一种变频器的过电流保护电路的制作方法

本实用新型涉及过电流保护电流，更具体地说涉及一种变频器的过电流保护电路。

背景技术：

随着电力电子技术的发展以及性能优良的功率元件的不断出现，使逆变器的研制和使用日益普遍，目前在变频器运行中，变频器三相输出电流检测电路具有过电流限制基准电压和过电流保护基准电压，而过电流限制基准电压和过电流保护基准电压为固定值，变频器中IGBT逆变模块处于不同工况下和不同散热条件下时，采用固定的基准电压值，缺少灵活性，使得负载和变频器无法得到很好的保护，变频器的可靠性不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种变频器的过电流保护电路，其根据热敏电阻器的阻值变化，调节过电流保护基准电压，使变频器得到较好的保护，提高变频器的可靠性。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种变频器的过电流保护电路，此变频器的三相逆变单元内置或外置有热敏电阻器，包括过电流保护基准电压单元、三相电流输出单元、过电流保护比较单元和逆变门极驱动单元，所述过电流保护基准电压单元的输入端连接所述热敏电阻器的两端，所述三相电流输出单元的输入端连接三相逆变单元的输出采样端，所述过电流保护基准电压单元的输出端和所述三相电流输出单元的输出端均电连接所述过电流保护比较单元的输入端，所述过电流保护比较单元的输出端电连接所述变频器的主控制单元的输入端，所述主控制单元的输出端电连接所述逆变门极驱动单元的输入端，所述逆变门极驱动单元的输出端电连接所述三相逆变单元的控制端。

还包括过流限制比较单元，所述过电流保护基准电压单元的输出端和所述三相电流输出单元的输出端还分别电连接所述过电流限制比较单元的输入端，所述过电流限制比较单元的输出端分别电连接所述主控制单元的输入端和所述逆变门极驱动单元的输入端。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：通过过电流保护比较单元和过电流保护基准电压单元的设置，且此过电流保护基准电压单元用于得到根据热敏电阻器器阻值变化而变化的过电流保护参考基准电压，过电流保护比较单元用于将从过电流保护基准电压单元得到的过电流保护参考基准电压与三相电流输出单元中得到的三相输出电压进行比较，当三相输出电压大于过电流保护参考基准电压，则输出过电流信号给主控制单元，主控制单元驱动逆变门极驱动单元动作，关闭IGBT模块的驱动信号，使得三相逆变单元停机报警。

进一步地，通过过电流限制比较单元的设置，此过电流限制比较单元用于将从过电流保护基准单元得到的过电流限制参考基准电压与三相电流输出单元中的得到的三相输出电压进行比较，当三相输出电压大于过电流限制参考基准电压，则输出过电流限制信号给逆变门极驱动单元和主控制单元，逆变门极驱动单元短时关闭三相逆变单元的IGBT驱动信号，直至过电流限制信号消失后，逆变门极驱动单元自动生成GBT驱动信号，使三相逆变单元动作。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电路示意图(省略主控制单元和逆变门极驱动单元)。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

一种变频器的过电流保护电路，现有常规的变频器包括主控制单元以及依次电连接的整流单元、滤波单元和三相逆变单元，各单元均为变频器常见的单元，故不再展开叙述。本实用新型中，三相逆变单元按常规方式内置或在IGBT模块附近设置有热敏电阻器Rntc。

如图1所示，本实用新型的过电流保护电路包括过电流保护基准电压单元、三相电流输出单元、过电流保护比较单元和逆变门极驱动单元。

过电流保护基准电压单元的输入端连接三相逆变单元的热敏电阻器Rntc的两端，三相电流输出单元的输入端连接三相逆变单元的输出采样端，过电流保护基准电压单元的输出端电连接过电流保护比较单元的输入端，三相电流输出单元的输出端电连接过电流保护比较单元的输入端，过电流保护比较单元的输出端电连接主控制单元的输入端，主控制单元的输出端电连接逆变门极驱动单元的输入端，逆变门极驱动单元的输出端电连接三相逆变单元的控制端。

本实用新型中，热敏电阻器为常见的负温度系数热敏电阻器，此热敏电阻器具有当温度升高阻值变小，温度降低阻值变大的特性。此过电流保护基准电压单元，用于得到根据热敏电阻器阻值变化而变化的过电流保护参考基准电压；三相电流输出单元，用于得到三相输出电压；过电流保护比较单元，用于将从过电流保护基准电压单元得到的过电流保护参考基准电压与三相电流输出单元中得到的三相输出电压进行比较，当三相输出电压大于过电流保护参考基准电压，则输出过电流信号给主控制单元，主控制单元驱动逆变门极驱动单元动作，关闭IGBT模块的驱动信号，使得三相逆变单元停机报警。

