低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，包括控制電壓回路、主回路有電指示回路、參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路、直流電壓保護回路；控制電壓回路由兩個回路供電，一路為單相交流電壓通過橋式整流橋D1整流后輸出直流電壓；另一路由變頻器主回路直流電壓P、N給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1供電；變頻器主回路直流電壓P、N經(jīng)過熔斷器FUSE0后變成P0、N分別去三個回路：一路去主回路有電指示回路，第二路去參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路，第三路去直流電壓保護回路。本發(fā)明將參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路與直流電壓保護回路分開，提高了直流電壓保護可靠性，也提高了直流電壓檢測精度和線性度。
【專利說明】
低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及一種低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在低壓變頻器中，為了準確地控制電機的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，須快速、準確地檢測電機的電壓、電流。由于電機頻率變化范圍大，常采用霍爾PT來檢測變頻器輸出電壓，且需要兩個電壓變換器，成本較高。為了降成本，低壓變頻器普遍不檢測電機電壓，而是由PWM調(diào)制率與所檢測的變頻器中間直流電壓來計算交流輸出電壓。當直流電壓下降到一定程度時，嚴重影響變頻器的安全運行，且變頻器輸出能力下降，故須設置直流欠電壓保護。當直流電壓升高時，因變頻器內(nèi)功率器件承受過電壓的能力差，為了避免功率器件損壞，須設置直流過電壓保護。圖1為低壓變頻器內(nèi)部控制簡圖。
[0003]目前，低壓變頻器常采用開關變壓器方案(開關電源)、線性光耦方案、隔離放大器方案及霍爾電壓傳感器方案來進行直流電壓的檢測與保護。
[0004]開關變壓器方案(開關電源)。許多變頻器廠家利用變頻器主回路直流電壓給開關電源供電，通過控制功率開關管的導通與關斷，對開關變壓器二次側(cè)電壓進行整流及濾除高頻信號，即可得到與主回路直流電壓相互隔離且成線性比例的直流電壓信號，如圖2所示。開關電源方案把變頻器的控制電源與直流電壓檢測于一體，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但檢測響應慢，不適用于高性能變頻器的直流電壓檢測。
[0005]線性光耦方案。由于普通光耦內(nèi)部發(fā)光二級管和光敏三級管的固有伏安特性，使得普通光耦存在一定程度的非線性失真，限制了其在模擬信號隔離的應用。線性光耦利用了控制理論中反饋控制的特點，使用兩個普通光耦，一個用于輸出，一個用于反饋。雖然兩個光接受電路都是非線性的，但通過反饋通路的非線性來抵消，解決了輸入輸出信號線性失真的問題。線性光耦方案的特點是檢測精度、線性度較高，響應速度快，成本適中，在低壓變頻器中廣泛得到應用。但需合理設計與選擇光耦、輸入限流電阻及兩個運算放大器，才能保持光耦的線性度，且需多組工作電源。圖3為采用某公司的HCNR201來進行直流電壓檢測的典型電路。
[0006]光電隔離放大器方案。輸入信號經(jīng)Σ-Λ調(diào)制器轉(zhuǎn)換成高速串行比特流，經(jīng)過編編碼后進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后驅(qū)動LED將信號傳送到輸出端，再將信號解碼、數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出模擬信號。光電隔離放大器具有不受外部磁場影響，線性度好、共模抑制比高、體積小及成本不高等優(yōu)點，且比線性光耦方案使用簡單，但需多組工作電源。
[0007]霍爾電壓傳感器方案。磁平衡式霍爾電壓傳感器利用霍爾效應原理，原邊電壓通過電阻形成原邊電流，被霍爾元件檢測，經(jīng)隔離放大產(chǎn)生的副邊電流通過副邊線圈所產(chǎn)生的磁通量與原邊電流產(chǎn)生的磁通大小相等，方向相反，從而在磁芯中保持磁通為零。副邊電流精確地反映原邊電壓霍爾電壓。特點是檢測精度較高、響應快、寬頻帶、低溫漂，但其價格高，也需要兩組工作電源，在低壓變頻器中較少應用。
[0008]經(jīng)檢索現(xiàn)有專利文獻，中國專利CN92225826.0公開了一種直流電壓隔離檢測裝置，其利用開關變壓器原理來檢測直流電壓，具有與所檢測電壓隔離、精度高、線性度好的特點；但它沒有直流電壓保護功能。中國專利CN200920072831.4公開了一種直流電壓保護電路，由直流電壓反饋信號通過三個電壓比較器，分別與上限電壓設定值、基準設定值及下限設定值進行比較，來進行相應直流電壓保護，但它并沒有對直流電壓進行檢測。中國專利CN201310743296.1公開了一種低壓變頻器直流電壓采樣裝置，由電阻對輸入電壓進行分壓，通過線性光耦放大電路得到差分電壓信號，至采樣輸出電路，經(jīng)放大及濾波后輸出電壓信號；但它并不具備直流電壓的保護功能。
