CN208689151U - 电源异常检测电路及其制成的变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源异常检测电路，包括采样模块、整流模块、判断模块和控制模块；采样模块用于对电源信号进行采样，并将采样信号传送到整流模块；整流模块将接收的采样信号进行整流后上传判断模块；判断模块用于接收采样的电源信号，输出电源异常的判断信号并上传控制模块；控制模块用于接收上传的电源异常的判断信号，并对电源状态进行判断。本实用新型还公开了包括所述电源异常检测电路的变频器。本实用新型通过对电源信号进行采样、整流、隔离、滤波以及与基准电压的判断，实现了对电源异常情况（包括电源缺相和三相不平衡）的在线监测，而且本实用新型电路简单可靠，监测效果好，而且成本低廉。

Description

电源异常检测电路及其制成的变频器

技术领域

本实用新型具体涉及一种电源异常检测电路及其制成的变频器。

背景技术

随着经济技术的发展，变频器已经广泛应用于人们的生产和生活之中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

变频器以改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机，从而实现交流电动机的调速、节能等目的。而随着经济技术的发展和环保观念的提升，变频器的应用也越来越广泛。

目前，变频器常常带有大功率负载三相电动机。变频器在工作时，如果遇到电路中出现三相电源不平衡或缺相等故障，往往造成电源的三相电流不平衡；如果不能及时处理，使得故障长期存在，就会损坏变频器，甚至损坏变频器下面的负载，从而造成严重的事故。

目前，变频器中常采用的电源异常（包括电源三相不平衡和电源缺陷）检测电路，其检测电路极其复杂，使得成本极高，而且校测效果相对不好，给变频器的正常运行带来了严重的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种成本低廉且检测可靠性高的电源异常检测电路。

本实用新型的目的之二在于提供一种变频器，该变频器包括了所述的电源异常检测电路。

本实用新型提供的这种电源异常检测电路，包括采样模块、整流模块、判断模块和控制模块；采样模块、整流模块、判断模块和控制模块依次串联；采样模块用于对电源信号进行采样，并将采样信号传送到整流模块；整流模块将接收的采样信号进行整流后上传判断模块；判断模块用于接收采样的电源信号，输出电源异常的判断信号并上传控制模块；控制模块用于接收上传的电源异常的判断信号，并对电源状态进行判断。

所述的电源异常检测电路还包括滤波模块；滤波模块串接在整流模块的输出端，用于对整流模块输出的整流信号进行滤波。

所述的滤波模块为电容。

所述的电源异常检测电路还包括隔离模块；隔离模块串接在判断模块的输入端，用于对输入判断模块的采样信号进行电气隔离。

所述的隔离模块为线性光耦隔离电路。

所述的采样模块为电阻采样模块。

所述的整流模块为二极管整流模块。

所述的判断模块包括基准电压电路、第一比较电路和第二比较电路；基准电压电路的输出端与第一比较电路、第二比较电路的输入端连接，采样信号同样连接第一比较电路和第二比较电路的输入端；基准电压电路输出两路不同的基准电压信号，其中第一基准电压信号输入第一比较电路，第二基准电压信号输入第二比较电路，第一比较电路对第一基准电压信号和采样信号进行大小比较并输出第一比较信号到控制模块，第二比较电路对第二基准电压信号和采样信号进行大小比较并输出第二比较信号到控制模块。

所述的控制模块为单独的控制器模块，或者为变频器内的控制器模块。

本实用新型还提供了一种变频器，该变频器包括了上述的电源异常检测电路。

本实用新型提供的这种电源异常检测电路及其制成的变频器，通过对电源信号进行采样、整流、隔离、滤波以及与基准电压的判断，实现了对电源异常情况（包括电源缺相和三相不平衡）的在线监测，而且本实用新型电路简单可靠，监测效果好，而且成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图。

图2为本实用新型的电路原理图。

图3为本实用新型在输入电源正常时的电压采样波形值。

图4为本实用新型在输入电源三相不平衡时的电压采样波形值。

图5为本实用新型在输入电源缺相时的电压采样波形值。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的功能模块图：本实用新型提供的这种电源异常检测电路，包括采样模块、整流模块、滤波模块、隔离模块、判断模块和控制模块；采样模块、整流模块、滤波模块、隔离模块、判断模块和控制模块依次串联；采样模块用于对电源信号进行采样，并将采样信号传送到整流模块；整流模块将接收的采样信号进行整流后上传滤波模块；滤波模块串接在整流模块的输出端，用于对整流模块输出的整流信号进行滤波；滤波后的采样信号通过隔离模块进行电气隔离后传输到判断模块；判断模块用于接收采样的电源信号，输出电源异常的判断信号并上传控制模块；控制模块用于接收上传的电源异常的判断信号，并对电源状态进行判断。

