末级故障信号处理电路原理分析

图7-16所示电路对驱动电路返回的OC故障信号、直流回路电压检测信号和从输出电流检测电路来的Iin+（三相正半波电流信号）、Iin-（三相负半波电流信号）信号进行了集中处理。然后经由U22、U24（LM393）内部四组开路集电极输出电路，其四路输出端子并接在一起，形成了一个公共输出端。四路输入故障信号形成一个或门电路，任一路故障信号输出都使其故障公共端变为低电位，再由U25反相器电路输出高电位电平故障信号，送入CPU的16脚和U21的11脚（见图7-17），供CPU停机保护和锁定脉冲前级电路对六路逆变脉冲的输出。由反相器U25的10脚输出的故障信号，为高电平有效，暂且将其称为“H综合故障信号”。其中三路故障信号为过电流（OC）信号，一路为过电压（OU）信号。在上电CPU的工作自检过程中，“H综合故障信号”有输出，并不区别为OC还是OU，只报出一个OC信号，这也许阿尔法变频器上电期间，出现OU故障也报出OC故障的原因。

运算放大器U22、U24的供电为+15V，而为适应CPU的工作电平要求，U25反相器则采用了+5V供电，R138为U22、U24输出端的上拉电阻。在U22、U24输出回路中串入R149的目的，是为了限制输入到U25的低电平（负压）值，与U25输入电压幅度要求相匹配。

四组故障信号处理电路，其中三组为受控（可编程控制）电压比较器电路，一组为非受控电压比较器电路——OC信号传输电路。当OC信号发生时，严重危及逆变功率模块的安全，故障信号直接经U25的10脚输出到CPU和U21，停机没商量。

而另三路故障信号传输电路，受到CPU的42、51二路输出电平状态的影响。OU、Iin+、Iin-三路信号的传输受CPU的42、51两脚电平状态的控制。换句话说，CPU二引脚输出的电压值，形成了3个基准电压，三路输入信号是与3个基准压相比较，而输出故障信号的。这3个基准电压是可变的，也即故障保护电路的动作阈值是可变的。变频器处于不同的工作过程时，是与不同的基准电压相比较，其动作阈值是不一样的。

图7-16 阿尔法变频器末级故障处理电路

由图7-16所示电路可以分析出，此末级故障信号处理电路中，每路信号传输电路起码是有两个信号动作阈值的。即变频器起动初始阶段（如15Hz以内）和起动中、后期阶段、运行阶段的两个不同阈值。(www.xing528.com)

（试分析）直流回路电压信号，一路经R53直接输入CPU的45脚，供输出控制和电压显示。一路则由U24b电压比较器处理后，输出故障动作信号。在起动初始阶段，有可能形成较大的起动电流，而引起直流回路的电压有所跌落，此时不宜过早报出过电压故障，以避免起动过程中不必要的停机保护，此时在内部程序控制下，CPU的51脚输出高电平信号，42脚为低电平信号，U24b的3脚（动作阈值基准）电压值为R159、R154两电阻的分压值，约为0.37V。直流回路电压为530V时，CNM的8端子电压采样信号为3V。按说这时候OU信号一直在报警状态的，但实际上是在变频器起动的初始阶段，CPU已经屏蔽了OU报警功能。当起动过程进入后半阶段和变频器进入运行阶段后，受内部程序控制，OU报警功能的屏蔽被解除，CPU的51脚变为低电平，而42脚变为高电平，R259、R154两电阻分压得到4.6V，形成一个“较高的”故障信号动作阀值，在直流回路电压上升到780V的危险高电压后，U24b的输出脚变为低电平，送出一个OU故障停机信号。

同理，在起动与运行过程中，U22a、U22b两路电压比较器，其输入端（基准电压端）也受到CPU的42、51两脚电平状态的控制。在起动初始阶段，CPU两输出脚的电平状态为51脚+5V高电平，42脚0V低电平，由R140、14、R139分压得到一个“较低的2V”电压值，此电压设定值对应额定电流的约100%，一路直接加到U22b的5脚同相输入端，与输入三相电流信号的正半波信号相比较，在输入Iin+信号电压大于同相端基准电压值时，U22的输出脚变为低电平，经U25将故障信号送入CPU，变频器停机保护。R140、14、R139分压值又同时送入由U12dA及附属元件构成的1∶1反相器，处理成负的基准电压送入U22a的2脚反相输入端，与同相端输入的Iin-三相负半波信号相比较，在Iin-信号达到一定幅度后，也报出故障动作信号。U22a、U22b两组放大器，实质上构成了窗口电压比较器，对Iin+、Iin-两个电流信号同时进行比较输出，三相输出电流无论在正半波或负半波期间，若有异常电流发生，均实施停机保护措施。

进入起动过程的后半阶段和运行阶段后，CPU的42脚、53脚的电平状态反转，U22a、U22b两组电压比较器得到一个“较高的正（负）3V（-3V）”的基准电压值，此值对应额定电流的150%，在Iin+、Iin-两个电流信号达到异常大的值后，电路才输入故障动作信号。

在起动的初始阶段（在15Hz以内），为维持较小的转差率，避免过大的起动电流，应将起动电流维持于额定电流的80%以内。此时起动电流过大的情况有：电动机堵转、负载过重造成过电流；电动机可能有接地故障造成过电流。故此阶段内，起动电流虽小于额定电流，但也应该停机保护。

在起动的后半阶段和运行期间，运行电流超过额定电流的150%，也应该实施停机保护了。两个阶段所报的OC故障，其报警动作阈值是相差很大的。由CPU的输出电压控制U22a、U22b两组电压比较器的基准电压，能使同一个电路完成两种故障的检测功能，分别完成起动初始阶段和起动后半阶段（运行阶段）的两个OC信号报警任务。

当然，直流回路的电压采样信号——模拟电压信号也同时送入CPU的16脚。三相输出电流检测信号——模拟电流信号，也输入到CPU的相关引脚。CPU在接受开关量信号的同时，也在检测和处理电流、电压检测电路输入的模拟信号，并由开关量信号和电压、电流模拟信号相比较，而区别报出OL、OC、OE、Uu、OU等故障。