CN216216615U - 一种变频器的自动均压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频器的自动均压电路，包括两分支电路；两分支电路均包括电压检测电路、减法电路、加法电路和负载控制电路；滤波电路的各电容的两端均作为电源输出端，并分别连接对应负载控制电路的供电电源输入端和电压检测电路的信号输入端，每个电压检测电路的信号输出端均分别连接两减法电路的信号输入端，两减法电路的信号输出端分别连接对应加法电路和负载的信号输入端，两加法电路的信号输出端分别连接对应负载控制电路的反馈输入端，两负载控制电路的电压输出端分别连接对应负载和对应加法电路的电源输入端。本实用新型能够调节负载的供电电压，以实现负载大小的调节，从而实现自动电压均衡，提高变频器的使用寿命。

Description

一种变频器的自动均压电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，更具体地说涉及一种变频器的自动均压电路。

背景技术

现有380V等级变频器中主回路的大电容，一般采用两个低耐电压(400-450VDC)等级的大电容进行串联以满足母线电压耐压的要求，容量大小决定于变频器功率的大小，变频器功率越大，容量正比增大，两个电容串联后总容量一般为130uF/kW左右，但因大电容自身存在与容量成正比的漏电流，同时大电容本身制作工艺存在容量偏差，故大电容在串联使用后，容易导致上臂和下臂的大电容施加给母线电压后，在上臂和下臂分得的电压存在电压差；为避免上臂和下臂的电压差较大(分压分得多的电容，理论上电容寿命短)，导致影响到上臂和下臂电容的使用寿命，从而影响到变频器的使用寿命，故目前采用均压电路来均衡上臂和下臂电容的电压，然而，目前的均压电路基本上都是采用增加纯电阻负载以实现电压均衡，随着变频器功率的加大，电阻的成本都成倍增加，而且电阻属于固定式均压，无法随电容的长期衰减而自动调节电压输出，导致均衡效果越来越差。

有鉴于此，本发明人在此基础上进行深入研究，遂有本案的产生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变频器的自动均压电路，其能够调节负载的供电电压，以实现负载大小的调节，从而实现自动电压均衡，提高变频器的使用寿命。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种变频器的自动均压电路，连接于变频器的滤波电路和负载之间，所述滤波电路包括两电容；包括两分支电路；两所述分支电路均包括电压检测电路、减法电路、加法电路和负载控制电路；所述滤波电路的各个电容的两端均作为电源输出端，并分别连接对应的所述负载控制电路的供电电源输入端和所述电压检测电路的信号输入端，每个所述电压检测电路的信号输出端均分别连接两所述减法电路的信号输入端，两所述减法电路的信号输出端分别连接对应的所述加法电路和负载的信号输入端，两所述加法电路的信号输出端分别连接对应的所述负载控制电路的反馈输入端，两所述负载控制电路的电压输出端分别连接对应的负载和对应的所述加法电路的电源输入端。

两所述电压检测电路均包括运算放大器U1及电阻R1、电阻R2电阻R3和电阻R4；在同一所述分支电路中，所述电阻R1的第一端连接对应的所述电容，所述电阻R1的第二端分别连接所述电阻R3的第一端和所述运算放大器U1的同相输入端，所述电阻R3的第二端接地，所述电阻R2的第一端连接于两所述电容之间，所述电阻R3的第二端分别连接所述电阻R4的第一端和所述运算放大器U1的反相输入端，所述运算放大器U1的输出端分别连接所述电阻R4的第二端和所述减法电路的信号输入端。

两所述电容分别对应为上臂电容和下臂电容，所述上臂电容的正极和所述下臂电容的负极分别连接对应的所述电阻R1的第一端。

两所述减法电路均包括运算放大器U2及电阻R5、电阻R6、电阻R71和电阻R72；每个所述分支电路中，所述电阻R5的第一端连接对应的所述运算放大器U1的输出端，所述电阻R5的第二端分别连接所述运算放大器U2的反相输入端和所述电阻R71的第一端，所述电阻R6的第一端分别连接另一所述分支电路中的所述运算放大器U1的输出端、另一所述分支电路中的所述电阻R4的第二端和另一所述分支电路中的所述电阻R5的第一端；所述电阻R6的第二端分别连接所述运算放大器U2的同相输入端和通过所述电阻R72接地，所述运算放大器U2的输出端分别连接所述电阻R71的第二端和对应的所述加法电路的信号输入端。