进一步地，本实用新型还包括过电流限制比较单元，过电流保护基准电压单元的输出端和三相电流输出单元的输出端还分别电连接过电流限制比较单元的输入端，过电流限制比较单元的输出端分别电连接主控制单元的输入端和逆变门极驱动单元的输入端。此逆变门极驱动单元为现有常规的驱动单元，故不再对其具体电路展开叙述。

本实用新型中，此过流保护基准电压单元还能够得到根据热敏电阻器阻值变化而变化的电流限制参考基准电压；过电流限制比较单元用于将从过流保护基准电压单元得到的过电流限制参考基准电压与三相电流输出单元中的得到的三相输出电压进行比较，当三相输出电压大于过电流限制参考基准电压，则输出过电流限制信号给主控制单元，主控制单元输出控制信号给逆变门极驱动单元，逆变门极驱动单元输出关闭信号给三相逆变单元，使得三相逆变单元的IGBT驱动信号短时关闭，直至过电流限制信号消失后，逆变门极驱动单元自动生成IGBT驱动信号，使三相逆变单元动作。

这样，本实用新型具有两种电流保护等级，级别从轻至重依次为过电流限制和过电流保护。过电流限制针对变频器负载短时突发的电流上升率不大的工况，当本实用新型得到过电流限制信号时，变频器不停机不报警，仅临时关闭三相逆变单元的IGBT驱动信号；过电流保护针对变频器负载瞬时突发的电流上升率很大的工况，当本实用新型得到过电流保护信号时，变频器立即停机并发出报警信号，如果没有人工复位，则重启启动变频器时IGBT驱动信号将无法自动启动。

如图2所示，本实用新型中，过流保护基准电压单元包括第一同相比例放大电路、同相比例减法放大短路、参考基准电路和分压电路，参考基准电路包括第十九电阻R19和稳压二极管ZD1，第十九电阻R19的第一引脚电连接开关电源端Vcc，第二引脚与稳压二极管ZD1的阴极电连接，稳压二极管ZD1的阳极接地，第十九电阻R19与稳压二级管ZD1之间的连接点输出的即为基准电压Vref。

第一同相比例放大电路包括第七电阻R7、第八电阻R8和第四运算放大器U4，同相比例减法放大电路包括第二十五电阻R25、第二十六电阻R26和第七运算放大器U7。

分压电路包括第一分压电路、第二分压电路和第三分压电路和第四分压电路，此第一分压电路包括第十一电阻R11和第十二电阻R12，第十一电阻R11的第二引脚连接第十二电阻R12的第一引脚，第十二电阻R12的第二引脚接地，并且，第十一电阻R11和第十二电阻R12之间的连接点输出的为第一电压，此第一电压为三相电流正半波的过电流保护基准电压VA+。第二分压电路包括第十五电阻R15和第十六电阻R16，第十五电阻R15的第二引脚电连接第十六电阻R16的第一引脚，第十六电阻R16的第二引脚接地，且第十五电阻R15和第十六电阻R16之间的连接点输出的为第二电压，此第二电压为三相电流正半波的过电流限制基准电压VB+。第三分压电路包括第十三电阻R13和第十四电阻R14，第十三电阻R13的第二引脚连接第十四电阻R14的第一引脚，第十四电阻R14的第二引脚接地，第十三电阻R13与第十四电阻R14之间的连接点输出的为第三电压，此第三电压为三相电流负半波的过电流保护基准电压VA-。第四分压电路包括第十七电阻R17和第十八电阻R18，第十七电阻R17的第二引脚连接第十八电阻R18的第一引脚，第十八电阻R18的第二引脚接地，第十七电阻R17和第十八电阻R18之间的连接点输出的为第四电压，此第四电压为三相电流负半波的过电流限制基准电压VB-。

具体地，第四运算放大器U4的负极输入端通过第七电阻R7接地，第四运算放大器U4的正相输入端接基准电压Vref，热敏电阻器Rntc的第二引脚连接于第七电阻R7与第四运算放大器U4的反相输入端之间，热敏电阻器Rntc的第一引脚连接第八电阻R8的第一引脚，第八电阻R8的第二引脚依次电连接第四运算放大器U4的输出端、第十一电阻R11的第一引脚、第十五电阻R15的第一引脚和第二十五电阻R25的第一引脚，其中，基准电压Vref经第一同相比例放大电路后输出第二基准电压Vref2，此第二参考基准电压Vref2＝(Vref*(Rntc+R8)/R7)，即，当温度升高时，热敏电阻器Rntc阻值变小，Vref2电压值变小，反之，温度降低时，热敏电阻器Rntc阻值变大，Vref2电压值变大；第二十五电阻R25的第二引脚分别连接第七运算放大器U7的反相输入端和第二十六电阻R26的第一引脚，第七运算放大器U7的正相输入端电连接基准电压Vref，第七运算放大器U7的输出端依次连接第二十六电阻R26的第二引脚、第十三电阻R13的第一引脚和第十七电阻R17的第一引脚，基准电压Vref经第一同相比例减法放大电路后输出第三基准电压Vref3，其中，第三基准电压Vref3＝Vref*(R26/R25+1)-Vref2*(R26/R25)，即，当温度升高时热敏电阻器Rntc阻值变小，使得Vref2的电压值变小，Vref3的电压值变大，反之，当温度降低时热敏电阻器Rntc阻值变大，使Vref2的电压值变大，Vref3的电压值变小。