[0009]在現(xiàn)有低壓變頻器中，無論采用開關變壓器方案、線性光耦方案及隔離放大器方案，均涉及直流電壓輸入環(huán)節(jié)、隔離環(huán)節(jié)及信號放大處理環(huán)節(jié)，需要多組工作電源。而且都存在一個共性問題，即參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓的檢測與變頻器的直流電壓保護均公用同一檢測回路。因變頻器運行環(huán)境較差或長期運行使直流電壓檢測回路中的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，均會影響直流電壓檢測精度，甚至導致直流電壓保護功能失效，導致變頻器損壞。特別對于低壓大容量變頻器，采用多組IGBT并聯(lián)，故障損失是很大的。類似故障在生產(chǎn)現(xiàn)場多次發(fā)生，通過對變頻器進行解體檢查與分析，才發(fā)現(xiàn)這些變頻器均采用同一直流電壓檢測回路來進行變頻器控制與直流電壓的保護。
[0010]因市場上低壓變頻器都存在一個共性問題，即參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓的檢測與變頻器的直流電壓保護均公用同一檢測回路，存在一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，該檢測與保護電路將參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路與直流電壓保護回路分開，提高了直流電壓保護的可靠性，也提高了直流電壓檢測的精度和線性度。
[0012]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，包括控制電壓回路、主回路有電指示回路、參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路、直流電壓保護回路；
所述控制電壓回路:由變頻器主回路直流電壓P、N通過熔斷器FUSEO和FUSE2給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1供電，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1輸出的正端P2經(jīng)二極管D3整流后輸出，即P3端，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1輸出的負端N2，即N3端；直流電壓P3、N3的一路輸出經(jīng)熔斷器FUSE3后給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2供電，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2分別輸出P5、P15、N15三路電源給變頻器控制板及光電隔離放大器Tl輸出側(cè)供電；直流電壓P3、N3的另一路輸出經(jīng)熔斷器FUSE4后給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3供電，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3輸出P5V、COMl及P24V、COM2兩路電源，分別給光電隔離放大器Tl輸入側(cè)及變頻器I/O供電；
所述主回路有電指示回路:變頻器主回路直流電壓P、N經(jīng)過熔斷器FUSEO后變成PO、N，分別去四個回路:第一路經(jīng)熔斷器FUSE2給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1供電，第二路去主回路有電指示回路，第三路去參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路，第四路去直流電壓保護回路；
第二路去主回路有電指示回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R0、R1、R2、R3降壓，降壓端為A點，再經(jīng)由電阻R4、可調(diào)電阻R5組成的串聯(lián)分壓電阻，可調(diào)電阻R5另一端接直流N端，電阻R6與發(fā)光二極管D4串聯(lián)后并聯(lián)于A點和直流N端；
第三路去參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R7、R8、R9降壓后，再經(jīng)由R10、可調(diào)電阻Rll串聯(lián)后與電阻R12并聯(lián)組成取樣回路，經(jīng)電阻R13后作為光電隔離放大器Tl的輸入信號，通過電容Cl濾波除高頻分量，可調(diào)電阻Rll另一端接直流N端；光電隔離放大器Tl的輸入側(cè)、輸出側(cè)分別由直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3和直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2提供工作電源；光電隔離放大器Tl的輸出端分別接電阻R14和R15后經(jīng)過差分放大器T2放大，差分放大器T2輸入正端通過電容C2濾波，電容C2并聯(lián)電阻R16，差分放大器T2反饋電阻為R17，濾波電容C3并聯(lián)電阻R17，差分放大器T2輸出通過電容C4濾波，以及由電阻R18、R19分壓后，得到直流電壓信號VDC ；
