专利名称：一种高压变频器功率单元输入缺相检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源技术领域，具体涉及一种高压变频器功率单元输入缺相检测
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背景技术：
目前，在采用单元串联多电平高压变频器的电气拓扑结构中，每个功率单元都相 互独立工作，从移相变压器取电后经过三相全桥整流、滤波、低压回路电源工作、单元控制 器正常工作并与主控制器通讯，再根据主控制器的指令进行正常斩波变频，输出电压、频 率、相位均可调的交流电。在正常工作过程中，单元控制器需要主动检测单元运行中可能会 出现的各种故障，如电源输入侧缺相、过压、欠压、功率器件过流、光纤通讯失常、单元过温 等，必须准确无误及时的做出判断和相应的处理，并上报给主控制器，主控制器根据故障的 信息作进一步的判断和处理，且发出控制指令返回给单元控制器，让单元做出相关的保护 动作，并显示出故障信号提示用户做相关故障的处理。在高压变频器正常运行时，如果功率单元出现三相输入缺相故障，首先将影响单 元输出功率的波动，其次容易造成整流桥损坏，继而导致单元因失电而旁路。由此可知，对 于三相输入缺相故障能及时正确的检测是非常重要的。但由于缺相检测电路涉及到高压检 测、高低压共地、三相输入无中线、容易与欠压故障误判等多种原因，因而成为单元故障检 测中的技术难点之一。现有检测方法之一是采用三个工频变压器分别隔离三相电压，三个变压器的原边 星接或角接，原边接功率单元的输入电压，每个变压器的次边接输出整流电路，根据整流、 滤波后的电压大小判断有无缺相。这种方法的优点是电气隔离度较高，运行可靠，但存在需 要笨重的工频变压器，电路复杂，响应速度慢等缺点。现有检测方法之二是采用实用新型CN201331555所述的电路，该电路将功率单元 的三相交流电压通过高压输入转换为单相低压输出电路，两两相交经高压电阻降压后，组 成三路单相低压交流电压信号输出，分别送给三路稳压、整流、滤波电路，将交流电压信号 转换为直流电压信号输送到光耦的输入端，光耦再根据信号的大小控制输出电平，将三相 缺相信号输送给单元控制器。这种方法的优点是不需要笨重的工频变压器，电气隔离度高， 使用了多级降压，能够很好的衰减高压信号，而且对高频交流干扰抵抗能力强。缺点一是 该电路采用高压电阻串连分压，在单元正常工作时高压电阻长期发热造成寿命缩短，且价 格较贵，使得成本及寿命大受影响；二是该电路采用多级降压和后级检测，导致电路实现复
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发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供的一种不需要笨重的工频变压 器，电气隔离度高，成本及寿命不受影响，电路实现简单的高压变频器功率单元输入缺相检 测器。[0007]本实用新型目的是这样实现的一种高压变频器功率单元输入缺相检测器，包三 相括高压输入电路、三路高压输入降压输出电路、三路隔离转换电路、三路缺相检测阀值设 定电路和缺相指示及输出电路，其特征是三路高压输入降压输出电路的每一路均由至少两 只以上高压电容串联组成，三相高压交流电压分别从串联的三路高压电容头端输入，通过 高压电容的串联分压，降压后的三相电压进入三路隔离转换电路，将交流电压信号经隔离 转换为三路单相的脉冲波输出，送至后级的缺相检测阀值设定电路，由缺相检测阀值设定 电路比较判断有无缺相，再将缺相信号或门输出送至后级信号指示及输出电路。所述三路隔离转换电路的每一路均由一个光耦、一个续流二极管和两个电阻组 成，经由光耦的负极共点连接接成星形接法，光耦的A、K端并接交流续流二极管，同时将交 流电压信号经由光耦进行隔离和电压转换为三路单相的脉冲波输出，送至后级的缺相检测 阀值设定电路。