太阳城集团

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过电流检测电路及具有该过电流检测电路的变频器装置.pdf

摘要
申请专利号:

CN201210406978.9

申请日:

2012.10.23

公开号:

CN103078482B

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02M 1/32申请日:20121023|||公开
IPC分类号: H02M1/32(2007.01)I; H02H7/10; G01R19/00 主分类号: H02M1/32
申请人: 乐星产电(无锡)有限公司
发明人: 成爱军
地址: 214028 江苏省无锡市国家高新技术产业开发区乐星路LS产业园
优先权: 2011.10.26 CN 201110328214.8
专利代理机构: 隆天国际知识产权代理有限公司 72003 代理人: 金相允;向勇
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法律状态
申请(专利)号:

CN201210406978.9

授权太阳城集团号:

太阳城集团103078482B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.28|||2013.06.05|||2013.05.01

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明涉及过电流检测电路及具有该电路的变频器装置。该过电流检测电路的特征在于,包括:电压输入部,其用于输入对检测到的变频器装置的输出电流进行转换得到的输入电压;整流部,其具有用于构成全波整流电路的二极管列,用于对从电压输入部接收到的输入电压进行整流;反向变换部,其用于对从整流部的共阳端接收到的电压波形进行反向变换;电压值选择部,其在从整流部的共阴端输出的电压波形和从反向变换部输出的电压波形中,选择性地使电压值小的电压波形通过;过电流抑制判断部,其根据从电压值选择部接收到的电压值来判断是否启动过电流抑制功能;过电流封锁判断部,其根据从电压值选择部接收到的电压值来判断是否启动过电流封锁功能。

权利要求书

权利要求书一种变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,包括:
电压输入部,其用于输入对检测到的变频器装置的输出电流进行转换得到的输入电压;
整流部,其具有用于构成全波整流电路的二极管列,用于对从上述电压输入部接收到的上述输入电压进行整流;
反向变换部,其用于对从上述整流部的共阳端接收到的电压波形进行反向变换;
电压值选择部,其在从上述整流部的共阴端输出的电压波形和从上述反向变换部输出的电压波形中,选择性地使电压值小的电压波形通过;
过电流抑制判断部,其根据从上述电压值选择部接收到的电压值来判断是否启动过电流抑制功能;
过电流封锁判断部,其根据从上述电压值选择部接收到的电压值来判断是否启动过电流封锁功能。
根据权利要求1所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,从上述电压输入部接收到的上述输入电压的各相的电压值的范围为0~+Vcc,而且上述各相的电压波形以Vcc/2轴为基准对称。
根据权利要求2所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,在上述整流部的共阳端施加有高电压Vcc。
根据权利要求3所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述反向变换部用于将从上述整流部的共阳端接收到的电压波形反向变换为以Vcc/2轴为基准与从上述整流部的共阳端接收到的该电压波形上下对称的波形。
根据权利要求3所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述反向变换部由包括运算放大器的差动放大器构成,该运算放大器的同相输入端施加有电压Vcc/2,在反相输入端与上述整流部的共阳端之间连接有第一电阻,在输出端与上述第一电阻的反相输入端侧的端部之间连接有电阻值与上述第一电阻的电阻值相同的第二电阻。
根据权利要求5所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,施加于上述运算放大器的同相输入端的电压Vcc/2是通过电阻分压来获得的。
根据权利要求1至4中的任一项所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述电压值选择部包括正向管压降值的相同程度高的2个二极管。
根据权利要求5或6所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述电压值选择部包括正向管压降值的相同程度高的2个二极管。
根据权利要求8所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述2个二极管中的一个二极管的正极与上述整流部的共阴端相连接,另一个二极管的正极与上述第一运算放大器的输出端相连接,各二极管的负极相连接而构成上述电压值选择部的共阴端。
根据权利要求7至9中任一项所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,在上述整流部的共阴端设置有补偿电阻,该补偿电阻用于使部分电流分流至地线,来确保上述2个二极管的正向管压降值的一致性。
根据权利要求1至6中的任一项所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述过电流抑制判断部包括过电流抑制比较器,该过电流抑制比较器接收从上述电压值选择部输出的电压值并与预先设定的过电流抑制基准电压值进行比较。
根据权利要求11所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述过电流抑制判断部通过上述过电流抑制比较器来比较判断从上述电压值选择部输出的电压值是否为预先设定的过电流抑制基准电压值以上,由此判断是否启动过电流抑制功能。
根据权利要求1至6中的任一项所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述过电流封锁判断部包括过电流封锁比较器,该过电流封锁比较器接收从上述电压值选择部输出的电压值并与预先设定的过电流封锁基准电压值进行比较。
根据权利要求13所述的变频器装置的过电流检测电路,其特征在于,上述过电流封锁判断部通过上述过电流封锁比较器来比较判断从上述电压值选择部输出的电压值是否为预先设定的过电流封锁基准电压值以上,由此判断是否启动过电流封锁功能。
太阳城集团一种变频器装置,其特征在于,具有权利要求1至14中的任一项所述的过电流检测电路。

