專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓變頻器功率單元缺相檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高壓變頻器功率單元的缺相檢測(cè)裝置，屬于開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在目前單元串聯(lián)式高壓變頻技術(shù)方案中，每個(gè)功率單元相對(duì)獨(dú)立工作，受電后經(jīng)過(guò)整流、濾波、輔助電源啟動(dòng)、接受控制信號(hào)等過(guò)程，再進(jìn)入正常變頻、輸出功率。正常工作過(guò)程中，單元控制器需要主動(dòng)檢測(cè)各種故障信息，如輸入缺相、過(guò)壓、欠壓、器件過(guò)流、光纖斷路、單元過(guò)溫等，并及時(shí)作出判斷和處理并上報(bào)主控單元。
在單元控制器檢測(cè)的各種故障信息中，缺相檢測(cè)電路由于涉及到高壓檢測(cè)、三相輸入無(wú)中線(xiàn)、高低壓共地、容易與欠壓故障誤判等問(wèn)題，而成為單元控制器中的技術(shù)難點(diǎn)之一。
常用檢測(cè)方法之一是采用如

圖1所示的電路，由工頻變壓器T1-T3隔離三相電壓，三個(gè)變壓器的原邊星接或角接，原邊接功率單元的輸入電壓，每個(gè)變壓器的次邊輸出整流，根據(jù)整流濾波后的電壓大小判斷有無(wú)缺相。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是電氣隔離度高，運(yùn)行可靠；缺點(diǎn)是需要笨重的工頻變壓器、電路復(fù)雜、響應(yīng)速度慢等。
常用的檢測(cè)方法之二是采用專(zhuān)利CN1455263A所述方法，對(duì)輸入三相電壓進(jìn)行橋式整流、分壓、與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，如分壓信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相交，則判斷缺相，這種方法簡(jiǎn)單，可靠，但需要提供單獨(dú)的供電回路，并且需要與三相整流后的高壓共地，在單元串聯(lián)式高壓變頻器中，功率單元高壓回路懸浮，因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)有難度，并且容易受到強(qiáng)電磁干擾。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本實(shí)用新型的目的是提供一種響應(yīng)速度快、電路簡(jiǎn)單、電氣隔離度高的高壓變頻器功率單元缺相檢測(cè)器。
為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種高壓變頻器功率單元缺相檢測(cè)器，它包括三路電壓電流轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的三相交流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電流；三路整流和隔離電路，用于將輸入的三相交流電流信號(hào)分別變換成與電流信號(hào)電氣隔離的三相單向電壓信號(hào)，其輸入分別接所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路的各相輸出；三路脈沖整形電路，用于將三相單向電壓信號(hào)整形為三相脈沖，其各路輸入分別接所述整流和隔離電路的各相輸出；一缺相鑒別電路，用于鑒別缺相，其三路輸入分別接所述脈沖整形電路的每路輸出。
在本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案中所述三路電壓電流轉(zhuǎn)換電路的每一路均由負(fù)載電阻構(gòu)成，其每一負(fù)載電阻的前端接一相交流電；所述三路整流和隔離電路的每一路由兩個(gè)光耦組成，該兩光耦的原邊反向并聯(lián)后再與每路電壓電流轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)負(fù)載電阻的后端連接，該兩光耦的次邊接成共集極方式；所述三路脈沖整形電路的每一路均為反相器，每一路整流和隔離電路中兩個(gè)光耦的輸出經(jīng)一電阻接一路反相器的輸入；所述缺相鑒別電路由三個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和一個(gè)三輸入或邏輯電路組成，各單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端分別接所述一路反相器的輸出，三個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的反相輸出端分別接所述或邏輯電路的一個(gè)輸入端。
功率單元的三相輸入電壓，經(jīng)三路電壓電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成三相交流電流，該交流電流經(jīng)光耦整流和隔離后，在光耦的集電極上輸出與光耦原邊電流大小成比例的單向電壓信號(hào)，這樣在反相器的輸出就得到一個(gè)100HZ的方波信號(hào)，在每次單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)刻到來(lái)之前，反相器輸出的100HZ脈沖復(fù)位單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，重新計(jì)時(shí)，因此觸發(fā)器的反相輸出端一直維持高電平。
