变频器测量及保护电路

变频器的原理框图如图1 所示。
1.电流实际值检测
电流检测电路采用单相电源供电，87C196MC 的A/D 端口高速采样交流电流通过傅里叶分析确定电流的各次谐波分量，并通过求累计平均值的方法计算各次谐波分量的有效值。电流实际值检测电路图如图2 所示。
电流实际检测主要用于输出电压的修正，以及过电流、过载保护。
输出电压的修正分两部分：第一部分用I·R 补偿环节来改变输出电压US 的大小；第二部分用电流限制调节器改变输出电压US的大小。过电流、过载保护功能是为了保证变频器在异常工作情况下（如短路、过载等），不损坏变频器输出电流。当进行过电流过载计算后，若判断为过电流、过载，则立即发出封锁触发脉冲指令，迅速停止PWM 逆变器工作。




3.变频器过热检测
变频器功率开关管通/断时，造成功率开关器件的发热，这是功率开关器件损坏的主要原因之一。当检测到变频器温度过高时，封锁功率开关器件，进行停机保护。温度检测电路如图源所示。
图4 中，R+和R-分别接热电偶的两端。
4.外部接点信号输入检测
可通过外部接点信号输入进行开、停机控制，外部接点信号输入电路如图缘所示。


5.过电压保护电路
过电压保护电路如图6所示。由于本系统的SPWM 逆变器不能向电网回馈能量，当电动机突然停车时，电动机的机械能将转化为电能向直流侧电容C 充电，引起泵升电压。为了限制和消除泵升电压，保护功率器件，设置过电压保护电路是必要的。在图6 中，当电压升高超过设定值后，稳压管VS 击穿，使大功率器件VT 导通，电阻R 与地接通，电容C 中多余的能量将在电阻R 上发热释放掉，使直流环节的电压保持在基准值之下。

6.过电流保护电路
过电流保护电路如图7所示。过电流保护通过检测逆变器直流电路中的电流Id，将检测信号回馈给控制系统，当电流超过限定值时，会立即自动封锁6 路触发信号，实现保护。图7 中的R 为取样电阻，LM319 为电压比较器，RP 为电流整定电位器，VL为过电流发光二极管。当出现过电流时，A 点为高电平，自动封锁SLE4520 的输出端，保护主电路。

7.过温保护电路
在变频器工作过程中，功率器件会发热，严重时会造成器件的损坏。过温保护电路如图8 所示。
电路的核心是一个电位比较器，温度检测元件采用热敏电阻并将其装在功率器件的散热器上。当温度升高时，比较器输出翻转为低电平。这个信号将立即申请中断，中断服务程序将完成触发脉冲的封锁或停机等功能，实现保护。

8.电子热过载断电器
通过设定该项功能有效和具体的保护值后，当电动机出现过电流或过载时，就能避免变频器和电动机的损坏。因电动机的过载倍数比较大，故该值一般均设定为变频器额定值的105%，但当变频器和电动机容量不匹配时，应根据具体情况设定，如图9 所示。