一种变频器内部除湿电路的制作方法

1.本实用新型涉及变频器技术领域，更具体地说涉及一种变频器内部除湿电路。


背景技术：

2.变频器是应用变频器技术与微电子技术，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。变频器主要由整流模块、逆变模块、滤波器、电容、控制单元、驱动单元、电源单元和检测单元等组成。
3.目前，变频器要适应各种环境，但在环境中水汽、粉尘和季节昼夜冷热交替等都无法避免，这些环境因素将伴随存在整个变频器工作寿命周期中，当超过85％rh的湿度时，容易对变频器内部的各种电子器件、线路的爬电距离和空间距离产生恶劣影响，从而导致变频器故障发生，特别是在矿石矿山生产过程中，矿石的拉运主要采用电机车拉运，电机车车载的变频器作为电机车的重要供电设备，而在雨季和井下潮湿条件下，潮湿空气通过传导进入变频器壳体内部，变频器壳体内的各种电子元器件与过多的潮湿空气接触极易损坏，造成变频器不能正常使用，严重的还会影响矿石的生产拉运效率。
4.基于此，有人设计出申请号为“202121174607.3”的“一种变频器内部除湿装置”，包括除湿装置主体，除湿装置主体包括装置外壳，装置外壳的顶端表面连接有辅助干燥机构，装置外壳的顶端内部连接有第一扇叶。这样，在需要对装置外壳内部的潮湿空气进行干燥时，可通过外接电源使装置外壳底端内部的电阻丝开始工作，然后通过外接电源使第一扇叶开始工作，以将装置外壳内部的水汽抽出。
5.但是，上述除湿装置在除湿时，辅助干燥机构需要在变频器内部的电阻丝工作才有效果，即变频器通电时，若变频器在通电之前其内部湿度就较大，则在变频器开始通电工作时变频器内部的电子元器件仍处于潮湿环境中，仍容易导致变频器壳体内的各种电子元器件与过多的潮湿空气接触而损坏，降低变频器的使用寿命。
6.有鉴于此，本技术在此基础上进行深入研究，遂有本案的产生。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种变频器内部除湿电路，其能够在变频器通电前确保变频器内部湿度较低，以保证变频器内部的各电子元器件保持干燥不易损坏，提高变频器的使用寿命。
8.为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：
9.一种变频器内部除湿电路，与变频器连接使用，所述变频器配设有三相交流电源，所述变频器包括依次连接的整流单元、充电缓冲和滤波单元和逆变单元；包括三相接触器mc1、继电器mc3、控制单元、湿度检测单元和用于对变频器内部进行除湿的除湿单元；所述控制单元的输出端电连接所述三相接触器mc1的线圈，用于控制所述三相接触器mc1的线圈通断电；所述三相交流电源的三相分别与所述三相接触器mc1的三个常开触点的第一端一对一连接，所述三相接触器mc1的三个常开触点的第二端分别连接所述整流单元的电源输
入端，所述三相接触器mc1的常开触点用于在所述三相接触器mc1的线圈通电时切换至触点闭合以使所述三相交流电源给所述变频器供电；
10.所述湿度检测单元包括电阻式湿度传感器，湿度传感器安装于所述变频器的内部，所述控制单元的信号输入端电连接所述湿度传感器的检测端，用于接收所述湿度传感器传输的湿度数据；所述除湿单元包括安装在所述变频器的内部的发热电阻rt和风扇，所述发热电阻rt的第一端连接所述三相交流电源的l11相，所述发热电阻rt的第二端通过所述继电器mc3的常开触点连接所述三相交流电源的l21相，用于在所述继电器mc3的线圈通电时切换至触点闭合以使所述三相交流电源给所述发热电阻rt供电；所述控制单元的输出端电连接所述继电器mc2的线圈，用于控制所述继电器mc3的线圈的通断电；所述风扇的电源端连接于所述控制单元和所述继电器mc3线圈间的回路中，用于在所述继电器mc3的线圈通电时工作。
11.所述变频器设有外壳，所述发热电阻rt安装在所述外壳的内部，并位于所述风扇的出风范围中，所述湿度传感器位于所述风扇的进风范围中。
12.所述湿度检测单元还包括湿度检测电路，所述湿度检测电路包括运算放大器u1及若干个电阻，所述湿度传感器中设有电阻rh，所述电阻rh分出三路，第一路通过电阻r1连接基准电压vref，第二路通过电阻r2接地，第三路连接所述运算放大器u1的同相端；所述运算放大器u1的反相端分出两路，一路通过电阻r3接地，另一路通过电阻r4连接运算放大器u1的输出端。
