一种变频器直流母线电压保护电路的利记博彩app
【专利摘要】一种变频器直流母线电压保护电路，包括电压比例缩放单元、电压阈值设定单元、比较单元和保护输出单元，电压比例缩放单元的输入端连接到变频器的直流母线，用于将采集到的变频器直流母线电压信号按照一定的比例缩放成一个转换电压信号；电压阈值设定单元用于获取设定的过压阈值电压及欠压阈值电压；比较单元的输入端接电压比例缩放单元的输出端以及电压阈值设定单元的两个输出端，用于将转换电压信号与设定的过压阈值电压及欠压阈值电压进行比较并输出高电平信号或低电平信号；保护输出单元的输入端连接到比较单元的输出端，用于接收比较单元输出的高电平信号或低电平信号，并输出保护信号。本实用新型有效保护变频器，简单实用、可靠性高。
【专利说明】一种变频器直流母线电压保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及变频器保护电路领域，具体涉及一种变频器直流母线电压保护电路。
【背景技术】
[0002]变频器在现代电气设备中是一种比较常见的调速设备，在船舶、钢铁、造纸等领域有着非常广泛的应用，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高转速精度和功率因素等功能。对于变频器来说，变频器直流母线电压过高会对其内部的功率元器件造成损坏，并可能导致变频器炸机，所以直流母线过压保护是变频器得以安全工作的重要保障。造成过压故障的原因有很多，比如变频器负载减速时其减速时间参数设定过短，制动单元电阻出现问题等等。
[0003]在实际应用中，变频器的电压保护电路方式有以下两种:
[0004]UADC模拟量检测:被检测的直流母线电压通过电阻降压取样后，落在ADC可检测到的范围，从而通过程序设定电压的故障报警范围；
[0005]2、比较器检测:通过精密电源芯片固定比较器一端的电压，被检测的直流母线电压取样后在与之进行比较，结果通过比较器进行输出。
[0006]随着变频器的不断发展，各种保护芯片用来对昂贵的功率模块进行保护。但是，如果保护芯片一旦发生故障，芯片上的过压保护功能会失效，由此而产生的后果将会非常严重，有可能使得大功率开关单元损坏。因此，设计一种过压保护电路变得十分需要。
【发明内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题是，针对现有变频器工作因过压存在的上述问题，提供一种简单实用、可靠性高的变频器直流母线电压保护电路。
[0008]本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0009]一种变频器直流母线电压保护电路，它包括电压比例缩放单元、电压阈值设定单元、比较单元和保护输出单元，其中:
[0010]所述电压比例缩放单元的输入端连接到变频器的直流母线，用于将采集到的变频器直流母线电压信号按照一定的比例缩放成一个转换电压信号；
[0011]所述电压阈值设定单元用于获取设定的过压阈值电压(对应母线电压上限阈值经比例转换后的电压值)及欠压阈值电压(对应母线电压下限阈值经比例转换后的电压值);
[0012]所述比较单元的输入端接电压比例缩放单元的输出端以及电压阈值设定单元的两个输出端，用于将经电压比例缩放单元缩放后的转换电压信号与设定的过压阈值电压及欠压阈值电压进行比较并输出高电平信号或低电平信号；
[0013]所述保护输出单元的输入端连接到比较单元的输出端，用于接收比较单元输出的高电平信号或低电平信号，并输出保护信号。
[0014]按上述方案，所述电压比例缩放单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和运放Ul，变频器直流母线正电压DC+经过电阻Rl与运放Ul的同相输入端以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地；直流母线负电压DC-经过电阻R2与运放Ul的反向输入端连接，运放Ul的输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端经过电阻R4与运放Ul的反向输入端连接、且电阻R5的另一端输出转换电压信号DCP ；
[0015]所述电压阈值设定单元包括过压阈值电压电路及欠压阈值电压电路，所述过压阈值电压电路用于获取设定的过压阈值电压REFl，所述欠压阈值电压电路用于获取设定的欠压阈值电压REF2 ；
[0016]所述比较单元包括由第一比较器U3及第二比较器U4构成的双比较器，转换电压信号DCP接第一比较器U3的反向输入端和第二比较器U4的正向输入端，过压阈值电压REFl接第一比较器U3的正向输入端，欠压阈值电压REF2接第二比较器U4的反向输入端；
[0017]所述保护输出单元包括电阻R14、电阻R15、电阻R16和三极管Ql，第一比较器U3及第二比较器U4的输出端与电阻R14的一端以及三极管Ql的基极连接，电阻R14的另一端与+5V电压源连接，三极管Ql的集电极经过电阻R15与+5V电压源连接，三极管Ql的发射极经过电阻R16接地，三极管Ql的发射极作为保护输出单元的输出端0V。