说明书

说明书过电流检测电路及具有该过电流检测电路的变频器装置
技术领域
本发明涉及一种变频器装置,尤其是涉及一种变频器装置的过电流检测电路。
背景技术
通常,变频器装置是一种通过调节从电网输入的电力的频率来调节电动机的速度的装置。利用变频器装置的电动机调速,具有调速范围宽,调速精度高,动态响应快,低速转矩好,节约能源,工作效率高,使用方便等优点。
利用变频器装置来进行调速,不仅能够使电动机在节能的转速下运行,而且还能够大幅度提高电动机转速的控制精度,从而人能够提高工艺质量和生产效率。
变频器装置的负载主要是电动机。一旦电动机负载过大甚至堵转,如果变频器装置不采取保护措施,会引起变频器装置过热而发生故障。因此,现有的变频器装置具有过电流检测电路,以便在发生这样的状况时采取保护措施。
图1是示出了现有的变频器装置的过电流检测电路的图。
如图1所示,现有的变频器装置的过电流检测电路包括:电压输入部1,其用于输入三相输入电压,该三相输入电压是对利用电流传感器等来检测到的变频器装置的输出电流进行转换而得到的;整流部2,其具有构成三相全波整流电路的二极管列,用于对从电压输入部1接收到的三相输入电压进行整流;OCS判断部3,其根据从整流部2的二极管列的共阳端Tanode及共阴端Tcathode接收到的电压来判断是否启动过电流抑制(OCS,Over Current Suppression)功能;OCT判断部4,其根据从整流部2的二极管列的共阳端Tanode及共阴端Tcathode接收到的电压来判断是否启动过电流封锁(OCT,Over Current Trip)功能。
图2是从现有的变频器装置的过电流检测电路的电压输入部1输入的三相输入电压的各相的交流电压的波形图。
如图2所示,从现有的变频器装置的过电流检测电路的电压输入部1输入的三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw的波形是周期及振幅相同且各相之间的相位差为120度的正弦波,各相的电压值的数值范围均在0~+Vcc,各相的电压波形以Vcc/2轴为基准对称。上述“电压波形以Vcc/2轴为基准对称”是指,电压波形与将该电压波形沿着ωt轴的+方向或‑方向移动半周期而得到的电压波形以Vcc/2轴为基准上下对称。
虽在图2中示出了三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw为理想的正弦波的情形,但各相的交流电压Vu、Vv、Vw的实际波形是包含高频谐波成分的正弦波。此时,各相的交流电压Vu、Vv、Vw的实际波形也视为属于“电压波形以Vcc/2轴为基准对称”的情况。
如图2所示,三相输入电压的任一相的交流电压的正弦波,在该相的电压值成为Vcross或V’cross的位置与相邻的另一相的电压波形相交叉。换言之,三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw以其电压值成为Vcross的各交叉节点a、b、c、d为基准交替地具有最大电压值,并以其电压值成为V’cross的各交叉节点a’、b’、c’、d’为基准交替地具有最小电压值。在实际波形含有高频谐波成分的情况下,与理想的正弦波的情况相比,除了各交叉节点的位置在Vcross附近或者V’cross附近发生变化之外,三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw也以Vcross附近的各交叉节点为基准交替地具有最大电压值,并以V’cross附近的各交叉节点为基准交替地具有最小电压值。
由于各相的电压波形以Vcc/2轴为基准对称,故而成立公式(1)。
V’cross=Vcc‑Vcross(Vcc>Vcross>V’cross>0)    (1)
整流部2利用6个二极管来构成三相全波整流电路。就与整流部2的共阴端Tcathode相连接的三个上部二极管而言,仅使与在三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中具有最大电压值的相的交流电压相连接的二极管导通,此时,假设整流部2的各二极管的正向管压降为VF1,那么,整流部2的共阴端Tcathode的电压值Vcathode可由以下的公式(2)来算出。
Vcathode=Vmax‑VF1    (2)
其中,Vmax是指,在任一足够小的太阳城集团区间(或者相位区间)内,三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中具有最大电压值的相的交流电压的波形。其中,所谓太阳城集团区间(或者相位区间)“足够小”是指,在该太阳城集团区间(或者相位区间)内,不同时存在2个以上的相的交流电压具有最大电压值,或者不同时存在2个以上的相的交流电压具有最小电压值。
还有,就与整流部2的共阳端Tanode相连接的3个下部二极管而言,如图1所示,由于在整流部2的共阳端Tanode施加有高电压Vcc,因而仅使与在三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中具有最小电压值的相的交流电压相连接的二极管导通,此时,从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode可由以下的公式(3)来算出。
Vanode=Vmin+VF1    (3)