13.所述控制单元包括电压比较器u2、若干个三极管和若干个电阻，所述运算放大器u1的输出端还连接所述电压比较器u2的反相端；所述电压比较器u2的同相端分出三路，第一路通过电阻r8连接基准电压vref，第二路通过电阻r9接地，第三路依次通过电阻r10和二极管d3连接所述电压比较器u2的输出端；所述电压比较器u2的输出端还分别连接电阻r11的第二端和电阻r12的第一端，所述电阻r12的第二端连接三极管t1的基极，所述三极管t1的发射极和所述电阻r11的第一端均连接电压vc；
14.所述继电器mc3的线圈的一端分别连接二极管d1的阳极和接地，所述继电器mc3的线圈的另一端分别连接所述二极管d1的阴极、所述风扇的电源正极端、所述三极管t1的集电极和电阻r13的第一端；所述电阻r13的第二端连接三极管t2的基极，所述三极管t2的集电极分出两路，一路通过电阻r14连接电压vc，另一路连接三极管t3的基极，所述三极管t2和所述三极管t3的发射极均接地；所述三极管t3的集电极通过电阻r15连接三极管t4的基极，所述三极管t4的发射极连接电压vc，所述三极管t4的集电极接地。
15.所述三极管t1和所述三极管t4均为pnp型三极管，所述三极管t2和所述三极管t3均为npn型三极管。
16.所述控制单元还包括继电器mc4和工频变压器tf1，所述工频变压器tf1的输入侧的第1引脚连接所述三相交流电源的l21相，所述工频变压器tf1的输入侧的第2引脚连接所述三相交流电源的l11相；
17.所述工频变压器tf1的第一路输出侧的第3引脚接地，所述工频变压器tf1的第一路输出侧的第4引脚通过二极管d2连接电压vc，所述电压vc和接地端之间连接有滤波电容c1，其中所述工频变压器tf1的第一路输出侧用以在整流滤波后生成所述电压vc；
18.所述工频变压器tf1的第二路输出侧的第5引脚通过所述继电器mc4的常开触点连
接所述三相接触器mc1的线圈的第一端，所述工频变压器tf1的第二路输出侧的第6引脚连接所述三相接触器mc1的线圈的第二端；所述三极管t4的集电极分出两路，一路连接二极管d4的阴极，另一路连接所述继电器mc4的线圈的第一端，所述继电器mc4的线圈的第二端和所述二极管d4的阳极均接地；其中，所述工频变压器tf1的第二路输出侧用于在所述继电器mc4的线圈得电时给所述三相接触器mc1的线圈供电。
19.采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：三相交流电源接入时，此时变频器未启动，先通过电阻式湿度传感器检测变频器内部的湿度，湿度传感器检测的湿度越大，湿度传感器中电阻的阻值越大，在检测湿度大于或者等于85％rh时，控制单元控制三相接触器mc1的线圈处于断电状态，以使三相交流电源与变频器之间的供电断开，即变频器处于未工作状态，同时控制单元控制继电器mc3的线圈得电，以使三相交流电源给除湿单元供电，从而使除湿单元工作以排除变频器内部的湿度；在检测湿度小于85％rh时，控制单元控制三相接触器mc1的线圈得电，三相交流电源给变频器供电，令变频器工作；与现有技术相比，本实用新型在给变频器通电之前，对变频器内部的湿度进行检测，并在湿度较大时及时进行除湿，以确保变频器通电之后其内部湿度较低，从而确保变频器工作时变频器内部的各电子元器件保持干燥不易损坏，提高变频器的使用寿命。
20.2、三极管t2、t3、t4以及电阻r13、r14和r15共同形成继电器mc4的线圈的开关电路，以便在继电器mc3的线圈得电时，继电器mc4的线圈处于断电状态，反之，在继电器mc3的线圈断电时，继电器mc4的线圈处于得电状态，这样实现继电器mc3和继电器mc4互锁控制，即变频器工作除湿单元不启动，变频器不通电除湿单元启动。
附图说明
21.图1为本实用新型的电路框图；
22.图2为本实用新型的电路示意图。
具体实施方式
23.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。
24.一种变频器内部除湿电路，与常规的变频器连接使用，用以对变频器内部进行除湿，常规的变频器配设有三相交流电源，常规变频器包括依次连接的整流单元、充电缓冲和滤波单元以及逆变单元，整流单元、充电缓冲和滤波单元以及逆变单元之间的电路连接为现有变频器的常规连接电路，故不再展开叙述。
