專利名稱：變頻器的保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻器的保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
變頻器用于將譬如像取自電網(wǎng)那樣的固定頻率的交流電，轉(zhuǎn)換成可變頻率的交流電，用于運(yùn)行電機(jī)。
變頻器具有整流器電路，連接在后面的具有中間回路電容器的中間回路，和連接在后面的逆變器。
在接通變頻器時(shí)，中間回路電容器必須首先充電。此時(shí)，如果不采取用于限制電流的合適措施，可能出現(xiàn)很高的電流。也就是中間回路電容器在未充電的狀態(tài)下像短路那樣起作用。
所以采用了限制充電電流的充電電阻。在中間回路電容器至少在很大程度上完全充電之后，才可以跨接這些充電電阻。
如果中間回路電容器連續(xù)地充電，充電電流則已經(jīng)在充電過程期間變得越來越小。
為了盡可能迅速完成中間回路電容器的充電，充電電阻應(yīng)設(shè)計(jì)得盡可能小。因此它們有時(shí)允許在電阻中可能生成相當(dāng)高的損耗功率的電流。
在充電過程末尾通常來檢驗(yàn)，中間回路是否已達(dá)到它的額定電壓。在此情況下跨接充電電阻，否則將變頻器從電網(wǎng)脫開或關(guān)斷。
如果由于存在著中間回路短路或高的放電電流而使中間回路不能充電，這則意味著，充電電阻必須應(yīng)付明顯較大的損耗功率，或充電電阻擊穿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是說明一種簡(jiǎn)單而成本有利的電路，該電路保護(hù)了用于中間回路電容器充電的充電電阻，并因此允許這些充電電阻的最佳的參數(shù)設(shè)計(jì)。
通過以下的變頻器保護(hù)電路來解決該任務(wù)，其中用該保護(hù)電路可以監(jiān)控在充電過程期間的中間回路電容器的電壓，在未達(dá)到一明顯低于所述中間回路電容器工作電壓的參考電壓時(shí)，可以終止所述的充電過程。
優(yōu)選地，所述的參考電壓低于所述工作電壓的一半。
有利的是，所述的保護(hù)電路具有帶有第一時(shí)間常數(shù)的第一單穩(wěn)觸發(fā)器，和帶有第二時(shí)間常數(shù)的第二單穩(wěn)觸發(fā)器，這些單穩(wěn)觸發(fā)器的輸入端分別與一充電信號(hào)相連接。
根據(jù)進(jìn)一步的改進(jìn)方案，所述的第二時(shí)間常數(shù)明顯小于所述的第一時(shí)間常數(shù)。
優(yōu)選地，所述第一和第二單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出端如此通過充電電阻與用于充電所述中間回路電容器的第二開關(guān)裝置邏輯連接，使得在出現(xiàn)所述的充電信號(hào)之后，持續(xù)所述第二時(shí)間常數(shù)的充電過程就沒有其它的條件地結(jié)束。
有利地，所述第一和第二單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出端如此與所述的第二開關(guān)裝置邏輯連接，使得在所述第二時(shí)間常數(shù)結(jié)束之后，只有當(dāng)所述中間回路電容器的電壓位于所述的參考電壓之上時(shí)，才繼續(xù)所述的充電過程，直至所述的第一時(shí)間常數(shù)結(jié)束時(shí)為止。
進(jìn)一步地，所述中間回路電容器的電壓和所述的參考電壓施加在一比較器上，該比較器的輸出端與所述第二單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出端一起，施加在“或”邏輯連接器的輸入端上。
根據(jù)一優(yōu)選方案，所述“或”邏輯連接器的輸出端和所述第一單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出端，施加在一“與”邏輯連接器的輸入端上，該“與”邏輯連接器的輸出端控制所述的第二開關(guān)裝置。
有益地，在所述的第一時(shí)間常數(shù)結(jié)束之后，可以檢驗(yàn)是否達(dá)到了所述中間回路電容器的工作電壓。