如图2所示为本实用新型的电路原理图：从图中可以看到，输入电源为三相交流电（图中标示R、S和T）；采样模块为电阻采样电路，包括电阻R1~R4；整流模块则采用二极管整流电路，图中即为二极管D1；滤波模块采用电容滤波电路，图中即为滤波电容C1；隔离模块采用线性光耦，图中即为光耦U1；判断模块包括基准电压电路（图中包括基准电压信号Vref，以及电阻分压电路R5和R6）、第一比较电路和第二比较电路；基准电压电路的输出端与第一比较电路、第二比较电路的输入端连接，采样信号同样连接第一比较电路和第二比较电路的输入端；基准电压电路输出两路不同的基准电压信号，其中第一基准电压信号Vref输入第一比较电路（由比较器1，芯片U2构成），第二基准电压信号（基准电压信号Vref通过电阻R5和R6分压后）输入第二比较电路，第一比较电路对第一基准电压信号和采样信号（由光耦输出的隔离采样信号）进行大小比较并输出第一比较信号Fault_Lvl1到控制模块，第二比较电路对第二基准电压信号和采样信号进行大小比较并输出第二比较信号Fault_Lvl2到控制模块。

以下对本实用新型的工作过程进行说明：

正常工作时：R1，R2，R3的阻值选为1MΩ，R4的阻值选为10KΩ，C1为1nF、Vref为2V、R5、R6的阻值分别为15K和5K，假定输入电源电压为380V交流电，则当三相输入电源完全正常，没有不平衡或缺相的情况存在时，根据仿真以及计算可得，R1、R2和R3三个阻值上流过的电流之和为0，从而电阻R4分压所得的采样电压Vo1为0V，经二极管整流，电容滤波以后的电压输出Vo2同样为0V，仿真波形如图3所示。最终经过隔离和比较电路输出的Fault_Lvl1，Fault_Lvl2均为低电平，代表输入电源完全正常。

三相电源不平衡时：若R、S、T的三相出现不平衡，会引起Vo2电压值增大，设定三相不平衡需要变频器进行降功率运行的阈值为0.5V，那么当三相输入电源的不平衡度达到一定程度，导致V02超过0.5V时，根据图2电路所示，会导致Fault_Lvl2输出高电平，代表输入电源三相不平衡故障，提示变频器需要降功率运行，三相不平衡出现时的仿真波形如图4所示。

三相电源缺相时：若R、S、T出现缺相故障，例如T相缺相，则V02的输出值会进一步加大，仿真如图5所示，图中可见，此时Vo2的输出达到了3V左右，从而导致Fault_Lvl1，Fault_Lvl2均为高电平，提醒变频器出现了输入缺相故障，变频器可以根据故障信号进行保护处理，如封锁PWM输出，停止电机运行等等。

Claims (10)

1.一种电源异常检测电路，其特征在于包括采样模块、整流模块、判断模块和控制模块；采样模块、整流模块、判断模块和控制模块依次串联；采样模块用于对电源信号进行采样，并将采样信号传送到整流模块；整流模块将接收的采样信号进行整流后上传判断模块；判断模块用于接收采样的电源信号，输出电源异常的判断信号并上传控制模块；控制模块用于接收上传的电源异常的判断信号，并对电源状态进行判断。

2.根据权利要求1所述的电源异常检测电路，其特征在于还包括滤波模块；滤波模块串接在整流模块的输出端，用于对整流模块输出的整流信号进行滤波。

3.根据权利要求2所述的电源异常检测电路，其特征在于所述的滤波模块为电容。

4.根据权利要求1所述的电源异常检测电路，其特征在于所述的电源异常检测电路还包括隔离模块；隔离模块串接在判断模块的输入端，用于对输入判断模块的采样信号进行电气隔离。

5.根据权利要求4所述的电源异常检测电路，其特征在于所述的隔离模块为线性光耦隔离电路。

6.根据权利要求1~5之一所述的电源异常检测电路，其特征在于所述的采样模块为电阻采样模块。

7.根据权利要求1~5之一所述的电源异常检测电路，其特征在于所述的整流模块为二极管整流模块。

8.根据权利要求1~5之一所述的电源异常检测电路，其特征在于所述的判断模块包括基准电压电路、第一比较电路和第二比较电路；基准电压电路的输出端与第一比较电路、第二比较电路的输入端连接，采样信号同样连接第一比较电路和第二比较电路的输入端；基准电压电路输出两路不同的基准电压信号，其中第一基准电压信号输入第一比较电路，第二基准电压信号输入第二比较电路，第一比较电路对第一基准电压信号和采样信号进行大小比较并输出第一比较信号到控制模块，第二比较电路对第二基准电压信号和采样信号进行大小比较并输出第二比较信号到控制模块。

9.根据权利要求1~5之一所述的电源异常检测电路，其特征在于所述的控制模块为单独的控制器模块，或者为变频器内的控制器模块。

10.一种变频器，其特征在于包括了权利要求1~9之一上述的电源异常检测电路。