输出电压/频率检测电路设计优化

输出电压/频率检测电路在部分进口和国产变频器，如富士P9/G9和华伟TD2000系列变频器中有应用，相当于其他变频器电流检测电路中的断相检测电路。其主要作用是检测逆变电路的输出状态，由此起到对IGBT的保护作用，如同驱动电路的IGBT管压降保护电路一样。富士P9/G9系列变频器的驱动电路没有IGBT管压降检测保护电路，对IGBT的保护，一定程度上依赖于三相输出电压检测电路——三相输出电压检测信号进一步经“模/数”转换后，再输入CPU，一方面作为IGBT逆变电路的保护信号，一方面作为输出反馈电压采样，对输出电压有稳定控制作用。

图6-13是普传8018F318.5kW变频器输出电压/频率检测电路。这是一个典型仪用放大器的电路结构，N1、N2、N3前三级电路构成了双端输入、单端输出的差动放大电路，第四级接成反相放大器，将信号放大到一定幅度后推动U7光耦合器。U、W输出端电压信号经R31、R34降压，VD16、VD17双向限幅，C17滤掉了高频载波信号，将信号还原为两相电压信号，加入N1、N2、N3组成的差动放大电路，再经N4放大后推动U7输出。N1、N2、N3电路又是V相电压信号的合成电路，输入的U、W两相信号中，包含了V相电压信号，经N1、N2、N3电路的合成作用，实际上N3输出的是表征着V相频率与时间基准的脉冲信号。耦合电容E13起到了隔直通交及对信号进行零电平“置位”的作用，以适应N4单电源供电电路的要求，N4则相当于一个整形电路，将N3输出信号整形为矩形脉冲信号输出，以驱动光耦合器U7。当U7输出的信号满足要求时，说明U、V、W三相输出都是正常的。U7的输出信号反映了三相电压的输出状态，此信号输入到CPU，与内部时间基准相比较，通对脉冲计数的时间比对，从面可判断出是否存在输出断相（d.f.）故障。故障时可实施停机保护。

图6-13 普传8018F318.5kW变频器输出电压/频率检测电路

因输入端VD16、VD17两只二极管的钳位作用，电路本身并不是用来对输入信号进行放大的，而是实现了对三相脉冲信号的合成作用。电路输出的脉冲信号，并不是表征着输出电压幅度的模拟电压信号，而是表征着输出频率的脉冲信号。电路是通过电压信号检测输出频率，电路相当于完成了个“模/数”转换的作用，将输入模拟电压信号，转变化“脉冲信号”输出。输出信号用于对逆变输出电路的检测，当逆变输出电路中某一臂IGBT在故障状态时，报出断相故障，并实施停机保护。

电路实质上是起到了对IGBT输出电路的保护作用。

图6-14为三肯OM5变频器三相输出电压检测电路。

U、V、W三相输出电压，经电阻分压电路输入到3个电压比较器的反相输入端，而三个电压比较器的同相输入端，输入的是直流回路P+端的电压，将三相输出电路分别与P+端电压相比较，而比较输出的开关信号驱动光耦合器A2261V，经A2261V隔离后，三路输出信号送入了CPU电路。(www.xing528.com)

在一般变频器的驱动电路中，下三臂IGBT的驱动电路兼任模块故障检测的任务，如由PC929组成的驱动电路。而上三臂IGBT管压降的检测电路，大部分变频器电路未予设置。（试分析）从电路结构看，这三路电压比较器即是承担上三臂IGBT管压降检测任务的。在待机状态，因三路输入电压比较器的同相端电压约为2.7V，反相输入端为0V。三路电压比较器的输出端都为高电位。PC17、PC18、PC19三路光耦合器的输入侧因形不成输入电流的通路，其输出端为上拉电阻引入的+5V高电平。当3只上桥臂IGBT模块工作正常时，在相应的激励脉冲到来期间，（以U相电压信号输入电路为例）管子的导通使U输出端的电压幅值瞬时高达500V以上，经R57、R59分得6V以上的电压信号，输入到三路电压比较器的反相输入端。电压比较器输出端变为低电位，形成了A2261V光耦合器的输入电流通路，PC17、PC18、PC193只光耦合器将“逆变模块正常工作信号”送入CPU电路；而当某一臂逆变模块因故障未能正常开通时，电压比较器的反相输入端电位一直在零电平上，其输出端在逆变脉冲信号期间，一直维持高电位状态。后级光耦合器不能报出一个低电平的脉冲信号（IGBT正常开通信号）给CPU，CPU便报出输出断相或OC故障，变频器实施停机保护。

三肯变频器的逆变输出电路的下三臂IGBT模块，均已有模块故障检测电路，此电路便专用于上三臂IGBT模块的检测与断相报警。

图6-14 三肯OM5变频器三相输出电压（IGBT管压降）检测电路

此类三相输出电压检测电路，在华伟TD2000和富士P9/G9系列变频器中也有应用。富士P9/G9系列变频器，驱动电路没有IGBT管压降检测保护电路。三相输出电压检测信号进一步经模/数转换后，再输入CPU，一方面作为IGBT逆变电路的保护信号，一方面作为对输出电压的反馈采样，对三相输出电压有稳压控制作用。

检修要点：

三相输出电压检测电路是在起动和运行过程中检测三相输出电压/频率的，除富士P9/G9系列变频器也同时检测电压幅度外，其余的变频器其实是检测输出频率的脉冲个数和时间基准的，脉冲个数和时间基准的缺失和错位，表征着IGBT逆变输出电路出现了故障。普传变频器在运行过程中，会报出断相故障，而其他变频器，则会在起动过程中，报出OC或断相故障。