專利名稱：一種變頻器及其三相輸出過流保護電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及保護電路領域，尤其是涉及ー種變頻器及其三相輸出過流保護電路。
背景技術：
變頻調速如今已經成為交流異步電機的主要調速方式，變頻器作為變頻調速系統(tǒng)的核心部分，其安全性和可靠性就非常重要。由變頻器驅動的電機，不同于其它負載(如電熱爐、電解設備、電鍍裝置等)，它是將電能轉換為機械能的裝置，既有電氣行為又有機械旋轉運動。電機啟動帶來的電氣和機 械沖擊問題歷來是本領域技術人員關注的焦點，無論是電氣絕緣破損還是機械故障，都可能使變頻器因過流而損壞。過流導致的故障從來都是變頻器最常見的故障，也是損壞變頻器最主要的原因。事實上，輸出短路、電機繞組破損、機械負載堵轉、電機加速過快、逆變主開關器件失效、干擾造成誤導通(即直通)等都能導致變頻器過電流。當變頻器發(fā)生輸出短路時，輸出電流急劇増大，短時間內就能將逆變橋燒毀,產生安全隱患和損失。輸出過流保護電路作為變頻器的ー種主要保護電路，已經得到了廣泛應用。過流保護最簡單的方法是熔斷器保護法，但這種保護動作慢，不足以實現(xiàn)快速保護，尤其是不能直接保護IGBT、MOSFET等熔通大時間小的高性能器件。在現(xiàn)有的三相輸出過流保護電路中，有些僅僅檢測輸出兩相的電流，以此來判斷是否產生過流，這種方法是不準確的，系統(tǒng)控制精度不高；而其他使用電磁繼電器等電磁開關器件實現(xiàn)過流保護的電路，其電路原理雖然簡單，但存在成本較高、延遲時間較大、易產生誤動作等不足。

實用新型內容本實用新型g在提供一種簡單、安全、可靠的三相輸出過流保護電路，解決了現(xiàn)有三相輸出過流保護電路存在的系統(tǒng)控制精度不高、成本高、延遲時間較大、易產生誤動作等問題。本實用新型是這樣實現(xiàn)的ー種三相輸出過流保護電路，與三相輸出電流檢測電路相連，其特征在于，所述的三相輸出過流保護電路包括與所述三相輸出電流檢測電路依次相接的絕對值電路單元、比例積分濾波電路單元、比較電路単元和DSP處理電路單元。其中，所述的絕對值電路單元包括U相子電路、V相子電路、W相子電路和反相比例電路；所述的U相子電路包括第一運放U1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、ニ極管Dl和ニ極管D2 ;所述的V相子電路包括第二運放U2、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、ニ極管D3和ニ極管D4 ;所述的W相子電路包括第三運放U3、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、ニ極管D5和ニ極管D6 ;所述的反相比例電路包括第四運放U4、電阻R16、電阻R17和電容Cl ；所 述三相輸出電流檢測電路的U相輸出端通過所述電阻Rl接入所述第一運放Ul的反相輸入端，所述第一運放Ul的同相輸入端通過所述電阻R2接地，所述第一運放Ul的正、負電源端分別接電源VCC和電源VEE，所述第一運放Ul的輸出端接在所述ニ極管Dl的陰極和所述ニ極管D2的陽極之間，所述ニ極管Dl的陽極接所述第一運放Ul的反相輸入端，所述ニ極管D2的陰極通過所述電阻R5接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R4接在所述第一運放Ul的反相輸入端與所述ニ極管D2的陰極之間，所述電阻R3接在所述三相輸出電流檢測電路的U相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間；所述三相輸出電流檢測電路的V相輸出端通過所述電阻R6接入所述第二運放U2的反相輸入端，所述第二運放U2的同相輸入端通過所述電阻R7接地，所述第二運放U2的輸出端接在所述ニ極管D3的陰極和所述ニ極管D4的陽極之間，所述ニ極管D3的陽極接所述第二運放U2的反相輸入端，所述ニ極管D4的陰極通過所述電阻RlO接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R9接在所述第二運放U2的反相輸入端與所述ニ極管D4的陰極之間，所述電阻R8接在所述三相輸出電流檢測電路的V相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間；所述三相輸出電流檢測電路的W相輸出端通過所述電阻Rll接入所述第三運放U3的反相輸入端，所述第三運放U3的同相輸入端通過所述電阻R12接地，所述第三運放U3的輸出端接在所述ニ極管D5的陰極和所述ニ極管D6的陽極之間，所述ニ極管D5的陽極接所述第三運放U3的反相輸入端，所述ニ極管D6的陰極通過所述電阻R15接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R14接在所述第三運放U3的反相輸入端與所述ニ極管D6的陰極之間，所述電阻R13接在所述三相輸出電流檢測電路的W相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間；所述電阻R16和所述電容Cl并接在所述第四運放U4的反相輸入端與所述第四運放U4的輸出端之間，所述第四運放U4的同相輸入端通過所述電阻R17接地，所述第四運放U4的輸出端是所述反相比例電路的輸出端，也即所述絕對值電路單元的輸出端。