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過電流檢測電路及具有該過電流檢測電路的變頻器裝置.pdf

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電流 檢測 電路 具有 變頻器 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201210406978.9

申請日:

2012.10.23

公開號:

CN103078482B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02M 1/32申請日:20121023|||公開
IPC分類號: H02M1/32(2007.01)I; H02H7/10; G01R19/00 主分類號: H02M1/32
申請人: 樂星產電(無錫)有限公司
發明人: 成愛軍
地址: 214028 江蘇省無錫市國家高新技術產業開發區樂星路LS產業園
優先權: 2011.10.26 CN 201110328214.8
專利代理機構: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003 代理人: 金相允;向勇
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210406978.9

授權公告號:

103078482B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2013.06.05|||2013.05.01

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及過電流檢測電路及具有該電路的變頻器裝置。該過電流檢測電路的特征在于,包括:電壓輸入部,其用于輸入對檢測到的變頻器裝置的輸出電流進行轉換得到的輸入電壓;整流部,其具有用于構成全波整流電路的二極管列,用于對從電壓輸入部接收到的輸入電壓進行整流;反向變換部,其用于對從整流部的共陽端接收到的電壓波形進行反向變換;電壓值選擇部,其在從整流部的共陰端輸出的電壓波形和從反向變換部輸出的電壓波形中,選擇性地使電壓值小的電壓波形通過;過電流抑制判斷部,其根據從電壓值選擇部接收到的電壓值來判斷是否啟動過電流抑制功能;過電流封鎖判斷部,其根據從電壓值選擇部接收到的電壓值來判斷是否啟動過電流封鎖功能。

權利要求書

權利要求書一種變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,包括:
電壓輸入部,其用于輸入對檢測到的變頻器裝置的輸出電流進行轉換得到的輸入電壓;
整流部,其具有用于構成全波整流電路的二極管列,用于對從上述電壓輸入部接收到的上述輸入電壓進行整流;
反向變換部,其用于對從上述整流部的共陽端接收到的電壓波形進行反向變換;
電壓值選擇部,其在從上述整流部的共陰端輸出的電壓波形和從上述反向變換部輸出的電壓波形中,選擇性地使電壓值小的電壓波形通過;
過電流抑制判斷部,其根據從上述電壓值選擇部接收到的電壓值來判斷是否啟動過電流抑制功能;
過電流封鎖判斷部,其根據從上述電壓值選擇部接收到的電壓值來判斷是否啟動過電流封鎖功能。
根據權利要求1所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,從上述電壓輸入部接收到的上述輸入電壓的各相的電壓值的范圍為0~+Vcc,而且上述各相的電壓波形以Vcc/2軸為基準對稱。
根據權利要求2所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,在上述整流部的共陽端施加有高電壓Vcc。
根據權利要求3所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述反向變換部用于將從上述整流部的共陽端接收到的電壓波形反向變換為以Vcc/2軸為基準與從上述整流部的共陽端接收到的該電壓波形上下對稱的波形。
根據權利要求3所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述反向變換部由包括運算放大器的差動放大器構成,該運算放大器的同相輸入端施加有電壓Vcc/2,在反相輸入端與上述整流部的共陽端之間連接有第一電阻,在輸出端與上述第一電阻的反相輸入端側的端部之間連接有電阻值與上述第一電阻的電阻值相同的第二電阻。
根據權利要求5所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,施加于上述運算放大器的同相輸入端的電壓Vcc/2是通過電阻分壓來獲得的。
根據權利要求1至4中的任一項所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述電壓值選擇部包括正向管壓降值的相同程度高的2個二極管。
根據權利要求5或6所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述電壓值選擇部包括正向管壓降值的相同程度高的2個二極管。
根據權利要求8所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述2個二極管中的一個二極管的正極與上述整流部的共陰端相連接,另一個二極管的正極與上述第一運算放大器的輸出端相連接,各二極管的負極相連接而構成上述電壓值選擇部的共陰端。
根據權利要求7至9中任一項所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,在上述整流部的共陰端設置有補償電阻,該補償電阻用于使部分電流分流至地線,來確保上述2個二極管的正向管壓降值的一致性。
