[实用新型]一种带硬件互锁功能的变频器驱动电路以及变频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及变频器领域，具体涉及一种带硬件互锁功能的变频器驱动电路以及变频器。

背景技术

变频器（Variable-frequency Drive，缩写：VFD），也称为变频驱动器或驱动控制器。变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。

变频器是可调速驱动系统的一种，是应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度，来平滑控制交流电动机速度及转矩，最常见的是输入及输出都是交流电的交流/交流转换器。

变频器作为一种调速设备，广泛应用于石油化工、炼油、电力、医药和轻工等工业部门的控制系统中，但是由于变频器驱动电路设计问题，有时会出现变频器逆变桥上桥臂和下桥臂直通，造成模块的炸毁。

现有技术中，通常利用光耦实现对变频器输入信号的控制，变频器驱动电路的光耦驱动信号是由六路不同的PWM信号组成，每一路PWM信号驱动一只光耦，如图1所示，同一相驱动电路的上桥臂和下桥臂分别采用两路不同的PWM信号驱动，这种变频器驱动电路仅仅依靠软件设置的IGBT驱动死区保护时间来避免出现同一相驱动电路的上桥臂和下桥臂直通的现象，一旦软件出现跑飞的情况，则容易造成IGBT上桥臂和下桥臂的直通，炸毁逆变桥。

因此，需要在设计硬件电路的时候，考虑避免上桥臂和下桥臂的直通，提高变频器工作的可靠性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带硬件互锁功能的变频器驱动电路，采用差分PWM信号驱动变频器中逆变桥的上桥臂驱动光耦和下桥臂驱动光耦，从硬件上实现了逆变桥驱动电路的互锁功能，避免出现上桥臂和下桥臂的直通，极大地提高了变频器驱动电路的可靠性。

一种带硬件互锁功能的变频器驱动电路，包括上桥臂驱动光耦和下桥臂驱动光耦，还包括：

微处理器，用于输出PWM驱动信号；

电平转换器，用于接收所述PWM驱动信号并进行相应的电平转换，该电平转换器具有成对的差分PWM信号输出端，同属一对的两个差分PWM信号输出端连接至上桥臂驱动光耦，且逻辑相反地连接至下桥臂驱动光耦；

滤波电容，连接在同属一对的两个差分PWM信号输出端之间。

微处理器（CPU），用于输出成对的差分PWM驱动信号，输出的成对差分PWM驱动信号经过电平转换器转换至所需要的电压。

电平转换器输出的成对的差分PWM信号用于驱动变频器中同一相逆变桥的上桥臂和下桥臂，由于上桥臂驱动光耦和下桥臂驱动光耦与两个差分PWM信号输出端连接时的逻辑相反，因此，若上桥臂驱动光耦导通，则下桥臂驱动光耦必然关断；同理，若下桥臂驱动光耦导通，则上桥臂驱动光耦必然关断，实现了逆变桥驱动电路的硬件互锁功能。

同属一对的两个差分PWM信号输出端之间连接的滤波电容，用于消除差分PWM信号中的共模干扰，保证向驱动光耦输入信号的稳定，使驱动电路的工作更加可靠。

同属一对的两个差分PWM信号输出端逻辑相反地连接至上桥臂驱动光耦和下桥臂驱动光耦，具体为：同属一对的两个差分PWM信号输出端分别为第一输出端和第二输出端，与对应的上桥臂驱动光耦和下桥臂驱动光耦的连接方式为：

第一输出端连接上桥臂驱动光耦的阳极，第二输出端连接上桥臂驱动光耦的阴极；

第一输出端连接下桥臂驱动光耦的阴极，第二输出端连接下桥臂驱动光耦的阳极。

所述上桥臂驱动光耦和下桥臂驱动光耦有三对，每对差分PWM信号输出端接入其中一对上桥臂驱动光耦和下桥臂驱动光耦。

现有技术中最常见的变频器的主要功率器件IGBT逆变桥分为U、V、W三相，其中每一相包括一个上桥臂和一个下桥臂，每一上桥臂对应一个上桥臂驱动光耦，每一下桥臂对应一个下桥臂驱动光耦。

每一相的上桥臂和下桥臂的驱动由电平转换器输出的一对PWM差分信号完成，即U、V、W三相的驱动分别由三对PWM差分信号完成。

作为优选，所述电平转换器设有三对差分PWM信号输出端，所述滤波电容有六个，分别连接在各驱动光耦输入端的阳极和阴极之间。

各驱动光耦包括三对上桥臂驱动光耦和下桥臂驱动光耦。

作为优选，同属一对的两个差分PWM信号输出端与对应的滤波电容之间分别接有第一电阻和第二电阻。

本实用新型还提供了一种变频器，变频器的驱动电路为所述的带硬件互锁功能的变频器驱动电路。