正弦变频器的电流检测电路

1、正弦SINE300型7.5kW变频器的电流检测电路电源/驱动板与主板 MCU由J2、J5排线端子连接，J2端子排之前的位于电源/驱动板的部分为电流检 测的前级电路，J5端子以后的位于 MCU主板的部分为后级电路。但考虑电路的衔接及电路分类、信号流 程分析的方便，将正弦 SINE300型7.5kW变频器电流检测与保护电路，分为前置电流检测电路、电流检 测模拟信号处理电路一、电流检测模拟信号处理电路二、电流检测开关量信号形成电路等四个部分，旨在 分析和说明本例机型对前置电路所输出的电流检测信号，在后续电路不同的处理方法，以生成模拟或开关 量的多路电流检测信号，提供MCU内部运算控制、显示、故障报警

2、、停机保护所需的各种信号。U+U0Z23R211501R42 1501U*R7C25 C26U5 A78401 Vc1 Vc2 8R112 ini6803 in24 Veioutl 7out2 6Ve2 5W*WV0V*R605011R1922002R2092002R1912002Z24西1R341501C32 C34U7A7840C40680R381 Vc12 in1Vc2 8out1 73 in2out2 64 Ve1Ve2 5+5VR63 R396801 1201R40C- 68 二6801R61002R41 1201图1前置电流检测电路1、前置电流检测电路（见上图1）前置电流检测电路，

3、即 J2/J5端子排之前、位于电源/驱动板的电流检测电路，由电流采样电阻、线性 光耦合器、运放电路等组成。本例机型的前置电路，只在U、V输出电流回路串接了 R7、R60两只电流采样电阻，未采集 W相电流检测信号。或者说，省去了W相的直接电流采样电路，而由采集到的U、V相电流信号，“间接合成”出W相信号。由电工-正弦交流理论可知，三相交流电具有固定的空间/电气相位关系，并相互构成电流回路，任意两意交流电中必定包含了第三相交流电的信息，在已知U、V相交流值的情况下，可由计算得出W相的交流值。U、V相输出电流信号，在电流信号采样电阻R7、R60上转化为数十毫伏级的微弱电压信号，送入由线性光耦合器 U

4、5、U7的输入侧，经光、电隔离和放大处理后，输出差分信号再送入后级U6内部两级运算放大器构成的差分放大器，形成UI、VI电流检测信号；UI、VI电流检测信号，先送入加法器电路U6（由U6的12、13、14脚内部电路和外围元件组成），经过矢量加减，得到“合成” W相电流检测信号WI ,然后UI、VI、WI等3相输出电流检测信号，经 J2/J5排线端子的25、26、28脚，输入MCU主板电 路。2、电流检测模拟信号处理电路一（见图2）图2电流检测模拟信号处理电路一5由前置电路来的 UI、VI、WI电流检测信号，分作第一路电流检测信号，输入运放电路U40内部3组放大器和外围元件组成的电压跟随器电路，

5、缓冲后由1、7、8脚输出，经D25、D26、D27保护二极管双向钳位（3只二极管为贴片3端器件，每只内含两只二极管），RC滤除高频干扰信号后，形成 03V以内的电压信号，输入 MCU的模拟信号输入端124、125、126脚。供内部程序运算，用于在操作显示面板显 示运行电流值，起动过程中检测电流变化，进行 VVV/F控制等。图1、图2都用于对检测电流信号一一表现为交流电压信号一一模拟信号的处理和放大，可称为模拟 信号放大电路。3、电流检测模拟信号处理电路二（见图 3）由U6输出的UI、VI、WI电流检测信号，分作第二路电流检测信号，输入由运放电路U9内部4组放大器和外围元件组成的精密全波整流器电

6、路，整流为六波头的脉冲动直流信号电压后，经U6反相器8、IUVW综合电流信号，送入后9、10脚内部放大器和外围元件构成的反相器，对信号进行倒相处理，形成 级电路。U9的1/2/3、8/9/10、12/13/14脚内部3组放大部与外接 D4、D5、D6二极管及其它元件，组成精密半波整流器电路，UI、VI、WI电流检测信号同时送入反相求各电路（ U9 5、6、7内部放大器和外围元件构 成），U9内部4组放大器及外围元件组成了3相全波整流器电路，若运行频率为 50Hz,则U9的7脚输出整流电压为六波头的频率值为300Hz的三相电流检测信号。图3电流检测模拟信号处理电路二IUIW 综合电流信号，经 U

7、40 （12/13/14脚内部放大器）和外围元件组成的电压跟随器处理后，输出IUVW*信号供后级电路，同时IUVW*信号，经钳位电路、RC滤波电路进行钳位保护和滤波后，送入MCU的模拟信号输入端123脚，供内部程序进行输出缺相等故障判断。该路信号虽然为模拟电压信号，但MCU对输入信号不再注意电压幅度的高低，只是据信号“波头数”的多少，判断是否有输出缺相故障发生一一 更注重信号的数字性质。该信号只在运行中起作用。整流器电路因非线性元件一一二极管的引入，已经不是纯粹的线性放大器了，整流二极管对输入电压 极性有选择性作用，但电路仍旧利用线性放大来完成整流过程，输出信号的幅度和波形还是与输入信号幅 度

8、相关的。图3电路勉强仍可算作是模拟信号放大处理电路。电路的动、静态工作点仍有线性放大器的特 点°因MCU的最高工作电压为 3.3V,所以送入MCU引脚的检测电压信号， 均须由二极管钳位于 3.6V以 下，适应MCU对输入信号幅度的要求。检测电路正常时，其车出电压值按设计要求，是不会超出3.3V以上的，增加3V钳位与保护二极管，是考虑到检测电路故障时形成过高的电压输出等异常情况的，主要是 保护MCU弓I脚，不受危险电压的冲击而损坏。4、电流检测开关量信号形成电路（见图4）由图3精密全波整流器电路输出的IUVW/IUVW*综合电流信号，分为 3路，分别输入由3个迟滞电压比较器组成的故障报

