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电气传动与微机控制 sftyikun@ 电气信息系 高满茹 第十四讲 第四章 第四节　电压型逆变器的保护电路 第四节　电压型逆变器的保护电路 一、过压保护 逆变器中过压的种类： 1 由于雷电或开关动作引起的装置输入端短时过电压 直流侧断路时，在线路电感中储存的能量被电容吸收，引起电压升高 切断负荷时或加减速过快，时使电动机工作在再生发电状态，使储能电容电压升高，引起过压。 半导体器件工作在开关状态时，出现的尖峰电压 在整流二极管直流输出处加高频电容加以保护，或在交流进线处加压敏电阻加以保护。 通过适当选择滤波电容来解决 通过加入放电回路来解决。 通过加入吸收电路来解决。 保护措施 过压位置种类 第四章 第四节　电压型逆变器的保护电路 逆变器过压保护电路及原理分析 2 对于直流电源是二极管整流器的变频器来说，由于能量只能单方向流动，不能向电网回馈能量，因此，当负载电动机工作在再生发电状态时，将向电容充电，使电容电压升高而产生过压。为了避免直流电压过高而损坏大功率晶体管，应设置放电回路。 左图为一过压保护电路，它是通过R1 、R2 分压电路分压来获得直流电压信号的。光耦G1 是起隔离作用的，使主回路与控制回路之间没有电的联系。 调节RW1 使比较器输出电压为正(高电平)。经非门后，T9 的基极为零，T9 断，R5 上的电压为零，经再次光电隔离后，使T11 的基极为低电平，不导通，放电电阻RF 不接入放电回路。 在电压正常情况下，电阻R2 上的电压为一定值，通过光电耦合器在R4 上产生的电压也是一定值。 当直流电压升高超过正常允许值，则R2 上的电压升高，经光耦G1 使R4 上电压升高，并超过RW1 上电压，比较器B1 发生翻转，输出为低电平，经非门后为高电平，T9 导通，R5 上的电压变为高电平，经再次光电隔离后，使T11 导通将RF 接入放电回路，即接通直流放电回路。 第四章 第四节　电压型逆变器的保护电路 一般说来，RFR1+R2，因此，电容放电回路为C+→RF →T11→C- 。RF 取值大小，取决于所需放电的速率。 与此同时应向控制电路发出信号，减慢或停止减速过程，以控制产生过电压的来源。 当直流电压恢复正常之后，R2 上的电压亦为正常值，光耦G1 输出电压(R5 上的电压)低于RW1 上的电压，比较器B1 的输出为高电平，经非门后为低电平，T9 断，T11 基极为低电平，T11 断，则放电回路断开，停止放电。 考虑带电机的逆变器，由于负载是感性的，因此不可避免的要产生过压，而且有些过压是不可克服的，因此在功率器件的额定电压的选择上，要留有充分的裕量，一般应大于直流电压的两倍，若考虑交流电压的峰峰值，则至少应大于2.5 倍的直流电压， 例如交流输入380V的逆变器中，大功率晶体管的耐压VCE0 =1200V 这样才是比较合理可靠的。 第四章 第四节　电压型逆变器的保护电路 二、过流保护 直流短路，此时短路电流几ms之内达到几百安培(桥臂直通) 负载短路，此时短路回路电流感比上一种情况大，电流上升率可能会小些 过载，此时电流增长不会太多，但超过晶体管的功耗时，也会造成管子的软击穿，使逆变器不能正常工作。 使用相应的保护电路实现保护 保护措施 过流位置种类 使用相应硬件电路实现保护。检测回路延迟时间尽可能的短(40ms之内)，才能实现保护。 对检测元件来讲，可以使用电阻，但损耗会加大； 也可以使用电流互感器，但又存在一个精度和速度问题； 使用霍尔元件制成的电流检测元件，速度和精度上都能满足要求，而且体积也很小。 第四章 第四节　电压型逆变器的保护电路 上图所示电路只在直流侧加一个电阻，用来检测过流，电路比较简单。这是考虑了几种过流都会引起直流电流的升高，因此，只检测此一点即可。使用电阻做检测元件，速度和精度上都能满足要求。 光耦的上升时间tr=3ms， 比较器LM339 的响应时间为1.3ms ， 非门的延迟时间是几十ns ， 是完全可以在40ms 内切断电路的。 由于该电路主要元件的延迟时间： 第四章 第四节　电压型逆变器的保护电路 右图所示的过流保护电路考虑到了过载的情况。在过载的情况下，由T7 限流，这样，提高了逆变器的可靠性。 T7 串在主回路直流侧，起电流调节和控制作用。 当电路中流过正常电流时，T7 处于饱和状态，R8 上的压降为正常压降，经R9 、R10 分压后，加在T8 的be之间。 此时应保证T8 的VBE0.6V，使T8 处于截止状态。 限流值计算： 其中：b为R9 分割比。 取：R8=0.22W，R9=220W， 则： R10=200W，b=0 当回路中的电流超过设定值时，R8 上电压升高，并使T8 的VBE0.