進ー步的，所述的比例積分濾波電路單元包括第五運放U5、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻21、電阻R22、電容C2、電容C3和電容C4 ；所述電阻R18和所述電阻R19串聯(lián)在所述第四運放U4的輸出端和所述第五運放U5的反相輸入端之間，所述電容C2接在所述電阻R18和所述電阻R19的公共連接端與地之間，所述第五運放U5的同相輸入端通過所述電阻R20接地，所述電容C3和所述電阻R21并接在所述第五運放U5的反相輸入端與所述第五運放U5的輸出端之間，所述電阻R22的第一端接所述第五運放U5的輸出端，所述電阻R22的第二端是所述比例積分濾波電路單元的輸出端、接所述的比較電路単元，所述電容C4連接在所述電阻R22的第二端與地之間。三相輸出電流檢測電路的U相、V相和W相電流信號經所述絕對值電路單元、比例積分濾波電路單元處理后，進入比較電路単元，經過與比較電路預先設置的基準值進行對比后進入DSP處理電路單元。當DSP接收到過流信號時，控制IGBT關斷，達到保護電路的目的。本實用新型的另一目的在于提供一種變頻器，該變頻器包括了上述的三相輸出過流保護電路。[0019]本實用新型通過與所述三相輸出電流檢測電路依次相接的絕對值電路單元、比例積分濾波電路單元、比較電路単元和DSP處理電路單元的應用，在設備輸出端發(fā)生短路或者其他產生過電流的情況下，提供有效的保護。整個電路只采用少量的運算放大器、ニ極管、電阻和電容，器件所占體積小、成本低，采用DSP處理電路單元更具有控制精度高、響應動作快等優(yōu)點。

圖I是本實用新型提供的三相輸出過流保護電路的模塊框圖；圖2是本實用新型提供的三相輸出過流保護電路中的絕對值電路單元與比例積分濾波電路單元的具體結構圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I示出了本實用新型提供的三相輸出過流保護電路的模塊框圖，如圖所示，一種三相輸出過流保護電路，包括絕對值電路單元200、比例積分濾波電路單元300、比較電路單元400和DSP處理電路單元500，上述四個電路單元與三相輸出電流檢測電路100依次相連。圖2示出了本實用新型提供的三相輸出過流保護電路中的絕對值電路單元200與比例積分濾波電路單元300的具體結構圖,如圖所示絕對值電路單元200包括U相子電路201、V相子電路202、W相子電路203和反相比例電路204 ；所述的U相子電路201包括第一運放U1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、ニ極管Dl和ニ極管D2 ;所述的V相子電路202包括第二運放U2、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、ニ極管D3和ニ極管D4 ;所述的W相子電路203包括第三運放U3、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻Rl5、ニ極管D5和ニ極管D6 ;所述的反相比例電路204包括第四運放U4、電阻R16、電阻R17和電容Cl ；所述三相輸出電流檢測電路100的U相輸出端通過所述電阻Rl接入所述第ー運放Ul的反相輸入端，所述第一運放Ul的同相輸入端通過所述電阻R2接地，所述第一運放Ul的正、負電源端分別接電源VCC和電源VEE，所述第一運放Ul的輸出端接在所述ニ極管Dl的陰極和所述ニ極管D2的陽極之間，所述ニ極管Dl的陽極接所述第一運放Ul的反相輸入端，所述ニ極管D2的陰極通過所述電阻R5接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R4接在所述第一運放Ul的反相輸入端與所述ニ極管D2的陰極之間，所述電阻R3接在所述三相輸出電流檢測電路100的U相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間；所述三相輸出電流檢測電路100的V相輸出端通過所述電阻R6接入所述第ニ運放U2的反相輸入端，所述第二運放U2的同相輸入端通過所述電阻R7接地，所述第二運放U2的輸出端接在所述ニ極管D3的陰極和所述ニ極管D4的陽極之間，所述ニ極管D3的陽極接