CN209016696U - 一种变频器的短路保护电路 - Google Patents

Abstract

一种变频器的短路保护电路，其可解决现有技术中变频器发生短路故障造成电机和变频器损坏的问题，同时当变频器发生故障时，可及时通知操作人员进行检修和维护，其包括电流检测电路模块，电流检测电路模块的输出端顺次与放大电路模块、比较电路模块连接，比较电路模块的输出端连接报警模块，电流检测电路模块包括霍尔元件U1、U2，放大电路模块包括放大器U3A、U3B，比较电路模块包括比较器U4A、U4B、U5A、U5B。

Description

一种变频器的短路保护电路

技术领域

本实用新型涉及变频器技术领域，具体为一种变频器的短路保护电路。

背景技术

在使用电动机驱动机械设备时，常采用变频器调节电机的速度，变频器主要通过改变设备输入电压功率以达到节能调速的目的，其可实现电机的软启动、补偿功率因素，而且能够为设备提供过流、过载、过压等保护，以保证电机处于稳定转速的状态，但是在实际运用过程中，电动机在启动时，启动电流常会高于额定电流的5-6倍，变频器在变频时，会输出几十千赫兹的矩形脉冲电压，同时产生较高的电流峰值，若电机绝缘存在缺陷，则非常容易被击穿，出现变频器输出短路，从而可能导致电机损坏，若变频器一直保持在高频运行状态，则易导致变频器被烧损的问题出现，且目前常用的变频器短路检测缺少报警功能，当变频器发生短路故障时，操作人员无法及时准确的发现故障，为后期检修和维护增加了一定的难度。

实用新型内容

针对现有技术中存在的在变频器运行过程中易出现输出短路，导致电机损坏或变频器被烧损的问题，以及当变频器发生短路故障时不易及时发现，给后期检修和维护造成困难的问题，本实用新型提供了一种变频器的短路保护电路，其可解决现有技术中变频器发生短路故障造成电机和变频器损坏的问题，同时当变频器发生故障时，可及时通知操作人员进行检修和维护。

一种变频器的短路保护电路，其包括电流检测电路模块，所述电流检测电路模块的输出端顺次与放大电路模块、比较电路模块连接，其特征在于，所述比较电路模块的输出端连接报警模块，所述电流检测电路模块包括霍尔元件U1、U2，所述放大电路模块包括放大器U3A、U3B，所述比较电路模块包括比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B。

其进一步特征在于，所述霍尔元件U1、U2的型号均为ACS712；

所述放大器U3A、U3B的型号均为LM324；

所述比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B的型号均为LM393；

所述电流检测电路模块中的所述霍尔元件U1、U2的1至4管脚与电机连接，所述霍尔元件U1、U2的8管脚分别连接电压源VCC，所述霍尔元件U1的6管脚连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端与所述霍尔元件U1的5管脚连接后接地，所述霍尔元件U2的6管脚连接电容C2的一端，所述电容C2的另一端分与霍尔元件U2的5管脚连接后接地，所述霍尔元件U1的7管脚连接电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端分别连接电容C7的一端、电阻R4的一端、放大器U3A的反向输入端2端口，所述霍尔元件U2的7管脚连接电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端分别连接电容C8的一端、电阻R8的一端、放大器U3B的反向输入端6端口；

所述放大电路模块中的所述比较器U3A的同向输入端3端口分别连接电容C5的一端、电阻R3 、R2一端，所述电阻R2的另一端连接所述电压源VCC，所述电阻R3的另一端、电容C5的另一端接地，所述比较器U3A的4管脚分别连接所述电压源VCC、电容C9的一端，所述电容C9的另一端接地，所述比较器U3A的11管脚接地，所述比较器U3A的1管脚分别连接电阻R10的一端、所述电阻R4的另一端、电容C7的另一端，所述比较器U3B的同向输入端5端口分别连接电容C6的一端、电阻R5、R6的一端，所述电阻R5的另一端连接所述电压源VCC，所述电阻R6的另一端、电容C6的另一端接地，所述比较器U3B的7端口分别连接电阻R20、所述电阻R8、电容C8的另一端；

所述电阻R10的另一端分别连接电阻R11、R13、电容C11的一端，所述电容C11的另一端接地，所述电阻R11的另一端、电阻R12的一端与所述电压源VCC连接，所述电阻R13的另一端分别与电容C15、所述比较器U4A的反向输入端2端口、电阻R17的一端连接，所述电阻R12的另一端分别与电容C10的一端、电阻R14、R16的一端连接，所述电阻R16的另一端分别连接电容C12的一端、电阻R18的一端、比较器U4B的反向输入端6端口，所述电容C12的另一端、电阻R18的另一端连接后接地；

