過流保護(hù)電路、變頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種過流保護(hù)電路，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]幾十年來電力電子技術(shù)的應(yīng)用歷史表明，功率模塊器件因其性能優(yōu)越、控制方便等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用，尤其在交流電機(jī)變頻調(diào)速裝置、電動汽車、光伏逆變器、智能家用電器、不間斷電源等產(chǎn)品中得到了大范圍的應(yīng)用，功率模塊器件是高頻開關(guān)器件，芯片內(nèi)部電流密度大。當(dāng)發(fā)生過流或者短路故障時，器件中流過遠(yuǎn)大于額定值的電流，使器件管芯結(jié)溫迅速升高，最終導(dǎo)致器件燒壞，應(yīng)用實(shí)踐表明:短路是應(yīng)用功率模塊器件的電力電子線路中經(jīng)常發(fā)生的故障和損壞功率模塊器件的主要原因之一，而且在發(fā)生故障后如不進(jìn)行保護(hù)，功率模塊器件將立即損壞，因此，對功率模塊器件的短路保護(hù)響應(yīng)時間必須快。
[0003]傳統(tǒng)的保護(hù)電路主要是通過檢測功率器件端電壓進(jìn)行短路保護(hù)，或者使用電流傳感器采集電流信號，對采集到的信號進(jìn)行處理，一般采用精密整流電路對采集到的信號進(jìn)行整流，然后把整流后的獨(dú)立信號進(jìn)行相加，再送MCU處理，其基本電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。然而這種過流保護(hù)方案的電路環(huán)節(jié)多，復(fù)雜程度高，短路保護(hù)的響應(yīng)時間并不理想，更重要的是，該過流保護(hù)方案容易受到缺相情況的影響，從而導(dǎo)致保護(hù)精度不高，不利于功率模塊器件的快速保護(hù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的電路復(fù)雜度高以及易受缺相情況影響的不足，提供一種過流保護(hù)電路，保護(hù)過程中不會受缺相情況影響，且電路簡單、精度高、成本低、抗干擾強(qiáng)，能夠更快速的進(jìn)行過流保護(hù)。
[0005]本實(shí)用新型具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
[0006]一種過流保護(hù)電路，包括過流檢測電路，所述過流檢測電路包括:
[0007]信號輸入端，用于接收對所保護(hù)主電路電流采樣得到的交流電壓信號；
[0008]整流電路，其包括兩個半波整流電路，將信號輸入端的交流電壓信號分別整流成一個正電壓信號和一個負(fù)電壓信號；
[0009]反相電路，用于對整流電路所輸出的負(fù)電壓信號進(jìn)行反相；
[0010]第一比較器，用于將反相電路所輸出信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果;
[0011]第二比較器，用于將整流電路所輸出的正電壓信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果。
[0012]進(jìn)一步地，所述過流保護(hù)電路還包括用于對所保護(hù)主電路電流進(jìn)行采樣的三相電流采樣電路，以及用于根據(jù)第一比較器和第二比較器的輸出結(jié)果判斷所保護(hù)主電路是否出現(xiàn)過流故障的控制單元。
[0013]根據(jù)相同的實(shí)用新型思路還可以得到以下技術(shù)方案:
[0014]—種過流保護(hù)方法，利用兩個半波整流電路將對所保護(hù)主電路電流采樣得到的交流電壓信號分別整流成一個正電壓信號和一個負(fù)電壓信號；然后將所述正電壓信號以及負(fù)電壓信號的反相信號分別與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，如正電壓信號或者負(fù)電壓信號的反相信號大于基準(zhǔn)電壓，則執(zhí)行過流保護(hù)動作。
[0015]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016]本實(shí)用新型對過流故障的檢測不受缺相情況的影響，過流保護(hù)精度更高，可有效提尚系統(tǒng)安全可靠性；
[0017]本實(shí)用新型電路簡單、成本低，較少的電路環(huán)節(jié)使得系統(tǒng)響應(yīng)時間減小，能夠更快速的進(jìn)行保護(hù)。
【附圖說明】
[0018]圖1為一種現(xiàn)有過流保護(hù)電路的電路圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型過流保護(hù)電路中過流檢測電路的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型過流保護(hù)電路的一個具體實(shí)施例的電路圖；