[0018]按上述方案，所述过压阈值电压电路由电阻R9、电阻RlO、电阻Rl 1、电阻Rl2、电阻R13、第一基准源Yl和运放U2组成，第一基准源Yl的阴极通过电阻R9与+5V电压源连接，第一基准源Yl的阳极接地，第一基准源Yl的阴极与自身的参考极相连且接入+2.5V电压源，第一基准源Yl的参考极经过电阻RlO与运放U2的同相输入端连接，电阻Rll的一端接地、另一端分别与运放U2的反向输入端及电阻R12连接，运放U2的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R12的另一端与电阻R13的另一端且输出过压阈值电压REFl ；
[0019]所述欠压阈值电压电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8以及第二基准源Y2组成，第二基准源Y2的阴极通过电阻R8与+5V电压源连接，第二基准源Y2的阴极与自身的参考极相连，第二基准源Y2的参考极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与第二基准源Y2的阳极相连后接地，电阻R6与电阻R7相连的一端输出欠压阈值电压REF2。
[0020]按上述方案，所述第一基准源Y1、第二基准源Y2均采用TL431三端可调分流基准源。
[0021]按上述方案，所述运放Ul采用运放TL082。
[0022]按上述方案，所述第一比较器U3及第二比较器U4均采用比较器LM293。
[0023]按上述方案，所述三极管Ql采用三极管MMB4401LT1。
[0024]本实用新型的工作原理:电压比例缩放单元将采集到的变频器直流母线电压信号按照一定的比例缩放成一个合适的转换电压信号DCP ;电压阈值设定单元设定过压阈值电压REFl及欠压阈值电压REF2 ；比较单元将缩放后的转换电压信号DCP与设定的过压阈值电压REFl及欠压阈值电压REF2进行比较；保护输出单元接收比较单元输出的高电平信号或低电平信号，并通过其输出端OV输出保护信号给控制器，控制器判断后发出直流母线电压故障信号给上位机，当转换电压信号DCP超过设定的过压阈值电压REFl或低于设定的欠压阈值电压REF2时，第一比较器U3及第二比较器U4组成的双比较器输出低电平信号，此时三极管Ql截止，三极管Ql的发射极的输出端OV输出低电平；同理，当转换电压信号DCP在设定的过压阈值电压REFl与欠压阈值电压REF2之间时，双比较器输出高电平信号，三极管Ql导通，三极管Ql的发射极的输出端OV输出高电平。因此，只需判断三极管Ql的发射极的输出端OV输出的电平状态就可以判断变频器直流母线电压是否超过设定的工作电压(设定的过压阈值电压及欠压阈值电压分别对应变频器直流母线电压上限阈值及下限阈值经比例转换后的电压值，与经缩放后对应比例的转换电压信号对比，即可得到变频器直流母线电压是否超过设定的工作电压)，通过该保护电路成比例对应的比较变频器直流母线电压与母线电压上限阈值、母线电压下限阈值的大小，从而使变频器在满足母线电压上下限的范围内工作。一旦变频器直流母线电压超过设定的工作电压时，整个保护电路的输出端OV输出低电平作为过压故障报警信号送入控制器，并在上位机上告知当前用户变频器过压故障从而保护变频器，这样可以在芯片发生异常的情况下避免变频器因过压问题而对其产生的严重破坏。
[0025]本实用新型的有益效果在于:通过该电压比例缩放单元与比较单元及保护输出单元对转换电压信号与过压阈值电压及欠压阈值电压比较，输出电平状态，判断变频器直流母线电压是否超过设定的工作电压，从而有效对变频器增加了一种过压保护手段，使得变频器运行更加安全可靠；简单实用、可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本实用新型变频器直流母线电压保护电路的逻辑框图；
[0027]图2是图1中电压比例缩放单元的电路原理图；
[0028]图3是图1中电压阈值设定单元的过压阈值电压电路的原理图；
[0029]图4是图1中电压阈值设定单元的欠压阈值电压电路的原理图；
[0030]图5是图1中比较单元和保护输出单元的电路原理图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
[0032]参照图1所示，本实用新型所述的变频器直流母线电压保护电路，它包括电压比例缩放单元、电压阈值设定单元、比较单元和保护输出单元，其中:
[0033]所述电压比例缩放单元的输入端连接到变频器的直流母线，用于将采集到的变频器直流母线电压信号按照一定的比例缩放成一个转换电压信号；
[0034]所述电压阈值设定单元用于获取设定的过压阈值电压(对应母线电压上限阈值经比例转换后的电压值)及欠压阈值电压(对应母线电压下限阈值经比例转换后的电压值);
[0035]所述比较单元的输入端接电压比例缩放单元的输出端以及电压阈值设定单元的两个输出端，用于将经电压比例缩放单元缩放后的转换电压信号与设定的过压阈值电压及欠压阈值电压进行比较并输出高电平信号或低电平信号；