所述电阻R20的另一端分别与电阻R21、R23、电容C18的一端连接，所述电阻R21的另一端、电阻R22的另一端与所述电压源VCC连接，所述电阻R22的另一端分别连接电容C17的一端、电阻R24、R27的一端，所述电阻R23的另一端分别连接电容C19的一端、电阻R26的一端、比较器U5A的反向输入端2端口，所述电容C19的另一端接地，所述电阻R27的另一端分别连接电容C20的一端、电阻R29的一端、比较器U5B的反向输入端6端口，所述电容C20的另一端、电阻R29的另一端接地；

所述比较电路模块中的比较器U4A同向输入端3端口分别连接所述电阻R14的另一端、电阻R15的一端，所述电阻R15的另一端分别连接所述比较器U4A的输出端1端口、电阻R19的一端、比较器U4B的输出端7端口、电阻R30、R31、R25、R28的一端、所述比较器U5A的输出端1端口、所述比较器U5B的输出端7端口，所述电阻R19的另一端分别连接所述电阻R17的另一端、比较器U4B的同向输入端5端口，所述电阻R25的另一端分别连接所述电阻R24的另一端、比较器U5A的同向输入端3端口，所述电阻R26的另一端分别连接所述电阻R28的另一端、所述比较器U5B的同向输入端5端口，所述比较器U4A的4端口接地、8端口连接所述电压源VCC，所述比较器U5A的4端口接地、8端口连接所述电压源VCC，所述电阻R30的另一端连接所述电压源VCC，所述电阻R31的另一端连接所述报警模块；

所述电压源VCC分别连接电容C26的一端、三端集成稳压器U6的3管脚，所述三端集成稳压器U6的1管脚分别连接电容C25的一端、交流电压源V，所述电容C25、C26的另一端与所述三端集成稳压器U6的2管脚连接后接地。

采用本实用新型的上述结构，当有大电流流过电流检测电路模块前端时，若发生短路现象，电流检测电路模块中的霍尔元件U1、U2的输入端会检测到电流值，并在霍尔元件U1、U2的输出端给予响应，输出一个正比的模拟量信号，模拟量信号经放大电路模块中的放大器U3A、U3B放大后输入至比较电路模块中，经比较电路模块中的比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B比较，如果超过预设电压，则比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B输出端输出一个低电平送至报警电路发出报警，同时迅速关断变频器输出；当变频器发生短路故障时，报警模块中的报警器会发出报警信号，及时通知操作人员进行检修和维护，同时迅速切断变频器输出，从而避免因变频器故障而造成的变频器或电机损坏的问题出现。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种变频器的短路保护电路装置，其包括电流检测电路模块1，电流检测电路模块1的输出端顺次与放大电路模块2、比较电路模块3连接，比较电路模块3的输出端连接报警模块4，电流检测电路模块1包括霍尔元件U1、U2，放大电路模块2包括放大器U3A、U3B，比较电路模块3包括比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B；霍尔元件U1、U2的型号均为ACS712，放大器U3A、U3B的型号均为LM324，比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B的型号均为LM393，本实施例中报警模块4包括蜂鸣器，用于声音提示报警；比较电路模块2的输出端连接与中央处理单元，中央处理单元的输出端与报警模块4连接；

电流检测电路模块1中的霍尔元件U1、U2的1至4管脚与电机5连接，霍尔元件U1、U2的8管脚分别连接电压源VCC，霍尔元件U1的6管脚连接电容C1的一端，电容C1的另一端与霍尔元件U1的5管脚连接后接地，霍尔元件U2的6管脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端分与霍尔元件U2的5管脚连接后接地，霍尔元件U1的7管脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别连接电容C7的一端、电阻R4的一端、放大器U3A的反向输入端2端口，霍尔元件U2的7管脚连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接电容C8的一端、电阻R8的一端、放大器U3B的反向输入端6端口；