[0021]圖4為無缺相情況下本實(shí)用新型過流保護(hù)電路中整流電路所輸出的VP+的波形圖；
[0022]圖5為缺相情況下本實(shí)用新型過流保護(hù)電路中整流電路所輸出的VP+的波形圖；
[0023]圖6為無缺相情況下現(xiàn)有過流保護(hù)電路中輸出至比較器的電壓信號的波形圖；
[0024]圖7為缺相情況下現(xiàn)有過流保護(hù)電路中輸出至比較器的電壓信號的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0026]本實(shí)用新型的思路是利用兩個半波整流電路將對所保護(hù)主電路電流采樣得到的交流電壓信號分別整流成一個正電壓信號和一個負(fù)電壓信號；然后將所述正電壓信號以及負(fù)電壓信號的反相信號分別與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，如正電壓信號或者負(fù)電壓信號的反相信號大于基準(zhǔn)電壓，則執(zhí)行過流保護(hù)動作。
[0027]圖2顯示了本實(shí)用新型過流保護(hù)電路中過流檢測電路的結(jié)構(gòu)原理，如圖2所示，該過流檢測電路包括:
[0028]信號輸入端，用于接收對所保護(hù)主電路電流采樣得到的交流電壓信號；
[0029]整流電路，其包括兩個半波整流電路，將信號輸入端的交流電壓信號分別整流成一個正電壓信號和一個負(fù)電壓信號；
[0030]反相電路，用于對整流電路所輸出的負(fù)電壓信號進(jìn)行反相；
[0031]第一比較器，用于將反相電路所輸出信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果;
[0032]第二比較器，用于將整流電路所輸出的正電壓信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果。
[0033]圖3顯示了本實(shí)用新型過流保護(hù)電路的一個具體實(shí)施例，該過流保護(hù)電路用于變頻器中逆變電路的過流保護(hù)。如圖3所示，該過流保護(hù)電路包括輸入端子Iu、Iv、Iw ;二極管Dl?D6 ;運(yùn)算放大器UlB ;比較器U2A、U2B ;電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7。輸入端子Iu、Iv、Iw信號取自變頻器中對逆變電路輸出電流進(jìn)行采樣的三相電流采樣電路，其輸入信號為與三相電流相對應(yīng)的電壓信號；如圖3所示，輸入端子Iu連接二極管Dl陽極、二極管D4陰極，輸入端子Iv連接二極管D2陽極、二極管D5陰極，輸入端子Iw連接二極管D3陽極、二極管D6陰極，二極管D1、D2、D3的陰極連接電阻Rl、R3的一端，電阻Rl另一端接地，電阻R3另一端連接比較器U2B的負(fù)輸入端，比較器U2B的正輸入端連接基準(zhǔn)Vref，比較器U2B的輸出端連接電阻R7 —端、電阻R7另一端連接電源VCC，二極管D4、D5、D6的陽極連接電阻R2的一端，R2的另一端連接電阻R6 —端及運(yùn)放UlB負(fù)輸入端，電阻R6另一端連接運(yùn)放UlB輸出端，電阻R5 —端接地，另一端連接運(yùn)放UlB正輸入端，運(yùn)放輸出端連接電阻R4一端，電阻R4另一端連接比較器U2A負(fù)輸入端，比較器U2A正輸入端連接基準(zhǔn)Vref，比較器U2B的輸出端連接電阻R7 —端，兩個比較器輸出端的信號FO即過流故障輸出信號。
[0034]根據(jù)圖3可看出，二極管D1、D2、D3構(gòu)成一個三相半波整流電路，二極管D4、D5、D6構(gòu)成一個三相半波整流電路，輸入信號通過輸入端子Iu、Iv、Iw經(jīng)二極管D1、D2、D3所構(gòu)成的整流電路整流后形成一個正的直流電壓信號VP+，經(jīng)二極管D4、D5、D6所構(gòu)成整流電路整流后形成一個負(fù)的直流電壓信號VP-，VP+連接比較器U2B的負(fù)輸入端，與比較器U2B的正輸入端基準(zhǔn)Vref進(jìn)行比較，若VP+超過Vref，則比較器U2B的輸出端輸出低電平故障信號(F0低電平有效)，反之則輸出高電平信號；VP-通過運(yùn)放UlB進(jìn)行反相成-VP-，-VP-與比較器U2A的正輸入端基準(zhǔn)Vref進(jìn)行比較，若-VP-超過Vref，則比較器U2A的輸出端輸出低電平故障信號(F0低電平有效)，反之則輸出高電平信號。因此，只要FO為低電平，即可判斷所保護(hù)的主電路出現(xiàn)過流故障。當(dāng)變頻器逆變電路輸出短路，電流迅速增大后，此時過流保護(hù)電路輸出FO信號至變頻器的控制電路，變頻器的控制電路接收到FO信號后，控制逆變電路停止工作，即可達(dá)到保護(hù)逆變電路安全的效果。