第四路去直流電壓保護回路，直流電壓保護回路包括直流過電壓報警回路和直流欠電壓報警回路；
直流過電壓報警回路，直流電壓？0端經(jīng)過電阻1?20、1?21、1?22、1?23、1?24、1?25、1?26、1?27、R28降壓后，再經(jīng)由R29、可調(diào)電阻R30組成的串聯(lián)取樣電阻，通過電容C5濾波除高頻分量后作為電壓源T3管的REF端，可調(diào)電阻R30 —端接直流N端；直流電壓PO端經(jīng)電阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37降壓，降壓端為B點，再經(jīng)電阻R39與可調(diào)電阻R40組成的串聯(lián)分壓電阻，B點電壓經(jīng)電容C6濾波及穩(wěn)壓管D5穩(wěn)壓，B點電壓一路經(jīng)電阻R38限流后去電壓源T3的負極C，電壓源T3的負極接三極管T5的基極，控制三極管T5的導通與關斷；B點電壓另一路經(jīng)電阻R41限流后去光耦T4輸入端，從而實現(xiàn)對光耦T4輸入端電壓的控制；B點電壓給電壓源T3、光耦T4、三極管T5提供工作電壓，電壓源T3正極接直流N端，三極管T5集電極、可調(diào)電阻R40另一端、電容C6 —端接直流N端,光稱T4輸出過電壓故障信號去變頻器主控板；
直流欠電壓報警回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50降壓后，再經(jīng)由R51、可調(diào)電阻R52組成的串聯(lián)取樣電阻，通過電容C7濾波除高頻分量后作為電壓源T6管的REF端，可調(diào)電阻R52 —端接直流N端；直流電壓PO端經(jīng)電阻R53、R54、R55、R56、R57、R58、R59降壓，降壓端為D點，再經(jīng)電阻R61與可調(diào)電阻R62組成的串聯(lián)分壓電阻，D點電壓經(jīng)電容CS濾波及穩(wěn)壓管D6穩(wěn)壓，D點電壓一路經(jīng)電阻R60限流后去電壓源T6的負極E，電壓源T6的負極接三極管T8的基極，控制三極管T8的導通與關斷；D點電壓另一路經(jīng)電阻R63限流后去光耦T7輸入端，從而實現(xiàn)對光耦T7輸入端電壓的控制；D點電壓給電壓源T6、光耦T7、三極管T8提供工作電壓，電壓源T6正極接直流N端，三極管T8集電極、可調(diào)電阻R62另一端、電容C8 —端接直流N端，光耦T7輸出欠電壓故障信號去變頻器主控板。
[0013]所述控制電壓回路另一路為單相交流電源經(jīng)過開關K1、熔斷器FUSEl后，通過單相橋式整流橋Dl整流后輸出直流電壓，直流電壓輸出正端Pl經(jīng)二極管D2整流后輸出，即P3端，直流電壓輸出負端NI，即N3端。
[0014]所述光電隔離放大器Tl型號為A7840。
[0015]所述電壓源T3或電壓源T6為三端可調(diào)分流基準電壓源，其型號為TL431。
[0016]調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R30的電阻值，即可調(diào)節(jié)變頻器不同直流電壓所對應的過電壓取樣值；調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R52的電阻值，即可調(diào)節(jié)變頻器不同直流電壓所對應的欠電壓取樣值。
[0017]本發(fā)明將參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓的檢測回路與直流電壓保護回路分開，所述直流電壓保護回路為直流電壓硬件保護回路。用于直流電壓保護回路對穩(wěn)定性要求高，力求簡單、可靠，對精度要求相對差一些；直流主回路的直流電壓通過分壓電阻、基準電壓源及普通光耦直接進行硬件直流電壓保護，輸出直流過電壓、欠電壓數(shù)字量信號，參與變頻器保護。參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路對檢測精度、線性度要求高，通過分壓電路、光電隔離放大器、采樣與A/D處理后，送變頻器控制系統(tǒng)。此外，還可利用直流電壓檢測回路輸出的直流電壓信號通過變頻器控制器實現(xiàn)直流電壓軟件保護的功能，并把軟件保護與硬件保護的整定值錯開，實現(xiàn)直流電壓雙重保護，提高了直流電壓保護的可靠性。通過軟件設置直流電壓預報警功能，一旦直流電壓到達預報警動作值時，提醒運維及操作人員注意，但變頻器并不停機；當直流電壓到達硬件電壓保護動作值時，變頻器立即封鎖脈沖。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:
