变频器及其逐波限流保护电路的制作方法

本发明属于控制电路领域，尤其涉及一种变频器及其逐波限流保护电路。

背景技术：

变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

随着工业自动化程度的不断提高，变频器已得到了越来越广泛的应用，同时对变频器也提出了越来越高的要求，用户对变频器体积的要求也越来越小，功能的要求逐步增加。在这种情况下，变频器对DSP的资源需求也逐渐紧张起来，由于DSP处理逐波限流的资源往往和其他资源使共用，导致部分厂家在保持DSP资源不变的条件下选择了功能，放弃了逐波限流，这样虽然满足了用户需求，但也牺牲了变频器的部分保护功能，而无逐波限流功能的变频器在对应负载异常，电流突变频繁时，往往就只能依靠软件和硬件的过流保护功能来保护变频器。但是，仅仅依靠过流保护功能存在以下缺陷：

1)过流保护一旦触发，变频器立即警报故障封锁输出，必须要复位才能再次运行，无法满足用户的需求；

2)IGBT的开断有一定的承受冲击的次数，若频繁的突变电流冲击IGBT的过流点，超出IGBT的反向偏置安全工作区(RBSOA)，最终使变频器出现炸机损坏，严重影响产品的稳定性和可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种变频器及其逐波限流保护电路，旨在解决现有技术无法解决的结构复杂、产品可靠性低以及用户体验差的问题。

本发明第一方面提供一种变频器逐波限流保护电路，包括比较模块、逻辑模块以及判断模块；

比较模块的输入端接收硬件限流信号，所述比较模块的输出端连接所述逻辑模块的第一输入端，所述逻辑模块的第二输入端接收直流电源输出的直流电平信号，所述逻辑模块的输出端连接所述判断模块的第一输入端，所述判断模块的第二输入端接收驱动开关信号；

所述比较模块将所述硬件限流信号的电平与基准电平进行比较，根据比较结果生成第一电平信号，并将所述第一电平信号输出至所述逻辑模块；

所述逻辑模块将接收到的所述第一电平信号的电平与所述直流电平信号的电平进行逻辑处理，生成第二电平信号，并将所述第二电平信号输出至所述判断模块；

所述判断模块将接收到的所述第二电平信号与驱动开关信号进行逻辑处理，生成驱动使能信号。

本发明第二方面提供一种变频器，包括：逐波限流保护电路、电流检测电路、驱动开关电路以及控制开关电路；所述电流检测电路的输出端连接所述逐波限流保护电路的第一输入端，所述驱动开关电路的输出端连接所述逐波限流保护电路的第二输入端，所述逐波限流保护电路的输出端连接所述控制开关电路的输入端；

所述电流检测电路输出所述硬件限流信号至所述逐波限流保护电路，所述驱动开关电路输出驱动开关信号至所述逐波限流保护电路，所述逐波限流保护电路根据接收到的所述硬件限流信号与所述驱动开关信号，生成所述驱动使能信号，并将所述驱动使能信号输出至所述控制开关电路，控制所述变频器的输出电流。

在本发明中，通过在变频器中采用包括比较模块、逻辑模块以及判断模块的逐波限流保护电路，比较模块将硬件限流信号的电平与基准电平进行比较，根据比较结果生成第一电平信号，并将第一电平信号输出至逻辑模块；逻辑模块将接收到的第一电平信号的电平与直流电平信号的电平进行逻辑处理，生成第二电平信号，并将第二电平信号输出至判断模块；判断模块将接收到的第二电平信号与驱动开关信号进行逻辑处理，生成驱动使能信号，控制变频器输出的电流，从而解决了现有技术中无法解决的变频器逐波限流电路结构复杂、产品可靠性低以及用户体验差的问题。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的变频器逐波限流电路的模块结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的变频器逐波限流电路的模块结构示意图；

图3是本发明实施例所提供的变频器逐波限流电路的示例电路结构图；

图4是本发明实施例所提供的变频器的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，通过在变频器中采用包括比较模块、逻辑模块以及判断模块的逐波限流保护电路，其中，比较模块将硬件限流信号的电平与基准电平进行比较，根据比较结果生成第一电平信号，并将第一电平信号输出至逻辑模块；逻辑模块将接收到的第一电平信号的电平与直流电平信号的电平进行逻辑处理，生成第二电平信号，并将第二电平信号输出至判断模块；判断模块将接收到的第二电平信号与驱动开关信号进行逻辑处理，生成驱动使能信号，控制变频器输出的电流，从而解决了现有技术中无法解决的变频器逐波限流电路结构复杂、产品可靠性低以及用户体验差的问题。