根據權利要求1至6中的任一項所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述過電流抑制判斷部包括過電流抑制比較器,該過電流抑制比較器接收從上述電壓值選擇部輸出的電壓值并與預先設定的過電流抑制基準電壓值進行比較。
根據權利要求11所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述過電流抑制判斷部通過上述過電流抑制比較器來比較判斷從上述電壓值選擇部輸出的電壓值是否為預先設定的過電流抑制基準電壓值以上,由此判斷是否啟動過電流抑制功能。
根據權利要求1至6中的任一項所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述過電流封鎖判斷部包括過電流封鎖比較器,該過電流封鎖比較器接收從上述電壓值選擇部輸出的電壓值并與預先設定的過電流封鎖基準電壓值進行比較。
根據權利要求13所述的變頻器裝置的過電流檢測電路,其特征在于,上述過電流封鎖判斷部通過上述過電流封鎖比較器來比較判斷從上述電壓值選擇部輸出的電壓值是否為預先設定的過電流封鎖基準電壓值以上,由此判斷是否啟動過電流封鎖功能。
一種變頻器裝置,其特征在于,具有權利要求1至14中的任一項所述的過電流檢測電路。

說明書

說明書過電流檢測電路及具有該過電流檢測電路的變頻器裝置
技術領域
本發明涉及一種變頻器裝置,尤其是涉及一種變頻器裝置的過電流檢測電路。
背景技術
通常,變頻器裝置是一種通過調節從電網輸入的電力的頻率來調節電動機的速度的裝置。利用變頻器裝置的電動機調速,具有調速范圍寬,調速精度高,動態響應快,低速轉矩好,節約能源,工作效率高,使用方便等優點。
利用變頻器裝置來進行調速,不僅能夠使電動機在節能的轉速下運行,而且還能夠大幅度提高電動機轉速的控制精度,從而人能夠提高工藝質量和生產效率。
變頻器裝置的負載主要是電動機。一旦電動機負載過大甚至堵轉,如果變頻器裝置不采取保護措施,會引起變頻器裝置過熱而發生故障。因此,現有的變頻器裝置具有過電流檢測電路,以便在發生這樣的狀況時采取保護措施。
圖1是示出了現有的變頻器裝置的過電流檢測電路的圖。
如圖1所示,現有的變頻器裝置的過電流檢測電路包括:電壓輸入部1,其用于輸入三相輸入電壓,該三相輸入電壓是對利用電流傳感器等來檢測到的變頻器裝置的輸出電流進行轉換而得到的;整流部2,其具有構成三相全波整流電路的二極管列,用于對從電壓輸入部1接收到的三相輸入電壓進行整流;OCS判斷部3,其根據從整流部2的二極管列的共陽端Tanode及共陰端Tcathode接收到的電壓來判斷是否啟動過電流抑制(OCS,Over Current Suppression)功能;OCT判斷部4,其根據從整流部2的二極管列的共陽端Tanode及共陰端Tcathode接收到的電壓來判斷是否啟動過電流封鎖(OCT,Over Current Trip)功能。
圖2是從現有的變頻器裝置的過電流檢測電路的電壓輸入部1輸入的三相輸入電壓的各相的交流電壓的波形圖。
如圖2所示,從現有的變頻器裝置的過電流檢測電路的電壓輸入部1輸入的三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的波形是周期及振幅相同且各相之間的相位差為120度的正弦波,各相的電壓值的數值范圍均在0~+Vcc,各相的電壓波形以Vcc/2軸為基準對稱。上述“電壓波形以Vcc/2軸為基準對稱”是指,電壓波形與將該電壓波形沿著ωt軸的+方向或?方向移動半周期而得到的電壓波形以Vcc/2軸為基準上下對稱。
雖在圖2中示出了三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw為理想的正弦波的情形,但各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的實際波形是包含高頻諧波成分的正弦波。此時,各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的實際波形也視為屬于“電壓波形以Vcc/2軸為基準對稱”的情況。
如圖2所示,三相輸入電壓的任一相的交流電壓的正弦波,在該相的電壓值成為Vcross或V’cross的位置與相鄰的另一相的電壓波形相交叉。換言之,三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw以其電壓值成為Vcross的各交叉節點a、b、c、d為基準交替地具有最大電壓值,并以其電壓值成為V’cross的各交叉節點a’、b’、c’、d’為基準交替地具有最小電壓值。在實際波形含有高頻諧波成分的情況下,與理想的正弦波的情況相比,除了各交叉節點的位置在Vcross附近或者V’cross附近發生變化之外,三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw也以Vcross附近的各交叉節點為基準交替地具有最大電壓值,并以V’cross附近的各交叉節點為基準交替地具有最小電壓值。
由于各相的電壓波形以Vcc/2軸為基準對稱,故而成立公式(1)。
V’cross=Vcc?Vcross(Vcc>Vcross>V’cross>0)    (1)
整流部2利用6個二極管來構成三相全波整流電路。就與整流部2的共陰端Tcathode相連接的三個上部二極管而言,僅使與在三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中具有最大電壓值的相的交流電壓相連接的二極管導通,此時,假設整流部2的各二極管的正向管壓降為VF1,那么,整流部2的共陰端Tcathode的電壓值Vcathode可由以下的公式(2)來算出。