[0036]所述保护输出单元的输入端连接到比较单元的输出端，用于接收比较单元输出的高电平信号或低电平信号，并输出保护信号。
[0037]参见图2，所述电压比例缩放单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和运放U1，变频器直流母线正电压DC+经过电阻Rl与运放Ul的同相输入端以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地；直流母线负电压DC-经过电阻R2与运放Ul的反向输入端连接，运放Ul的输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端经过电阻R4与运放Ul的反向输入端连接、且电阻R5的另一端输出转换电压信号DCP ；
[0038]所述电压阈值设定单元包括过压阈值电压电路及欠压阈值电压电路，所述过压阈值电压电路用于获取设定的过压阈值电压REF1，参见图3，过压阈值电压电路由电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、第一基准源Yl和运放U2组成，+5V电压源通过电阻R9与第一基准源Yl的阴极连接，第一基准源Yl的阳极接地，第一基准源Yl的阴极与自身的参考极相连且接入+2.5V电压源，第一基准源Yl的参考极经过电阻RlO与运放U2的同相输入端连接，电阻Rll的一端接地、另一端分别与运放U2的反向输入端及电阻R12连接，运放U2的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R12的另一端(运放U2的反向输入端)与电阻R13的另一端且输出过压阈值电压REFl ；
[0039]所述欠压阈值电压电路用于获取设定的欠压阈值电压REF2，参见图4，欠压阈值电压电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8以及第二基准源Y2组成，+5V电压源通过电阻R8与第二基准源Y2的阴极连接，第二基准源Y2的阴极与自身的参考极相连，第二基准源Y2的参考极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与第二基准源Y2的阳极相连后接地，电阻R6与电阻R7相连的一端输出欠压阈值电压REF2。所述第一基准源Y1、第二基准源Y2均采用TL431三端可调分流基准源。
[0040]参见图5，所述比较单元包括由第一比较器U3及第二比较器U4构成的双比较器，转换电压信号DCP接第一比较器U3的反向输入端和第二比较器U4的正向输入端，过压阈值电压REFl接第一比较器U3的正向输入端，欠压阈值电压REF2接第二比较器U4的反向输入端；
[0041]所述保护输出单元包括电阻R14、电阻R15、电阻R16和三极管Ql，第一比较器U3及第二比较器U4的输出端与电阻R14的一端以及三极管Ql的基极连接，电阻R14的另一端与+5V电压源连接，三极管Ql的集电极经过电阻R15与+5V电压源连接，三极管Ql的发射极经过电阻R16接地，三极管Ql的发射极作为保护输出单元的输出端OV (三极管Ql的发射极接有与控制器连接的输出端0V)，保护输出单元的输出端OV与控制器连接，输出端OV输出保护信号发送给控制器，控制器判断后发出直流母线电压故障信号给上位机。
[0042]在本实施例中，运放Ul采用运放TL082 ;第一比较器U3及第二比较器U4均采用比较器LM293 ;三极管Ql采用三极管MMB4401LT1。
[0043]变频器直流母线电压信号经电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和运放Ul组成的电压比例缩放单元缩放成转换电压信号DCP后，与电压阈值设定单元设定的过压阈值电压REFl和欠压阈值电压REF2进入第一比较器U3及第二比较器U4构成的比较单元进行比较后，送入由电阻R14、电阻R15、电阻R16和三极管Ql组成的保护输出单元；当转换电压信号DCP超过设定的过压阈值电压REFl或低于设定的欠压阈值电压REF2时，第一比较器U3及第二比较器U4组成的双比较器输出低电平信号，此时三极管Ql截止，三极管Ql的发射极的输出端OV输出低电平；同理，当转换电压信号DCP在设定的过压阈值电压REFl与欠压阈值电压REF2之间时，双比较器输出高电平信号，三极管Ql导通，三极管Ql的发射极的输出端OV输出高电平。因此，只需判断三极管Ql的发射极的输出端OV输出的电平状态就可以判断变频器直流母线电压是否超过设定的工作电压(设定的过压阈值电压及欠压阈值电压分别对应变频器直流母线电压上限阈值及下限阈值经比例转换后的电压值，与经缩放后对应比例的转换电压信号对比，即可得到变频器直流母线电压是否超过设定的工作电压)，通过该保护电路成比例对应的比较变频器直流母线电压与母线电压上限阈值、母线电压下限阈值的大小，从而使变频器在满足母线电压上下限的范围内工作。一旦变频器直流母线电压超过设定的工作电压时，整个保护电路的输出端OV输出低电平作为过压故障报警信号送入控制器，并在上位机上告知当前用户变频器过压故障从而保护变频器，这样可以在芯片发生异常的情况下避免变频器因过压问题而对其产生的严重破坏。