所述第二運放U2的反相輸入端，所述ニ極管D4的陰極通過所述電阻RlO接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R9接在所述第二運放U2的反相輸入端與所述ニ極管D4的陰極之間，所述電阻R8接在所述三相輸出電流檢測電路100的V相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間；所述三相輸出電流檢測電路100的W相輸出端通過所述電阻Rll接入所述第三運放U3的反相輸入端，所述第三運放U3的同相輸入端通過所述電阻R12接地，所述第三運放U3的輸出端接在所述ニ極管D5的陰極和所述ニ極管D6的陽極之間，所述ニ極管D5的陽極接所述第三運放U3的反相輸入端，所述ニ極管D6的陰極通過所述電阻R15接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R14接在所述第三運放U3的反相輸入端與所述ニ極管D6的陰極之間，所述電阻R13接在所述三相輸出電流檢測電路100的W相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間；所述電阻R16和所述電容Cl并接在所述第四運放U4的反相輸入端與所述第四運放U4的輸出端之間，所述第四運放U4的同相輸入端通過所述電阻R17接地，所述第四運放U4的輸出端是所述反相比例電路204的輸出端，也即所述絕對值電路單元200的輸出端。進ー步的，所述的比例積分濾波電路單元300包括第五運放U5、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻21、電阻R22、電容C2、電容C3和電容C4 ；所述電阻R18和所述電阻R19串聯(lián)在所述第四運放U4的輸出端和所述第五運放U5的反相輸入端之間，所述電容C2接在所述電阻R18和所述電阻R19的公共連接端與地之間，所述第五運放U5的同相輸入端通過所述電阻R20接地，所述電容C3和所述電阻R21并接在所述第五運放U5的反相輸入端與所述第五運放U5的輸出端之間，所述電阻R22的第一端接所述第五運放U5的輸出端，所述電阻R22的第二端是所述比例積分濾波電路單元300的輸出端、接所述的比較電路單元400，所述電容C4連接在所述電阻R22的第二端與地之間。三相輸出電流檢測電路的U相、V相和W相電流信號經所述絕對值電路單元、比例積分濾波電路單元處理后，進入比較電路単元，經過與比較電路預先設置的基準值進行對比后進入DSP處理電路單元。當DSP接收到過流信號時，控制IGBT關斷，達到保護電路的目的。下面就圖2所示的三相輸出過流保護電路的工作原理作具體說明，鑒于發(fā)明點集中在絕對值電路單元200和比例積分濾波電路單元300，故僅對此兩個電路單元的工作原理進行詳述。如圖所示當三相輸出電流檢測電路100的U相輸出端對應的電流Ia的正半部分到達第一運放UI的反相輸入端時,第一運放UI的輸出端的電位為負，而其反相輸入端的電位約為0,故ニ極管Dl導通，ニ極管D2截止，此時第一運放Ul失效，流經電阻Rl、電阻R4的電流非常小，可以忽略不計。可以認為Ia直接通過電阻R3流向后面的反相比例電路204，反相比例電路204中的第四運放U4此時作為電壓反相器工作，則設此時第四運放U4的輸出端電位為-U3O當三相輸出電流檢測電路100的U相輸出端對應的電流Ia的負半部分到達第一運放Ul的反相輸入端時，第一運放Ul的輸出端的電位為正，ニ極管Dl截止，ニ極管D2導通， 電阻R4作為反饋電阻工作，同吋，電流Ia經過電阻R3流向后面的反相比例電路204。設定電阻R3、電阻R5和電阻R16的阻值大小關系式為R3 = R16 = 2*R5，根據(jù)集成運放負反饋放大電路的原理，可知此時第四運放U4的輸出端電位為-Ua+(_Ua) X (-2) = Ua0[0036]三相輸出電流檢測電路100的V相輸出端對應的電流Ib和W相輸出端對應的電流I。進入絕對值電路200后的工作原理與U相輸出端對應的電流Ia的工作原理相同，故不再贅述。第四運放U4的輸出進入比例積分濾波電路單元300時，通過適當設置電阻阻值，使2*R21 = R18+R19,這時比例積分濾波電路單元300的比例系數(shù)為-^ ’因而僅考慮U相時，比例積分濾波電路單元300的輸出為
權利要求1.ー種三相輸出過流保護電路，與三相輸出電流檢測電路相連，其特征在于，所述的三相輸出過流保護電路包括 與所述三相輸出電流檢測電路依次相接的絕對值電路單元、比例積分濾波電路單元、比較電路単元和DSP處理電路單元。
