[发明专利]变频器装置以及该变频器装置的过电流保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变频器装置，尤其涉及一种具有过电流保护功能的变频器装置以及该变频器装置的过电流保护方法，该过电流保护功能是指，判断在变频器装置中发生的过电流的状态，并执行用于抑制该过电流的动作的功能。

背景技术

变频器装置是一种将规定频率的电力转换为任意频率的脉冲形式的三相交流电的电力转换装置。变频器装置因具有节能以及容易控制输出等优点，所以经常用于驱动广泛使用于洗衣机、冰箱、空调等电气产品中的电动机。

通常，为了利用上述变频器装置来正确地控制电动机，采用如下方法：检测施加于电动机的相电流，并根据检测到的相电流，通过脉冲宽度调制（PWM）方式来控制施加于电动机的电流。

在检测电动机的相电流时，通常采用霍尔电流传感器（Hall CT）。此时，通过霍尔电流传感器检测到的各相相电流的波形如图9的（a）、（b）、（c）所示。在图9中，（a）是利用霍尔电流传感器检测到的W相的电流波形，（b）是V相的电流波形，（c）是U相的电流波形。如图9的（a）、（b）、（c）所示，通过霍尔电流传感器检测到的各相的相电流的波形虽然包含少量的高频谐波，但大致呈正弦波的形态。

就一般的通用变频器装置而言，都具有用于保护变频器装置的过电流保护电路。图1示出了现有的变频器装置的过电流保护电路中的判断电路。在图1的判断电路中，通过运算放大器对由上述霍尔电流传感器检测到的各相的正弦波的相电流进行放大，并计算出放大后的各相的相电流之和，然后将计算出的该相电流之和与预先决定的基准电流值进行比较，来判断在变频器装置中是否发生了过电流。在相电流之和为基准电流值以上的情况下，降低变频器装置的输出频率或者断开所有开关元件，以避免过大的电流在变频器装置中流动而引发故障，从而保护变频器装置。

但是，就廉价、小容量变频器装置而言，不采用如上所述的通过霍尔电流传感器来检测相电流的方法，而采用如下的相电流检测方法：在该变频器装置的各桥臂（Leg）的下部桥臂上设置桥臂电阻（shunt resistance），利用该桥臂电阻的两端电压来检测相电流。这是因为，利用桥臂电阻检测相电流的方法不仅廉价，而且该方法的部件所占空间也比霍尔电流传感器小很多，因此在机构设计方面具有很多优点。

利用桥臂电阻检测到的流过各桥臂电阻R1、R2、R3的电流的波形如图9的（d）、（e）、（f）所示。图9的（d）是流过设置在与变频器装置的W相相线相连接的桥臂的下部桥臂上的桥臂电阻R3中的电流的波形，（e）是流过设置在与变频器装置的V相相线相连接的桥臂的下部桥臂上的桥臂电阻R2中的电流的波形，（f）是流过设置在与变频器装置的U相相线相连接的桥臂的下部桥臂上的桥臂电阻R1中的电流的波形。如图9的（d）、（e）、（f）所示，流过各桥臂电阻R1、R2、R3的电流具有断续的波形，因此根据输出波形的相位角，会发生难以检测电流的区间，而且，根据这样的流过各桥臂电阻的电流来计算出的各相的相电流的形态也具有断续的波形，也不会如通过霍尔电流传感器检测到的相电流那样具有正弦波的形态。

关于利用桥臂电阻来检测各相的相电流的方法以及这样的电流的波形断续的具体原因，以后再叙述。

这样的电流波形断续的程度，会随着V/F运转中的运转频率的增大（随着脉冲宽度变大）而变得更严重。若运转频率变为规定频率（通常为额定频率）以上，则在极端的情形下，也有可能无法通过桥臂电阻来检测到电流。在这样的运转状态下，桥臂电阻的两端没有产生电压，因此无法检测到相电流。

在这样的情况下，当然可以通过检测流过其他桥臂上的桥臂电阻的电流来计算该相的相电流。但是，要通过软件来计算电流，则需要一定的时间，这会使作为对动作时间敏感的保护电路的过电流保护电路无法充分发挥保护功能。其结果，会导致整个系统的稳定性降低的问题。

即，若将通过利用桥臂电阻的相电流检测方法来检测到的相电流，导入至如图1所示的现有的过电流保护电路的判断电路，则实际能够检测到电流的时间会根据电流的极性而受到限制。因此，虽然过电流抑制的等级不受电流的极性的影响而恒定，但是在因电流的检测误差而判断为过电流时，会发生电流不对称的情况。

发明内容