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【关键词】变频器;电路;检测;保护;设计策略
通用变频器内部设计电路的过程中,需要对电路进行检测,然后将变频器和电机的运行状态,以数字化形式传输给中央处理器,中央处理器接收到数字信号之后,通过其中设定的算法进行处理,然后给各分部电路下发控制指令,控制变频器的频率输出,同时,还能够保护变频器以及电机。
(一)电流的测量技术
变频调速控制系统中,想要控制电机力矩、运行电流强度、强化电流保护,可以通过控制保护变频器内部的电流测量信号进行控制,一般会通过直接串联取样电阻法、电流互感器法、霍尔传感器法进行测量[1]。霍尔传感器法测量磁场平衡性,主要是通过已知被测电流值,然后得到输出电流值,该传感器的测量精度相对较高,频带较宽,响应时间较短,过载较强,不会使检测电路发生损伤,是测量电流的主要技术。
(二)电压测量技术
变频调速控制系统中的电机输出力矩、运行电压、过压以及欠压保护情况,其主要是通过测量变频器内部电压信号,从而作为保护依据。测量电压信号的技术包括:电阻分压、电压互感器、霍尔传感器、线性光耦等方法,电阻分压以及电压互感器相对来说属于常用方法,霍尔电压传感器的测量原理和电流测量大致相同,在小功率变频器中应用高性能光耦,测量电压,其造价相对较低[2]。在测量直流母线高电压时,需要使用电阻分压方法,降低电压,从而得到没有隔离的低电压直流信号,然后再经过线性光耦,通过隔离处理,直接将其转换为和直流母线电压成正比的直流电压值,输送给模数转换,最后进行测量。
(三)速度测量方法
电力传动系统,需要使用变频器调控电动机速度,如果对于转速的要求较高,则需要使用矢量变频器,该变频器主要是对电动机的转子转速进行实时测量,使用转速测量仪以及光电编码器对速度信号进行采集,然后展开测量。光电编码器的测量精度较高,应用相对广泛。
(一)电流测量过电流技术
变频器电流测量过电流保护电路原理为:霍尔传感器的输出端发生U、V两相电流测量信号,第二季运算放大器接收第一级的经过运算放大器放大22倍的两相电流测量信号。W相电流信号是U、V电流信号经过A9相加得到。两个比较器接收的每一相电流的输入,以正反向输入作为参考,电压为+10V以及-10V。如果相应的电压在两个电压值之间,表示三相电流水平是正常的。单稳态触发器接收来自三极管反相后的比较器输出值,当输出信号值为0,保护电路不会运行其功能,如果发生过流现象,输出信号为0时,多谐振荡器的入端信号值为一,那么,输出信号在通过单稳态触发器后,其输出信号就会变为1,在输出信号经过三极管放大后,关闭绝缘栅双极型晶体管驱动信号,然后通知中央处理器发送报警信号。将信号干扰瞬间,通过单稳态触发器展开处理,防止过电流保护电流,从而保证变频器的工作状态正常。
(二)电压测量、保护电路
1、变频器木箱直流电压的测量以及保护电路
测量电压、保护电路,需要使用线性光耦,能够实时测量直流母线电压,从而起到保护作用,还能够对制动电阻单元实行起停,使电路提供信号功能不受损伤。通过电流降低直流侧母线电压,然后再使用线性光耦进行隔离变换,进行逻辑比较运算,一系列处理后,会出现四种功能的对应信号。通常来说,直流母线电压的电压值为800V,就会引发电压保护,在降低到750V时,就会停止保护功能,M点电压和比较器的参考電压相比,其获得过电压信号,直流母线电压降低到400V,就会产生欠电压,从而引发保护,如果电压升高到460V时,就会自动停止保护。
2、变频器输出端电压值测量电路
变频器输出端电压值的测量是十分重要的,值得注意的是,无速度传感器的矢量控制和输出端电压值的精准检测息息相关。通常来说,对于输出电压肯时值以及有效值的要求较高,通过高速数字光耦技术进行检测是相对简单且高效的。小电容对单极性电压脉冲进行滤波,使其变为正弦半波,从而展示出逆变器交流压瞬时数值,然后再通过中央处理器进行处理,获取电压的瞬时值,从而得到有效值,最终进行控制。
变频器的检测和保护电路对于变频器来说十分重要,能够保证系统安全运行。本篇文章通过简单介绍、设计变频器常用的测量和保护电路,可以发现霍尔传感器的优势比较明显,该技术也是目前电压、电流检测的主要应用方法。
