用于三电平变频器的直流母线电压检测电路的制作方法

专利2026-09-14  3


本技术属于变频器,具体涉及一种用于三电平变频器的直流母线电压检测电路。


背景技术:

1、上世纪八十年代,日本学者nabae提出了基于二极管钳位的三电平逆变电路,其典型的拓扑结构如图1所示,整个逆变电路每个桥臂由4个igbt和6个二极管构成。虽然三电平逆变电路在拓扑结构上相对更为复杂,但相对于传统二电平逆变电路只能输出高、低两个电平,这种新颖的逆变电路可以通过上、下igbt管的开通输出高、低电平,通过中间二极管的钳位作用输出零电平,总共三个电平状态。三电平变频器相对于传统的两电平而言,它可以使主开关器件的电压降低一半;使输出电压谐波减小,使调速电动机的温度大大降低。

2、现有技术的缺陷是,三电平变频器控制中,缺少一种检测电路测量直流母线的总电压和半直流母线电压,即正母线p和负母线n之间的电压,以及正母线p或负母线n与零母线o之间的电压,用于计算、调制三电平变频器的电流输出。


技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足,本实用新型所要解决的技术问题是:如何提供一种用于三电平变频器的直流母线电压检测电路,用于检测三电平变频器的母线电压,用于计算、调制三电平变频器的电流输出;设置有光电隔离电路,隔离高低电压。

2、为了解决上述技术问题,本实用新型采用了如下的技术方案:包括依次连接的电压采样电路(1)、光电隔离电路(2)以及电压放大电路(3),其中电压采样电路(1)包括依次连接的串联电阻取样电路以及第一电压跟随器,串联电阻取样电路的两个输入端分别连接两根母线,串联电阻取样电路的输出端连接第一电压跟随器的输入端;光电隔离电路(2)包括依次连接的隔离输入电路、线性光耦和隔离输出电路,隔离输入电路的输入端连接第一电压跟随器的输出端;电压放大电路(3)包括依次连接的第二电压跟随器以及运放比例运算电路,第二电压跟随器的输入端连接隔离输出电路的输出端,运放比例运算电路的输出端输出相应的检测电压。

3、所述电压采样电路(1)包括分压电阻a、采样电阻以及分压电阻b;分压电阻a的一端连接其中一根母线,分压电阻a的另一端经采样电阻连接分压电阻b的一端,分压电阻b的另一端连接另一根母线;分压电阻a和采样电阻的公共端作为串联电阻取样电路的输出端连接第一电压跟随器的输入端;采样电阻和分压电阻b的公共端接地。

4、隔离输入电路包括限流电阻r38,限流电阻r38的一端连接第一电压跟随器的输出端,限流电阻r38的另一端连接集成运放u5的反相输入端,集成运放u5的同相输入端接地,集成运放u5的输出端经电容c11连接限流电阻r38的另一端;还包括pnp三极管q1,pnp三极管q1的发射极经电阻r9连接电源vcc1,pnp三极管q1的基极经电阻r8连接电源vcc1,pnp三极管q1的基极经电阻r16连接集成运放u5的输出端,pnp三极管q1的集电极经电阻r30连接负电源vee1,pnp三极管q1的集电极连接二极管d5的负极,二极管d5的正极接地,pnp三极管q1的集电极还连接线性光耦的发光二极管led1的正极,发光二极管led1的负极接地,线性光耦的接收二极管pd11的正极接地,线性光耦的接收二极管pd11的负极连接限流电阻r38的另一端;

5、隔离输出电路包括集成运放u3,集成运放u3的反相输入端连接线性光耦的接收二极管pd12的负极,线性光耦的接收二极管pd12的正极接地,集成运放u3的同相输入端接地,集成运放u3的输出端连接电阻nc1的一端,电阻nc1的另一端经电阻r39连接集成运放u3的反相输入端;电阻nc1的一端还连接可变电阻r45的首端和可调端,可变电阻r45的尾端连接电阻nc1和电阻r39的公共端,集成运放u3的输出端还经电容c10连接集成运放u3的反相输入端;集成运放u3的输出端作为隔离输出电路的输出端。

6、第二电压跟随器的输入端经电阻r40连接隔离输出电路的输出端,运放比例运算电路包括集成运放u4a和集成运放u4b,集成运放u4a的反相输入端经电阻r35连接第二电压跟随器的输出端,集成运放u4a的同相输入端接地;集成运放u4a的输出端经电阻r23连接电阻r36的一端,电阻r36的另一端连接集成运放u4a的反相输入端;集成运放u4a的输出端经电容c7连接集成运放u4a的反相输入端;