Vcathode=Vmax?VF1    (2)
其中,Vmax是指,在任一足夠小的時間區間(或者相位區間)內,三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中具有最大電壓值的相的交流電壓的波形。其中,所謂時間區間(或者相位區間)“足夠小”是指,在該時間區間(或者相位區間)內,不同時存在2個以上的相的交流電壓具有最大電壓值,或者不同時存在2個以上的相的交流電壓具有最小電壓值。
還有,就與整流部2的共陽端Tanode相連接的3個下部二極管而言,如圖1所示,由于在整流部2的共陽端Tanode施加有高電壓Vcc,因而僅使與在三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中具有最小電壓值的相的交流電壓相連接的二極管導通,此時,從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode可由以下的公式(3)來算出。
Vanode=Vmin+VF1    (3)
其中,Vmin是指,在任一足夠小的時間區間(或者相位區間)內,三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中具有最小電壓值的相的交流電壓的波形。
如上所述,三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的波形是周期及振幅相同且各相之間的相位差為120度的正弦波,各相的電壓波形以Vcc/2軸為基準對稱,而且考慮到以上的公式(1),則會成立以下的公式(4)。
Vmin=Vcc?Vmax    (4)
圖3是用于說明現有的變頻器裝置的過電流檢測電路的動作的三相輸入電壓的波形圖。就現有的變頻器裝置的過電流檢測電路而言,由于三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw之間的相位差為120度,各相的交流電壓Vu、Vv、Vw各自的正弦波的周期及振幅相同,所以即使是各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中的任一相的交流電壓(例如,U相電壓Vu)也能夠代表其他相的交流電壓(例如,V相電壓Vv或者W相電壓Vw)的行為,因而在圖3中僅示出了圖2中的U相電壓Vu的波形。下面,利用U相電壓Vu的波形來說明過電流檢測電路的動作。其中,電壓Vu的波形并不是理想的正弦波,而是包含高頻諧波成分的實際正弦波(圖3中的粗實線部分)。
參照圖3,在U相電壓Vu的波形中,電壓值為Vcross以上的部分(位于Vcc/2軸的上方的實線部分)就是上述電壓波形Vmax,電壓值為V’cross以下的部分(位于Vcc/2軸的下方的實線部分)就是上述電壓波形Vmin,這2個部分的電壓波形Vmax及Vmin會影響到整流部2的共陰端Tcathode的電壓值Vcathode以及共陽端Tanode的電壓值Vanode。
OCS判斷部3包括:第一比較器31,其由運算放大器構成,接收從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode并與預先設定的第一OCS基準電壓值Vref1進行比較,由此判斷是否啟動過電流抑制(OCS)功能;第二比較器32,其由運算放大器構成,接收從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode并與預先設定的第二OCS基準電壓值V’ref1進行比較,由此判斷是否啟動過電流抑制(OCS)功能。此時,在第一比較器31中,比較判斷從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode是否為預先設定的第一OCS基準電壓值Vref1以上,即,比較判斷向整流部2輸入的電壓波形Vmax的電壓值是否為Vref1+VF1以上,而在第二比較器32中,比較判斷從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode是否為預先設定的第二OCS基準電壓值V’ref1以下,即,比較判斷向整流部2輸入的電壓波形Vmin的電壓值是否為V’ref1?VF1以下(參照圖3)。
另外,能夠由上述公式(2)~公式(4)導出以下的公式(5)。
Vanode=Vcc?Vcathode(5)
因此,為了在各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中的電壓波形Vmax及電壓波形Vmin部分之間確保過電流抑制(OCS)等級的一致性,即,為了確保從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode及從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode之間的比較等級的一致性,Vref1和V’ref1優選滿足以下公式(6)。
V’ref1=Vcc?Vref1(6)
還有,OCT判斷部4包括:第三比較器41,其由運算放大器構成,接收從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode并與預先設定的第一OCT基準電壓值Vref2進行比較,由此判斷是否啟動過電流封鎖(OCT)功能;第四比較器42,其由運算放大器構成,接收從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode并與預先設定的第二OCT基準電壓值V’ref2進行比較,由此判斷是否啟動過電流封鎖(OCT)功能。此時,在第三比較器41中,比較判斷從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode是否為預先設定的第一OCT基準電壓值Vref2以上,即比較判斷向整流部2輸入的電壓波形Vmax的電壓值是否為Vref2+VF1以上,而在第四比較器42中,比較判斷從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode是否為預先設定的第二OCT基準電壓值V’ref1以下,即比較判斷向整流部2輸入的電壓波形Vmin的電壓值是否為V’ref2?VF1以下(參照圖3)。