所述三路缺相检测阀值设定电路的每一路均由一个滤波电容、一个稳压二极管和 一个整流二极管反相串联组成，三相低压的交流电压信号分别经滤波电容稳压，通过选择 稳压二极管的电压值来设定缺相检测的保护阀值，再通过三只整流二极管组成的或门电路 将缺相信号送到后级缺相指示及输出电路。所述缺相指示及输出电路由两只三极管、一只发光二极管、一个光耦和两个电阻 组成，由或门电路输出的缺相信号通过两只同步动作的三极管分别同时驱动一只LED发光 二极管指示缺相状态和一只光耦输出常开常闭信号。与现有技术相比，本实用新型的优点是1、电气隔离度高，抗干扰能力强。本实用新型由三只串联的高压电容可以组合出 高达6KV隔离度的电路，且电容的隔直通交特性能够很好的避免交流电中的直流分量造成 的不良影响。2、采用CBB型高压电容降压，可以避免在单元正常工作时高压电阻长期发热造成 的寿命缩短，高压电阻价格较贵等弊端；且CBB型电容又具有损坏自愈、过流开路及长期工 作不发热等的特性，大大提高了此高压变频器功率单元输入缺相检测器的可靠性。3、电路实现简单，元器件使用少，成本低。采用已购的电容电阻器件，使成本将至 最低，通过元器件材料的选择可以最大限度的控制电路的可靠性。

图1是本实用新型电路框图。图2是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
以下实施例结合附图对本实用新型作进一步的说明。见图1、图2，一种高压变频器功率单元输入缺相检测器，包括三相高压输入电路、 三路高压输入降压输出电路、三路隔离转换电路、三路缺相检测阀值设定电路和缺相指示 及输出电路。三路高压输入降压输出电路的每一路均由至少两只以上高压电容串联组成， 三相高压交流电压分别从串联的三路高压电容头端输入，通过高压电容的串联分压，降压 后的三相电压进入三路隔离转换电路，将交流电压信号经隔离转换为三路单相的脉冲波输出，送至后级的缺相检测阀值设定电路，由缺相检测阀值设定电路进行比较判断有无缺相， 再将缺相信号或门输出送至后级信号指示及输出电路。三路高压输入降压输出电路的每一路均由三只CBB型630V高压电容(Cl、C2、C3 或C4、C5、C6或C7、C8、C9)串联组成，三相高压交流电压通过接口(JPl)分别从每一路高压 电容(〇1、02、03或04、05、06或07、08、〇9)的头端输入，通过高压电容(Cl、C2、C3或C4、 C5、C6或C7、C8、C9)串联分压，降压后的三相电压分别送至三路隔离转换电路。三路隔离转换电路的每一路均由一个光耦(Ul或U2或U3)、一个续流二极管((Dl 或D2或D3))、一个输入电阻(Rl或R2或R3)和一个集电极电阻(Rll或R12或R13)组成， 经由光耦(Ul或U2或U3)的负极共点连接接成星形接法，光耦(Ul或U2或U3)的A、K端 并接交流续流二极管(Dl或D2或D3)，同时将交流电压信号经由光耦(Ul或U2或U3)进行 隔离和电压转换为三路单相的脉冲波输出，分别送至后级的三路缺相检测阀值设定电路。三路缺相检测阀值设定电路的每一路均由一个滤波电容(C10或Cll或C12)、一 个稳压二极管(D4或D5或D6)和一只整流二极管(D7或D8或D9)反相串联组成。三相低 压的交流电压信号分别经滤波电容(C10或Cll或C12)稳压，通过选择稳压二极管(D4或 D5或D6)的电压值来设定缺相检测的保护阀值，再通过三只整流二极管(D7、D8、D9)组成 的或门将缺相信号送到后级缺相指示及输出电路。缺相指示及输出电路由两只三极管(VI、V2)、一只发光二极管(DlO)、一个光耦 (U4)和两个电阻(R8、R10)组成，由或门电路输出的缺相信号通过两只同步动作的三极管 (VI、V2)分别同时驱动一只LED发光二极管(DlO)指示缺相状态和一只光耦(U4)输出常 开常闭信号，光耦(U4)的常开常闭信号通过接口(JP2)输出。