變頻器輸入輸出反接檢測保護方法及裝置的製作方法
2024-01-19 21:14:15 6
專利名稱：變頻器輸入輸出反接檢測保護方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及變頻器的技術領域，特別涉及變頻器輸入輸出反接檢測保護方法及裝置。
背景技術：
變頻器是三相異步電機的調速控制設備，近年來隨著工藝要求及節能目的，變頻器在工業控制領域應用中得以廣泛應用。在應用的過程中，由於三相變頻器的輸入端子和輸出端子極具相似性，安裝調試人員非常容易將輸入三相電源接至變頻器的輸出端子，這種嚴重的錯誤將導致變頻器設備損壞及危害操作人員人生安全。圖1所示為公知的變頻器主電路圖，圖中整流模塊10將交流輸入電源整流成直流電源，通常整流模塊10都採用不可控的整流二極體組成。由於輸入交流電源的輸入電壓都比較高O20V，380V)，而變頻器的主濾波電容30在上電之前兩端電壓為0，主濾波電容30 兩端的電壓不能突變勢必造成非常大的充電電流，極大的充電電流足以將整流模塊10損壞，所以圖1公知的交直交變頻器主電路中加了充電限流電阻20，起到上電軟起動限流作用。但從圖1我們可以看出，當由於安裝人員的誤操作，將輸入交流電源接至逆變模塊40 輸出端時，逆變模塊40中的續流二極體就相當於整流模塊10將交流整流成直流直接向濾波電容充電，由於此迴路中並沒有限流電路及相應的保護電路，直接造成了變頻器的逆變模塊損壞。圖2所示是2011年5月18日公開的公開號為CN201838994U (專利申請號為 CN201020227995. 2)發明創造名稱為輸入輸出反接保護裝置的主電路圖，該裝置的具體實現過程是當輸入正常連接時，電壓檢測電路可以檢測到輸入電源並給處理器輸出一個輸入正常信號，正常軟起動變頻器。當輸入電源錯接到輸出時，交流電源經過功率器件的續流二極體整流後，直流電壓通過熔斷器後對濾波電路中的高壓電解電容充電，所產生極大的衝充電電流將熔斷器9熔斷，起到保護功率器件的作用，同時由於RST輸入側沒有電壓，所以電壓檢測電路檢測不到輸入有電壓，這時會輸出一個輸入非正常信號給處理器，處理器再做相應的保護動作。該裝置存在以下問題從圖2中可以看出該發明雖然具有輸入輸出反接檢測和對功率器件有了一定的保護作用，但並沒有從根本上解決反接時極大的充電電流衝擊問題，僅利用了熔斷器來起到熔斷保護作用，當熔斷器選擇過大時，勢必損壞功率器件，當熔斷器選擇過小時熔斷器本身會由於衝擊電流熔斷，造成變頻器新的故障，降低了變頻器的可靠性。
發明內容
本發明的第一目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種變頻器輸入輸出反接檢測保護方法，防止變頻器輸入輸出反接時所形成的濾波電路電解電容的充電電流損壞變頻器的逆變單元功率器件。本發明的另一目的在於提供一種變頻器輸入輸出反接檢測保護裝置。
為了達到上述第一目的，本發明採用以下技術方案變頻器輸入輸出反接檢測保護方法，包括下述步驟Si、初始上電時利用輸出電流檢測電路檢測變頻器的輸出電流，並存儲檢測到的輸出電流值；S2、利用中央處理器CPU的第一比較模塊將步驟Sl檢測到的輸出電流值與參考電流值進行比較，判斷變頻器的輸出電流值是否大於參考電流值，如是，進入步驟S3，否則，進入步驟S4 ； S3、中央處理器CPU第一控制模塊封鎖變頻器的驅動電路，禁止變頻器輸出電壓；S4、檢測變頻器的直流母線電壓變頻器的交流電壓經過整流形成直流電壓後，由分壓電阻對直流電壓進行降壓，再採用線性光耦合器對降壓後的電壓信號進行隔離，隔離後的信號輸入中央處理器CPU進行檢測，得到直流母線電壓S5、中央處理器CPU的第二比較模塊判斷步驟S4檢測得到的直流母線電壓是否大於充電限流電路的限流開關閉合閥值，如是，進入步驟S7，否則，進入步驟S6 ；S6、對高壓電解電容充電，同時通過充電限流電路繼續對充電電流進行限流，延時等待，進入步驟S4;S7、中央處理器CPU第二控制模塊輸出限流開關動作信號，關閉充電限流電路的限流開關，變頻器輸入接線正常，正常待機，結束輸入輸出反接檢測。