其中,Vmin是指,在任一足够小的太阳城集团区间(或者相位区间)内,三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中具有最小电压值的相的交流电压的波形。
如上所述,三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw的波形是周期及振幅相同且各相之间的相位差为120度的正弦波,各相的电压波形以Vcc/2轴为基准对称,而且考虑到以上的公式(1),则会成立以下的公式(4)。
Vmin=Vcc‑Vmax    (4)
图3是用于说明现有的变频器装置的过电流检测电路的动作的三相输入电压的波形图。就现有的变频器装置的过电流检测电路而言,由于三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw之间的相位差为120度,各相的交流电压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电压Vu、Vv、Vw中的任一相的交流电压(例如,U相电压Vu)也能够代表其他相的交流电压(例如,V相电压Vv或者W相电压Vw)的行为,因而在图3中仅示出了图2中的U相电压Vu的波形。下面,利用U相电压Vu的波形来说明过电流检测电路的动作。其中,电压Vu的波形并不是理想的正弦波,而是包含高频谐波成分的实际正弦波(图3中的粗实线部分)。
参照图3,在U相电压Vu的波形中,电压值为Vcross以上的部分(位于Vcc/2轴的上方的实线部分)就是上述电压波形Vmax,电压值为V’cross以下的部分(位于Vcc/2轴的下方的实线部分)就是上述电压波形Vmin,这2个部分的电压波形Vmax及Vmin会影响到整流部2的共阴端Tcathode的电压值Vcathode以及共阳端Tanode的电压值Vanode。
OCS判断部3包括:第一比较器31,其由运算放大器构成,接收从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode并与预先设定的第一OCS基准电压值Vref1进行比较,由此判断是否启动过电流抑制(OCS)功能;第二比较器32,其由运算放大器构成,接收从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode并与预先设定的第二OCS基准电压值V’ref1进行比较,由此判断是否启动过电流抑制(OCS)功能。此时,在第一比较器31中,比较判断从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode是否为预先设定的第一OCS基准电压值Vref1以上,即,比较判断向整流部2输入的电压波形Vmax的电压值是否为Vref1+VF1以上,而在第二比较器32中,比较判断从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode是否为预先设定的第二OCS基准电压值V’ref1以下,即,比较判断向整流部2输入的电压波形Vmin的电压值是否为V’ref1‑VF1以下(参照图3)。
另外,能够由上述公式(2)~公式(4)导出以下的公式(5)。
Vanode=Vcc‑Vcathode(5)
因此,为了在各相的交流电压Vu、Vv、Vw中的电压波形Vmax及电压波形Vmin部分之间确保过电流抑制(OCS)等级的一致性,即,为了确保从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode及从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode之间的比较等级的一致性,Vref1和V’ref1优选满足以下公式(6)。
V’ref1=Vcc‑Vref1(6)
还有,OCT判断部4包括:第三比较器41,其由运算放大器构成,接收从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode并与预先设定的第一OCT基准电压值Vref2进行比较,由此判断是否启动过电流封锁(OCT)功能;第四比较器42,其由运算放大器构成,接收从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode并与预先设定的第二OCT基准电压值V’ref2进行比较,由此判断是否启动过电流封锁(OCT)功能。此时,在第三比较器41中,比较判断从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode是否为预先设定的第一OCT基准电压值Vref2以上,即比较判断向整流部2输入的电压波形Vmax的电压值是否为Vref2+VF1以上,而在第四比较器42中,比较判断从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode是否为预先设定的第二OCT基准电压值V’ref1以下,即比较判断向整流部2输入的电压波形Vmin的电压值是否为V’ref2‑VF1以下(参照图3)。
鉴于上述的公式(5),为了在各相的交流电压Vu、Vv、Vw中的电压波形Vmax及电压波形Vmin部分之间确保过电流封锁(OCT)等级的一致性,Vref2和V’ref2优选满足以下的公式(7)。
V’ref2=Vcc‑Vref2(7)
此时,上述各参数之间的大小关系如下。