本实用新型的工作过程如下功率单元的三相交流电压R、S、T通过高压输入经高 压电容串联降压后，通过光耦组成的星点电路将三相电压状态隔离输出到后级低压检测比 较电路，继而控制输出指示及信号输出电路状态。当功率单元正常工作，三相交流电压不 跌落到200V以下时，经过降压电路后，到光耦的输入端的直流电压信号足以使光耦完全导 通，使得三路缺相信号都以设定电平送给单元控制器检测，单元控制器不报缺相事件；当功 率单元出现一相及一相以上的输入交流电压跌落到200V以下时，经过降压电路后，送到光 耦的输入端的直流电压信号就会导致光耦不完全导通，使得三路缺相信号中至少有一路是 以低于设定电平的信号，由输出光耦送给单元控制器一个常开信号，单元控制器再根据此 缺相信号报出单元缺相，继而保护电路动作。在缺相事故出现时，输入的电压都是很低的，一般都在几伏以内，本实用新型的高 压变频器功率单元缺相检测器以200V左右的电压为标准，作为是否真正出现缺相来判断， 可以避免三相交流电压的输入电压出现波动或干扰时出现误报的可能。
权利要求一种高压变频器功率单元输入缺相检测器，包括三相高压输入电路、三路高压输入降压输出电路、三路隔离转换电路、三路缺相检测阀值设定电路和缺相指示及输出电路，其特征是三路高压输入降压输出电路的每一路均由至少两只以上高压电容串联组成，三相高压交流电压分别从串联的三路高压电容头端输入，通过高压电容的串联分压，降压后的三相电压进入三路隔离转换电路，将交流电压信号经隔离转换为三路单相的脉冲波输出，送至后级的缺相检测阀值设定电路，由缺相检测阀值设定电路比较判断有无缺相，再将缺相信号或门输出送至后级信号指示及输出电路。
2.根据权利要求1所说的一种高压变频器功率单元输入缺相检测器，其特征是所述的 三路隔离转换电路的每一路均由一个光耦、一个续流二极管和两个电阻组成，经由光耦的 负极共点连接接成星形接法，光耦的A、K端并接交流续流二极管，同时将交流电压信号经 由光耦进行隔离转换为三路单相的脉冲波输出，送至后级的缺相检测阀值设定电路。
3.根据权利要求1所说的一种高压变频器功率单元输入缺相检测器，其特征是所述的 三路缺相检测阀值设定电路的每一路均由一个滤波电容、一个稳压二极管和一个整流二极 管反相串联组成，三相低压的交流电压信号分别经滤波电容稳压，通过选择稳压二极管的 电压值来设定缺相检测的保护阀值，再通过三只整流二极管组成的或门电路将缺相信号送 到后级缺相指示及输出电路。
4.根据权利要求1所说的一种高压变频器功率单元输入缺相检测器，其特征是所述的 缺相指示及输出电路由两只三极管、一只发光二极管、一个光耦和两个电阻组成，由或门电 路输出的缺相信号通过两只同步动作的三极管分别同时驱动一只LED发光二极管指示缺 相状态和一只光耦输出常开常闭信号。
专利摘要本实用新型公开了一种高压变频器功率单元输入缺相检测器，包括三相高压输入电路、三路高压输入降压输出电路、三路隔离转换电路、三路缺相检测阀值设定电路和缺相指示及输出电路。三相高压交流电压分别从串联的三路高压电容的头端输入，通过高压电容的串联分压后进入三相隔离转换电路，将交流电压信号经由光耦做隔离转换为三路单相的脉冲波输出，送至后级的缺相检测阀值设定电路，经由缺相检测阀值设定电路比较判断有无缺相，再将缺相信号或门输出送至后级信号指示及输出电路。本实用新型电气隔离度高，成本及寿命不受影响，电路实现简单，是一种可靠性的高压变频器功率单元输入缺相检测器。
文档编号G01R15/16GK201724988SQ20102021767
公开日2011年1月26日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者张昱科, 杨培新 申请人:襄樊大力电工有限公司