25.如图1-2所示，包括三相接触器mc1、继电器mc3、控制单元、湿度检测单元和除湿单元；三相交流电源的三相与三相接触器mc1的三对常开触点分别一一对应，这里三相交流电源的三相分别对应为l11相、l21相和l31相，三相交流电源的三相分别连接三相接触器mc1对应的常开触点的第一端，三相接触器mc1三对常开触点的第二端与整流单元的电源输入端，其中，三相接触器mc1的三对常开触点用于在三相接触器mc1的线圈通电时切换至触点闭合以使三相交流电源给变频器供电；控制单元的输出端连接三相接触器mc1的线圈，用于控制三相接触器mc1的线圈通断电。在本实施例中，三相接触器mc1为现有常规的三相电磁接触器。
26.上述的湿度检测单元包括电阻式湿度传感器，电阻式湿度传感器采用市面上已有出售的湿度传感器，该电阻式湿度传感器本身设有电阻rh，在湿度传感器检测到的湿度越大时电阻rh的阻值也越大，反之，湿度传感器检测到的湿度越小时电阻rh的阻值也越小。在本实施例中，湿度传感器安装在变频器的内部，湿度传感器的检测端电连接控制单元的信号输入端，用于将检测的变频器内部的湿度数据传输给控制单元。
27.上述的除湿单元包括分别安装在变频器内部的发热电阻rt和风扇，发热电阻rt的一端连接三相交流电源的l11相，发热电阻rt的另一端通过继电器mc3的常开触点连接三相交流电源的l21相，用于在继电器mc3的线圈通电时切换至触点闭合以使三相交流电源给发热电阻rt供电；控制单元的输出端连接继电器mc3的线圈，用以控制继电器mc3线圈的通断电；并且，风扇的电源端连接于控制单元和继电器mc3线圈间的回路中，用于在继电器mc3线圈通电时工作。
28.具体来讲，上述变频器的整流单元设有l12接头、l22接头和l32接头，三相交流电源的l11相通过三相接触器mc1的一对常开触点连接l12接头，三相交流电源的l21相通过三相接触器mc1的一对常开触点连接l22接头，三相交流电源的l31相通过三相接触器mc1的一对常开触点连接l32接头；这样，通过三相接触器mc1的三对常开触点的切换，以控制三相交流电源和整流单元的通电或断电。
29.上述常规的变频器本身有外壳，在除湿单元中，发热电阻rt和风扇分别安装在外壳的内部，发热电阻rt和风扇相互靠近布置，且发热电阻rt位于风扇的出风范围中，即发热电阻rt安装在风扇的出风口位置，湿度传感器设置于风扇的进风范围中，即湿度传感器位于风扇的进风口，以避免湿度传感器位于风扇的出风范围中，确保湿度传感器的准确性；在本实施例中，上述风扇和发热电阻rt的安装结构可分别采用现有常规变频器除湿装置中的安装结构进行设置，在此不再展开叙述。这样，在除湿单元工作时，发热电阻rt发热，风扇将热气在变频器的外壳内部循坏，以加热变频器内部的空气，使得变频器内部的湿度快速蒸发，继而降低变频器内部的湿度。
30.上述湿度检测单元还包括湿度检测电路，湿度检测电路包括运算放大器u1及若干个电阻，湿度传感器中电阻rh的第一端分出三路，第一路通过电阻r1连接基准电压vref，第二路通过电阻r2接地，第三路连接运算放大器u1的同相端；湿度传感器中电阻rh的第二端连接gd端；运算放大器u1的反相端分出两路，一路通过电阻r3接地，另一路通过电阻r4连接运算放大器u1的输出端；其中，运算放大器u1的输出端还连接控制单元的输入端。
31.上述的控制单元包括电压比较器u2、若干个三极管和若干个电阻，运算放大器u1的输出端还连接电压比较器u2的反相端，电压比较器u2的同相端分出三路，第一路通过电阻r8连接基准电压vref，第二路通过电阻r9连接gd端，第三路依次通过电阻r10和二极管d3连接电压比较器u2的输出端；电压比较器u2的输出端还分别连接电阻r11的第二端和电阻r12的第一端，电阻r12的第二端连接三极管t1的基极，三极管t1的发射极和电阻r11的第一端均连接电压vc；继电器mc3的线圈的一端分别连接二极管d1的阳极和gd端，继电器mc3的线圈的另一端分别连接二极管d1的阴极、风扇的电源正极端、三极管t1的集电极和电阻r13的第一端；电阻r13的的第二端连接三极管t2的基极，三极管t2的集电极分出两路，一路通过电阻r14连接电压vc，另一路连接三极管t3的基极，三极管t2和三极管t3的发射极均连接gd端；三极管t3的集电极通过电阻r15连接三极管t4的基极，三极管t4的发射极连接电压
vc，三极管t4的集电极接地。其中，在本实施例中上述的三极管t1和三极管t4均为pnp型三极管，三极管t2和三极管t3均为npn型三极管。
