CN2935619Y - 一种智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置 - Google Patents

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梁正学
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Abstract

本实用新型公开一种智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置，包括预充电电路、中央主控单元、检测电路、控制电路等；所述预充电电路包括有充电电阻及晶闸管；检测回路中模拟信号通过隔离器、数字电路通过光电耦合器与预充电电路连接，检测回路将检测信号送给控制板MCU，由控制板MCU来监测充电斜率和晶闸管工作时的管压降。当控制板MCU检测到故障后，立即将故障信息通知给中央控制单元，中央控制单元根据当前工作状态作出不同的处理：若在等待启动状态，中央主控单元将不允许系统启动，让系统继续工作于旁路状态，并同时报警；若在运行状态，中央主控单元将立即做出故障停机处理。

Description

一种智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置
【技术领域】
本实用新型涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种智能型中、高压变频器预充电电路保护装置。
【背景技术】
目前一般大功率变频器的预充电电路都是采用接触器或晶闸管来控制预充电电路的通断，由于接触器的有触点性及其通断的电磁干扰比较大，所以用其控制的预充电电路逐渐被淘汰。采用晶闸管控制的预充电电路在控制上电开始时，晶闸管断开，电容通过充电电阻充电储能，充电完毕后晶闸管导通，整流电路输出通过晶闸管直接给逆变器供电。然而，若晶闸管在充电完毕后仍未能有效地导通情况下，就让变频器投入工作，则由于此时充电电路还连接于主回路上，将会有较大的电流流过充电电阻，轻则缩短电阻寿命，重则烧毁充电电阻而造成机器故障。另外，目前常用的预充电装置还不能有效地监测充电回路上的充电电阻和母线电容是否发生慢性质变，若充电电阻或母线电容发生慢性质变后不尽早处理，最终将会导致充电回路短路或开路事故发生。所以有必要提供一种预充电电路保护装置，监测充电回路上的充电电阻或母线电容是否发生质变和晶闸管是否工作正常。当控制板通过检测电路检测到监测充电回路上的充电电阻或母线电容发生质变和晶闸管异常时，立即通知中央主控单元，中央主控单元根据当前工作状态作出不同的处理：若在预充电状态，中央主控单元将不允许系统启动，让系统继续工作于旁路状态，并同时报警；若在运行状态，中央主控单元将立即作出故障停机。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种克服上述缺点，使得变频器能更加安全可靠、稳定工作的智能型中、高压变频器预充电电路保护装置。
为实现上述目的，本实用新型智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置包括依次连接的供电电路、整流电路、预充电电路、储能电路和逆变电路，其中：还包括一控制板，该控制板由控制电路和检测电路组成，所述的控制电路串接在检测电路和逆变电路之间，由一MCU处理器和驱动电路组成；所述的检测电路包括一位于预充电电路和MCU处理器之间的晶闸管管压降取样检测电路；一位于储能电路和MCU处理器之间的母线电压取样检测电路；
本实用新型提出的智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置中，所述的检测电路还包括一位于供电电路和MCU处理器之间的主回路供电检测电路。
相较于现有技术，本实用新型智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置通过检测预充电电路的充电斜率和晶闸管工作管压降来监测故障情况，当充电斜率发生改变，说明充电回路上的充电电阻或母线电容已经发生质变。晶闸管的管压降发生变化说明晶闸管工作异常。故当控制板通过检测电路检测到充电斜率发生改变或晶闸管工作的管压降异常时，立即通知中央主控单元，中央主控单元根据当前工作状态作出不同的处理：若在预充电状态，中央主控单元将不允许系统启动，让系统继续工作于旁路状态，并同时报警；若在运行状态，中央主控单元将立即作出故障停机。
【附图说明】
图1是本实用新型的系统框图；
图2是本实用新型系统原理图；
图3是本实用新型系统故障检测流程图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本实用新型智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置包括供电电路、整流电路、预充电电路、储能电路和逆变电路；还包括一控制板，该控制板由控制电路和检测电路组成。所述的检测电路分别与供电电路、预充电电路和储能电路连接，所述的控制电路串接在检测电路和逆变电路之间。
如图2所示，所述的控制电路由一MCU处理器和驱动电路组成。所述的检测电路包括一位于预充电电路和MCU处理器之间的晶闸管管压降取样检测电路，该电路由跨接在晶闸管两端的电容C4和隔离器U3组成；一位于储能电路和MCU处理器之间的母线电压取样检测电路，该电路由跨接在储能电路中电阻R1n两端的电容C5和隔离器U4组成。所述的检测电路还包括一位于供电电路和MCU处理器之间的主回路供电检测电路，该电路由整流电路和光电偶合器组成。在预充电电路的晶闸管和MCU处理器之间还串有一用于发送MCU处理器指令的变压器T1和光电偶合器U2。
如图2所示，预充电电路由晶闸管和充电电阻组成。检测回路中模拟信号通过隔离器、数字电路通过光电耦合器与预充电电路连接。当控制板监测到主回路开始供电，立即检测预充电斜率，当预充电结束，控制板开始监测晶闸管工作管压降是否正常。当控制板监测到预充电斜率改变或晶闸管工作管压降异常时，及时将故障信息通知给中央主控单元，并根据中央主控单元发出的指令封锁逆变电路的控制脉冲。
请参阅图2所示，当系统上电开始时刻，控制板MCU处理器通过光电耦合器U1检测主回路是否开始供电，当I2端口由低变高，说明主回路已开始供电，此时控制板通过R1n取样电压判断预充电斜率是否正常，当预充电的斜率与理论预充电斜率发生比较大偏差时，就认为充电回路上的充电电阻或母线电容发生质变(预充电斜率比理论预充电斜率偏大，说明母线电容容量下降或预充电回路短路；当预充电斜率比理论预充电斜率偏小，说明母线电容内阻增大、预充电电阻阻值增加或线路断开)；若充电斜率在规定误差范围内且母线电压已达到80％以上就结束预充电，控制板通过光电耦合器U2、脉冲变压器T1控制晶闸管导通，让充电电阻旁路。当预充电结束且晶闸管导通后，控制板通过R两端的电压取样来判断晶闸管是否正常工作，晶闸管正常工作时，其管压降在0.3V左右。若其管压降接近于0V，说明晶闸管发生短路或电流击穿；若其管压降大于0.5V，说明晶闸管开路或电压击穿。当控制板监测到预充电斜率发生改变或晶闸管工作时的管压降异常后，控制板MCU处理器及时将故障信息通知给中央主控单元，中央主控单元根据当前工作状态作出不同的处理：若在预充电状态，中央主控单元将不容许系统启动，让系统继续工作于旁路状态，并同时报警；若在运行状态，中央主控单元将立即作出故障停机。
请参阅图3所示，故障检测流程为：系统上电，控制板开始检测主回路是否开始供电，若主回路开始供电，表明预充电过程开始，控制板MCU开始监测预充电斜率，当检测到预充电斜率异常立即报警，若充电斜率正常且母线电压已达到80％以上就结束预充电，预充电结束后控制板MCU开始监测晶闸管工作管压降，若晶闸管工作管压降异常就认为晶闸管工作异常。