图1示出了本发明实施例提供的一种变频器逐波限流电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

一种变频器逐波限流保护电路10，包括比较模块101、逻辑模块102以及判断模块103。

比较模块101的输入端接收硬件限流信号HLC，比较模块101的输出端连接逻辑模块102的第一输入端，逻辑模块102的第二输入端接收直流电源100输出的直流电平信号，逻辑模块102的输出端连接判断模块103的第一输入端，判断模块103的第二输入端接收驱动开关信号LOCK。

比较模块101将硬件限流信号HLC的电平与基准电平进行比较，根据比较结果生成第一电平信号，并将第一电平信号输出至逻辑模块102。

逻辑模块102将接收到的第一电平信号的电平与直流电平信号的电平进行逻辑处理，生成第二电平信号，并将第二电平信号输出至判断模块103。

判断模块103将接收到的第二电平信号与驱动开关信号LOCK进行逻辑处理，生成驱动使能信号LOCKENABLE。

图2示出了本发明实施例提供的一种变频器逐波限流电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

一种逐波限流保护电路10还包括：限流模块104、滤波模块105以及控制模块106。

直流电源100的输出端连接限流模块104的输入端，限流模块104的输出端连接滤波模块105的电流输入端，滤波模块105的电流输出端连接控制模块106的输入端，控制模块106的输出端连接逻辑模块102的输出端，滤波模块105的信号输出端连接判断模块103的第一输入端。

直流电源100为限流模块104提供恒定的电流；滤波模块105过滤干扰信号；控制模块106控制电流的流向。

图3示出了本发明实施例提供的一种变频器逐波限流电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

限流模块104为电阻R4，滤波模块105包括电容C1和电阻R5，控制模块106为二极管D1。

电阻R4的第一端连接直流电源100，电阻R4的另一端与电容C1的第一端、电阻R5的第一端以及判断模块103的第一输入端相连接，电阻R5的第二端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接逻辑模块102的输出端，电容C1的第二端接地。

直流电源100提供的电流通过电阻R4限流后，通过电阻R5输出至二极管D1，通过二极管D1，输出至逻辑器件U2的输出端，控制电流的流向。

具体来说，直流电源100提供电流在通过电阻R4后，按照一般情况，会有2个输出方向，其中，一个是控制模块106方向，另一个是判断模块103方向，但是电路设计中，如果有未知电流流向判断模块103，将会影响驱动使能信号LOCKENABLE的输出，因此，在电路涉及中加入了二极管D1，利用二极管D1的特性来控制电流的输出方向，使得经过限流模块104的电流流向滤波模块105方向。滤波模块105利用RC电路的特性，对流经的电平信号中的干扰信号进行过滤。

进一步地，比较模块101包括：电阻R1、电阻R2、比较器U1、电阻R3。

比较器U1的反相输入端接收硬件限流信号HLC，比较器U1的正相输入端“+”端与电阻R1的第一端、电阻R2的第一端相连接；比较器U1的电源端与直流电源100、电阻R1的第二端以及电阻R3的第一端相连接；比较器U1的接地端与电阻R2的第二端共接于地；比较器U1的输出端与电阻R3的第二端、逻辑模块102的第一输入端相连接。

比较器U1的反相输入端“-”端接收硬件限流信号HLC，比较器U1将硬件限流信号HLC的电平与基准电平进行比较，若硬件限流信号HLC的电平高于基准电平，则比较模块101输出第一电平信号至逻辑模块102。

需要说明的是，比较器是对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1，当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。

优选地，比较器U1的型号为LM339。

进一步地，逻辑模块102包括：逻辑器件U2。

逻辑器件U2的第一输入端为逻辑模块102的第一输入端。

逻辑器件U2的第一输入端连接比较模块101的输出端，逻辑器件U2的第二输入端连接直流电源100，逻辑器件U2的输出端连接判断模块103的第一输入端。

逻辑器件U2的第一输入端接收第一电平信号，逻辑器件U2的第二输入端接收直流电平信号，逻辑器件U2将第一电平信号与直流电平信号进行逻辑运算，生成第二电平信号，并将第二电平信号输出至判断模块103的第一输入端。

优选地，逻辑器件U2为与门；逻辑运算为逻辑与运算。

需要说明的是，与门(英语：AND gate)又称“与电路”、逻辑“积”、逻辑“与”电路。是执行“与”运算的基本逻辑门电路。有多个输入端，一个输出端。当所有的输入同时为高电平(逻辑1)时，输出才为高电平，否则输出为低电平(逻辑0)。