32.进一步地，控制单元还包括继电器mc4和工频变压器tf1，工频变压器tf1的输入侧的第1引脚连接三相交流电源的l21相，工频变压器tf1的输入侧的第2引脚连接所述三相交流电源的l11相；工频变压器tf1的第一路输出侧的第3引脚连接gd端，工频变压器tf1的第一路输出侧的第4引脚通过二极管d2连接电压vc，该二极管d2为现有常规的整流二极管，并且，电压vc和gd端之间连接有滤波电容c1，这样，工频变压器tf1的第一路输出侧主要由二极管d2和滤波电容c1，整流滤波后生成前述的电压vc；工频变压器tf1的第二路输出侧的第5引脚通过继电器mc4的常开触点连接三相接触器mc1的线圈的第一端，工频变压器tf1的第二路输出侧的第6引脚连接三相接触器mc1的线圈的第二端；三极管t4的集电极分出两路，一路连接二极管d4的阴极，另一路连接继电器mc4的线圈的第一端，继电器mc4的线圈的第二端和二极管d4的阳极均连接gd端；其中，工频变压器tf1的第二路输出侧用于产生交流电压以在继电器mc4的线圈得电时给三相接触器mc1的线圈供电。
33.在本实施例中，上述的基准电压vref为前述电压vc通过电阻r16、电容c2和稳压二极管zd1而生成的基准电压。
34.本实用新型一种变频器内部除湿电路的工作原理为：湿度传感器对变频器内部的湿度进行检测，且检测的湿度数据变成电阻rh值，电阻rh值传输给控制单元的运算放大器u1，经运算放大器u1输出第一电压，第一电压＝[vref*(r2//rh)/(r2//rh+r1)]*(1+r4/r3)；r2//rh表示为r2和rh并联；然后第一电压输出至电压比较器u2的反相端，当电压比较器u2的反相端电压小于电压比较器u2的同相端的基准电压时，电压比较器u2输出高电平，当电压比较器u2的反相端电压大于u2的同相端的基准电压时，电压比较器u2输出低电平；电压比较器u2、电阻r8、电阻r9、电阻r10和二极管d3构成窗口比较器，电压比较器u2的电阻r10和二极管d3共同形成的电压差值窗口，并有以下两种情况：
[0035]
1、在电压比较器u2的电压差值窗口为高电平时，电压比较器u2的同相端的基准第一电压为vref*r9/(r8+r9)；
[0036]
2、在电压比较器u2的电压差值窗口为低电平时，电压比较器u2的同相端的基准第二电压为vref*[r9//(rd3+r10)]/(r8+r9//(rd3+r10))；
[0037]
举个例子来说，以电压比较器u2的电压差值窗口为0.5v高电平时，电压比较器u2的同相端为2v，电压比较器u2的同相端转变成低电平时，即电压比较器u2的同相端为1.5v(比如对应70％rh湿度)，即变频器内部的湿度较高，以第一电压为大于2v(85％rh湿度)，则电压比较器u2的输出端输出低电平，即变频器内部的湿度大于或者等于85％rh，后级的三极管t1导通，使得三极管t1的集电极输出的电压为电压vc，从而使继电器mc3的线圈和风扇都通电，继电器mc3的常开触点闭合，三相交流电源的l11相和l21相给发热电阻rt供电，即除湿单元开始工作。
[0038]
在除湿工作下由于湿度下降，第一电压将下降，当第一电压下降到小于1.5v(75％rh湿度)后，电压比较器u2的输出端从低电平转变成高电平，即变频器内部的湿度较低，此时电压比较器u2的输出端为高电平，电压比较器u2的同相端的基准电压重新变为2v，即变频器内部的湿度小于75％rh，即变频器内部的湿度小于85％rh，后级的三极管t1不动作，且三极管t1的集电极为低电平，从而使继电器mc3的线圈处于断电状态，令发热电阻rt不工
作，同时风扇不动作。
[0039]
在继电器mc3的线圈处于断电状态时，三极管t1的集电极为低电平，使三极管t2的集电极输出高电平，令三极管t3导通，随后使三极管t4导通，从而使继电器mc4的线圈导通，使得继电器mc4的常开触点闭合，令工频变压器的第二路输出侧产生的交流电压给三相接触器mc1的线圈供电，使三相接触器mc1的三对常开触点均闭合，继而使三相交流电源给变频器供电，令变频器正常工作。
[0040]
需说明的是，在本实施例中前述湿度为85％rh，还可以根据实际变频器所在环境进行调整，并不局限将湿度设置在85％rh。
[0041]
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。