從以下借助附圖的優(yōu)選實(shí)施形式的說明中，得出了本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)以及細(xì)節(jié)。
附圖1展示了變頻器的保護(hù)電路。
具體實(shí)施例方式
附圖1中示出了，電網(wǎng)的相線L1，L2，L3通過第一開關(guān)裝置K1/1，K1/2，K1/3直接與整流器1相連接。通過第二開關(guān)裝置K2/1，K2/2，K2/3，電網(wǎng)經(jīng)充電電阻R與整流器1相連接。
在整流器1后面連接了具有中間回路電容器2的中間回路。附圖1中未示出隨后的變頻器和連接在其上的電機(jī)。
為了中間回路電容器2的充電而閉合第二開關(guān)裝置K2/1，K2/2，K2/3。本發(fā)明利用了，在電阻充電開始時(shí)，中間回路電壓按一種e函數(shù)上升。充電首先進(jìn)行得很迅速，而然后越來越緩慢。在中間回路電壓已達(dá)到最終電壓的大約87％之后，充電曲線則繼續(xù)弱化，因?yàn)樵陔娋W(wǎng)整流時(shí)產(chǎn)生了脈動(dòng)電壓，并且最后僅還在電壓最高值期間來實(shí)現(xiàn)充電。已經(jīng)在短的時(shí)間之后中間回路因此已達(dá)到相當(dāng)高的電壓，譬如它的工作電壓的一半。本發(fā)明利用了中間回路電壓的該特征曲線，其方式是它已經(jīng)在很早的時(shí)刻就檢查該曲線，并且只有當(dāng)中間回路電壓到那時(shí)已達(dá)到了一參考值時(shí)，才前移(vorsetzen)所述的充電過程。
保護(hù)電路現(xiàn)在由以下的元件組成，從附圖1中也可以獲知這些元件的電路連接電壓測(cè)量電路3輸出與中間回路電壓成比例的信號(hào)到比較器4上，該比較器4將中間回路電壓與參考電壓Ref進(jìn)行比較。
在保護(hù)電路的輸入端上可以施加啟動(dòng)充電過程的充電信號(hào)L。該充電信號(hào)L觸發(fā)第一單穩(wěn)觸發(fā)器5和第二單穩(wěn)觸發(fā)器6。第一單穩(wěn)觸發(fā)器5的第一時(shí)間常數(shù)T1選擇得如此大，使得在正常情況下在該時(shí)間常數(shù)結(jié)束之后，中間回路電容器2幾乎完全充電了。典型的值是T1＝1秒，在該1秒期間中間回路電容器2充電到大約565伏上。如此來選擇第二單穩(wěn)觸發(fā)器的第二時(shí)間常數(shù)T2，使得中間回路已經(jīng)達(dá)到了某種電壓。典型的值是T2＝0.1秒，在該0.1秒期間中間回路電容器2充電到大約200伏上。就是說在充電開始之后在該時(shí)刻T2已經(jīng)檢驗(yàn)充電曲線，并且因而能對(duì)可能的差錯(cuò)作出迅速反應(yīng)。
比較器4和第二單穩(wěn)觸發(fā)器6的輸出端與“或”邏輯連接器(Verknuepfer)7的輸入端相連接。只有當(dāng)自充電信號(hào)L起已過去了不長(zhǎng)于第二單穩(wěn)觸發(fā)器6的時(shí)間常數(shù)T2的時(shí)間，和/或中間回路電壓高于參考電壓Ref時(shí)，該“或”邏輯連接器7才輸出開關(guān)信號(hào)。
第一單穩(wěn)觸發(fā)器5的輸出端與“或”邏輯連接器7的輸出端一起，同“與”邏輯連接器8的輸入端相連接，該“與”邏輯連接器8的輸出端控制第二開關(guān)裝置K2。
該電路因而促成了，在出現(xiàn)充電信號(hào)L之后閉合第二開關(guān)裝置K2，并且啟動(dòng)充電過程(閉合K2)。如果在第二單穩(wěn)觸發(fā)器6的時(shí)間常數(shù)T2結(jié)束之后，中間回路電壓達(dá)到了參考電壓Ref，第二開關(guān)裝置K2則(由于“或”邏輯連接器7而)保持閉合，并且繼續(xù)充電過程。
要么已經(jīng)在第二單穩(wěn)觸發(fā)器6的第二時(shí)間常數(shù)T2結(jié)束之后(即當(dāng)?shù)侥菚r(shí)未曾達(dá)到參考電壓Ref時(shí))，要么最遲在第一單穩(wěn)觸發(fā)器5的第一時(shí)間常數(shù)T1結(jié)束之后，“與”邏輯連接器8才終止充電過程。這通過“與”邏輯連接器8來達(dá)到。
在成功結(jié)束了充電過程之后，可以閉合第一開關(guān)裝置K1/1，K1/2，K1/3，譬如主接觸器。對(duì)此可能值得建議的是，用一個(gè)其它的保護(hù)電路來檢驗(yàn)是否達(dá)到了中間回路的完全工作電壓。