1、把參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓的檢測回路與直流電壓保護回路分開，并把變頻器直流電壓軟件保護與硬件保護整定值錯開，通過軟件與硬件直流電壓保護相配合，提高了變頻器直流電壓控制與保護的穩(wěn)定性和可靠性。
[0019]2、采用基于光電隔離放大器，既簡化了檢測系統(tǒng)的設計，又保證了檢測精度與線性度，頻帶寬。
[0020]3、本發(fā)明的直流電壓檢測與保護電路可覆蓋低壓變頻器的交流輸入電壓范圍從380伏至690伏，或直流輸入電壓從530伏到930伏，不需要針對不同電壓等級來分別開發(fā)相應檢測回路。只要根據(jù)不同電壓等級，對相應定位器進行整定即可；既節(jié)省了開發(fā)費用，又提高了備件的統(tǒng)一性。
[0021]4、本發(fā)明的直流電壓檢測與保護電路采用交流控制電源與主回路直流電源雙回路供電，提高了變頻器控制的可靠性。
[0022]5、本發(fā)明的直流電壓檢測與保護電路其體積小、性能穩(wěn)定,且成本適中。
【附圖說明】
[0023]圖1為低壓變頻器內(nèi)部控制簡圖；
圖2為變壓器檢測方案的原理圖；
圖3為線性光耦檢測方案的原理圖；
圖4為本發(fā)明低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路電路圖；
圖5為光電隔離放大器A7840結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為電壓源TL431符號及內(nèi)部控制原理簡圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0025]本發(fā)明低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路是將參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路與直流電壓保護回路分開。
[0026]參見圖4，一種低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，包括控制電壓回路、主回路有電指示回路、參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路、直流電壓保護回路。
[0027]所述控制電壓回路:為了提高控制電源供電的穩(wěn)定性，由兩個回路供電，一路為單相交流220伏電壓經(jīng)過開關K1、熔斷器FUSEl后，通過單相橋式整流橋Dl整流后，輸出直流電壓200伏，即直流電壓輸出正端Pl和負端NI。另一路由變頻器主回路直流電壓P、N通過熔斷器FUSEO、熔斷器FUSE2給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1供電。直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1有三檔直流電壓接線端，分別對應直流電壓530伏、675伏及930伏，可根據(jù)不同輸入直流電壓進行相應接線。直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1額定輸出電壓也為直流電壓200伏。直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1輸出的正端P2經(jīng)二極管D3整流后與單相橋式整流橋Dl輸出的正端Pl經(jīng)二極管D2整流后相連，即P3端；直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1輸出的負端N2與單相橋式整流橋Dl輸出的負端NI相連，即N3端。
[0028]直流電壓P3、N3的一路輸出經(jīng)熔斷器FUSE3后給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2供電，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2分別輸出P5、P15、N15三路電源給變頻器控制板及光電隔離放大器Tl輸出側(cè)供電。直流電壓P3、N3的另一路輸出經(jīng)熔斷器FUSE4后給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3供電，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3輸出P5V、C0M1及P24V、C0M2兩路電源，分別給光電隔離放大器Tl輸入側(cè)及變頻器I/O供電。
[0029]所述主回路有電指示回路:變頻器主回路直流電壓P、N經(jīng)過熔斷器FUSEO后變成PO、N，分別去四個回路:第一路經(jīng)熔斷器FUSE2給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1供電，第二路去主回路有電指示回路，第三路去參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路，第四路去直流電壓保護回路；
