[發明專利]變頻器軟啟動電路和包含其的變頻器

有效

• 申請號: 201710062781.0
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN108347161B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 戴訓江;李濤濤;王建淵
• 申請（專利權）人: 博世力士樂（西安）電子傳動與控制有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M5/458
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李湘;張濤

本發明涉及電力電子技術，特別涉及一種變頻器軟啟動電路以及包含該變頻器軟啟動電路的變頻器。按照本發明一個方面的變頻器軟啟動電路（130）包含微控制器（131）、軟啟動電阻器（132）、直流接觸器（133）、反激式開關電源（135）以及耦合在所述直流接觸器（133）的線圈與接地之間的直流接觸器驅動器（134），反激式開關電源（135）的開關單元（1351）包括串聯耦合在所述變壓器（T1）的初級與接地之間并且開關狀態基本上同步的第一金屬氧化物場效應晶體管（M1）和第二金屬氧化物場效應晶體管（M2）。

技術領域

本發明涉及電力電子技術，特別涉及一種變頻器軟啟動電路以及包含該變頻器軟啟動電路的變頻器。

背景技術

變頻器是應用變頻技術，通過改變電機工作頻率的方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流濾波單元、逆變單元、驅動單元和控制單元等組成。變頻器通過控制內部的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的開斷，向電機提供所需的電壓和頻率。

變頻器一般內置軟啟動電路，其被耦合在變頻器的整流單元與逆變單元之間以在啟動時限制進入直流鏈路電容器的浪涌電流。這種軟啟動電路一般包括并聯連接的軟啟動電阻器和直流接觸器，其工作原理是，當變頻器啟動時，直流接觸器處于斷開狀態，整流單元的輸出電流經軟啟動電阻器對直流鏈路電容器充電，此時軟啟動電阻器起著限流作用；當直流鏈路電容器的電壓達到或者接近直流母線的正常工作電壓時，驅動電路將驅動直流接觸器進入觸點閉合狀態，此時由直流接觸器觸點連接直流母線和直流電容，從而維持直流鏈路電容器供電的連續性。

現有技術的軟啟動電路一般利用反激式開關電源供電。這種開關電源的工作原理為，當開關元件處于導通狀態時,變壓器初級繞組內有電流通過,能量被儲存于線圈內，此時由于初級繞組與次級繞組的極性相反，能量未被傳送到負載；當開關元件處于關斷狀態時,變壓器初級繞組將產生反向電勢，負載有電流流通。在上述反激式開關電源中，通常需要采用耐高電壓的金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)作為開關元件，這將大幅度增加成本。此外，為了提供多種直流電壓，現有技術的反激式開關電源常采用帶多個繞組的變壓器，這將降低變壓器的可靠性和短路承受能力。

此外，現有技術的軟啟動電路缺乏對直流接觸器狀態的監測能力，這有可能引發嚴重的故障。例如在軟啟動過程中，流經軟啟動電阻器的電流會產生溫升，如果溫升過大或者軟啟動電阻器在短時間內反復啟動，都有可能導致電阻器受損或燒毀，給后續的變頻器啟動帶來安全隱患。又如，驅動電路或控制單元的故障將使得直流接觸器在軟啟動過程結束后無法進入觸點閉合狀態，因此整流單元的輸出電流持續流經軟啟動電阻器，這對于電阻器而言是致命的。再者，如果繼電器觸點由于磨損、拉弧而永久性地粘連在一起或者在變頻器斷電重啟時繼電器仍然處于閉合狀態，則軟啟動電阻器將被旁路，啟動過程中的巨大電流將損壞前端的整流單元和后端的直流鏈路電容器。

發明內容

本發明的目的是提供一種變頻器軟啟動電路，其具有實現成本低和具有診斷保護功能等優點。

按照本發明一個方面的變頻器軟啟動電路包含：

微控制器；

軟啟動電阻器，其耦合在變頻器的整流單元與直流充電電容器之間；

直流接觸器，其觸點分別與變頻器的整流單元和直流充電電容器耦合；

反激式開關電源，其包括：

變壓器，其初級繞組從變頻器的直流母線取電，次級繞組與所述直流接觸器的線圈耦合；

開關單元，其耦合在所述變壓器的初級繞組與接地之間以控制所述變壓器的初級繞組與接地之間的導通和關斷；

耦合在所述直流接觸器的線圈與接地之間的直流接觸器驅動器，其配置為在所述微控制器的控制下，使所述直流接觸器的觸點閉合或斷開，