两所述加法电路均包括电阻R11、R12、R13、R14、R15及运算放大器U3；每个所述加法电路中，所述电阻R13的第一端连接运算放大器U2的输出端，所述电阻R13的第二端分别连接所述电阻R14的第一端、所述运算放大器U3的同相输入端和所述电阻R15的第一端，所述电阻R15的第二端和所述电阻R11的第一端均接地，所述电阻R14的第一端连接对应的所述负载的电源输入端，所述电阻R11的第二端分别连接所述电阻R12的第一端和所述运算放大器U3的反相输入端，所述运算放大器U3的输出端分别连接所述电阻R12的第二端和对应的负载控制电路的反馈输入端，所述负载控制电路的电压输出端连接对应的所述负载的电源输入端。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：通过两分支电路的设置，分别对滤波电路中的两电容实时检测，并进行分压调节，以便通过调节负载(以风扇为例)的供电电压，以实现在风扇的供电电压升高时，加大风量，即负载变大，在风扇的供电电压降低时，减低风量，即负载减小。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的电路示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

一种变频器的自动均压电路，如图1-2所示，连接于变频器的滤波电路和负载之间，常规的滤波电路包括有两电容，本实施例中两电容分别对应为电容Ca和电容Cb。在本实施例中，以负载为风扇为例进行说明。

本实用新型包括两分支电路，两分支电路均包括电压检测电路、减法电路、加法电路和风扇控制电路，电容Ca的正极和负极分别连接其中一个分支电路的风扇控制电路的供电电源输入端和电压检测电路的信号输入端，电容Cb的正极和负极分别连接另一个分支电路的风扇控制电路的供电电源输入端和电压检测电路的信号输入端；每个电压检测电路的信号输出端均分别连接两减法电路的信号输入端，两减法电路的信号输出端分别连接对应的加法电路和风扇的信号输入端，两加法电路的信号输出端分别连接对应的风扇控制电路的反馈输入端，两风扇控制电路的电压输出端分别连接对应的风扇和对应的加法电路的电源输入端。

具体来讲，每个分支电路中的电压检测电路、减法电路和加法电路之间的连接结构均相同，故以其中一个分支电路为例进行说明，并以对应于电容Ca的分支电路为上臂电路，另一个分支电路为下臂电路为例。

在上臂电路中，电压检测电路包括运算放大器U1及电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，为区分上臂电路和下臂电路，以上臂电路中的各电阻分别对应为电阻Ran，下臂电路中的各电路分别对应为Rbn，n为正整数；也就是说，在上臂电路中，电压检测电路包括运算放大器U1及电阻Ra1、电阻Ra2、电阻Ra3和电阻Ra4，具体连接结构为：

电阻Ra1的第一端连接电容Ca的正极，电阻Ra1的第二端分别连接电阻Ra3的第一端和运算放大器U1的同相输入端，电阻Ra3的第二端接地；电阻Ra2的第一端分出两路，一路连接于电容Ca与电容Cb之间，另一路连接下臂电路中的电阻Rb2的第一端，电阻Ra2的第二端分别连接运算放大器U1的反相输入端和电阻Ra4的第一端，运算放大器U1的输出端分别连接电阻Ra4的第二端、上臂电路的减法电路的信号输入端和下臂电路中减法电路的信号输入端。其中，在下臂电路的电压检测电路中，仅电阻Rb1和电阻Rb2的连接不同，其他均与上臂电路中的电压检测电路的连接结构相同，即，电阻Rb2的第一端连接于电容Ca和电容Cb之间，电阻Rb1的第一端连接电容Cb的负极。

