变频器电压检测电路

变频器的电压检测电路（新）

——正弦变频器电压检测实际电路分析

一、电路构成和原理简析

电压检测电路，是变频器故障检测电路中的一个重要组成部分，旨在保障使IGBT 逆变电路的工作电源电压在一特定安全范围以内，若工作电源危及IGBT （包含电源本身的储通电容）器件的安全时，实施故障报警、使制动电路投入工作、停机保护等措施。此外，少数机型还有对输出电压的检测，在一定程度上，起到对IGBT 导通管压降检测的同样作用，取代驱动电路中IGBT 的管压降检测电路。

1、电压检测电路的构成、电压采样方式及故障表现

图1 电路检测电路的构成（信号流程）框图

1、电压检测电路的电压采样形式（前级电路） 1）直接对DC530V 电压采样

78L05C

8

P N

图2 DC530V 电压检测电路之一

直接对P 、N 端DC530V 整流后电源电压进行进行采样，形成电压检测信号。如阿尔法ALPHA2000型变

频器的电压检测电路，如图2所示。

电路中U14线性光耦合器的输入侧供电，由开关变压器的独立绕组提供的交流电压，经整流滤波、由78L05稳压处理得到5V 电源所提供，电源地端与主电路N 端同电位。输出侧供电，则由主板+5V 所提供。

直流回路P 、N 端的DC530V 电压，直接经电阻分压，取得约120mV 的分压信号，输入U14（线性光耦合器，其工作原理前文已述）进行光、电隔离与线性放大后，在输出端得到放大了的检测电压信号，再由LF353减法放大器进一步放大，形成VPN 直流电压检测信号，经CNN1端子，送入MCU 主板上的电压检测后级电路。

2）由开关变压器次级绕组取得采样电路信号

+5V

-42V

图3 DC530V 电压检测电路之二

N

+5V

N1输入电压波形示意图V T

截止

VT

饱合导通

0V

530V

5V

0V

-42V

N3输出电压波形示意图

压采样等效电路T1

图4 直流回路电压采样等效电路及波型示意图

主电路的DC550V 直流电压检测信号，并不是从主电路的P 、N 端直接取得，而是“间接”从开关电源的二次绕组取出，这是曾经令一些检修人员感到困惑、找不到电压检测信号是从何处取出的一件事情，也成为该部分电路检修的一个障碍。电压采样电路如上图4所示。

在开关管VT 截止期间，开关变压器TRAN 中储存的磁能量，由次级电路进行整流滤波得到+5V 工作电源，释放给负载电路；在VT 饱和导通期间，TC2从电源吸取能量进行储存。

N3二级绕组上产生的电磁感应电压，正向脉冲出现的时刻对应开关管的截止时间，宽度较大，幅值较低，经二极管D12正向整流后提供负载电路的供电，有电流释放回路；反向脉冲出现的时刻对应开关管的饱和导通时间，宽度极窄，但并不提供电流输出，回路的时间常数较大（不是作为供电电源应用，只是由R 、C 电路取得电压检测信号），故能在电容C17上维持较高的幅值。开关管VT 饱合导通时，相当于将N1绕组直接接入530V 电源，因而在同一时刻N3绕组此时所感应的负向脉冲电压，是直接反映N1绕组供电电压高低的，并与其成线性比例关系——N3绕组感应电压的高低，仅仅取决于N1、N3绕组的匝数比。整

流二极管D12和D11接于同一个次级绕组上，D12将“大面积低幅度”的正向脉冲整流作为+5V供电，而D11却将“小面积而幅度高”的负向脉冲做负向整流后，经R20、R18、R19、C19、C17等元件简单滤波处理后，将此能反映一次主绕级供电高低的-42V电压信号，作为直流回电压的检测信号，送入MCU主板电路，供显示直流电压值和参与CPU程序控制之用。

直流电压检测电路与其它输出电源电压电路的显着不同，1）在于该电路整流电压的输出端无大容量滤波（电解）电容；2）输出电压回路中串接有数千欧姆或数十千欧姆的大阻值电阻。显然该路输出电压不能用作供电电源。3）同一绕组所整流得出的供电电源电压值，要数倍低于检测电压值。这是判断该电路为直流电压检测信号输出电路的3种依据。

3）通过对充电接触器辅助触点的状态检测，间接作出对直流回路是否正常的逻辑判断

上篇博文，在海利普HLP-P型15kW变频器电压检测电路原理及检修一文中，已作出详细的分析，当充电接触器未正常作出吸合动作，表现为辅助常开闭点没有在电容充电结束后，接触良好，检测信号输入MCU引脚后，MCU经逻辑分析，判断充电接触器的未正常动作，因而直流回路的供电电压“肯定”也是不正常的，因而有时检测充电接触器的辅助常开触点未闭合时，也会报出“直流回路欠电压”故障。

3）三相输入电源电压的检测电路

部分机型有了DC530V的电压检测，就省略了对3相输入电压的断相检测（DC530V的高低一定程度上也反映了三相电压电源电压的输入状况），有些机型的电压检测电路，则“面面俱到”，检测电路比较完善。

R S T

J2

35图5 三相输入电源电压检测电路

三相输入电源电压检测电路，将R、S、T端输入的电源电压先经电阻网络降压/限流，再经桥式整流电路变为六波头300Hz脉动直流，送入光耦合器输入侧，3相电源正常时，光耦输出侧为六波头300Hz的脉冲直流信号，或认为J2端子的35脚一直为低电平；电源任缺一相时，光耦输出侧为四波头200Hz的电压信号，或认为J2的35端子有出现高电平的时刻，经后级电路处理送入MCU，MCU判断缺相故障，报警并停机保护。光耦合器U15的输入侧串入稳压管Z19，使U15输出信号的动作“干脆利落”，对三相电源电压的不平衡也有检测作用。检测电路将输入模拟信号转化为映波头数目的“数字信号形式”，利于MCU的检测和判断。

4）3相输出电压/频率检测电路

3相输出电压检测电路，在少数变频器产品中有采用。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管压降检测与保护电路一样。有些变频器，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——三相输出电压信号经电路转变为输出频率信号，再输入MCU，起到对逆变电路的6只IGBT是否正常工作的判断。