进一步地，判断模块103包括逻辑器件U3。

逻辑器件U3的第一输入端为判断模块103的第一输入端。

逻辑器件U3的第一输入端接收第二电平信号，逻辑器件U3的第二输入端接收驱动开关信号LOCK，逻辑器件U3将第二电平信号与驱动开关信号LOCK进行逻辑运算，生成驱动使能信号LOCKENABLE。

优选地，逻辑器件U3为与门；逻辑运算为逻辑与运算。

以下结合工作原理对变频器逐波限流保护电路作进一步说明：

变频器1在正常运行时，驱动开关信号LOCK信号会为高；变频器1在停机或故障时，驱动开关信号LOCK信号才会为低。

正常情况下，硬件限流信号HLC电压低于比较器U1的正相输入端“+”端的基准电压，此时比较器U1输出端输出的第一电平为高电平，进入逻辑器件U2的两个输入端输入的电平都为高电平，则逻辑器件U2输出的第二电平为高电平，逻辑器件U3的第二输入端输入的驱动开关信号LOCK为高电平，最终输出的驱动使能信号LOCKENABLE的电平的高低由驱动开关信号LOCK的电平的高低来决定。正常运行时，驱动开关信号LOCK的电平为高高电平，则驱动使能信号LOCKENABLE的电平为高电平，从而驱动使能。

硬件限流信号HLC进入与比较器U1反相输入端“-”端，其电压与比较器U1正相输入端“+”端的基准电压比较，若硬件限流信号HLC的电压高于基准电压，则比较器U1输出端输出的第一电平信号为低电平，此低电平进入逻辑器件U2的第一输入端，与逻辑器件U2的第二输入端的高电平运算后，按照与门逻辑，逻辑器件U2输出的第一电平信号为低电平，在电路设计中，将电阻R3的阻值设置为远远小于电阻R4的阻值，因此，进入逻辑器件U3的第一输入端的第一电平信号为低电平，则无论逻辑器件U3的第二输入端输入的驱动开关信号LOCK为高或低，逻辑器件U3输出端输出的驱动使能信号LOCKENABLE的电平始终为低电平，最终以驱动使能信号LOCKENABLE作为驱动信号使能的最终条件。

本发明实施例的另一目的还在于提供了一种变频器，该变频器包括逐波限流保护电路、电流检测电路、驱动开关电路以及控制开关电路。

在本发明实施例中，通过在变频器中采用包括逐波限流保护电路10、电流检测电路20、驱动开关电路30以及控制开关电路40，电流检测电路20输出硬件限流信号HLC至逐波限流保护电路10，驱动开关电路30输出驱动开关信号LOCK至逐波限流保护电路10，逐波限流保护电路10根据接收到的硬件限流信号HLC与驱动开关信号LOCK，生成驱动使能信号LOCKENABLE，并将驱动使能信号LOCKENABLE输出至控制开关电路40，控制变频器的输出电流，从而解决了现有技术中无法解决的变频器逐波限流电路结构复杂、产品可靠性低以及用户体验差的问题。

图4示出了本发明实施例提供的一种变频器的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

一种变频器1包括：上述逐波限流保护电路10、电流检测电路20、驱动开关电路30以及控制开关电路40，电流检测电路20的输出端连接逐波限流保护电路10的第一输入端，驱动开关电路30的输出端连接逐波限流保护电路10的第二输入端，逐波限流保护电路10的输出端连接控制开关电路40的输入端。

电流检测电路20输出硬件限流信号HLC至逐波限流保护电路10，驱动开关电路30输出驱动开关信号LOCK至逐波限流保护电路10，逐波限流保护电路10根据接收到的硬件限流信号HLC与驱动开关信号LOCK，生成驱动使能信号LOCKENABLE，并将驱动使能信号LOCKENABLE输出至控制开关电路40，控制变频器1的输出电流。

在本发明实施例通过在变频器1中采用包括比较模块101、逻辑模块102、判断模块103的逐波限流保护电路10，比较模块101将硬件限流信号HLC的电平与基准电平进行比较，根据比较结果生成第一电平信号，并将第一电平信号输出至所述逻辑模块102；逻辑模块102将接收到的第一电平信号的电平与直流电平信号的电平进行逻辑处理，生成第二电平信号，并将第二电平信号输出至判断模块103；判断模块103将接收到的第二电平信号与驱动开关信号LOCK进行逻辑处理，生成驱动使能信号LOCKENABLE，控制变频器1输出的电流，从而解决了现有技术中无法解决的变频器逐波限流电路结构复杂、产品可靠性低以及用户体验差的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。