一种带谐波计算的变频器保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及变频器保护装置，具体涉及一种带谐波计算的变频器保护装置。


背景技术：

2.矿用变频器作为一个独立的、功能齐全的调速供电设备，能够保证矿井下的设备安全、稳定的运行；而在实际应用中，变频器会出现过流、过压、过温、过载和谐波，导致变频器无法正常工作。特别是谐波，变频器在工作过程中会产生大量谐波，这些谐波会降低变频器的工作效率，同时还会干扰周围的电子设备，使其无法正常工作。若矿用变频器或其周围设备无法正常工作，会给矿井下的安全造成严重的威胁；因此，如何对矿井下的变频器进行有效保护是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带谐波计算的变频器保护装置，可以对变频器工作过程中产生的谐波进行抑制，有效的保护了变频器，提高矿井下的安全性。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种带谐波计算的变频器保护装置，包括电压互感器、电流互感器、信号调理电路、ad采样电路和用于谐波计算的fpga器件，还包括谐波抑制电路；所述电流互感器的初级线圈和所述电压互感器的初级线圈连接在变频器与交流电网相连的供电线上，所述电流互感器的次级线圈以及所述电压互感器的次级线圈均与所述信号调理电路的输入端连接，所述信号调理电路的输出端通过所述ad采样电路与所述fpga器件的输入端连接，所述fpga器件的输出端通过所述谐波抑制电路与所述变频器内的逆变模组连接。
5.本实用新型的有益效果是：本实用新型利用电压互感器采集进入变频器的电压信号，利用电流互感器采集进入变频器的电流信号，信号调理电路对电压信号和电流信号调理后经ad采样电路进行采样后输送至fpga器件进行谐波计算，可以精确的计算出谐波补偿量，进而进行谐波抑制，从而能够有效的保护变频器，提高矿井下的安全性。
6.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
7.进一步，所述信号调理电路包括电压信号调理子电路和电流信号调理子电路，所述电压互感器的次级线圈通过所述电压信号调理子电路与所述ad采样电路的输入端连接，所述电流互感器的次级线圈通过所述电流信号调理子电路与所述ad采样电路的输入端连接。
8.进一步，所述电压调理子电路包括运算放大器u1，所述运算放大器u1的正向输入端通过电阻r1连接在所述电压互感器的次级线圈的一端上，所述运算放大器u1的正向输入端还通过电容c1连接在所述电压互感器的次级线圈的另一端上并接地，所述运算放大器u1的负向输入端连接在所述运算放大器u1的输出端上，所述运算放大器u1的输出端通过电阻r2连接在所述ad采样电路的输入端上，所述运算放大器u1的输出端还通过电容c2接地。
9.进一步，所述电流调理子电路包括运算放大器u2和运算放大器u3；所述运算放大
器u2的负向输入端通过电阻r3连接在所述电流互感器的次级线圈的一端上，所述电流互感器的次级线圈的另一端接地，所述运算放大器u2的正向输入端接地，所述运算放大器u2的负向输入端还依次通过电阻r4和二极管d1连接在所述运算放大器u2的输出端上，所述运算放大器u2的负向输入端还依次通过电阻r5和二极管d2连接在所述运算放大器u2的输出端上；所述运算放大器u3的负向输入端通过电阻r6连接在所述电阻r4和所述二极管d1之间，所述运算放大器u3的正向输入端通过电阻r7连接在所述电阻r5和所述二极管d2之间，所述运算放大器u3的负向输入端还依次通过电阻r6和电阻r8连接在所述运算放大器u3的输出端上，所述运算放大器u3的输出端依次通过电阻r10和电容c4接地，所述运算放大器u3的输出端还通过电阻r9连接在所述ad采样电路上，所述电阻r9与所述ad采样电路之间通过电容c3接地。
10.进一步，还包括过压保护电路，所述过压保护电路的输入端与所述电压互感器的次级线圈连接，所述过压保护电路的输出端与所述变频器的逆变模组连接。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：过压保护电路可以对变频器进行过压保护，提高了变频器保护的全面性。
12.进一步，还包括过流保护电路，所述过流保护电路的输入端与所述电流互感器的次级线圈连接，所述过流保护电路的输出端与所述变频器的逆变模组连接。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：过流保护电路可以对变频器进行过压保护，提高了变频器保护的全面性。
14.进一步，还包括限流热继电器和接触器；所述限流热继电器连接在所述变频器与交流电网相连的供电线上，所述限流热继电器的输出端与所述接触器连接，所述接触器还连接在所述变频器的输出端上。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：限流热继电器和接触器可以对变频器进行过载保护，提高了变频器保护的全面性。
16.进一步，还包括有温度传感器、温控器和散热风机；所述温度传感器和所述扇热风机均设置在所述变频器内，所述温度传感器连接在所述温控器的输入端上，所述散热风机连接在所述温控器的输出端上。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：温度传感器、温控器和散热风机可以对变频器进行过温保护，提高了变频器保护的全面性。
附图说明
18.图1为本实用新型一种带谐波计算的变频器保护装置的一种结构框图；
19.图2为电压调理子电路的电路结构示意图；
20.图3为电流调理子电路的电路结构示意图；
21.图4为谐波抑制电路的电路结构示意图；
22.图5为过压保护电路的电路结构示意图；