優選的，所述步驟S3還包括以下步驟中央處理器CPU第二控制模塊輸出禁止限流開關閉合信號給充電限流電路，讓變頻器進入保護狀態，並通過顯示裝置顯示變頻器輸入輸出反接報警信號，結束檢測。為達到本發明的另一目的，本發明採用下述技術方案一種實現變頻器輸入輸出反接保護方法的變頻器輸入輸出反接保護裝置，包括用於驅動變頻器工作的驅動電路，還包括用於初始上電時檢測變頻器輸出電流的輸出電流檢測電路，用於檢測變頻器直流母線電壓的電壓檢測電路，用於濾波電路電解電容充電時進行限流的充電限流電路，以及用於實現控制與比較功能的中央處理器CPU，所述充電限流電路與變頻器逆變模塊並聯並與濾波電路串聯，所述電壓檢測電路與濾波電路並聯，所述驅動電路與變頻器逆變模塊串聯，所述輸出電流檢測電路與變頻器輸出端連接，所述中央處理器分別與充電限流電路、電壓檢測電路、驅動電路及輸出電流檢測電路連接。所述中央處理器CPU包括第一比較模塊、第二比較模塊、第一控制模塊及第二控制模塊；所述第一比較模塊用於將所述輸出電流檢測電路檢測到的電流值與參考電流值比較；所述第二比較模塊用於將電壓檢測電路檢測到的直流母線電壓值與限流開關動作閥值比較；所述第一控制模塊用於輸出封鎖變頻器逆變模塊信號；所述第二控制模塊用於輸出禁止限流開關吸合信號。優選的，所述輸出電流檢測電路包括霍爾電流傳感器和電流檢測電路，所述霍爾電流傳感器與電流檢測電路相連，並且連接到輸出端上。優選的，所述充電限流電路包括繼電器和限流開關。
優選的，還包括用於顯示變頻器的輸入輸出反接報警信號的顯示裝置；所述顯示裝置與中央處理器CPU連接。本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果1、與現有的方法相比較，本發明省略了輸入電壓檢測電路的成本，並避免了其在硬體電路帶來的新的故障點，提高了系統的可靠性，使系統在成本和可靠性上都具有明顯的優勢。2、與現有技術相比，本發明解決了變頻器輸入輸出反接時，極大充電電流會損壞變頻器的逆變單元功率器件，提高了變頻器的可靠性，降低了變頻器維護成本。
圖1是公知的變頻器主電路圖；圖2是專利申請公開號為CN201838994U輸入輸出反接保護裝置的主電路圖；圖3是本發明變頻器輸入輸出反接檢測保護裝置的主電路圖；圖4是本發明變頻器輸入輸出反接檢測保護方法的流程圖；圖5是中央處理器CPU系統模塊圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例如圖4所示，本發明變頻器輸入輸出反接檢測保護方法，包括如下步驟B10、初始上電時利用輸出電流檢測電路1檢測變頻器的輸出電流，並存儲檢測到的輸出電流值。B11、利用中央處理器CPU第一比較模塊將步驟BlO檢測到的輸出電流值與參考電流值進行比較，判斷變頻器的輸出電流值是否大於參考電流值，如是，進入步驟B20，否則， 進入步驟B30。理論上來講當變頻器接線正常(即輸入三相電源正常連接到變頻器的輸入端)時，變頻器的輸出電流值應該為0，但由於實際應用過程中由於電路差異及幹擾，所以參考電流值一般不設為0，具體實現時會根據變頻器的功率大小、所採用的電流傳感器及電解電容的容量大小來設定，參考電流值一般設定為變頻器的額定電流的1%。當在上電的過程中變頻器的輸出電流大於變頻器的額定電流的時，此時變頻器的輸出電流是由於變頻器逆變模塊反向向電解電容充電的充電電流，此時一定是變頻器的輸入輸出線反接了， 由此作為輸入輸出線反接的判斷依據。本實施例中央處理器CPU選用TMS320LFM06A的型號，但本發明的中央處理器CPU並不僅僅限於此一種型號，所有能實現本發明中央處理器 CPU功能型號均適用於本發明。B20、中央處理器CPU第二控制模塊封鎖變頻器的驅動電路，禁止變頻器輸出電壓。在實際運用中中央處理器CPU直接禁止變頻器一切操作，僅提供輸入輸出反接故障報警，以防止用戶誤操作。