本实施例中，上述的电压检测电路为差分比例电压检测电路，上臂电路中经过电压检测电路后生成有电压Ua，下臂电路中经过电压检测电路后生成电压Ub。

进一步说，上臂电路中，减法电路包括电阻Ra5、电阻Ra6、电阻Ra71、电阻Ra72及运算放大器U2，上述上臂电路中的运算放大器U1的输出端分别连接电阻Ra5和电阻Rb6的第一端，电阻Ra5的第二端分别连接运算放大器U2的反相输入端和电阻Ra71的第一端，电阻Ra6的第一端分别连接下臂电路中的运算放大器U1的输出端和下臂电路中的电阻Rb5的第一端，电阻Ra6的第二端分别连接电阻Ra72的第一端和运算放大器U2的同相输入端，电阻Ra72的第二端接地；运算放大器U2的输出端分别连接电阻Ra71的第二端、加法电路的信号输入端和对应的风扇的电源正极输入端(以此风扇为风扇a)。

本实施例中，上臂电路中经过减法电路后生成电压Uc1，电压Uc1＝Ub-Ua；下臂电路中经过减法电路后生成Uc2,电压Uc2＝Ua-Ub。

进一步说，上臂电路中，加法电路包括电阻Ra11、Ra12、Ra13、Ra14、Ra15及运算放大器U3。上臂电路中的运算放大器U2的输出端连接电阻Ra13的第一端，电阻Ra13的第二端分别连接运算放大器U3的同相输入端、电阻Rc14的第一端和电阻Ra15的第一端，电阻Ra15的第二端接地，电阻Ra14的第二端连接风扇a的电源正极输入端；运算放大器U3的反相输入端分别连接电阻Ra11和电阻Ra12的第一端，电阻Ra11的第二端接地；运算放大器U3的输出端连接电阻Ra12的第二端和风扇控制电路的反馈输入端，风扇控制电路的电压输出端连接风扇a的电源输入端。

本实施例中，上臂电路中经过加法电路后生成风扇反馈电压Ufc1，风扇反馈电压Ufc1＝Ufa+Uc1；下臂电路中经过加法电路后生成风扇反馈电压Ufc2,电压Ufc2＝Ufb+Uc2。其中，Ufa和Ufb分别通过下述电路结构获取。

两风扇控制电路为现有常规电路，均包括用于直流降压的风扇电源电路以及电压输出端和电压反馈输入端，其中，在上臂电路中，风扇电源电路的正极连接电容Ca的正极，电容Ca和电容Cb之间输出的电压为Uc，电容Ca两端的电压为P(+)-Uc，这样，风扇控制电路通过电容Ca供电，并降压为变频器内部的风扇a所需电压，即风扇控制电路的输出电压为Ufa。同理地，在下臂电路中，风扇电源电路的负极连接电容Cb的负极，电容Cb两端的电压为Uc-N(-)，这样，风扇控制电路通过电容Cb供电，并降压为变频器内部的风扇b所需电压，即风扇控制电路的电压输出端输出电压为Ufb，而风扇电源电路的反馈调节电压为Ufc2。

本实用新型一种变频器的自动均压电路的具体工作原理为：在电容Ca两端的电压大于电容Cb两端的电压时，两电压检测电路分别生成的电压Ua大于电压Ub，使得上臂电路中的减法电路生成的电压Uc1(Uc1＝Ub-Ua)为负值，从而使加法电路生成的风扇反馈电压Ufc1＝(Ufa+Uc1)＜输出电压Ufa，Ufc1和Ufa为反比例关系，这样，风扇a的供电电压增大，风扇a的风量变大，使风扇a的供电电源的电流变大，使得电容Ca两端电压减小，同步发生地，下臂电路中，减法电路生成的电压Uc2＝(Ua-Ub)，电压Uc2大于0为正值，从而使加法电路生成的风扇反馈电压Ufc2＝(Ufb+Uc2)＞Ufb，Ufc2和Ufb为反比例关系，这样，风扇b的供电电压变小，风扇b的风量变小，使电容Cb两端所需负载变小，使得电容Cb两端电压增大。这样，电容Ca两端的电压降低，电容Cb两端的电压升高，以使电容Ca和电容Cb的电压相同，实现自动调节均压。反之，在电容Ca两端的电压小于电容Cb两端的电压时，风扇a的供电电压减小，风扇b的供电电源的电流变大，以使电容Ca和电容Cb的电压相同，实现自动调节均压。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型的权利要求范围。