通用变频器内部设计电路的过程中,需要对电路进行检测,然后将变频器和电机的运行状态,以数字化形式传输给中央处理器,中央处理器接收到数字信号之后,通过其中设定的算法进行处理,然后给各分部电路下发控制指令,控制变频器的频率输出,同时,还能够保护变频器以及电机。
一、变频器中应用的测量技术和元件
(一)电流的测量技术
变频调速控制系统中,想要控制电机力矩、运行电流强度、强化电流保护,可以通过控制保护变频器内部的电流测量信号进行控制,一般会通过直接串联取样电阻法、电流互感器法、霍尔传感器法进行测量[1]。霍尔传感器法测量磁场平衡性,主要是通过已知被测电流值,然后得到输出电流值,该传感器的测量精度相对较高,频带较宽,响应时间较短,过载较强,不会使检测电路发生损伤,是测量电流的主要技术。
(二)电压测量技术
变频调速控制系统中的电机输出力矩、运行电压、过压以及欠压保护情况,其主要是通过测量变频器内部电压信号,从而作为保护依据。测量电压信号的技术包括:电阻分压、电压互感器、霍尔传感器、线性光耦等方法,电阻分压以及电压互感器相对来说属于常用方法,霍尔电压传感器的测量原理和电流测量大致相同,在小功率变频器中应用高性能光耦,测量电压,其造价相对较低[2]。在测量直流母线高电压时,需要使用电阻分压方法,降低电压,从而得到没有隔离的低电压直流信号,然后再经过线性光耦,通过隔离处理,直接将其转换为和直流母线电压成正比的直流电压值,输送给模数转换,最后进行测量。
(三)速度测量方法
电力传动系统,需要使用变频器调控电动机速度,如果对于转速的要求较高,则需要使用矢量变频器,该变频器主要是对电动机的转子转速进行实时测量,使用转速测量仪以及光电编码器对速度信号进行采集,然后展开测量。光电编码器的测量精度较高,应用相对广泛。
二、变频器内部常用的测量以及保护电路方法
(一)电流测量过电流技术
变频器电流测量过电流保护电路原理为:霍尔传感器的输出端发生U、V两相电流测量信号,第二季运算放大器接收第一级的经过运算放大器放大22倍的两相电流测量信号。W相电流信号是U、V电流信号经过A9相加得到。两个比较器接收的每一相电流的输入,以正反向输入作为参考,电压为+10V以及-10V。如果相应的电压在两个电压值之间,表示三相电流水平是正常的。单稳态触发器接收来自三极管反相后的比较器输出值,当输出信号值为0,保护电路不会运行其功能,如果发生过流现象,输出信号为0时,多谐振荡器的入端信号值为一,那么,输出信号在通过单稳态触发器后,其输出信号就会变为1,在输出信号经过三极管放大后,关闭绝缘栅双极型晶体管驱动信号,然后通知中央处理器发送报警信号。将信号干扰瞬间,通过单稳态触发器展开处理,防止过电流保护电流,从而保证变频器的工作状态正常。
(二)电压测量、保护电路
1、变频器木箱直流电压的测量以及保护电路
测量电压、保护电路,需要使用线性光耦,能够实时测量直流母线电压,从而起到保护作用,还能够对制动电阻单元实行起停,使电路提供信号功能不受损伤。通过电流降低直流侧母线电压,然后再使用线性光耦进行隔离变换,进行逻辑比较运算,一系列处理后,会出现四种功能的对应信号。通常来说,直流母线电压的电压值为800V,就会引发电压保护,在降低到750V时,就会停止保护功能,M点电压和比较器的参考電压相比,其获得过电压信号,直流母线电压降低到400V,就会产生欠电压,从而引发保护,如果电压升高到460V时,就会自动停止保护。
2、变频器输出端电压值测量电路
变频器输出端电压值的测量是十分重要的,值得注意的是,无速度传感器的矢量控制和输出端电压值的精准检测息息相关。通常来说,对于输出电压肯时值以及有效值的要求较高,通过高速数字光耦技术进行检测是相对简单且高效的。小电容对单极性电压脉冲进行滤波,使其变为正弦半波,从而展示出逆变器交流压瞬时数值,然后再通过中央处理器进行处理,获取电压的瞬时值,从而得到有效值,最终进行控制。
三、结束语
变频器的检测和保护电路对于变频器来说十分重要,能够保证系统安全运行。本篇文章通过简单介绍、设计变频器常用的测量和保护电路,可以发现霍尔传感器的优势比较明显,该技术也是目前电压、电流检测的主要应用方法。