23.图6为过流保护电路的电路结构示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用
新型，并非用于限定本实用新型的范围。
25.如图1所示，一种带谐波计算的变频器保护装置，包括电压互感器、电流互感器、信号调理电路、ad采样电路和用于谐波计算的fpga器件，还包括谐波抑制电路；所述电流互感器的初级线圈和所述电压互感器的初级线圈连接在变频器与交流电网相连的供电线上，所述电流互感器的次级线圈以及所述电压互感器的次级线圈均与所述信号调理电路的输入端连接，所述信号调理电路的输出端通过所述ad采样电路与所述fpga器件的输入端连接，所述fpga器件的输出端通过所述谐波抑制电路与所述变频器内的逆变模组连接。
26.本实用新型利用电压互感器采集进入变频器的电压信号，利用电流互感器采集进入变频器的电流信号，信号调理电路对电压信号和电流信号调理后经ad采样电路进行采样后输送至fpga器件进行谐波计算，可以精确的计算出谐波补偿量，进而进行谐波抑制，从而能够有效的保护变频器，提高矿井下的安全性。
27.在本具体实施例中：所述信号调理电路包括电压信号调理子电路和电流信号调理子电路，所述电压互感器的次级线圈通过所述电压信号调理子电路与所述ad采样电路的输入端连接，所述电流互感器的次级线圈通过所述电流信号调理子电路与所述ad采样电路的输入端连接。
28.具体的，如图2所示，所述电压调理子电路包括运算放大器u1，所述运算放大器u1的正向输入端通过电阻r1连接在所述电压互感器的次级线圈的一端上，所述运算放大器u1的正向输入端还通过电容c1连接在所述电压互感器的次级线圈的另一端上并接地，所述运算放大器u1的负向输入端连接在所述运算放大器u1的输出端上，所述运算放大器u1的输出端通过电阻r2连接在所述ad采样电路的输入端上，所述运算放大器u1的输出端还通过电容c2接地。在电压调理子电路中，通过运算放大器u1、电阻r1和r2将电压互感器输出的电压信号调理到合适的值，方便ad采样电路采样。
29.具体的，如图3所示，所述电流调理子电路包括运算放大器u2和运算放大器u3；所述运算放大器u2的负向输入端通过电阻r3连接在所述电流互感器的次级线圈的一端上，所述电流互感器的次级线圈的另一端接地，所述运算放大器u2的正向输入端接地，所述运算放大器u2的负向输入端还依次通过电阻r4和二极管d1连接在所述运算放大器u2的输出端上，所述运算放大器u2的负向输入端还依次通过电阻r5和二极管d2连接在所述运算放大器u2的输出端上；所述运算放大器u3的负向输入端通过电阻r6连接在所述电阻r4和所述二极管d1之间，所述运算放大器u3的正向输入端通过电阻r7连接在所述电阻r5和所述二极管d2之间，所述运算放大器u3的负向输入端还依次通过电阻r6和电阻r8连接在所述运算放大器u3的输出端上，所述运算放大器u3的输出端依次通过电阻r10和电容c4接地，所述运算放大器u3的输出端还通过电阻r9连接在所述ad采样电路上，所述电阻r9与所述ad采样电路之间通过电容c3接地。以上，由电阻r3～电阻r10、运算放大器u2、运算放大器u3、二极管d1、二极管d2构成的电流调理子电路，将电流互感器输出的电流信号调理到合适值，方便ad采样电路采样。
30.图4为谐波抑制电路的电路结构示意图。由电阻r11-电阻r14以及滤波电容c5-c7组成的谐波抑制电路通过fpga输出的谐波抑制信号对变频器的逆变模组进行谐波抑制。
31.在本具体实施例中，本实用新型还包括过压保护电路，所述过压保护电路的输入端与所述电压互感器的次级线圈连接，所述过压保护电路的输出端与所述变频器的逆变模
组连接。具体的，过压保护电路的电路结构如图5所示，由比较器a、晶体管q1、晶体管q2、电阻r15以及电容c8组成的过压保护电路在过压时保护变频器。过压保护电路可以对变频器进行过压保护，提高了变频器保护的全面性。
32.在本具体实施例中，本实用新型还包括过流保护电路，所述过流保护电路的输入端与所述电流互感器的次级线圈连接，所述过流保护电路的输出端与所述变频器的逆变模组连接。具体的，过流保护电路的电路结构如图6所示。过流保护电路可以对变频器进行过压保护，提高了变频器保护的全面性。
33.在本具体实施例中，本实用新型还包括限流热继电器和接触器；如图1所示，所述限流热继电器连接在所述变频器与交流电网相连的供电线上，所述限流热继电器的输出端与所述接触器连接，所述接触器还连接在所述变频器的输出端上。
34.若变频器输出连接的负载为异步电机，限流热继电保护器和接触器主要用来对异步电动机进行过载保护，其工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而通过接触器将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。限流热继电器和接触器可以对变频器进行过载保护，提高了变频器保护的全面性。
35.在本具体实施例中，本实用新型还包括有温度传感器、温控器和散热风机；所述温度传感器和所述扇热风机均设置在所述变频器内，所述温度传感器连接在所述温控器的输入端上，所述散热风机连接在所述温控器的输出端上。一般而言，在变频器温度过高时会导致变频器停止工作，因此，本实用新型在变频器内设置温度传感器和散热风机，当温控器判断温度传感器检测到的变频器内部的温度高于预设值时，控制散热风扇工作给变频器内部扇热，避免变频器因温度过高而停止工作。温度传感器、温控器和散热风机可以对变频器进行过温保护，提高了变频器保护的全面性。
36.本实用新型一种带谐波计算的变频器保护装置可以多变频器进行谐波保护、过压保护、过流保护、过载保护和过温保护，因此可以实现对变频器进行全面的保护。
37.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。