Claims (6)

1.一种智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置，包括依次连接的供电电路、整流电路、预充电电路、储能电路和逆变电路，其特征在于：还包括一控制板，该控制板由控制电路和检测电路组成，所述的控制电路串接在检测电路和逆变电路之间，由一MCU处理器和驱动电路组成；所述的检测电路包括一位于预充电电路和MCU处理器之间的晶闸管管压降取样检测电路；和一位于储能电路和MCU处理器之间的母线电压取样检测电路。
2.如权利要求1所述的智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置，其特征在于：所述的检测电路还包括一位于供电电路和MCU处理器之间的主回路供电检测电路。
3.如权利要求2所述的智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置，其特征在于：所述的主回路供电检测电路由整流电路和光电偶合器组成。
4.如权利要求1所述的智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置，其特征在于：所述的晶闸管管压降取样检测电路由跨接在晶闸管两端的电容(C4)和隔离器(U3)组成。
5.如权利要求1所述的智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置，其特征在于：所述的母线电压取样检测电路由跨接在储能电路中电阻(R1n)两端的电容(C5)和隔离器(U4)组成。
6.如权利要求1所述的智能型中、高压大功率变频器预充电电路保护装置，其特征在于：在预充电电路的晶闸管和MCU处理器之间还串接有一用于发送MCU处理器指令的变压器(T1)和光电偶合器(U2)。
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