B21、為了更進一步的保護變頻器，執行完步驟B20後，中央處理器CPU輸出第二控制模塊出禁止限流開關21閉合信號給充電限流電路2，讓變頻器進入保護狀態，並通過顯示裝置顯示變頻器輸入輸出反接報警信號，提示使用者檢查變頻器接線，結束檢測。B30、利用電壓檢測電路檢測變頻器的直流母線電壓，變頻器的交流電壓經過整流形成直流電壓後，由分壓電阻對直流電壓進行降壓，再採用線性光耦合器對降壓後的電壓信號進行隔離，隔離後的信號輸入中央處理器CPU 7進行檢測，得到直流母線電壓。B31、利用中央處理器CPU第二比較模塊判斷步驟B30檢測得到的直流母線電壓是否大於充電限流電路2的限流開關21閉合閥值，如是，進入步驟B33，否則，進入步驟B32。 具體實現時限流開關21閉合閥值一般設定為額定母線電壓的65%。B32、對高壓電解電容充電，同時通過充電限流電路2繼續對充電電流進行限流， 延時等待，進入步驟B30。B33、中央處理器CPU輸出限流開關動作信號，關閉充電限流電路2的限流開關21， 變頻器輸入接線正常，正常待機，結束輸入輸出反接檢測。如圖3、本實施例實現上述輸入輸出反接保護方法的變頻器輸入輸出反接檢測保護裝置，包括用於驅動變頻器工作的驅動電路6，還包括用於初始上電時檢測變頻器輸出電流的輸出電流檢測電路1，用於檢測變頻器直流母線電壓的電壓檢測電路5，用於濾波電路電解電容充電時進行限流的充電限流電路2，以及實現控制與比較功能的中央處理器CPU 7，所述充電限流電路2與變頻器逆變模塊4並聯並與濾波電路3串聯，所述電壓檢測電路 5與濾波電路3並連，所述驅動電路6與變頻器逆變模塊4連接，所述輸出電流檢測電路1 與變頻器輸出端連接，所述中央處理器CPU 7分別與充電限流電路2、電壓檢測電路5、驅動電路6、輸出電流檢測電路2連接。如圖5所示，所述中央處理器CPU 7包括第一比較模塊、第二比較模塊、第一控制模塊及第二控制模塊；所述第一比較模塊用於將所述輸出電流檢測電路檢測到的電流值與參考電流值比較；所述第二比較模塊用於將電壓檢測電路檢測到的直流母線電壓值與限流開關動作閥值比較；所述第一控制模塊用於輸出封鎖變頻器逆變模塊信號；所述第二控制模塊用於輸出禁止限流開關吸合信號。 所述充電限流電路2包括一個繼電器22和一個限流開關21，充電限流電路2與變頻器逆變模塊4並聯並且與濾波電路3串聯，即不管交流電源是正接RST還是反接UVW時， 電解電容的充電電流都是通過充電限流電路2對濾波電路電解電容進行充電，也就是說輸入輸出正反接時都起到了限流作用。 所述輸出電流檢測電路1包括霍爾電流傳感器11和常用的電流檢測電路12，為了達到較好效果，本實施例中電流檢測電路12選用豪歐電阻電流檢測電路，所述霍爾電流傳感器11與豪歐電阻電流檢測電路相連，並且連接到輸出端上，當輸入三相電源正常連接到變頻器的輸入RST端時，此時變頻器處於上電初始化狀態並沒有運行，所以變頻器的輸出電流應為0 ；當輸入三相電源反接到變頻器的輸出端UVW時，變頻器上電時會通過逆變模塊 4的續流二極體對電容充電，在變頻器的輸出端側會產生充電電流，這時通過霍爾電流傳感器11會檢測到變頻器的輸出電流不為0，霍爾電流傳感器11將檢測到的電流信號轉化為電壓信號並通過常用的毫歐電阻電流檢測電路進行處理成中央處理器CPU 7能接受的信號，中央處理器CPU 7進而可以判斷出變頻器輸入輸出反接了，且一旦檢測到變頻器輸入輸出反接時，中央處理器CPU 7會立即產生禁止限流開關動作信號和封鎖變頻器驅動電路信號。上述變頻器輸入輸出反接檢測保護裝置還包括顯示變頻器輸入輸出反接報警的顯示裝置8，其與中央處理器CPU 7連接，當變頻器輸入輸出反接時，顯示裝置8顯示輸入輸出反接報警，起到保護變頻器作用。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.