當(dāng)功率單元輸入缺相時(shí)，某相負(fù)載電阻中沒(méi)有電流流通，也即光耦原邊沒(méi)有電流流通，在光耦的次邊將持續(xù)出現(xiàn)高電平信號(hào)，反相器輸出的100HZ脈沖消失，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得以翻轉(zhuǎn)，輸出邏輯低電平，邏輯或電路輸出低電平信號(hào)，即三相輸入電壓中任意一相缺相，即可得到一個(gè)故障信號(hào)。
本實(shí)用新型具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)1.電氣隔離度高，可免去高壓回路的干擾；2.響應(yīng)速度快，響應(yīng)時(shí)間為半個(gè)周波10mS；3.電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為傳統(tǒng)缺相檢測(cè)電路；圖2為本實(shí)用新型的組成框圖；圖3、4為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是一種高壓變頻器功率單元缺相檢測(cè)器，可實(shí)現(xiàn)三相無(wú)中線(xiàn)場(chǎng)合的缺相檢測(cè)問(wèn)題。其電路框圖如圖2所示，它包括三路電壓電流轉(zhuǎn)換電路1，用于將輸入的三相交流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電流；三路整流和隔離電路2，用于將輸入的三相交流電流信號(hào)分別變換成與電流信號(hào)電氣隔離的三相單向電壓信號(hào)，其輸入分別接電壓電流轉(zhuǎn)換電路1的各相輸出；三路脈沖整形電路3，用于將三相單向電壓信號(hào)整形為三相脈沖，其各路輸入分別接整流和隔離電路2的各相輸出；一缺相鑒別電路4，用于鑒別缺相，其三路輸入分別接脈沖整形電路3的每路輸出。
在圖3、4所示本實(shí)用新型的電路原理圖中，三個(gè)負(fù)載電阻R1、R2、R3構(gòu)成三路電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，每一負(fù)載電阻的前端分別接交流電U、V、W中的一相；光耦U1～U6、電阻R4～R6構(gòu)成三路整流和光電隔離電路，每一路由兩個(gè)光耦(U1～U2或U3～U4或、U5～U6)組成，每一路的兩光耦的原邊反向并聯(lián)后再與每路電壓電流轉(zhuǎn)換電路的負(fù)載電阻R1～R3之一的后端連接，每一路的兩光耦的次邊接成共集極方式，電阻R4～R6為光耦的集電極電阻；電阻R7～R9、施密特反相器U7～U9構(gòu)成三路脈沖整形電路，每一路整流和隔離電路中兩個(gè)光耦的輸出經(jīng)電阻R7～R9之一接反相器U7～U9之一的輸入；缺相鑒別電路由三個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U10～U12和一個(gè)三輸入或邏輯電路D1～D3組成，電阻R10～R12和電容C1～C3為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U10～U12的時(shí)間常數(shù)電路外接元件。各單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U10～U12的輸入端A分別接反相器U7～U9之一的輸出，各單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的反相輸出端分別接或邏輯電路D1～D3的一個(gè)輸入端。
下面分析該電路的工作過(guò)程功率單元的三相輸入電壓U、V、W分別接到由電阻R1、R2、R3構(gòu)成的星型負(fù)載上，把輸入三相交流電壓轉(zhuǎn)化成大小隨輸入電壓成線(xiàn)形關(guān)系的三相交流電流。三組兩只原邊反向并聯(lián)的光耦U1～U6，分別接入星型負(fù)載的每一相中，在每組輸出接成共集電極方式光耦的集電極上，就可以得到與光耦原邊電流大小成比例的單向電壓信號(hào)。由于光耦的原邊電流代表了每相負(fù)載電阻上的電壓，因此光耦的次邊電壓就代表著整流后的原邊三相電壓。適當(dāng)選擇光耦原邊的負(fù)載電阻R1、R2、R3的大小，就可以保證在一個(gè)很寬的工作電壓范圍內(nèi)，光耦的次邊都能得到滿(mǎn)足施密特反相器高低電平翻轉(zhuǎn)所需要的電壓幅值，這樣在施密特反相器的輸出就得到一個(gè)100HZ的方波信號(hào)。在圖4中，每相施密特反相器輸出的100HZ方波信號(hào)接到U10A、U11A、U12A之一可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4528輸入端。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的RC時(shí)間常數(shù)被設(shè)計(jì)成稍大于10mS，這樣在每次單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)刻到來(lái)之前，施密特反相器輸出的100HZ脈沖會(huì)使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器復(fù)位，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器便重新計(jì)時(shí)，因此觸發(fā)器的反相輸出端一直維持高電平。