第二路去主回路有電指示回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R0、R1、R2、R3降壓，降壓端為A點，再經(jīng)由電阻R4、可調(diào)電阻R5組成的串聯(lián)分壓電阻，可調(diào)電阻R5另一端接直流N端。電阻R6與發(fā)光二極管D4串聯(lián)后并聯(lián)于A點和直流N端，當主回路直流電壓在10伏以下時，調(diào)節(jié)分壓電阻R5的阻值，使發(fā)光二極管D4熄滅，表示主回路無電；當主回路直流電壓在10伏以上時，發(fā)光二極管D4點亮，表示主回路有電危險。電阻R6的作用使發(fā)光二極管D4安全工作。
[0030]第三路去參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R7、R8、R9降壓后，再經(jīng)由R10、可調(diào)電阻Rll串聯(lián)后與電阻R12并聯(lián)組成取樣回路，可調(diào)電阻Rll另一端接直流N端；調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rll的電阻值，可對應低壓變頻器三檔不同直流電壓所對應的直流電壓取樣值。取樣電壓大約為120mV，經(jīng)電阻R13后作為光電隔離放大器Tl的輸入信號，通過電容Cl濾波除高頻分量。
[0031 ] 光電隔離放大器Tl型號為Agilent公司的A7840,對差分信號有極高放大能力，對共模信號有一定的抑制能力，輸出側(cè)為差分信號輸出模式。光電隔離放大器A7840的輸入偵叭輸出側(cè)的供電典型值為5V，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3輸出的P5V、C0M1為光電隔離放大器Tl提供輸入側(cè)工作電源；直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2輸出的P5、0V為光電隔離放大器Tl提供輸出側(cè)工作電源。參見圖5，圖5為A7840結(jié)構(gòu)示意圖，2、3腳為信號輸入，1、4腳為輸入側(cè)供電端；6、7腳為差分信號輸出，8、5腳為輸出側(cè)供電端。光電隔離放大器Tl的輸出端分別接電阻R14和R15后經(jīng)過差分放大器T2放大，差分放大器T2型號為LF353，差分放大器T2輸入正端通過電容C2濾波，電容C2并聯(lián)電阻R16，差分放大器T2反饋電阻為R17,濾波電容C3并聯(lián)電阻R17，差分放大器T2輸出通過電容C4濾波，以及由電阻R18、R19分壓后，得到與主回路直流電壓相互隔離且成線性比例的直流電壓信號VDC。
[0032]第四路去直流電壓保護回路，直流電壓保護回路包括直流過電壓報警回路和直流欠電壓報警回路； 直流過電壓報警回路，直流電壓？0端經(jīng)過電阻1?20、1?21、1?22、1?23、1?24、1?25、1?26、1?27、R28降壓后，再經(jīng)由電阻R29、可調(diào)電阻R30組成的串聯(lián)取樣電阻，通過電容C5濾波除高頻分量后作為電壓源T3管的REF端，可調(diào)電阻R30 —端接直流N端；調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R30的電阻值，即可調(diào)節(jié)低壓變頻器三檔不同直流電壓所對應的直流過電壓取樣值。電壓源T3管型號為德州儀器公司的TL431，TL431是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準電壓源，其內(nèi)部含有一個2.5V的基準電壓，其內(nèi)部控制簡圖如圖6所示。
[0033]直流電壓PO端經(jīng)電阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37降壓，降壓端為B點，再經(jīng)電阻R39與可調(diào)電阻R40組成的串聯(lián)分壓電阻，對應三檔不同直流電壓，調(diào)節(jié)R40的阻值使B點電壓大約為15伏。B點電壓經(jīng)電容C6濾波及穩(wěn)壓管D5穩(wěn)壓，即使變頻器主回路直流電壓波動，但B點工作電壓被控制在不超過15伏。B點電壓一路經(jīng)電阻R38限流后去電壓源T3的負極C，電壓源T3的負極接三極管T5的基極，控制三極管T5的導通與關斷；B點電壓另一路經(jīng)電阻R41限流后去光耦T4輸入端，從而實現(xiàn)對光耦T4輸入端電壓的控制；由于B點電壓給電壓源T3、光耦T4、三極管T5提供工作電壓，從而使電壓源T3、光耦T4、三極管T5工作穩(wěn)定。電壓源T3正極接直流N端，三極管T5集電極、可調(diào)電阻R40另一端、電容C6一端接直流N端，光耦T4輸出直流過電壓故障信號去變頻器主控板。
[0034]參見圖4，當直流回路電壓在額定值附近時，電壓源T3的REF端電壓值小于2.5伏時，電壓源T3負極輸出電壓為15伏,三極管T5截止,光f禹T4也無輸入電信號,輸出斷開。當直流回路電壓高于一定值時，電壓源T3的REF端電壓超過2.5伏，電壓源T3管相當于導通，電壓源T3負極輸出電壓為2伏，三極管T5導通，光耦T4的輸入端有電流流過，經(jīng)過隔離后輸出直流過電壓故障信號去變頻器主控板，參與變頻器保護。