鑒于上述的公式(5),為了在各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中的電壓波形Vmax及電壓波形Vmin部分之間確保過電流封鎖(OCT)等級的一致性,Vref2和V’ref2優選滿足以下的公式(7)。
V’ref2=Vcc?Vref2(7)
此時,上述各參數之間的大小關系如下。
Vcc>Vref2>Vref1>Vcross>Vcc/2>V’cross>V’ref1>V’ref2>0(8)
以下,參照圖3,對現有的變頻器裝置的過電流檢測電路的動作進行說明。
首先,將三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw施加至整流部2。
如上所述,即使是在各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中的任一相的交流電壓(例如,U相電壓Vu)都能夠代表其他相的交流電壓(例如,V相電壓Vv或者W相電壓Vw)的行為,故而在此僅觀察U相電壓Vu的行為。
參照圖3,先觀察電壓值(V)為Vcross的交叉節點a與交叉節點b之間的區間。在施加至整流部2的三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中,U相電壓Vu的波形的以粗實線標出的部分成為具有最大電壓值的上述電壓波形Vmax,此時,僅使與U相電壓Vu相連接的上側二極管導通,從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode為Vmax?VF1。
此時,在T0~T1區間,OCS判斷部3的第一比較器31比較判斷為從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode小于預先設定的第一OCS基準電壓值Vref1,即,比較判斷為向整流部2輸入的電壓波形Vmax的電壓值小于Vref1+VF1。同時,OCT判斷部4的第三比較器41也比較判斷為從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode小于預先設定的第一OCT基準電壓值Vref2,即,比較判斷為向整流部2輸入的電壓波形Vmax的電壓值小于Vref2+VF1。因此,變頻器裝置不啟動過電流抑制(OCS)功能以及過電流封鎖(OCT)功能而正常進行動作。
在T1~T2區間,OCS判斷部3的第一比較器31及OCT判斷部4的第三比較器41比較判斷為從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode在預先設定的第一OCS基準電壓值Vref1以上且小于預先設定的第一OCT基準電壓值Vref2,即,比較判斷為向整流部2輸入的電壓波形Vmax的電壓值在Vref1+VF1以上且小于Vref2+VF1。因此,變頻器裝置啟動過電流抑制(OCS)功能,自動降低頻率和輸出電壓來降低輸出電流。
在T2~T3區間,OCS判斷部3的第一比較器31及OCT判斷部4的第三比較器41比較判斷為從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode在預先設定的第一OCS基準電壓值Vref1以上且預先設定的第一OCT基準電壓值Vref2以上,即,比較判斷為向整流部2輸入的電壓波形Vmax的電壓值在Vref1+VF1以上且Vref2+VF1以上。因此,變頻器裝置啟動過電流封鎖(OCT)功能,停止輸出來實現自我保護。
另外,接著觀察電壓值(V)為V’cross的交叉節點b’與交叉節點c’之間的區間。在施加至整流部2的三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中,U相電壓Vu的波形的以粗實線標出的部分成為具有最小電壓值的上述波形Vmin,此時,僅使與U相電壓Vu相連接的下側二極管導通,從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode為Vmin+VF1。
此時,在T’0~T’1區間,OCS判斷部3的第二比較器32比較判斷為從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode在預先設定的第二OCS基準電壓值V’ref1以上,即,比較判斷為向整流部2輸入的電壓波形Vmin的電壓值在V’ref1?VF1以上。同時,OCT判斷部4的第四比較器42也比較判斷為從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode在預先設定的第二OCT基準電壓值V’ref2以上,即,比較判斷為向整流部2輸入的電壓波形Vmin的電壓值在V’ref2?VF1以上。因此,變頻器裝置部啟動過電流抑制(OCS)功能以及過電流封鎖(OCT)功能而正常進行動作。
在T’1~T’2區間,OCS判斷部3的第二比較器32及OCT判斷部4的第四比較器42比較判斷為從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode在預先設定的第二OCS基準電壓值V’ref1以下且大于預先設定的第二OCT基準電壓值V’ref2,即,比較判斷為向整流部2輸入的電壓波形Vmin的電壓值在V’ref1?VF1以下且大于V’ref2?VF1。因此,變頻器裝置啟動過電流抑制(OCS)功能,自動降低頻率和輸出電壓來降低輸出電流。