變頻器輸入輸出反接檢測保護方法，其特徵在於，包括下述步驟51、初始上電時利用輸出電流檢測電路檢測變頻器的輸出電流，並存儲檢測到的輸出電流值；52、利用中央處理器CPU的第一比較模塊將步驟Sl檢測到的輸出電流值與參考電流值進行比較，判斷變頻器的輸出電流值是否大於參考電流值，如是，進入步驟S3，否則，進入步驟S4 ；53、中央處理器CPU第一控制模塊封鎖變頻器的驅動電路，禁止變頻器輸出電壓；54、檢測變頻器的直流母線電壓變頻器的交流電壓經過整流形成直流電壓後，由分壓電阻對直流電壓進行降壓，再採用線性光耦合器對降壓後的電壓信號進行隔離，隔離後的信號輸入中央處理器CPU進行檢測，得到直流母線電壓；55、中央處理器CPU的第二比較模塊判斷步驟S4檢測得到的直流母線電壓是否大於充電限流電路的限流開關閉合閥值，如是，進入步驟S7，否則，進入步驟S6 ；56、對高壓電解電容充電，同時通過充電限流電路繼續對充電電流進行限流，延時等待，進入步驟S4;57、中央處理器CPU第二控制模塊輸出限流開關動作信號，關閉充電限流電路的限流開關，變頻器輸入接線正常，正常待機，結束輸入輸出反接檢測。
2.根據權利要求1所述的變頻器輸入輸出反接檢測保護方法，其特徵在於，所述步驟 S3還包括以下步驟中央處理器CPU第二控制模塊輸出禁止限流開關閉合信號給充電限流電路，讓變頻器進入保護狀態，並通過顯示裝置顯示變頻器輸入輸出反接報警信號，結束檢測。
3.一種變頻器輸入輸出反接保護裝置，包括用於驅動變頻器工作的驅動電路，其特徵在於，還包括用於初始上電時檢測變頻器輸出電流的輸出電流檢測電路，用於檢測變頻器直流母線電壓的電壓檢測電路，用於濾波電路電解電容充電時進行限流的充電限流電路， 以及用於實現控制與比較功能的中央處理器CPU，所述充電限流電路與變頻器逆變模塊並聯並與濾波電路串聯，所述電壓檢測電路與濾波電路並聯，所述驅動電路與變頻器逆變模塊串聯，所述輸出電流檢測電路與變頻器輸出端連接，所述中央處理器分別與充電限流電路、電壓檢測電路、驅動電路及輸出電流檢測電路連接。
4.根據權利要求3所述的變頻器輸入輸出反接保護裝置，其特徵在於，所述中央處理器CPU包括第一比較模塊、第二比較模塊、第一控制模塊及第二控制模塊；所述第一比較模塊用於將所述輸出電流檢測電路檢測到的電流值與參考電流值比較；所述第二比較模塊用於將電壓檢測電路檢測到的直流母線電壓值與限流開關動作閥值比較；所述第一控制模塊用於輸出封鎖變頻器逆變模塊信號；所述第二控制模塊用於輸出禁止限流開關吸合信號。
5.根據權利要求3所述的變頻器輸入輸出反接檢測保護裝置，其特徵在於，所述輸出電流檢測電路包括霍爾電流傳感器和電流檢測電路，所述霍爾電流傳感器與電流檢測電路相連，並且連接到輸出端上。
6.根據權利要求3所述的變頻器輸入輸出反接檢測保護裝置，其特徵在於，所述充電限流電路包括繼電器和限流開關。
7.根據權利要求3所述的變頻器輸入輸出反接檢測保護裝置，其特徵在於，還包括用於顯示變頻器的輸入輸出反接報警信號的顯示裝置；所述顯示裝置與中央處理器CPU連接。
全文摘要
本發明涉及變頻器輸入輸出反接檢測保護方法及裝置，方法包括下述步驟S1、初始上電時利用輸出電流檢測電路檢測變頻器的輸出電流；S2、利用中央處理器CPU的第一比較模塊將步驟S1檢測到的輸出電流值與參考電流值進行比較；S3、中央處理器CPU第一控制模塊封鎖變頻器的驅動電路；S4、檢測變頻器的直流母線電壓；S5、中央處理器CPU的第二比較模塊判斷步驟S4檢測得到的直流母線電壓是否大於充電限流電路的限流開關閉合閥值；S6、對高壓電解電容充電，同時通過充電限流電路繼續對充電電流進行限流；S7、中央處理器CPU第二控制模塊輸出限流開關動作信號。本發明解決了變頻器輸入輸出反接時產生的極大充電電流會損壞逆變單元功率器件的技術問題。
文檔編號H02H7/122GK102280862SQ20111024796
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者石順才 申請人:廣州三晶電氣有限公司