Vcc>Vref2>Vref1>Vcross>Vcc/2>V’cross>V’ref1>V’ref2>0(8)
以下,参照图3,对现有的变频器装置的过电流检测电路的动作进行说明。
首先,将三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw施加至整流部2。
如上所述,即使是在各相的交流电压Vu、Vv、Vw中的任一相的交流电压(例如,U相电压Vu)都能够代表其他相的交流电压(例如,V相电压Vv或者W相电压Vw)的行为,故而在此仅观察U相电压Vu的行为。
参照图3,先观察电压值(V)为Vcross的交叉节点a与交叉节点b之间的区间。在施加至整流部2的三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中,U相电压Vu的波形的以粗实线标出的部分成为具有最大电压值的上述电压波形Vmax,此时,仅使与U相电压Vu相连接的上侧二极管导通,从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode为Vmax‑VF1。
此时,在T0~T1区间,OCS判断部3的第一比较器31比较判断为从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode小于预先设定的第一OCS基准电压值Vref1,即,比较判断为向整流部2输入的电压波形Vmax的电压值小于Vref1+VF1。同时,OCT判断部4的第三比较器41也比较判断为从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode小于预先设定的第一OCT基准电压值Vref2,即,比较判断为向整流部2输入的电压波形Vmax的电压值小于Vref2+VF1。因此,变频器装置不启动过电流抑制(OCS)功能以及过电流封锁(OCT)功能而正常进行动作。
在T1~T2区间,OCS判断部3的第一比较器31及OCT判断部4的第三比较器41比较判断为从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode在预先设定的第一OCS基准电压值Vref1以上且小于预先设定的第一OCT基准电压值Vref2,即,比较判断为向整流部2输入的电压波形Vmax的电压值在Vref1+VF1以上且小于Vref2+VF1。因此,变频器装置启动过电流抑制(OCS)功能,自动降低频率和输出电压来降低输出电流。
在T2~T3区间,OCS判断部3的第一比较器31及OCT判断部4的第三比较器41比较判断为从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode在预先设定的第一OCS基准电压值Vref1以上且预先设定的第一OCT基准电压值Vref2以上,即,比较判断为向整流部2输入的电压波形Vmax的电压值在Vref1+VF1以上且Vref2+VF1以上。因此,变频器装置启动过电流封锁(OCT)功能,停止输出来实现自我保护。
另外,接着观察电压值(V)为V’cross的交叉节点b’与交叉节点c’之间的区间。在施加至整流部2的三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中,U相电压Vu的波形的以粗实线标出的部分成为具有最小电压值的上述波形Vmin,此时,仅使与U相电压Vu相连接的下侧二极管导通,从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode为Vmin+VF1。
此时,在T’0~T’1区间,OCS判断部3的第二比较器32比较判断为从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode在预先设定的第二OCS基准电压值V’ref1以上,即,比较判断为向整流部2输入的电压波形Vmin的电压值在V’ref1‑VF1以上。同时,OCT判断部4的第四比较器42也比较判断为从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode在预先设定的第二OCT基准电压值V’ref2以上,即,比较判断为向整流部2输入的电压波形Vmin的电压值在V’ref2‑VF1以上。因此,变频器装置部启动过电流抑制(OCS)功能以及过电流封锁(OCT)功能而正常进行动作。
在T’1~T’2区间,OCS判断部3的第二比较器32及OCT判断部4的第四比较器42比较判断为从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode在预先设定的第二OCS基准电压值V’ref1以下且大于预先设定的第二OCT基准电压值V’ref2,即,比较判断为向整流部2输入的电压波形Vmin的电压值在V’ref1‑VF1以下且大于V’ref2‑VF1。因此,变频器装置启动过电流抑制(OCS)功能,自动降低频率和输出电压来降低输出电流。
在T’2~T’3区间,OCS判断部3的第二比较器32及OCT判断部4的第四比较器42比较判断为从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode在预先设定的第二OCS基准电压值V’ref1以下且预先设定的第二OCT基准电压值V’ref2以下,即,比较判断为向整流部2输入的电压波形Vmin的电压值在V’ref1‑VF1以下且Vref2‑VF1以下。因此,变频器装置启动过电流封锁(OCT)功能,停止输出来实现自我保护。