[0035]本實(shí)用新型過流保護(hù)電路是取輸入信號Iu、Iv、Iw的絕對值的峰值與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后輸出相應(yīng)的故障信號，Iu、Iv、Iw相互之間沒有關(guān)聯(lián)，因此不受缺相情況的影響，電路的保護(hù)精度可以達(dá)到±2%。圖4、圖5分別顯示了無缺相情況下和缺相情況下，本實(shí)用新型過流保護(hù)電路中整流電路所輸出的VP+的波形圖；圖中最上面的曲線是VP+的波形，下面的曲線是對主電路采樣得到的三相交流電壓信號的波形。在無缺相情況下，當(dāng)輸入三相交流電壓信號峰值均為1.98V的時候，其輸出至比較器的峰值電壓為1.81V(經(jīng)過二極管的壓降為0.17V);當(dāng)缺失一相，輸入兩相峰值為1.98V的交流電壓信號的時候，其輸出至比較器的峰值電壓仍為1.81V，不受影響。同樣，VP-的峰值電壓也不受缺相的影響。
[0036]而對于圖1所示的現(xiàn)有過流保護(hù)電路來說，其原理是運(yùn)放UlA與電阻R1~R12，電容C1-C3組成整流電路，整流得到的值相加，并通過UlD與電阻R13~R14組成的反相電路進(jìn)行反相得到三相整流的直流信號V+與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，形成保護(hù)電路，由于其信號相加，Iu、Iv、Iw三個信號相互偶合，假設(shè)變頻器U相對W相短路，U相和W相電流增加，但是在計算保護(hù)的時候V相的電流也加在其中，對保護(hù)點(diǎn)有較大的影響，若V相電流變化較大可導(dǎo)致保護(hù)點(diǎn)偏離，極端情況下偏離值可超過20%。如圖5所示，在無缺相情況下，當(dāng)輸入三相信號峰值均為1.98V的時候，其輸出至比較器的峰值電壓為1.81V ;如圖6所示，當(dāng)缺失一相，輸入兩相峰值為1.98V的信號的時候，其輸出至比較器的峰值電壓下降為1.57V，嚴(yán)重偏離保護(hù)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種過流保護(hù)電路，包括過流檢測電路，其特征在于，所述過流檢測電路包括: 信號輸入端，用于接收對所保護(hù)主電路電流采樣得到的交流電壓信號； 整流電路，其包括兩個半波整流電路，將信號輸入端的交流電壓信號分別整流成一個正電壓信號和一個負(fù)電壓信號； 反相電路，用于對整流電路所輸出的負(fù)電壓信號進(jìn)行反相； 第一比較器，用于將反相電路所輸出信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果；第二比較器，用于將整流電路所輸出的正電壓信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果。2.如權(quán)利要求1所述過流保護(hù)電路，其特征在于，還包括用于對所保護(hù)主電路電流進(jìn)行采樣的三相電流采樣電路，以及用于根據(jù)第一比較器和第二比較器的輸出結(jié)果判斷所保護(hù)主電路是否出現(xiàn)過流故障的控制單元。3.一種變頻器，包括逆變電路以及用于對逆變電路進(jìn)行過流保護(hù)的過流保護(hù)電路；其特征在于，所述過流保護(hù)電路為如權(quán)利要求1或2所述過流保護(hù)電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種過流保護(hù)電路和變頻器，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型過流保護(hù)電路包括過流檢測電路，所述過流檢測電路包括:信號輸入端，用于接收對所保護(hù)主電路電流采樣得到的交流電壓信號；整流電路，其包括兩個半波整流電路，將信號輸入端的交流電壓信號分別整流成一個正電壓信號和一個負(fù)電壓信號；反相電路，用于對整流電路所輸出的負(fù)電壓信號進(jìn)行反相；第一比較器，用于將反相電路所輸出信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果；第二比較器，用于將整流電路所輸出的正電壓信號與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果。本實(shí)用新型不會受缺相情況影響，電路簡單、成本低、抗干擾強(qiáng)，能更快速的進(jìn)行過流保護(hù)。
【IPC分類】H02H7/12, H02H3/08
【公開號】CN204886146
【申請?zhí)枴緾N201520643411
【發(fā)明人】李福 , 陸曉峰, 王峰
【申請人】常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠）
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月25日