該保護(hù)電路因此通過監(jiān)控中間回路電壓促成了，在很早的時(shí)刻可以發(fā)現(xiàn)充電過程的失敗，并可以及時(shí)中斷充電過程。
附錄計(jì)算實(shí)例電網(wǎng)電壓3×400V～中間回路電壓565V＝中間回路電容2mF充電電阻3×10歐姆電阻中的損耗能量1/2CU2＝319Ws(在中間回路的無故障充電時(shí))在中間回路中的短路時(shí)，在1秒的最長(zhǎng)的充電時(shí)間情況下，產(chǎn)生損耗能量為3×((230V)2/10歐姆)＝15870Ws。
在本發(fā)明的應(yīng)用中，在0.1秒之后中斷充電的情況下，產(chǎn)生損耗能量為15870×0.1＝1587Ws。
權(quán)利要求
1.變頻器的保護(hù)電路，用該保護(hù)電路可以監(jiān)控在充電過程期間的中間回路電容器(2)的電壓，其特征在于，在未達(dá)到一明顯低于所述中間回路電容器(2)工作電壓的參考電壓(Ref)時(shí)，可以終止所述的充電過程。
2.按權(quán)利要求1的保護(hù)電路，其特征在于，所述的參考電壓(Ref)低于所述工作電壓的一半。
3.按權(quán)利要求1或2的保護(hù)電路，其特征在于，所述的保護(hù)電路具有帶有第一時(shí)間常數(shù)(T1)的第一單穩(wěn)觸發(fā)器(5)，和帶有第二時(shí)間常數(shù)(T2)的第二單穩(wěn)觸發(fā)器(6)，這些單穩(wěn)觸發(fā)器的輸入端分別與一充電信號(hào)(L)相連接。
4.按權(quán)利要求3的保護(hù)電路，其特征在于，所述的第二時(shí)間常數(shù)(T2)明顯小于所述的第一時(shí)間常數(shù)(T1)。
5.按權(quán)利要求3或4的保護(hù)電路，其特征在于，所述第一和第二單穩(wěn)觸發(fā)器(5，6)的輸出端如此通過充電電阻(R)與用于充電所述中間回路電容器(2)的第二開關(guān)裝置(K2)邏輯連接，使得在出現(xiàn)所述的充電信號(hào)(L)之后，持續(xù)所述第二時(shí)間常數(shù)(T2)的充電過程就沒有其它的條件地結(jié)束。
6.按權(quán)利要求5的保護(hù)電路，其特征在于，所述第一和第二單穩(wěn)觸發(fā)器(5，6)的輸出端如此與所述的第二開關(guān)裝置(K2)邏輯連接，使得在所述第二時(shí)間常數(shù)(T2)結(jié)束之后，只有當(dāng)所述中間回路電容器(2)的電壓位于所述的參考電壓(Ref)之上時(shí)，才繼續(xù)所述的充電過程，直至所述的第一時(shí)間常數(shù)(T1)結(jié)束時(shí)為止。
7.按權(quán)利要求6的保護(hù)電路，其特征在于，所述中間回路電容器(2)的電壓和所述的參考電壓(Ref)施加在一比較器(4)上，該比較器(4)的輸出端與所述第二單穩(wěn)觸發(fā)器(6)的輸出端一起，施加在“或”邏輯連接器(7)的輸入端上。
8.按權(quán)利要求7的保護(hù)電路，其特征在于，所述“或”邏輯連接器(7)的輸出端和所述第一單穩(wěn)觸發(fā)器(5)的輸出端，施加在一“與”邏輯連接器(8)的輸入端上，該“與”邏輯連接器(8)的輸出端控制所述的第二開關(guān)裝置(K2)。
9.按權(quán)利要求3-8之一的保護(hù)電路，其特征在于，在所述的第一時(shí)間常數(shù)(T1)結(jié)束之后，可以檢驗(yàn)是否達(dá)到了所述中間回路電容器(2)的工作電壓。
全文摘要
在通過充電電阻(R)充電的期間，監(jiān)控變頻器的中間回路的電壓。如果在規(guī)定的時(shí)間常數(shù)(T2)期間電壓未達(dá)到至少一參考電壓(Ref)，則提前中斷充電過程。此時(shí)，將參考電壓(Ref)選擇得明顯低于中間回路的工作電壓。參考電壓優(yōu)選低于中間回路的工作電壓的一半。
文檔編號(hào)H02M5/02GK1691484SQ200510067740
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者N·胡伯, S·格拉夫 申請(qǐng)人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司