在T’2~T’3區間,OCS判斷部3的第二比較器32及OCT判斷部4的第四比較器42比較判斷為從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode在預先設定的第二OCS基準電壓值V’ref1以下且預先設定的第二OCT基準電壓值V’ref2以下,即,比較判斷為向整流部2輸入的電壓波形Vmin的電壓值在V’ref1?VF1以下且Vref2?VF1以下。因此,變頻器裝置啟動過電流封鎖(OCT)功能,停止輸出來實現自我保護。
由上述可知,在現有的變頻器裝置的過電流檢測電路中,將由電流傳感器等檢測到的變頻器裝置的輸出電流轉換為電壓信號來得到三相輸入電壓,并由整流部2對該三相輸入電壓進行二極管整流并分別與預先設定的基準電壓值Vref1及V’ref1,Vref2及V’ref2進行比較,由此判斷是否啟動OCS/OCT功能。若從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode為預先設定的基準電壓值Vref1以上,或者從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode為預先設定的基準電壓值V’ref1以下,則啟動OCS功能;若從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode為預先設定的基準電壓值Vref2以上,或者從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode為預先設定的基準電壓值V’ref1以下,則啟動OCT功能。啟動OCS功能,則變頻器裝置自動降低頻率和輸出電壓來降低輸出電流,此時,若電流值進一步升高而啟動OCT功能,則變頻器裝置停止輸出來實現自我保護。
這樣的過電流抑制方法雖具有電路簡單的優點,但為了構成4個比較器而使用4個昂貴的運算放大器,因而存在電路的制造成本變高且用于構成過電流檢測電路的印刷電路板(PCB)的尺寸變大的缺點。
發明內容
本發明是為了解決上述問題而提出的,本發明的目的在于提供一種制造成本低且用于構成過電流檢測電路的PCB的尺寸小的過電流檢測電路及具有該過電流檢測電路的變頻器裝置。
用于實現上述目的的本發明的過電流檢測電路的特征在于,包括:電壓輸入部,其用于輸入對檢測到的變頻器裝置的輸出電流進行轉換得到的輸入電壓;整流部,其具有用于構成全波整流電路的二極管列,用于對從上述電壓輸入部接收到的上述輸入電壓進行整流;反向變換部,其用于對從上述整流部的共陽端接收到的電壓波形進行反向變換;電壓值選擇部,其在從上述整流部的共陰端輸出的電壓波形和從上述反向變換部輸出的電壓波形中,選擇性地使電壓值小的電壓波形通過;過電流抑制判斷部,其根據從上述電壓值選擇部接收到的電壓值來判斷是否啟動過電流抑制功能;過電流封鎖判斷部,其根據從上述電壓值選擇部接收到的電壓值來判斷是否啟動過電流封鎖功能。
上述過電流檢測電路的特征在于,從上述電壓輸入部接收到的上述輸入電壓的各相的電壓值的范圍為0~+Vcc,而且上述各相的電壓波形以Vcc/2軸為基準對稱。
上述過電流檢測電路的特征在于,在上述整流部的共陽端施加有高電壓Vcc。
上述過電流檢測電路的特征在于,上述反向變換部用于將從上述整流部的共陽端接收到的電壓波形反向變換為以Vcc/2軸為基準與從上述整流部的共陽端接收到的該電壓波形上下對稱的波形。
在上述過電流檢測電路中,優選地,上述反向變換部由包括運算放大器的差動放大器構成,該運算放大器的同相輸入端施加有電壓Vcc/2,在反相輸入端與上述整流部的共陽端之間連接有第一電阻,在輸出端與上述第一電阻的反相輸入端側的端部之間連接有電阻值與上述第一電阻的電阻值相同的第二電阻。
在上述過電流檢測電路中,優選地,施加于上述運算放大器的同相輸入端的電壓Vcc/2是通過電阻分壓來獲得的。
在上述過電流檢測電路中,優選地,上述電壓值選擇部包括正向管壓降值的相同程度高的2個二極管。
在上述過電流檢測電路中,優選地,上述2個二極管中的一個二極管的正極與上述整流部的共陰端相連接,另一個二極管的正極與上述第一運算放大器的輸出端相連接,各二極管的負極相連接而構成上述電壓值選擇部的共陰端。
在上述過電流檢測電路中,優選地,在上述整流部的共陰端設置有補償電阻,該補償電阻用于使部分電流分流至地線,來確保上述2個二極管的正向管壓降值的一致性。
在上述過電流檢測電路中,優選地,上述過電流抑制判斷部包括過電流抑制比較器,該過電流抑制比較器接收從上述電壓值選擇部輸出的電壓值并與預先設定的過電流抑制基準電壓值進行比較。
在上述過電流檢測電路中,優選地,上述過電流抑制判斷部通過上述過電流抑制比較器來比較判斷從上述電壓值選擇部輸出的電壓值是否為預先設定的過電流抑制基準電壓值以上,由此判斷是否啟動過電流抑制功能。
在上述過電流檢測電路中,優選地,上述過電流封鎖判斷部包括過電流封鎖比較器,該過電流封鎖比較器接收從上述電壓值選擇部輸出的電壓值并與預先設定的過電流封鎖基準電壓值進行比較。
在上述過電流檢測電路中,優選地,上述過電流封鎖判斷部通過上述過電流封鎖比較器來比較判斷從上述電壓值選擇部輸出的電壓值是否為預先設定的過電流封鎖基準電壓值以上,由此判斷是否啟動過電流封鎖功能。
用于實現上述目的的本發明的變頻器裝置的特征在于,具有上述的過電流檢測電路。
若采用本發明,則與現有的變頻器裝置的過電流檢測電路相比,能夠少用一個昂貴的運算放大器,所以不僅能夠降低制造成本,而且還能夠縮小用于構成過電流檢測電路的PCB的尺寸。
