[发明专利]一种变频器直流母线电压保护电路

说明书

技术领域

本发明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

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。

在实际应用中，变频器的电压保护电路方式有以下两种：

1、ADC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；

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。

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

本发明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。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

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：

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（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）；

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。

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U1，变频器直流母线正电压DC+经过电阻R1与运放U1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U1的反向输入端连接，运放U1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U1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REF1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R14、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Q1的基极连接，电阻R14的另一端与+5V电压源连接，三极管Q1的集电极经过电阻R15与+5V电压源连接，三极管Q1的发射极经过电阻R16接地，三极管Q1的发射极作为保护输出单元的输出端OV。

按上述方案，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Y1和运放U2组成，第一基准源Y1的阴极通过电阻R9与+5V电压源连接，第一基准源Y1的阳极接地，第一基准源Y1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Y1的参考极经过电阻R10与运放U2的同相输入端连接，电阻R11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REF1；