2.如權利要求I所述的三相輸出過流保護電路，其特征在于，所述的絕對值電路單元包括U相子電路、V相子電路、W相子電路和反相比例電路； 所述的U相子電路包括第一運放U1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、ニ極管Dl和ニ極管D2 ； 所述的V相子電路包括第二運放U2、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、ニ極管D3和ニ極管D4 ； 所述的W相子電路包括第三運放U3、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、ニ極管D5和ニ極管D6 ； 所述的反相比例電路包括第四運放U4、電阻R16、電阻R17和電容Cl ； 所述三相輸出電流檢測電路的U相輸出端通過所述電阻Rl接入所述第一運放Ul的反相輸入端，所述第一運放Ul的同相輸入端通過所述電阻R2接地，所述第一運放Ul的正、負電源端分別接電源VCC和電源VEE，所述第一運放Ul的輸出端接在所述ニ極管Dl的陰極和所述ニ極管D2的陽極之間，所述ニ極管Dl的陽極接所述第一運放Ul的反相輸入端，所述ニ極管D2的陰極通過所述電阻R5接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R4接在所述第一運放Ul的反相輸入端與所述ニ極管D2的陰極之間，所述電阻R3接在所述三相輸出電流檢測電路的U相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間； 所述三相輸出電流檢測電路的V相輸出端通過所述電阻R6接入所述第二運放U2的反相輸入端，所述第二運放U2的同相輸入端通過所述電阻R7接地，所述第二運放U2的輸出端接在所述ニ極管D3的陰極和所述ニ極管D4的陽極之間，所述ニ極管D3的陽極接所述第ニ運放U2的反相輸入端，所述ニ極管D4的陰極通過所述電阻RlO接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R9接在所述第二運放U2的反相輸入端與所述ニ極管D4的陰極之間，所述電阻R8接在所述三相輸出電流檢測電路的V相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間； 所述三相輸出電流檢測電路的W相輸出端通過所述電阻Rll接入所述第三運放U3的反相輸入端，所述第三運放U3的同相輸入端通過所述電阻R12接地，所述第三運放U3的輸出端接在所述ニ極管D5的陰極和所述ニ極管D6的陽極之間，所述ニ極管D5的陽極接所述第三運放U3的反相輸入端，所述ニ極管D6的陰極通過所述電阻R15接所述第四運放U4的反相輸入端，所述電阻R14接在所述第三運放U3的反相輸入端與所述ニ極管D6的陰極之間，所述電阻R13接在所述三相輸出電流檢測電路的W相輸出端與所述第四運放U4的反相輸入端之間； 所述電阻R16和所述電容Cl并接在所述第四運放U4的反相輸入端與所述第四運放U4的輸出端之間，所述第四運放U4的同相輸入端通過所述電阻R17接地，所述第四運放U4的輸出端是所述反相比例電路的輸出端，也即所述絕對值電路單元的輸出端。
3.如權利要求2所述的三相輸出過流保護電路，其特征在于，所述的比例積分濾波電路單元包括第五運放U5、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻21、電阻R22、電容C2、電容C3和電容C4 ； 所述電阻R18和所述電阻R19串聯(lián)在所述第四運放U4的輸出端和所述第五運放U5的反相輸入端之間，所述電容C2接在所述電阻R18和所述電阻R19的公共連接端與地之間，所述第五運放U5的同相輸入端通過所述電阻R20接地，所述電容C3和所述電阻R21并接在所述第五運放U5的反相輸入端與所述第五運放U5的輸出端之間，所述電阻R22的第一端接所述第五運放U5的輸出端，所述電阻R22的第二端是所述比例積分濾波電路單元的輸出端、接所述的比較電路単元，所述電容C4連接在所述電阻R22的第二端與地之間。
4.一種變頻器，其特征在于，所述的變頻器包括如權利要求1-3任一項所述的三相輸出過流保護電路。
專利摘要本實用新型涉及保護電路領域，尤其是涉及一種變頻器及其三相輸出過流保護電路，所述的三相輸出過流保護電路包括與三相輸出電流檢測電路依次相接的絕對值電路單元、比例積分濾波電路單元、比較電路單元和DSP處理電路單元。整個電路只采用少量運算放大器、二極管、電阻和電容，器件所占體積小、成本低，且具有控制精度高、響應快的優(yōu)點。在設備輸出端發(fā)生短路或者其他產生過電流的情況下，該三相輸出過流保護電路能有效地提供保護，解決了現(xiàn)有三相輸出過流保護電路存在的系統(tǒng)控制精度不高、成本高、延遲時間較大、易產生誤動作等問題。
文檔編號H02H3/08GK202405738SQ201120505560
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者秦忠祥 申請人:深圳市正弦電氣有限公司