Claims (5)

1.一种变频器的自动均压电路，连接于变频器的滤波电路和负载之间，所述滤波电路包括两电容；其特征在于：包括两分支电路；两所述分支电路均包括电压检测电路、减法电路、加法电路和负载控制电路；所述滤波电路的各个电容的两端均作为电源输出端，并分别连接对应的所述负载控制电路的供电电源输入端和所述电压检测电路的信号输入端，每个所述电压检测电路的信号输出端均分别连接两所述减法电路的信号输入端，两所述减法电路的信号输出端分别连接对应的所述加法电路和负载的信号输入端，两所述加法电路的信号输出端分别连接对应的所述负载控制电路的反馈输入端，两所述负载控制电路的电压输出端分别连接对应的负载和对应的所述加法电路的电源输入端。

2.根据权利要求1所述的一种变频器的自动均压电路，其特征在于：两所述电压检测电路均包括运算放大器U1及电阻R1、电阻R2电阻R3和电阻R4；在同一所述分支电路中，所述电阻R1的第一端连接对应的所述电容，所述电阻R1的第二端分别连接所述电阻R3的第一端和所述运算放大器U1的同相输入端，所述电阻R3的第二端接地，所述电阻R2的第一端连接于两所述电容之间，所述电阻R3的第二端分别连接所述电阻R4的第一端和所述运算放大器U1的反相输入端，所述运算放大器U1的输出端分别连接所述电阻R4的第二端和所述减法电路的信号输入端。

3.根据权利要求2所述的一种变频器的自动均压电路，其特征在于：两所述电容分别对应为上臂电容和下臂电容，所述上臂电容的正极和所述下臂电容的负极分别连接对应的所述电阻R1的第一端。

4.根据权利要求2所述的一种变频器的自动均压电路，其特征在于：两所述减法电路均包括运算放大器U2及电阻R5、电阻R6、电阻R71和电阻R72；每个所述分支电路中，所述电阻R5的第一端连接对应的所述运算放大器U1的输出端，所述电阻R5的第二端分别连接所述运算放大器U2的反相输入端和所述电阻R71的第一端，所述电阻R6的第一端分别连接另一所述分支电路中的所述运算放大器U1的输出端、另一所述分支电路中的所述电阻R4的第二端和另一所述分支电路中的所述电阻R5的第一端；所述电阻R6的第二端分别连接所述运算放大器U2的同相输入端和通过所述电阻R72接地，所述运算放大器U2的输出端分别连接所述电阻R71的第二端和对应的所述加法电路的信号输入端。

5.根据权利要求4所述的一种变频器的自动均压电路，其特征在于：两所述加法电路均包括电阻R11、R12、R13、R14、R15及运算放大器U3；每个所述加法电路中，所述电阻R13的第一端连接运算放大器U2的输出端，所述电阻R13的第二端分别连接所述电阻R14的第一端、所述运算放大器U3的同相输入端和所述电阻R15的第一端，所述电阻R15的第二端和所述电阻R11的第一端均接地，所述电阻R14的第一端连接对应的所述负载的电源输入端，所述电阻R11的第二端分别连接所述电阻R12的第一端和所述运算放大器U3的反相输入端，所述运算放大器U3的输出端分别连接所述电阻R12的第二端和对应的负载控制电路的反馈输入端，所述负载控制电路的电压输出端连接对应的所述负载的电源输入端。

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