电压为5V。
8.如权利要求2所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：所述的相电流取样电阻为两个并联。
9.如权利要求1所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：所述的直流母线电压检测电路包括串接在母线正极和地端的由多个电阻构成的取样电路，连接取样电路的取样点至直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端且其上设置有限流电阻的正极输入线路，所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入负端和地端并接地。
10.如权利要求9所述的一种三相逆变器的检测电路，其特征在于：所述的直流侧母线电压采样光电隔离Sigma-Delta调制器原边的模拟输入正端和模拟输入负端间设置有滤波电容。
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