附圖說明
圖1是示出了現有的變頻器裝置的過電流檢測電路的圖。
圖2是從變頻器裝置的過電流檢測電路的電壓輸入部輸入的三相輸入電壓的各相的交流電壓的波形圖。
圖3是用于說明現有的變頻器裝置的過電流檢測電路的動作的三相輸入電壓的波形圖。
圖4是示出了本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路的圖。
圖5是用于說明本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路的反向變換部的反向變換結果的波形圖。
圖6是用于說明本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路的動作的波形圖。
附圖標記的說明
1  電壓輸入部
2  整流部
3  OCS判斷部
31  第一比較器    32  第二比較器
4  OCT判斷部
41  第三比較器    42  第四比較器
30  反向變換部
301  運算放大器    R1  第一電阻    R2  第二電阻
40  補償電阻
R1  第三電阻
50  電壓值選擇部
60  OCS判斷部
601  OCS比較器
70  OCT判斷部
701  OCT比較器
具體實施方式
以下,參照附圖,對本發明的具體實施例進行詳細說明。
圖4是示出了本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路的圖。
如圖4所示,本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路包括:電壓輸入部1,其用于輸入三相輸入電壓,該三相輸入電壓是檢測變頻器裝置的輸出電流并轉換為電壓信號而得到的;整流部2,其具有用于構成三相全波整流電路的二極管列,用于對從過電壓輸入部1接收到的三相輸入電壓進行整流;反向變換部30,其用于對從整流部2的二極管列的共陽端Tanode接收到的電壓波形進行反向變換;電壓值選擇部50,其在從整流部2的二極管列的共陰端Tcathode輸出的電壓波形及從反向變換部30輸出的電壓波形中,選擇性地使電壓值小的電壓波形通過;OCS判斷部60,其根據從電壓值選擇部50接收到的電壓值來判斷是否啟動過電流抑制(OCS)功能;OCT判斷部70,其根據從電壓值選擇部50接收到的電壓值來判斷是否啟動過電流封鎖(OCT)功能。
對比圖4及圖1可知,本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路及現有的變頻器裝置的過電流檢測電路中的電壓輸入部1及整流部2的結構相同。因此,以上所記載的關于現有的變頻器裝置的過電流檢測電路中的電壓輸入部1及整流部2的所有內容,顯然能夠分別適用于本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路中的電壓輸入部1及整流部2,故而在此不再重復進行說明。
反向變換部30由包括運算放大器301的差動放大器構成,該運算放大器301的同相輸入端施加有電壓Vcc/2,在反相輸入端與整流部2的二極管列的共陽端Tanode之間連接有第一電阻R1,在輸出端與第一電阻R1的反相輸入端側的端部之間連接有第二電阻R2。
在反向變換部30中,可通過電阻分壓來實現施加在同相輸入端上的電壓Vcc/2。還有,當第一電阻R1和第二電阻R2的電阻值相同(即,R1=R2)時,根據差動放大器的各參數之間的公知的關系,可由以下的公式(9)來示出從運算放大器301的輸出端輸出的電壓值Vo。
Vo=(R1+R2)/R1×Vcc/2?R2/R1×Vanode=Vcc?Vanode(9)
向以上公式(9)代入上述公式(2)、(3)及(4),則可推導出以下公式(10)。
Vo=Vcc?Vmin?VF1=Vmax?VF1=Vcathode(10)
從以上公式(10)及(5)可知,反向變換部30具有如下功能:將從整流部2的二極管列的共陽端Tanode接收到的電壓波形Vanode反向變換為以Vcc/2軸為基準與該電壓波形Vanode上下對稱的輸出波形Vo(=Vcathode)。
并且,若將公式(2)~(3)也考慮進去,則還可認為反向變換部30具有如下功能:將位于任一足夠小的時間區間(或者相位區間)內的三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中具有最小電壓值的相的交流電壓的電壓波形Vmin,反向變換為以Vcc/2軸為基準與該電壓波形Vmin上下對稱的電壓波形即電壓波形Vmax(=Vcc?Vmin)。
圖5是用于說明本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路的反向變換部30的反向變換結果的波形圖,示出了位于任一足夠小的時間區間(或者相位區間)內的三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中具有最小電壓值的相的交流電壓的電壓波形Vmin被反向變換部30反向變換為電壓波形Vcc?Vmin的狀態。另外,為了便于說明,還同時示出了不經由反向變換部30的電壓波形Vmax。
還有,參照關于現有的變頻器裝置的過電流檢測電路的說明,在本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路中,三相輸入電壓各相的交流電壓Vu、Vv、Vw之間的相位差為120度,各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的正弦波的周期及振幅相同,所以即使是各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中的任一相的交流電壓(例如,U相電壓Vu)也能夠代表其他相的交流電壓(例如,V相電壓Vv或者W相電壓Vw)的行為,因而在圖5中僅示出了U相電壓Vu的波形部分。