放大电路模块2中的比较器U3A的同向输入端3端口分别连接电容C5的一端、电阻R3 、R2一端，电阻R2的另一端连接电压源VCC，电阻R3的另一端、电容C5的另一端接地，比较器U3A的4管脚分别连接电压源VCC、电容C9的一端，电容C9的另一端接地，比较器U3A的11管脚接地，比较器U3A的1管脚分别连接电阻R10的一端、电阻R4的另一端、电容C7的另一端，比较器U3B的同向输入端5端口分别连接电容C6的一端、电阻R5、R6的一端，电阻R5的另一端连接电压源VCC，电阻R6的另一端、电容C6的另一端接地，比较器U3B的7端口分别连接电阻R20、电阻R8、电容C8的另一端；

电阻R10的另一端分别连接电阻R11、R13、电容C11的一端，电容C11的另一端接地，电阻R11的另一端、电阻R12的一端与电压源VCC连接，电阻R13的另一端分别与电容C15、比较器U4A的反向输入端2端口、电阻R17的一端连接，电阻R12的另一端分别与电容C10的一端、电阻R14、R16的一端连接，电阻R16的另一端分别连接电容C12的一端、电阻R18的一端、比较器U4B的反向输入端6端口，电容C12的另一端、电阻R18的另一端连接后接地；

电阻R20的另一端分别与电阻R21、R23、电容C18的一端连接，电阻R21的另一端、电阻R22的另一端与电压源VCC连接，电阻R22的另一端分别连接电容C17的一端、电阻R24、R27的一端，电阻R23的另一端分别连接电容C19的一端、电阻R26的一端、比较器U5A的反向输入端2端口，电容C19的另一端接地，电阻R27的另一端分别连接电容C20的一端、电阻R29的一端、比较器U5B的反向输入端6端口，电容C20的另一端、电阻R29的另一端接地；

比较电路模块3中的比较器U4A同向输入端3端口分别连接电阻R14的另一端、电阻R15的一端，电阻R15的另一端分别连接比较器U4A的输出端1端口、电阻R19的一端、比较器U4B的输出端7端口、电阻R30、R31、R25、R28的一端、比较器U5A的输出端1端口、比较器U5B的输出端7端口，电阻R19的另一端分别连接电阻R17的另一端、比较器U4B的同向输入端5端口，电阻R25的另一端分别连接电阻R24的另一端、比较器U5A的同向输入端3端口，电阻R26的另一端分别连接电阻R28的另一端、比较器U5B的同向输入端5端口，比较器U4A的4端口接地、8端口连接电压源VCC，比较器U5A的4端口接地、8端口连接电压源VCC，电阻R30的另一端连接电压源VCC，电阻R31的另一端连接报警模块，本例中报警模块包括蜂鸣器；

其还包括电压转换模块6，所述电压转换模块6包括三端集成稳压器U6，所述电压源VCC分别连接电容C26的一端、所述三端集成稳压器U6的3管脚，所述三端集成稳压器U6的1管脚分别连接电容C25的一端、交流电压源V，电容C25、C26的另一端与所述三端集成稳压器U6的2管脚连接后接地，所述三端集成稳压器U6的型号为78L05，本例中中央处理器为单片机，型号为 M30260F8。

其具体工作原理如下所述：电流检测电路模块1用于检测流过变频器的电流，当有大电流流过电流检测电路模块1前端时，若变频器发生短路现象，电流检测电路模块1中的霍尔元件U1、U2的输入端会检测到大电流，霍尔元件U1、U2的输出端会在5微妙的时间内给予响应，输出一个正比的模拟量信号，模拟量信号经放大电路模块中的放大器U3A、U3B放大后输入至比较电路模块中，经比较电路模块中的比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B比较，如果超过预设电压，则比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B输出端输出一个低电平信号送至中央处理单元，中央处理单元控制报警模块4中的蜂鸣器发出蜂鸣报警，同时中央处理单元控制变频器电源迅速切断，避免了因变频器短路而导致的变频器或电机损坏的问题出现；电压转换模块6中的三端集成稳压器U6将电压源V的高电压转换为低电压源VCC，电压源VCC用于给本装置中的各电路模块供电。

Claims (8)

1.一种变频器的短路保护电路，其包括电流检测电路模块，所述电流检测电路模块的输出端顺次与放大电路模块、比较电路模块连接，其特征在于，所述比较电路模块的输出端连接报警模块，所述电流检测电路模块包括霍尔元件U1、U2，所述放大电路模块包括放大器U3A、U3B，所述比较电路模块包括比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B。