由上述可知,在现有的变频器装置的过电流检测电路中,将由电流传感器等检测到的变频器装置的输出电流转换为电压信号来得到三相输入电压,并由整流部2对该三相输入电压进行二极管整流并分别与预先设定的基准电压值Vref1及V’ref1,Vref2及V’ref2进行比较,由此判断是否启动OCS/OCT功能。若从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode为预先设定的基准电压值Vref1以上,或者从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode为预先设定的基准电压值V’ref1以下,则启动OCS功能;若从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode为预先设定的基准电压值Vref2以上,或者从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode为预先设定的基准电压值V’ref1以下,则启动OCT功能。启动OCS功能,则变频器装置自动降低频率和输出电压来降低输出电流,此时,若电流值进一步升高而启动OCT功能,则变频器装置停止输出来实现自我保护。
这样的过电流抑制方法虽具有电路简单的优点,但为了构成4个比较器而使用4个昂贵的运算放大器,因而存在电路的制造成本变高且用于构成过电流检测电路的印刷电路板(PCB)的尺寸变大的缺点。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的,本发明的目的在于提供一种制造成本低且用于构成过电流检测电路的PCB的尺寸小的过电流检测电路及具有该过电流检测电路的变频器装置。
用于实现上述目的的本发明的过电流检测电路的特征在于,包括:电压输入部,其用于输入对检测到的变频器装置的输出电流进行转换得到的输入电压;整流部,其具有用于构成全波整流电路的二极管列,用于对从上述电压输入部接收到的上述输入电压进行整流;反向变换部,其用于对从上述整流部的共阳端接收到的电压波形进行反向变换;电压值选择部,其在从上述整流部的共阴端输出的电压波形和从上述反向变换部输出的电压波形中,选择性地使电压值小的电压波形通过;过电流抑制判断部,其根据从上述电压值选择部接收到的电压值来判断是否启动过电流抑制功能;过电流封锁判断部,其根据从上述电压值选择部接收到的电压值来判断是否启动过电流封锁功能。
上述过电流检测电路的特征在于,从上述电压输入部接收到的上述输入电压的各相的电压值的范围为0~+Vcc,而且上述各相的电压波形以Vcc/2轴为基准对称。
上述过电流检测电路的特征在于,在上述整流部的共阳端施加有高电压Vcc。
上述过电流检测电路的特征在于,上述反向变换部用于将从上述整流部的共阳端接收到的电压波形反向变换为以Vcc/2轴为基准与从上述整流部的共阳端接收到的该电压波形上下对称的波形。
在上述过电流检测电路中,优选地,上述反向变换部由包括运算放大器的差动放大器构成,该运算放大器的同相输入端施加有电压Vcc/2,在反相输入端与上述整流部的共阳端之间连接有第一电阻,在输出端与上述第一电阻的反相输入端侧的端部之间连接有电阻值与上述第一电阻的电阻值相同的第二电阻。
在上述过电流检测电路中,优选地,施加于上述运算放大器的同相输入端的电压Vcc/2是通过电阻分压来获得的。
在上述过电流检测电路中,优选地,上述电压值选择部包括正向管压降值的相同程度高的2个二极管。
在上述过电流检测电路中,优选地,上述2个二极管中的一个二极管的正极与上述整流部的共阴端相连接,另一个二极管的正极与上述第一运算放大器的输出端相连接,各二极管的负极相连接而构成上述电压值选择部的共阴端。
在上述过电流检测电路中,优选地,在上述整流部的共阴端设置有补偿电阻,该补偿电阻用于使部分电流分流至地线,来确保上述2个二极管的正向管压降值的一致性。
在上述过电流检测电路中,优选地,上述过电流抑制判断部包括过电流抑制比较器,该过电流抑制比较器接收从上述电压值选择部输出的电压值并与预先设定的过电流抑制基准电压值进行比较。
在上述过电流检测电路中,优选地,上述过电流抑制判断部通过上述过电流抑制比较器来比较判断从上述电压值选择部输出的电压值是否为预先设定的过电流抑制基准电压值以上,由此判断是否启动过电流抑制功能。
在上述过电流检测电路中,优选地,上述过电流封锁判断部包括过电流封锁比较器,该过电流封锁比较器接收从上述电压值选择部输出的电压值并与预先设定的过电流封锁基准电压值进行比较。
在上述过电流检测电路中,优选地,上述过电流封锁判断部通过上述过电流封锁比较器来比较判断从上述电压值选择部输出的电压值是否为预先设定的过电流封锁基准电压值以上,由此判断是否启动过电流封锁功能。
用于实现上述目的的本发明的变频器装置的特征在于,具有上述的过电流检测电路。
若采用本发明,则与现有的变频器装置的过电流检测电路相比,能够少用一个昂贵的运算放大器,所以不仅能够降低制造成本,而且还能够缩小用于构成过电流检测电路的PCB的尺寸。
附图说明
图1是示出了现有的变频器装置的过电流检测电路的图。
图2是从变频器装置的过电流检测电路的电压输入部输入的三相输入电压的各相的交流电压的波形图。
图3是用于说明现有的变频器装置的过电流检测电路的动作的三相输入电压的波形图。