然而,實際的波形并不是理想的正弦波,而是包含高頻諧波成分的正弦波(圖5中的粗實線部分)。而且,除了所圖示的U相電壓Vu的波形部分以外,還存在與該U相電壓Vu的波形部分分別具有120度的相位差且周期及振幅相同的V相電壓Vv及W相電壓Vw的波形部分,所以實際的波形是三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw各自的電壓波形Vmax以及各相的交流電壓Vu、Vv、Vw各自的電壓波形Vmin被反向變換部30反向變換后的各電壓波形Vcc?Vmin相交替交叉形成的波形。圖6示出了這樣的波形。
圖6是用于說明本發明的變頻器裝置的過電流檢測電路的動作的波形圖,同時示出了三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw各自的電壓波形Vmax以及各相的交流電壓Vu、Vv、Vw各自的電壓波形Vmin被反向變換部30反向變換后的各電壓波形Vcc?Vmin。如該圖所示,各相的交流電壓Vu、Vv、Vw各自的電壓波形Vmax在其電壓值約為V”cross的位置與相鄰的其他相的電壓波形Vmin被反向變換部30反向變換后的電壓波形Vcc?Vmin相交叉。換言之,三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw各自的電壓波形Vmax以及各相的交流電壓Vu、Vv、Vw各自的電壓波形Vmin被反向變換部30反向變換后的各電壓波形Vcc?Vmin,以其電壓值約為V”cross的各交叉節點為基準交替地具有最大電壓值(圖6中的粗實線部分)。即,從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode和從反向變換部30的輸出端輸出的電壓值Vo交替地具有最大電壓值。
重新返回圖4,電壓值選擇部50包括正向管壓降VF2值的相同程度高的2個二極管,其中的一個二極管的正極與整流部2的共陰端Tcathode相連接,另一個二極管的正極與反向變換部30的輸出端相連接,各二極管的負極相連接而構成電壓值選擇部50的共陰端。
如同整流部2的二極管列的導通原理,電壓值選擇部50僅使施加有特定電壓波形的二極管導通,該特定電壓波形是指,在從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode和從反向變換部30的輸出端輸出的電壓值Vo中電壓值大的電壓波形。即,在從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode和從反向變換部30的輸出端輸出的電壓值Vo中,電壓值選擇部50選擇性地僅使電壓值大的電壓波形通過。
另外,從整流部2的共陰端Tcathode輸出的輸出電壓Vcathode通過電壓值選擇部50中的一個二極管時,電壓值會下降VF2,致使該電壓值變為Vcathode?VF2=Vmax?VF1?VF2。而且,從反向變換部30的輸出端輸出的輸出電壓Vo通過電壓值選擇部50中的另一個二極管時,電壓值下降VF2,致使該電壓值變為Vo?VF2=Vmax?VF1?VF2。
由此可知,各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的電壓波形Vmax通過了電壓值選擇部50的一個二極管之后的電壓值與各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的電壓波形Vmin通過了反向變換部30及電壓值選擇部50的另一個二極管之后的電壓值變得完全一致。因此,為了確保基于分別通過了電壓值選擇部50的2個二極管之后的電壓值的過電流抑制(OCS)功能的抑制等級及過電流封鎖(OCT)功能的封鎖等級的一致性,優選地,應該選擇這2個部分的電壓值中的最大電壓值來進行比較判斷處理。
為此,利用電壓值選擇部50,在三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的電壓波形Vmax和三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw的電壓波形Vmin被反向變換部30反向變換之后的電壓波形Vo中選擇最大電壓值來形成選擇電壓波形,并從電壓值選擇部50的共陰端輸出該選擇電壓波形。選擇電壓波形的電壓值Vselect可由以下公式(11)示出。
Vselect=Vmax?VF1?VF2(11)
還有,由于電壓值選擇部50的各二極管的正向管壓降VF2依賴于流過該二極管的電流值,所以為了使過電壓值選擇部50的2個二極管的電流值一致,優選在整流部2的共陰端Tcathode設置由第三電阻R3構成的補償電阻40,該補償電阻40用于使部分電流分流至地線以確保2個二極管的正向管壓降的一致性。第三電阻R3有選為可變電阻器。
OCS判斷部60包括由運算放大器構成的OCS比較器601,用于接收從電壓值選擇部50的共陰端輸出的電壓值Vselect并與預先設定的OCS基準電壓值Vref3進行比較。此時,OCS判斷部60通過OCS比較器601來比較判斷從電壓值選擇部50的共陰端輸出的電壓值Vselect是否為預先設定的OCS基準電壓值Vref3以上,即,比較判斷向整流部2輸入的電壓波形Vmax部分的電壓值是否為Vref3+VF1+VF2以上或者向整流部2輸入的電壓波形Vmin部分的電壓值是否為Vref3?VF1?VF2以下(參照圖6),由此判斷是否啟動過電流抑制(OCS)功能。