9、警信号形成电路，在过载故障发生时，向 MCU输入故障报警信号。迟滞电压比较器电路， 是以LM393 （内含两级开路集电极输出的电压比较器）为核心组成的输出电流 检测、故障报警信号产生电路，将输入模拟信号与基准电压相比较，形成（逻辑）开关量信号输出。为适 应MCU的输入电压极性要求，采用 U6 （74LVS14A0内含六组反相器电路）对信号倒相处理后，再输入 MCU的相关引脚。本型机型，以U10的1/2/3脚内部电路和外围元件组成的电流报警信号形成电路，空置未用。综合电流检测信号IUVW虽然含有U1、VI、WI等3相电流信号的信息，但电流开关量信号形成电路，对区别是哪相发生了过流故障，并无“兴趣

10、”（其实也无法区分，也无必要区分），电路只对IUVW信号中“电压峰值”起到识别作用，只要任一相（其实势必形成两相的电流通路）发生过流，其信号电流峰值达到迟滞电压比较器的基准电压值时，输出端的电平状态即发生翻转，向 MCU报出开关故障信号。图4电流检测开关量信号形成电路U10的5/6/7脚内部放大器及外围元件组成的迟滞电压比较器，与U30的1/2/3脚内部放大器及外围元件组成的迟滞电压比较器，实际构成对IUVW/IVUW* （二者电压幅度是相同的）电流检测信号的梯级电压比较器电路。当IUVW 电流检测信号电压幅度到达U10的5脚门限电压值1.57V时，U10的输入端7脚变为-15V低电平，经后级

11、双向电压钳位、RC滤波和U6两级反相器电路处理为 0V低电平信号，输入MCU的106脚；当电流检测信号的电压幅度继续上升时，由U30的同相输入端3脚输入的IUVW*电流检测信号，到达U30的2脚比较基准电压值的 2.52V以上时，U30的输出端1脚变为高电平电压，经后续二 极管钳位、RC滤波电路和反相器电路，倒相为 0V的故障报警信号，输入 MCU的8脚。（试分析）由两电路的不同的门限电压设置值可看出，当变频器运行中过流程度较轻和过流时间较短 时，U10发送“瞬时过流”报警信号，同时在操作显示面板给出“ HOC”的故障代码警示，变频器采用 较长的延时时间处理该信号，若此过流信号在延时时间以内消

12、失，变频器继续正常运行。当轻度过流的过 流时间较长，U10的向MCU发送的报警信号，即被 MCU判断为“稳态过流”故障信号，同时在操作显 示面板给出“ SOC”故障代码提示，实施停机保护。当变频器运行中过流程度较重（如大于1.5倍以上额定电流） 时，U30向CMU发送“重度过流信号”，同时给出“ SC （意为驱动故障）”报警提示，不经延时处理，即实施停机保护。5、电流检测电路的检修方法电流检测电路的三种状态：1 ）正常的检测和故障报警状态，可称为正常工作状态。电路本身不需要进行检修。但需注意，在维修过程中，当维修中因某些原因造成动态不能满足电流检测的条件，或静态时使电路状态变化，输出故障保护信

13、号时，须弄明白保护信号产生的来龙去脉，采用人工暂时屏蔽故障保护信号的方法，以利检修工作 的进行。2）因电路本身故障原因，检测电路失去电流检测作用和故障报警作用。这方面的可能性较低。3）电路本身故障，使静态工作点发生变化，在上电后的待机状态，即“生成”错误的故障报警信号输出，使MCU 检测到“故障信号”存在，实施故障锁定措施，变频器不能投入正常运行。这种故障发生的概率最高，所以对电流检测电路的检修，更多的是对其“误报过流故障”的故障进行修复。“误报故障”的发生原因，一般是因电源互感器内部电路损坏、用于处理模拟和开关量信号的集成运算放大器损坏，电流检测电路的供电电压异常等。一般而言，只有电流检测电

14、路的静态工作点正常，供电、电路元件本身全都正常，所表现出来的直流静态工作点正常，那么在工作中，对交流信号的传输和检测， 就必然也是正常的。检修要点：是根据电路的具体形式，如电压跟随器或反相放大器、同相放大器的电路形式，根据检测 和比较输入端、输出端静态电压值，判断电路是否正常。6、电流检测电路的故障实例（以正弦SINE303 型 7.5kW 变频器电流检测与保护电路为例）故障实例1变频器上电后即报 SC故障，处于保护状态。看说明关于SC故障代码的说明，意为驱动电路不良或IGBT 损坏导致的故障，但检测逆变电路，和驱动电路都没有问题。而且该机型驱动电路本身无 IGBT 故障检测功能，是不会向MCU 报出 SC 故障的。由以上分析，可以判断SC 故障是由电流检测电路向MCU 报出的。 “重度过流”故障报警信号是由 U30的 1/2/3 及后续电路向MCU 报出的。检测 MCU （ U1 ）的 8 脚为 0V 低电平，说明电流检测电路确实向MCU 发送了故障报警信号。往前检测 U6 的 1 脚的电压值为接近0V 的低电平。U6 反相器电路的输入、输出侧不符合反相逻辑关系，判断反相器电路U6损坏。更换74LVS14A0贴片IC ,故障排除。故障实例2变频变频器上电后即报 SC故障，处于保护状态。测MCU的8脚为0V电平，说明