當(dāng)功率單元輸入缺相時(shí)，某相負(fù)載電阻中沒(méi)有電流流通，也即對(duì)應(yīng)一路的光耦原邊沒(méi)有電流流通，在光耦的次邊集電極將持續(xù)出現(xiàn)高電平信號(hào)，這樣對(duì)應(yīng)相的施密特反相器輸出的100HZ方波信號(hào)便會(huì)消失。一旦100HZ方波信號(hào)消失，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器RC常數(shù)決定的時(shí)間到后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，其反相輸出端輸出邏輯低電平。該低電平信號(hào)經(jīng)由D1～D3構(gòu)成的邏輯或電路，輸出缺相信號(hào)。即任意一相缺相，就可得到一個(gè)故障信號(hào)。
由以上分析可以看到，采用本實(shí)用新型的缺相檢測(cè)電路，對(duì)于三相無(wú)中線(xiàn)場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)缺相檢測(cè)，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)1.電氣隔離度高，可免去高壓回路的干擾；2.響應(yīng)速度快，響應(yīng)時(shí)間僅為半個(gè)周波10mS；3.電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。
權(quán)利要求1.一種高壓變頻器功率單元缺相檢測(cè)器，其特征在于它包括三路電壓電流轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的三相交流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電流；三路整流和隔離電路，用于將輸入的三相交流電流信號(hào)分別變換成與電流信號(hào)電氣隔離的三相單向電壓信號(hào)，其輸入分別接所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路的各相輸出；三路脈沖整形電路，用于將三相單向電壓信號(hào)整形為三相脈沖，其各路輸入分別接所述整流和隔離電路的各相輸出；一缺相鑒別電路，用于鑒別缺相，其三路輸入分別接所述脈沖整形電路的每路輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器功率單元缺相檢測(cè)器，其特征在于所述三路電壓電流轉(zhuǎn)換電路的每一路均由負(fù)載電阻構(gòu)成，其每一負(fù)載電阻的前端接一相交流電；所述三路整流和隔離電路的每一路由兩個(gè)光耦組成，該兩光耦的原邊反向并聯(lián)后再與每路電壓電流轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)負(fù)載電阻的后端連接，該兩光耦的次邊接成共集極方式；所述三路脈沖整形電路的每一路均為反相器，每一路整流和隔離電路中兩個(gè)光耦的次邊經(jīng)一電阻接一路反相器的輸入；所述缺相鑒別電路由三個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和一個(gè)三輸入或邏輯電路組成，各單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端分別接所述一路反相器的輸出，三個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的反相輸出端分別接所述或邏輯電路的一個(gè)輸入端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及高壓變頻器功率單元缺相檢測(cè)器，它包括三路電壓電流轉(zhuǎn)換電路，用于將輸入的三相交流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電流；三路整流和隔離電路，用于將輸入的三相交流電流信號(hào)分別變換成與電流信號(hào)電氣隔離的三相單向電壓信號(hào)，其輸入分別接所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路的各相輸出；三路脈沖整形電路，用于將三相單向電壓信號(hào)整形為三相脈沖，其各路輸入分別接所述整流和隔離電路的各相輸出；一缺相鑒別電路，用于鑒別缺相，其三路輸入分別接所述脈沖整形電路的每路輸出。具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)電氣隔離度高，可免去高壓回路的干擾；響應(yīng)速度快，響應(yīng)時(shí)間為半個(gè)周波10mS；電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。
文檔編號(hào)H02H7/12GK2884638SQ20062000198
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月27日
發(fā)明者吳學(xué)智, 張建利 申請(qǐng)人:太原理工天成科技股份有限公司