2.根据权利要求1所述的一种变频器的短路保护电路，其特征在于：所述霍尔元件U1、U2的型号均为ACS712。

3.根据权利要求1所述的一种变频器的短路保护电路，其特征在于：所述放大器U3A、U3B的型号均为LM324。

4.根据权利要求2或3任一项所述的一种变频器的短路保护电路，其特征在于：所述比较器U4A、U4B 、U5A 、U5B的型号均为LM393。

5.根据权利要求4所述的一种变频器的短路保护电路，其特征在于：所述电流检测电路模块中的所述霍尔元件U1、U2的1至4管脚与电机连接，所述霍尔元件U1、U2的8管脚分别连接电压源VCC，所述霍尔元件U1的6管脚连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端与所述霍尔元件U1的5管脚连接后接地，所述霍尔元件U2的6管脚连接电容C2的一端，所述电容C2的另一端分与霍尔元件U2的5管脚连接后接地，所述霍尔元件U1的7管脚连接电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端分别连接电容C7的一端、电阻R4的一端、放大器U3A的反向输入端2端口，所述霍尔元件U2的7管脚连接电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端分别连接电容C8的一端、电阻R8的一端、放大器U3B的反向输入端6端口。

6.根据权利要求5所述的一种变频器的短路保护电路，其特征在于：所述放大电路模块中的所述比较器U3A的同向输入端3端口分别连接电容C5的一端、电阻R3 、R2一端，所述电阻R2的另一端连接所述电压源VCC，所述电阻R3的另一端、电容C5的另一端接地，所述比较器U3A的4管脚分别连接所述电压源VCC、电容C9的一端，所述电容C9的另一端接地，所述比较器U3A的11管脚接地，所述比较器U3A的1管脚分别连接电阻R10的一端、所述电阻R4的另一端、电容C7的另一端，所述比较器U3B的同向输入端5端口分别连接电容C6的一端、电阻R5、R6的一端，所述电阻R5的另一端连接所述电压源VCC，所述电阻R6的另一端、电容C6的另一端接地，所述比较器U3B的7端口分别连接电阻R20、所述电阻R8、电容C8的另一端；所述电阻R10的另一端分别连接电阻R11、R13、电容C11的一端，所述电容C11的另一端接地，所述电阻R11的另一端、电阻R12的一端与所述电压源VCC连接，所述电阻R13的另一端分别与电容C15、所述比较器U4A的反向输入端2端口、电阻R17的一端连接，所述电阻R12的另一端分别与电容C10的一端、电阻R14、R16的一端连接，所述电阻R16的另一端分别连接电容C12的一端、电阻R18的一端、比较器U4B的反向输入端6端口，所述电容C12的另一端、电阻R18的另一端连接后接地；所述电阻R20的另一端分别与电阻R21、R23、电容C18的一端连接，所述电阻R21的另一端、电阻R22的另一端与所述电压源VCC连接，所述电阻R22的另一端分别连接电容C17的一端、电阻R24、R27的一端，所述电阻R23的另一端分别连接电容C19的一端、电阻R26的一端、比较器U5A的反向输入端2端口，所述电容C19的另一端接地，所述电阻R27的另一端分别连接电容C20的一端、电阻R29的一端、比较器U5B的反向输入端6端口，所述电容C20的另一端、电阻R29的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的一种变频器的短路保护电路，其特征在于：所述比较电路模块中的比较器U4A同向输入端3端口分别连接所述电阻R14的另一端、电阻R15的一端，所述电阻R15的另一端分别连接所述比较器U4A的输出端1端口、电阻R19的一端、比较器U4B的输出端7端口、电阻R30、R31、R25、R28的一端、所述比较器U5A的输出端1端口、所述比较器U5B的输出端7端口，所述电阻R19的另一端分别连接所述电阻R17的另一端、比较器U4B的同向输入端5端口，所述电阻R25的另一端分别连接所述电阻R24的另一端、比较器U5A的同向输入端3端口，所述电阻R26的另一端分别连接所述电阻R28的另一端、所述比较器U5B的同向输入端5端口，所述比较器U4A的4端口接地、8端口连接所述电压源VCC，所述比较器U5A的4端口接地、8端口连接所述电压源VCC，所述电阻R30的另一端连接所述电压源VCC，所述电阻R31的另一端连接所述报警模块。

8.根据权利要求7所述的一种变频器的短路保护电路，其特征在于：所述电压源VCC分别连接电容C26的一端、三端集成稳压器U6的3管脚，所述三端集成稳压器U6的1管脚分别连接电容C25的一端、交流电压源V，所述电容C25、C26的另一端与所述三端集成稳压器U6的2管脚连接后接地。