一种具有抑制变频器干扰的输出接地短路保护电路的制作方法

本实用新型涉及输出接地短路保护电路，更具体地说涉及一种具有抑制变频器干扰的输出接地短路保护电路。

背景技术：

目前，变频器的输出接地短路保护电路中，一般采用霍尔电流传感器检测短路电流或检测模块的饱和压降的方法。一方面，采用霍尔电流传感器检测电流的方法中，霍尔电流传感器价格较高，且需要增加额外供电电源和信号处理电路，与霍尔电流传感器相互配合连接，这样导致整体保护响应速度慢，而且对接地保护级别的大电流容易饱和；采用检测模块的饱和压降的方法，电路本身对各种模块的兼容性比较差，需要根据不同模块的饱和压降调整保护基准，即，每一个模块的饱和压降都不一样，不同厂家的模块的饱和压降也不一样，故用检测饱和压降的方法检测短路电流，电路上就必须针对每种模块的饱和压降特性做电路参数的调整。另一方面，采用霍尔电流传感器检测短路电路或检测模块的饱和压降的方法，这两种检测方法均不具备抑制变频器输出干扰和减小变频器漏电电流的功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有抑制变频器干扰的输出接地短路保护电路，其能够抑制变频器产生的辐射干扰和减小变频器的漏电电流，且生产成本低，响应速度快，对模块无匹配要求。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种具有抑制变频器干扰的输出接地短路保护电路，包括短路信号处理电路、IGBT模块门极驱动电路和高频电流互感器，所述高频电流互感器的输出端与短路信号处理电路的输入端电连接，所述短路信号处理电路的输出端电连接变频器的主控单元的输入端，且所述主控单元的输出端电连接所述IGBT模块门极驱动电路的输入端，所述IGBT模块门极驱动电路的输出端电连接所述变频器的主回路逆变单元的控制端，所述高频电流互感器包括铁氧体磁环和绝缘漆包线，所述绝缘漆包线绕设于所述铁氧体磁环上，其中，变频器的三相输出的引出线穿过所述铁氧体磁环。

所述铁氧体磁环为镍锌铁氧体磁环。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：通过在变频器三相输出的引出线处加入一个能够抑制变频器高频辐射干扰的铁氧体磁环，此铁氧体磁环上绕制有绝缘漆包线，此铁氧体磁环和绝缘漆包线共同构成一个高频电流互感器，正常情况下变频器的主回路逆变单元的三相输出电流合成电流值为零,高频电流互感器的绝缘漆包线中无感应电流；当变频器三相输出接地短路时，三相输出接地短路的瞬间会产生不平衡大电流，将在高频电流互感器中感应出等比例的小电流(短路电流)，短路信号处理电路检测此短路电流的幅值大小，输出信号给主控单元，主控单元输出控制信号给IGBT模块门极驱动电路，以此关断变频器的主回路逆变单元的IGBT，从而实现接地短路保护。

附图说明

图1为本实用新型输出接地短路保护应用于变频器上的应用电路图。

图2为本实用新型的电路原理图。

10-引出线 20-铁氧体磁环

30-绝缘漆包线

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。

如图1-2所示，为本实用新型输出接地短路保护电路应用于变频器上的应用电路图，变频器主回路电路包括电源输入接线端子、主回路整流滤波单元、主回路逆变单元、主控制单元和逆变输出接线端子，所述电源输入接线端子依次电连接主回路整流滤波单元、主回路逆变单元和逆变输出接线端子。

电源输入接线端子，作为变频器的电源单相或三相输入电源接线端；主回路整流滤波单元，用于对输入变频器的交流电压进行整流和滤波，转变成直流电压；主回路逆变单元，用于将经整流和滤波后的直流电压逆变成三相可调PWM交流电压；逆变输出接线端子，用于与主回路逆变单元的U、V、W三相分别通过引出线10电连接，然后逆变输出接线端子与外部的负载电连接。

本实用新型输出接地短路保护电路，包括短路信号处理单元、IGBT模块门极驱动电路和高频电流互感器，高频电流互感器的输出端电连接短路信号处理电路的输入端，短路信号处理电路的输出端电连接变频器中主控单元的输入端，主控单元的输出端电连接IGBT模块门极驱动电路的输入端，IGBT模块门极驱动电路的输出端电连接主回路逆变单元的控制端，高频电流感器包括铁氧体磁环20和绝缘漆包线30，绝缘漆包线30绕设于铁氧体磁环20上，分别从主回路逆变单元的U、V、W三相引出的引出线10，即三条引出线10，均按相互并行的方式穿过铁氧体磁环20，然后接入到逆变输出接线端处。较佳地，前述的三条引出线10还可以按相互并行的方式均在高频互感器上绕制一匝或多匝，以增强抑制变频器的输出辐射干扰和减少漏电电流的能力。其中，铁氧体磁环为镍锌铁氧体磁环。