[0035]直流欠電壓報警回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50降壓后，再經(jīng)由電阻R51、可調(diào)電阻R52組成的串聯(lián)取樣電阻，通過電容C7濾波除高頻分量后作為電壓源T6管的REF端，可調(diào)電阻R52 —端接直流N端；調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R52的電阻值，即可調(diào)節(jié)低壓變頻器三檔不同直流電壓所對應的直流欠電壓取樣值。電壓源T6管型號為德州儀器公司的TL431。
[0036]直流電壓PO端經(jīng)電阻R53、R54、R55、R56、R57、R58、R59降壓，降壓端為D點，再經(jīng)電阻R61與可調(diào)電阻R62組成的串聯(lián)分壓電阻，對應三檔不同直流電壓；調(diào)節(jié)R62的阻值使D點電壓大約為15伏。D點電壓經(jīng)電容CS濾波及穩(wěn)壓管D6穩(wěn)壓，即使變頻器主回路直流電壓波動，但D點工作電壓被控制在不超過15伏。D點電壓一路經(jīng)電阻R60限流后去電壓源T6的負極E，電壓源T6的負極接三極管T8的基極，控制三極管T8的導通與關斷；D點電壓另一路經(jīng)電阻R63限流后去光耦T7輸入端，從而實現(xiàn)對光耦T7輸入端電壓的控制；由于D點電壓給電壓源T6、光耦T7、三極管T8提供工作電壓，從而使電壓源T6、光耦T7、三極管T8工作穩(wěn)定。電壓源T6正極接直流N端，三極管T8集電極、可調(diào)電阻R62另一端、電容C8一端接直流N端，光耦T7輸出直流欠電壓故障信號去變頻器主控板。
[0037]參見圖4，當直流回路電壓在額定值附近時，電壓源T6的REF端電壓值大于2.5伏，電壓源T6負極輸出電壓為2伏，三極管T8導通，發(fā)光二極管發(fā)光，光耦T7輸出側(cè)接通。當直流回路電壓低于一定值時，電壓源T6的REF端電壓值小于2.5伏，電壓源T6管相當于截止，電壓源T6負極輸出電壓為15伏，三極管T8截止，光耦T7的輸入端無電流流過，經(jīng)過隔離后輸出直流欠電壓故障信號去變頻器主控板，參與變頻器保護。
[0038]以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，其特征是:包括控制電壓回路、主回路有電指示回路、參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路、直流電壓保護回路； 所述控制電壓回路:由變頻器主回路直流電壓P、N通過熔斷器FUSEO和FUSE2給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1供電，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1輸出的正端P2經(jīng)二極管D3整流后輸出，即P3端，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1輸出的負端N2，即N3端；直流電壓P3、N3的一路輸出經(jīng)熔斷器FUSE3后給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2供電，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2分別輸出P5、P15、N15三路電源給變頻器控制板及光電隔離放大器Tl輸出側(cè)供電；直流電壓P3、N3的另一路輸出經(jīng)熔斷器FUSE4后給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3供電，直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3輸出P5V、COMl及P24V、COM2兩路電源，分別給光電隔離放大器Tl輸入側(cè)及變頻器I/O供電； 所述主回路有電指示回路:變頻器主回路直流電壓P、N經(jīng)過熔斷器FUSEO后變成PO、N，分別去四個回路:第一路經(jīng)熔斷器FUSE2給直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-1供電，第二路去主回路有電指示回路，第三路去參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路，第四路去直流電壓保護回路； 第二路去主回路有電指示回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R0、R1、R2、R3降壓，降壓端為A點，再經(jīng)由電阻R4、可調(diào)電阻R5組成的串聯(lián)分壓電阻，可調(diào)電阻R5另一端接直流N端，電阻R6與發(fā)光二極管D4串聯(lián)后并聯(lián)于A點和直流N端； 