图4是示出了本发明的变频器装置的过电流检测电路的图。
图5是用于说明本发明的变频器装置的过电流检测电路的反向变换部的反向变换结果的波形图。
图6是用于说明本发明的变频器装置的过电流检测电路的动作的波形图。
附图标记的说明
1  电压输入部
2  整流部
3  OCS判断部
31  第一比较器    32  第二比较器
4  OCT判断部
41  第三比较器    42  第四比较器
30  反向变换部
301  运算放大器    R1  第一电阻    R2  第二电阻
40  补偿电阻
R1  第三电阻
50  电压值选择部
60  OCS判断部
601  OCS比较器
70  OCT判断部
701  OCT比较器
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的具体实施例进行详细说明。
图4是示出了本发明的变频器装置的过电流检测电路的图。
如图4所示,本发明的变频器装置的过电流检测电路包括:电压输入部1,其用于输入三相输入电压,该三相输入电压是检测变频器装置的输出电流并转换为电压信号而得到的;整流部2,其具有用于构成三相全波整流电路的二极管列,用于对从过电压输入部1接收到的三相输入电压进行整流;反向变换部30,其用于对从整流部2的二极管列的共阳端Tanode接收到的电压波形进行反向变换;电压值选择部50,其在从整流部2的二极管列的共阴端Tcathode输出的电压波形及从反向变换部30输出的电压波形中,选择性地使电压值小的电压波形通过;OCS判断部60,其根据从电压值选择部50接收到的电压值来判断是否启动过电流抑制(OCS)功能;OCT判断部70,其根据从电压值选择部50接收到的电压值来判断是否启动过电流封锁(OCT)功能。
对比图4及图1可知,本发明的变频器装置的过电流检测电路及现有的变频器装置的过电流检测电路中的电压输入部1及整流部2的结构相同。因此,以上所记载的太阳城集团现有的变频器装置的过电流检测电路中的电压输入部1及整流部2的所有内容,显然能够分别适用于本发明的变频器装置的过电流检测电路中的电压输入部1及整流部2,故而在此不再重复进行说明。
反向变换部30由包括运算放大器301的差动放大器构成,该运算放大器301的同相输入端施加有电压Vcc/2,在反相输入端与整流部2的二极管列的共阳端Tanode之间连接有第一电阻R1,在输出端与第一电阻R1的反相输入端侧的端部之间连接有第二电阻R2。
在反向变换部30中,可通过电阻分压来实现施加在同相输入端上的电压Vcc/2。还有,当第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值相同(即,R1=R2)时,根据差动放大器的各参数之间的公知的关系,可由以下的公式(9)来示出从运算放大器301的输出端输出的电压值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),则可推导出以下公式(10)。
Vo=Vcc‑Vmin‑VF1=Vmax‑VF1=Vcathode(10)
从以上公式(10)及(5)可知,反向变换部30具有如下功能:将从整流部2的二极管列的共阳端Tanode接收到的电压波形Vanode反向变换为以Vcc/2轴为基准与该电压波形Vanode上下对称的输出波形Vo(=Vcathode)。
并且,若将公式(2)~(3)也考虑进去,则还可认为反向变换部30具有如下功能:将位于任一足够小的太阳城集团区间(或者相位区间)内的三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中具有最小电压值的相的交流电压的电压波形Vmin,反向变换为以Vcc/2轴为基准与该电压波形Vmin上下对称的电压波形即电压波形Vmax(=Vcc‑Vmin)。
图5是用于说明本发明的变频器装置的过电流检测电路的反向变换部30的反向变换结果的波形图,示出了位于任一足够小的太阳城集团区间(或者相位区间)内的三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中具有最小电压值的相的交流电压的电压波形Vmin被反向变换部30反向变换为电压波形Vcc‑Vmin的状态。另外,为了便于说明,还同时示出了不经由反向变换部30的电压波形Vmax。
还有,参照太阳城集团现有的变频器装置的过电流检测电路的说明,在本发明的变频器装置的过电流检测电路中,三相输入电压各相的交流电压Vu、Vv、Vw之间的相位差为120度,各相的交流电压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电压Vu、Vv、Vw中的任一相的交流电压(例如,U相电压Vu)也能够代表其他相的交流电压(例如,V相电压Vv或者W相电压Vw)的行为,因而在图5中仅示出了U相电压Vu的波形部分。
然而,实际的波形并不是理想的正弦波,而是包含高频谐波成分的正弦波(图5中的粗实线部分)。而且,除了所图示的U相电压Vu的波形部分以外,还存在与该U相电压Vu的波形部分分别具有120度的相位差且周期及振幅相同的V相电压Vv及W相电压Vw的波形部分,所以实际的波形是三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw各自的电压波形Vmax以及各相的交流电压Vu、Vv、Vw各自的电压波形Vmin被反向变换部30反向变换后的各电压波形Vcc‑Vmin相交替交叉形成的波形。图6示出了这样的波形。