本实用新型中，当变频器输出U、V、W任何一路接地短路时，高频电流互感器中将感应出一个短路电流，短路信号处理电路接收到此短路电流信号进行处理，处理后的电压信号传输至主控单元中，主控单元输出控制信号给IGBT模块门极驱动电路，IGBT模块门极驱动电路直接关断主回路逆变单元的IGBT，以此达到保护主回路逆变电路的作用。

本实用新型根据高频电流互感器感应出短路电流的大小选择绝缘漆包线的绕制匝数和绝缘漆包线的线径大小。

本实用新型中，此短路信号处理电路包括电阻R1、偏置分压电路、比较器基准参考电压电路和基准判断电路，绝缘漆包线的两端分别对应电连接电阻R1的两引脚，电阻R1的第二引脚接地，感应出的短路电流经电阻R1后，转换成电压信号V1，根据变频器输出U、V、W短路时的电流流向，V1可为正电压，也可为负电压。偏置分压电路包括电阻R2、R3，电阻R1的第一引脚电连接电阻R2的第一引脚，电阻R2的第二引脚分别电连接第三电阻R3的第二引脚、比较器U1的负极性输入端和比较器U2的正极性输入端，电阻R3的第一引脚与开关电源VCC电连接，其中电阻R2的阻值等于电阻R3的阻值，当V1＝0V时，V2＝VCC/2，将V1从正电压或负电压偏置成正电压V2。比较器基准参考电压电路包括电阻R4和稳压二极管D1，电阻R4的第一引脚电连接开关电源VCC，其第二引脚分别电连接稳压二极管D1的阴极和电阻R5的第一引脚，稳压二极管D1的阳极接地，电阻R5的第二引脚电连接电阻R6的第一引脚，电阻R6的第二引脚电连接电阻R7的第一引脚，电阻R7的第二引脚接地，并且，电阻R5、电阻R6和电阻R7两段分压。基准判断电路包括两比较器U1、U2和电阻R8，比较器U1的正极性输入端电连接电阻R5的第二引脚，比较器U2的负极性输入端电连接电阻R6的第二引脚，以此得到不同极性的接地短路电流的保护基准准位电压值V4、V5，比较器U1和比较器U2的输出端均电连接电阻R8的第二引脚，电阻R8的第一引脚与开关电源VCC电连接，IGBT模块门极驱动电路的输入端和主控制单元的输入端均与电阻R8的第二引脚电连接；其中，比较器U1实现电压V1为正电压时的接地短路保护的基准判断，即当正电压V2在VCC/2-VCC这个范围内时，比较器U1动作使得电压V6由高电位变成低电位；比较器U2实现电压V1为负电压时的接地短路保护的基准判断，即当正电压V2在0V-VCC/2(正电压V2不包含VCC/2)这个范围时，比较器U2动作使得电压V6由高电位变成低电位，电压信号V6同时送到IGBT模块门极驱动电路和主控制单元中，主控单元输出指令给IGBT模块门极驱动电路，IGBT门极驱动电路及时将主回路逆变单元的IGBT关断。

本实用新型一种具有抑制变频器干扰的输出接地短路保护电路，通过在变频器三相输出的引出线处加入一个能够抑制变频器高频辐射干扰的铁氧体磁环，此铁氧体磁环上绕制有绝缘漆包线，此铁氧体磁环和绝缘漆包线共同构成一个高频电流互感器。正常情况下，变频器的主回路逆变单元的三相输出电流合成电流值为零,高频电流互感器的绝缘漆包线中无感应电流；当变频器三相输出接地短路的瞬间产生不平衡大电流，将在高频电流互感器中感应出等比例的小电流(短路电流)，短路信号处理电路检测此短路电流的幅值大小，从而实现接地短路保护。

本实用新型一种具有抑制变频器干扰的输出接地短路保护电路，相比于一般的霍尔电流传感器，生产成本低，响应速度快；相比于采用检测模块的饱和压降的方法，本实用新型对各单元无匹配要求。此外，变频器的三相输出的引出线同时从铁氧体磁环中穿过，能够抑制变频器产生辐射干扰以及减小变频器的漏电电流，结构简单，抗干扰能力强。

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。