還有,OCT判斷部70包括由運算放大器構成的OCT比較器701,用于接收從電壓值選擇部50的共陰端輸出的電壓值Vselect并與預先設定的OCT基準電壓值Vref4進行比較。此時,OCT判斷部70通過OCT比較器701來比較判斷從電壓值選擇部50的共陰端輸出的電壓值Vselect是否為預先設定的OCT基準電壓值Vref4以上,即,比較判斷向整流部2輸入的電壓波形Vmax部分的電壓值是否為Vref4+VF1+VF2以上或者向整流部2輸入的電壓波形Vmin部分的電壓值是否為Vref4?VF1?VF2以下(參照圖6),由此判斷是否啟動過電流封鎖(OCT)功能。
此時,上述各參數之間的大小關系如下。
Vcc>Vref4>Vref3>V”cross>Vcross>Vcc/2(12)
以下,參照圖2、圖3及圖6,對本發明的過電流檢測電路的動作進行說明。
首先,將三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw施加至整流部2。
如圖2所示,各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中某一相的交流電壓具有最大電壓值的時間區間(或者相位區間;例如交叉節點b與c之間的區間),重疊于與該相相鄰的另一相的交流電壓具有最小電壓值的時間區間(或者相位區間;例如交叉節點a’與b’之間的區間或者交叉節點b’與c’之間的區間)。換言之,就任一足夠小的時間區間(或者相位區間)而言,各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中某一相的交流電壓具有最大電壓值的同時,與該相相鄰的另一相的交流電壓具有最小電壓值。
在交叉節點a與a’之間的時間區間(或者相位區間)內,在施加于整流部2的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中,U相電壓Vu的波形Vmax具有最大電壓值,此時,僅使與U相電壓Vu相連接的上側二極管導通,從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode為Vcathode=Vmax?VF1。同時,在施加于整流部2的三相輸入電壓的各相的交流電壓Vu、Vv、Vw中,V相電壓Vv的波形Vmin具有最小電壓值,此時,僅使與V相電壓Vv相連接的下側二極管導通,從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode為Vmin+VF1。
從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode直接輸入至電壓值選擇部50的一個二極管。
從整流部2的共陽端Tanode輸出的電壓值Vanode輸入至反向變換部30,并從該反向變換部30的輸出端輸出反向變換后的輸出波形Vo(=Vcc?Vmin?VF1=Vmax?VF1)(參照圖5中的電壓波形Vcc?Vmin)。
從反向變換部30的輸出端輸出的電壓波形Vo(=Vcc?Vmin?VF1)輸入至電壓值選擇部50的另一個二極管。
電壓值選擇部50在從整流部2的共陰端Tcathode輸出的電壓值Vcathode和從反向變換部30的輸出端輸出的電壓值Vo中選擇電壓值大的電壓波形來形成選擇電壓波形Vselect,并從電壓值選擇部50的共陰端輸出該選擇電壓波形Vselect。
從電壓值選擇部50的共陰端輸出的電壓值Vselect輸入至OCS判斷部60。OCS判斷部60比較判斷電壓值Vselect是否為預先設定的OCS基準電壓值Vref3以上,即,比較判斷向整流部2輸入的電壓波形Vmax部分的電壓值是否為Vref3+VF1+VF2以上或者向整流部2輸入的電壓波形Vmin部分的電壓值是否為Vref3?VF1?VF2以下(參照圖6)。
若電壓值Vselect小于預先設定的OCS基準電壓值Vref3,則變頻器裝置不啟動過電流抑制(OCS)功能及過電流封鎖(OCT)功能而正常進行動作。
若電壓值Vselect為預先設定的OCS基準電壓值Vref3以上,則變頻器裝置啟動過電流抑制(OCS)功能,自動降低頻率和輸出電壓來降低輸出電流。
另外。從電壓值選擇部50的共陰端輸出的電壓值Vselect還輸入至OCT判斷部70。OCT判斷部70比較判斷電壓值Vselect是否為預先設定的OCT基準電壓值Vref4以上,即,比較判斷向整流部2輸入的電壓波形Vmax部分的電壓值是否為Vref4+VF1+VF2以上或者向整流部2輸入的電壓波形Vmin部分的電壓值是否為Vref4?VF1?VF2以下(參照圖6)。
若電壓值Vselect小于預先設定的OCT基準電壓值Vref4,則變頻器裝置根據OCS判斷部60的比較判斷結果來判斷是否啟動過電流抑制(OCS)功能。
若電壓值Vselect為預先設定的OCT基準電壓值Vref4以上,則變頻器裝置啟動過電流封鎖(OCT)功能,停止輸出來實現自我保護。
在交叉節點a’與b之間、b與b’之間、b’與c之間、c與c’之間、c’與d之間,…等時間區間(或者相位區間)內,本發明的過電流檢測電路也以與如上所述的交叉節點a與a’之間的時間區間(或者相位區間)內的動作方法類似的方式進行動作,故而在此不再重復進行說明。
以上參照附圖,對于本發明的過電流檢測電路及具有該過電流檢測電路的變頻器裝置進行了說明,但這些內容是本發明的最佳實施例,不可視為對本發明的限定。
例如,在以上的實施例中,雖然舉例說明了用于三相變頻器裝置的過電流檢測電路,但本發明的過電流檢測電路也可以適用于三個以上相的變頻器裝置,為此,只要將整流部2構成為對應于三個以上的相的全波整流電路即可。
因此,對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明的技術思想的范疇的范圍內實施的多種變形及模仿,顯然均屬于本發明的保護范圍。

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