图6是用于说明本发明的变频器装置的过电流检测电路的动作的波形图,同时示出了三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw各自的电压波形Vmax以及各相的交流电压Vu、Vv、Vw各自的电压波形Vmin被反向变换部30反向变换后的各电压波形Vcc‑Vmin。如该图所示,各相的交流电压Vu、Vv、Vw各自的电压波形Vmax在其电压值约为V”cross的位置与相邻的其他相的电压波形Vmin被反向变换部30反向变换后的电压波形Vcc‑Vmin相交叉。换言之,三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw各自的电压波形Vmax以及各相的交流电压Vu、Vv、Vw各自的电压波形Vmin被反向变换部30反向变换后的各电压波形Vcc‑Vmin,以其电压值约为V”cross的各交叉节点为基准交替地具有最大电压值(图6中的粗实线部分)。即,从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode和从反向变换部30的输出端输出的电压值Vo交替地具有最大电压值。
重新返回图4,电压值选择部50包括正向管压降VF2值的相同程度高的2个二极管,其中的一个二极管的正极与整流部2的共阴端Tcathode相连接,另一个二极管的正极与反向变换部30的输出端相连接,各二极管的负极相连接而构成电压值选择部50的共阴端。
如同整流部2的二极管列的导通原理,电压值选择部50仅使施加有特定电压波形的二极管导通,该特定电压波形是指,在从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode和从反向变换部30的输出端输出的电压值Vo中电压值大的电压波形。即,在从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode和从反向变换部30的输出端输出的电压值Vo中,电压值选择部50选择性地仅使电压值大的电压波形通过。
另外,从整流部2的共阴端Tcathode输出的输出电压Vcathode通过电压值选择部50中的一个二极管时,电压值会下降VF2,致使该电压值变为Vcathode‑VF2=Vmax‑VF1‑VF2。而且,从反向变换部30的输出端输出的输出电压Vo通过电压值选择部50中的另一个二极管时,电压值下降VF2,致使该电压值变为Vo‑VF2=Vmax‑VF1‑VF2。
由此可知,各相的交流电压Vu、Vv、Vw的电压波形Vmax通过了电压值选择部50的一个二极管之后的电压值与各相的交流电压Vu、Vv、Vw的电压波形Vmin通过了反向变换部30及电压值选择部50的另一个二极管之后的电压值变得完全一致。因此,为了确保基于分别通过了电压值选择部50的2个二极管之后的电压值的过电流抑制(OCS)功能的抑制等级及过电流封锁(OCT)功能的封锁等级的一致性,优选地,应该选择这2个部分的电压值中的最大电压值来进行比较判断处理。
为此,利用电压值选择部50,在三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw的电压波形Vmax和三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw的电压波形Vmin被反向变换部30反向变换之后的电压波形Vo中选择最大电压值来形成选择电压波形,并从电压值选择部50的共阴端输出该选择电压波形。选择电压波形的电压值Vselect可由以下公式(11)示出。
Vselect=Vmax‑VF1‑VF2(11)
还有,由于电压值选择部50的各二极管的正向管压降VF2依赖于流过该二极管的电流值,所以为了使过电压值选择部50的2个二极管的电流值一致,优选在整流部2的共阴端Tcathode设置由第三电阻R3构成的补偿电阻40,该补偿电阻40用于使部分电流分流至地线以确保2个二极管的正向管压降的一致性。第三电阻R3有选为可变电阻器。
OCS判断部60包括由运算放大器构成的OCS比较器601,用于接收从电压值选择部50的共阴端输出的电压值Vselect并与预先设定的OCS基准电压值Vref3进行比较。此时,OCS判断部60通过OCS比较器601来比较判断从电压值选择部50的共阴端输出的电压值Vselect是否为预先设定的OCS基准电压值Vref3以上,即,比较判断向整流部2输入的电压波形Vmax部分的电压值是否为Vref3+VF1+VF2以上或者向整流部2输入的电压波形Vmin部分的电压值是否为Vref3‑VF1‑VF2以下(参照图6),由此判断是否启动过电流抑制(OCS)功能。
还有,OCT判断部70包括由运算放大器构成的OCT比较器701,用于接收从电压值选择部50的共阴端输出的电压值Vselect并与预先设定的OCT基准电压值Vref4进行比较。此时,OCT判断部70通过OCT比较器701来比较判断从电压值选择部50的共阴端输出的电压值Vselect是否为预先设定的OCT基准电压值Vref4以上,即,比较判断向整流部2输入的电压波形Vmax部分的电压值是否为Vref4+VF1+VF2以上或者向整流部2输入的电压波形Vmin部分的电压值是否为Vref4‑VF1‑VF2以下(参照图6),由此判断是否启动过电流封锁(OCT)功能。