其中，由于第二基准电压Vref2随温度变化，故过电流保护基准电压VA+和过电流限制基准电压VB+也随温度变化。由于第三基准电压Vref3随温度变化，故过电流保护基准电压VA-和过电流限制基准电压VB-均也随温度变化。

本实用新型中，三相电流输出单元包括三个第二同相比例运算放大电路，第二同相比例运算放大电路均包括第一运算放大器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，前述的三相逆变单元输出U、V、W三相电流，通过三个电流传感器输出三路电流信号IU、IV、IW,三路电流信号IU、IV、IW分别与三个第二同相比例运算放大电路一对一匹配，三个第二同相比例运算放大电路的电路连接原理相同，故以其中一个为例，电流信号IU接入第一运算放大器U1的正向输入端，第一运算放大器U1的反相输入端通过第一电阻R1接地，第一运算放大器U1的输出端接入前述的整流电路中，且第二电阻R2的第一引脚连接于第一电阻R1和第一运算放大器U1的反相输入端之间，其第二引脚连接第一运算放大器U1的输出端，其中，第一运算放大器U1的输出电压等于IU*((R2/R1)+1)。

过电流保护比较单元包括第五运算放大器U5和第六运算放大器U6，过电流限制比较单元包括第八运算放大器U8和第九运算放大器U9。具体而言，前述的整流单元将三路运放输出正弦信号波形分为正半波和负半波，整流单元的正半波输出端分出三条支路，第一条支路通过第九电阻R9接地，得到正半波电压，第二条支路与第五运算放大电路U5的反相输入端电连接，第三条支路与第八运算放大电路U8的反相输入端电连接，且第五运算放大器U5的正相输入端电连接第二电压，第八运算放大器U8的正相输入端电连接第一电压；整流单元的负半波输出端分出三条支路，第一条支路通过第十电阻R10接基准电压Vref，第二条支路与第六运算放大器U6的正相输入端电连接，第三条支路与第九运算放大器U9的正相输入端电连接，且第六运算放大器U6的反相输入端接入第四电压，第九运算放大器U9的反相输入端接第三电压，第五运算放大器U5的输出端和第六运算放大器U6的输出端均接过电流限制信号的输入端，且开关电压Vcc通过第二十一电阻R21与过电流限制信号的输入端电连接；第八运算放大器U8的输出端和第九运算放大器U9的输出端均电连接过电流保护信号的输入端，且开关电压Vcc通过第二十电阻R20与过电流保护信号的输入端电连接。

这样，(1)、当正半波电压大于第一电压(即过电流保护基准电压VA+)时，第八运算放大器U8动作，过电流保护信号输出使得主控制单元输出控制信号给逆变门极驱动单元，使得变频器立即停机并发出报警信号；(2)、当正半波电压大于第二电压(即过电流限制基准电压VB+)时，第五运算放大器动作，过电流限制信号输出给逆变门极驱动单元，使得逆变门极驱动单元临时关闭IGBT驱动信号，从而使变频器暂停工作，直至过电流限制信号消失后，逆变门极驱动单元自动恢复IGBT驱动信号；(3)、当负半波电压小于第三电压(即过电流保护基准电压VA-)时，第九运算放大器U9动作，过电流保护信号输出，按前述(1)的方式启动电流保护；(4)、当负半波电压小于第四电压(即过电流限制基准电压VB-)，第六运算放大器U6动作，过电流限制信号输出，按前述(2)的方式启动电流限制。

本实用新型一种具有温度调节变频器的过电流保护电路，当三相逆变单元的IGBT模块温度从低到高变化时，IGBT模块耐电流能力下降，此时保护电流值需降低，即，当IGBT模块温度升高时，热敏电阻器Rntc阻值变低，使得第二基准电压Vref2变小，第三基准电压Vref3变大，正负半波基准电压降低，使得过电流和限制电流动作水平降低，从而实现对IGBT模块的可靠保护；当IGBT模块的温度从高到低时，IGBT模块耐电流能力提高，保护电流值需提高，即，当IGBT模块温度温度降低，热敏电阻器Rntc的阻值变高，使得第二基准电压Vref2变大，第三基准电压Vref3变小，正负半波基准电压提高，使得过电流和限制电流动作水平提高，从而实现IGBT的高负载能力，使得IGBT得到充分利用。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型的权利要求范围。