[0044]以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改，等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种变频器直流母线电压保护电路，其特征在于:它包括电压比例缩放单元、电压阈值设定单元、比较单元和保护输出单元，其中: 所述电压比例缩放单元的输入端连接到变频器的直流母线，用于将采集到的变频器直流母线电压信号按照一定的比例缩放成一个转换电压信号； 所述电压阈值设定单元用于获取设定的过压阈值电压及欠压阈值电压； 所述比较单元的输入端接电压比例缩放单元的输出端以及电压阈值设定单元的两个输出端，用于将经电压比例缩放单元缩放后的转换电压信号与设定的过压阈值电压及欠压阈值电压进行比较并输出高电平信号或低电平信号； 所述保护输出单元的输入端连接到比较单元的输出端，用于接收比较单元输出的高电平信号或低电平信号，并输出保护信号。
2.根据权利要求1所述的变频器直流母线电压保护电路，其特征在于:所述电压比例缩放单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和运放Ul，变频器直流母线正电压DC+经过电阻Rl与运放Ul的同相输入端以及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地；直流母线负电压DC-经过电阻R2与运放Ul的反向输入端连接，运放Ul的输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端经过电阻R4与运放Ul的反向输入端连接、且电阻R5的另一端输出转换电压信号DCP ； 所述电压阈值设定单元包括过压阈值电压电路及欠压阈值电压电路，所述过压阈值电压电路用于获取设定的过压阈值电压REF1，所述欠压阈值电压电路用于获取设定的欠压阈值电压REF2 ； 所述比较单元包括由第一比较器U3及第二比较器U4构成的双比较器，转换电压信号DCP接第一比较器U3的反向输入端和第二比较器U4的正向输入端，过压阈值电压REFl接第一比较器U3的正向输入端,欠压阈值电压REF2接第二比较器U4的反向输入端； 所述保护输出单元包括电阻RH、电阻R15、电阻R16和三极管Q1，第一比较器U3及第二比较器U4的输出端与电阻R14的一端以及三极管Ql的基极连接，电阻R14的另一端与+5V电压源连接，三极管Ql的集电极经过电阻R15与+5V电压源连接，三极管Ql的发射极经过电阻R16接地，三极管Ql的发射极作为保护输出单元的输出端0V。
3.根据权利要求1所述的变频器直流母线电压保护电路，其特征在于:所述过压阈值电压电路由电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、第一基准源Yl和运放U2组成，第一基准源Yl的阴极通过电阻R9与+5V电压源连接，第一基准源Yl的阳极接地，第一基准源Yl的阴极与自身的参考极相连且接入+2.5V电压源，第一基准源Yl的参考极经过电阻RlO与运放U2的同相输入端连接，电阻Rll的一端接地、另一端分别与运放U2的反向输入端及电阻R12连接，运放U2的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R12的另一端与电阻R13的另一端且输出过压阈值电压REFl ； 所述欠压阈值电压电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8以及第二基准源Y2组成，第二基准源Y2的阴极通过电阻R8与+5V电压源连接，第二基准源Y2的阴极与自身的参考极相连，第二基准源Y2的参考极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与第二基准源Y2的阳极相连后接地，电阻R6与电阻R7相连的一端输出欠压阈值电压REF2。
4.根据权利要求3所述的变频器直流母线电压保护电路，其特征在于:所述第一基准源Y1、第二基准源Y2均采用TL431三端可调分流基准源。
5.根据权利要求2所述的变频器直流母线电压保护电路，其特征在于:所述运放Ul采用运放TL082。
6.根据权利要求2所述的变频器直流母线电压保护电路，其特征在于:所述第一比较器U3及第二比较器U4均采用比较器LM293。
7.根据权利要求2所述的变频器直流母线电压保护电路，其特征在于:所述三极管Ql采用三极管MMB440ILTI。
【文档编号】H02H7/10GK204089173SQ201420539251
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】周军, 王胜勇, 卢家斌, 王国强 申请人:中冶南方（武汉）自动化有限公司