此时,上述各参数之间的大小关系如下。
Vcc>Vref4>Vref3>V”cross>Vcross>Vcc/2(12)
以下,参照图2、图3及图6,对本发明的过电流检测电路的动作进行说明。
首先,将三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw施加至整流部2。
如图2所示,各相的交流电压Vu、Vv、Vw中某一相的交流电压具有最大电压值的太阳城集团区间(或者相位区间;例如交叉节点b与c之间的区间),重叠于与该相相邻的另一相的交流电压具有最小电压值的太阳城集团区间(或者相位区间;例如交叉节点a’与b’之间的区间或者交叉节点b’与c’之间的区间)。换言之,就任一足够小的太阳城集团区间(或者相位区间)而言,各相的交流电压Vu、Vv、Vw中某一相的交流电压具有最大电压值的同时,与该相相邻的另一相的交流电压具有最小电压值。
在交叉节点a与a’之间的太阳城集团区间(或者相位区间)内,在施加于整流部2的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中,U相电压Vu的波形Vmax具有最大电压值,此时,仅使与U相电压Vu相连接的上侧二极管导通,从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode为Vcathode=Vmax‑VF1。同时,在施加于整流部2的三相输入电压的各相的交流电压Vu、Vv、Vw中,V相电压Vv的波形Vmin具有最小电压值,此时,仅使与V相电压Vv相连接的下侧二极管导通,从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode为Vmin+VF1。
从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode直接输入至电压值选择部50的一个二极管。
从整流部2的共阳端Tanode输出的电压值Vanode输入至反向变换部30,并从该反向变换部30的输出端输出反向变换后的输出波形Vo(=Vcc‑Vmin‑VF1=Vmax‑VF1)(参照图5中的电压波形Vcc‑Vmin)。
从反向变换部30的输出端输出的电压波形Vo(=Vcc‑Vmin‑VF1)输入至电压值选择部50的另一个二极管。
电压值选择部50在从整流部2的共阴端Tcathode输出的电压值Vcathode和从反向变换部30的输出端输出的电压值Vo中选择电压值大的电压波形来形成选择电压波形Vselect,并从电压值选择部50的共阴端输出该选择电压波形Vselect。
从电压值选择部50的共阴端输出的电压值Vselect输入至OCS判断部60。OCS判断部60比较判断电压值Vselect是否为预先设定的OCS基准电压值Vref3以上,即,比较判断向整流部2输入的电压波形Vmax部分的电压值是否为Vref3+VF1+VF2以上或者向整流部2输入的电压波形Vmin部分的电压值是否为Vref3‑VF1‑VF2以下(参照图6)。
若电压值Vselect小于预先设定的OCS基准电压值Vref3,则变频器装置不启动过电流抑制(OCS)功能及过电流封锁(OCT)功能而正常进行动作。
若电压值Vselect为预先设定的OCS基准电压值Vref3以上,则变频器装置启动过电流抑制(OCS)功能,自动降低频率和输出电压来降低输出电流。
另外。从电压值选择部50的共阴端输出的电压值Vselect还输入至OCT判断部70。OCT判断部70比较判断电压值Vselect是否为预先设定的OCT基准电压值Vref4以上,即,比较判断向整流部2输入的电压波形Vmax部分的电压值是否为Vref4+VF1+VF2以上或者向整流部2输入的电压波形Vmin部分的电压值是否为Vref4‑VF1‑VF2以下(参照图6)。
若电压值Vselect小于预先设定的OCT基准电压值Vref4,则变频器装置根据OCS判断部60的比较判断结果来判断是否启动过电流抑制(OCS)功能。
若电压值Vselect为预先设定的OCT基准电压值Vref4以上,则变频器装置启动过电流封锁(OCT)功能,停止输出来实现自我保护。
在交叉节点a’与b之间、b与b’之间、b’与c之间、c与c’之间、c’与d之间,…等太阳城集团区间(或者相位区间)内,本发明的过电流检测电路也以与如上所述的交叉节点a与a’之间的太阳城集团区间(或者相位区间)内的动作方法类似的方式进行动作,故而在此不再重复进行说明。
以上参照附图,对于本发明的过电流检测电路及具有该过电流检测电路的变频器装置进行了说明,但这些内容是本发明的最佳实施例,不可视为对本发明的限定。
例如,在以上的实施例中,虽然举例说明了用于三相变频器装置的过电流检测电路,但本发明的过电流检测电路也可以适用于三个以上相的变频器装置,为此,只要将整流部2构成为对应于三个以上的相的全波整流电路即可。
太阳城集团因此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的技术思想的范畴的范围内实施的多种变形及模仿,显然均属于本发明的保护范围。

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电流 检测 电路 具有 变频器 装置
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