7、集成运放u4b的反相输入端经电阻r37连接电阻r23和电阻r36的公共端,集成运放u4b的同相输入端接地;集成运放u4b的输出端经电阻r87连接电阻r74的一端,电阻r74的另一端连接集成运放u4b的反相输入端;集成运放u4b的输出端经电容c29连接集成运放u4b的反相输入端;集成运放u4b的输出端作为运放比例运算电路的输出端输出相应的检测电压。

8、有益效果:本实用新型提供了一种用于三电平变频器的直流母线电压检测电路,用于检测三电平变频器的母线电压,用于计算、调制三电平变频器的电流输出;设置有光电隔离电路,隔离高低电压。



技术特征:

1.一种用于三电平变频器的直流母线电压检测电路,其特征在于:包括依次连接的电压采样电路(1)、光电隔离电路(2)以及电压放大电路(3),其中电压采样电路(1)包括依次连接的串联电阻取样电路以及第一电压跟随器,串联电阻取样电路的两个输入端分别连接两根母线,串联电阻取样电路的输出端连接第一电压跟随器的输入端;光电隔离电路(2)包括依次连接的隔离输入电路、线性光耦和隔离输出电路,隔离输入电路的输入端连接第一电压跟随器的输出端;电压放大电路(3)包括依次连接的第二电压跟随器以及运放比例运算电路,第二电压跟随器的输入端连接隔离输出电路的输出端,运放比例运算电路的输出端输出相应的检测电压。

2.根据权利要求1所述的用于三电平变频器的直流母线电压检测电路,其特征在于:所述电压采样电路(1)包括分压电阻a、采样电阻以及分压电阻b;分压电阻a的一端连接其中一根母线,分压电阻a的另一端经采样电阻连接分压电阻b的一端,分压电阻b的另一端连接另一根母线;分压电阻a和采样电阻的公共端作为串联电阻取样电路的输出端连接第一电压跟随器的输入端;采样电阻和分压电阻b的公共端接地。

3.根据权利要求1所述的用于三电平变频器的直流母线电压检测电路,其特征在于:隔离输入电路包括限流电阻r38,限流电阻r38的一端连接第一电压跟随器的输出端,限流电阻r38的另一端连接集成运放u5的反相输入端,集成运放u5的同相输入端接地,集成运放u5的输出端经电容c11连接限流电阻r38的另一端;还包括pnp三极管q1,pnp三极管q1的发射极经电阻r9连接电源vcc1,pnp三极管q1的基极经电阻r8连接电源vcc1,pnp三极管q1的基极经电阻r16连接集成运放u5的输出端,pnp三极管q1的集电极经电阻r30连接负电源vee1,pnp三极管q1的集电极连接二极管d5的负极,二极管d5的正极接地,pnp三极管q1的集电极还连接线性光耦的发光二极管led1的正极,发光二极管led1的负极接地,线性光耦的接收二极管pd11的正极接地,线性光耦的接收二极管pd11的负极连接限流电阻r38的另一端;

4.根据权利要求1所述的用于三电平变频器的直流母线电压检测电路,其特征在于:第二电压跟随器的输入端经电阻r40连接隔离输出电路的输出端,运放比例运算电路包括集成运放u4a和集成运放u4b,集成运放u4a的反相输入端经电阻r35连接第二电压跟随器的输出端,集成运放u4a的同相输入端接地;集成运放u4a的输出端经电阻r23连接电阻r36的一端,电阻r36的另一端连接集成运放u4a的反相输入端;集成运放u4a的输出端经电容c7连接集成运放u4a的反相输入端;


技术总结
本发明公开了一种用于三电平变频器的直流母线电压检测电路,包括依次连接的电压采样电路、光电隔离电路和电压放大电路,电压采样电路包括依次连接的串联电阻取样电路及第一电压跟随器,串联电阻取样电路的两个输入端分别连接两根母线,串联电阻取样电路的输出端连接第一电压跟随器的输入端;光电隔离电路包括依次连接的隔离输入电路、线性光耦和隔离输出电路,隔离输入电路的输入端连接第一电压跟随器的输出端;电压放大电路包括依次连接的第二电压跟随器及运放比例运算电路,第二电压跟随器的输入端连接隔离输出电路输出端,运放比例运算电路的输出端输出检测电压。本电路用于检测三电平变频器的母线电压,用于计算、调制变频器的电流输出。

技术研发人员:张林,夏桂森,裴金鑫,史胜忠,凌静,高志文,席明堃,陈七涌
受保护的技术使用者:重庆科凯前卫电气有限公司
技术研发日:20231026
技术公布日:2024/7/25
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