第三路去參與變頻器調(diào)速控制用直流電壓檢測回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R7、R8、R9降壓后，再經(jīng)由R10、可調(diào)電阻Rll串聯(lián)后與電阻R12并聯(lián)組成取樣回路，經(jīng)電阻R13后作為光電隔離放大器Tl的輸入信號，通過電容Cl濾波除高頻分量，可調(diào)電阻Rll另一端接直流N端；光電隔離放大器Tl的輸入側(cè)、輸出側(cè)分別由直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-3和直流電源轉(zhuǎn)換器DC/DC-2提供工作電源；光電隔離放大器Tl的輸出端分別接電阻R14和R15后經(jīng)過差分放大器T2放大，差分放大器T2輸入正端通過電容C2濾波，電容C2并聯(lián)電阻R16，差分放大器T2反饋電阻為R17，濾波電容C3并聯(lián)電阻R17，差分放大器T2輸出通過電容C4濾波，以及由電阻R18、R19分壓后，得到直流電壓信號VDC ； 第四路去直流電壓保護回路，直流電壓保護回路包括直流過電壓報警回路和直流欠電壓報警回路； 直流過電壓報警回路，直流電壓？0端經(jīng)過電阻1?20、1?21、1?22、1?23、1?24、1?25、1?26、1?27、R28降壓后，再經(jīng)由R29、可調(diào)電阻R30組成的串聯(lián)取樣電阻，通過電容C5濾波除高頻分量后作為電壓源T3管的REF端，可調(diào)電阻R30 —端接直流N端；直流電壓PO端經(jīng)電阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37降壓，降壓端為B點，再經(jīng)電阻R39與可調(diào)電阻R40組成的串聯(lián)分壓電阻，B點電壓經(jīng)電容C6濾波及穩(wěn)壓管D5穩(wěn)壓，B點電壓一路經(jīng)電阻R38限流后去電壓源T3的負極C，電壓源T3的負極接三極管T5的基極，控制三極管T5的導通與關斷；B點電壓另一路經(jīng)電阻R41限流后去光耦T4輸入端，從而實現(xiàn)對光耦T4輸入端電壓的控制；B點電壓給電壓源T3、光耦T4、三極管T5提供工作電壓，電壓源T3正極接直流N端，三極管T5集電極、可調(diào)電阻R40另一端、電容C6 —端接直流N端,光稱T4輸出過電壓故障信號去變頻器主控板； 直流欠電壓報警回路，直流電壓PO端經(jīng)過電阻R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50降壓后，再經(jīng)由R51、可調(diào)電阻R52組成的串聯(lián)取樣電阻，通過電容C7濾波除高頻分量后作為電壓源T6管的REF端，可調(diào)電阻R52 —端接直流N端；直流電壓PO端經(jīng)電阻R53、R54、R55、R56、R57、R58、R59降壓，降壓端為D點，再經(jīng)電阻R61與可調(diào)電阻R62組成的串聯(lián)分壓電阻，D點電壓經(jīng)電容CS濾波及穩(wěn)壓管D6穩(wěn)壓，D點電壓一路經(jīng)電阻R60限流后去電壓源T6的負極E，電壓源T6的負極接三極管T8的基極，控制三極管T8的導通與關斷；D點電壓另一路經(jīng)電阻R63限流后去光耦T7輸入端，從而實現(xiàn)對光耦T7輸入端電壓的控制；D點電壓給電壓源T6、光耦T7、三極管T8提供工作電壓，電壓源T6正極接直流N端，三極管T8集電極、可調(diào)電阻R62另一端、電容C8 —端接直流N端，光耦T7輸出欠電壓故障信號去變頻器主控板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，其特征是:所述控制電壓回路另一路為單相交流電源經(jīng)過開關K1、熔斷器FUSEl后，通過單相橋式整流橋Dl整流后輸出直流電壓，直流電壓輸出正端Pl經(jīng)二極管D2整流后輸出，即P3端，直流電壓輸出負端NI，即N3端。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，其特征是:所述光電隔離放大器Tl型號為A7840。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，其特征是:所述電壓源T3或電壓源T6為三端可調(diào)分流基準電壓源，其型號為TL431。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓變頻器的直流電壓檢測與保護電路，其特征是:調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R30的電阻值，即可調(diào)節(jié)變頻器不同直流電壓所對應的過電壓取樣值；調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R52的電阻值，即可調(diào)節(jié)變頻器不同直流電壓所對應的欠電壓取樣值。
【文檔編號】G01R19/25GK105990819SQ201510044123
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月29日
【發(fā)明人】黃志剛, 劉珧, 張 林, 陳霧, 高峰, 張劍, 秦立宇
【申請人】寶山鋼鐵股份有限公司