一种变频器中的三相电流检测方法及电路

摘要

本发明公开了一种变频器中的三相电流检测方法,包括以下步骤，将检测值Iu、Iv、Iw分别耦接至变频器的主控芯片的三个输入引脚I

说明书

技术领域

本发明涉及变频器技术领域，更具体地说，特别涉及一种变频器中的三相电流检测方法及电路。

背景技术

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元以及微处理单元等组成。其中，检测单元主要是针对电机的三相电流（Iu、Iv、Iw）进行检测并反馈到微处理单元，微处理单元根据检测到的三相电流值确定系统的故障类别并做出相应的保护措施。例如，当检测到电机缺相时，变频器会做出停机的动作，使电机不再运行。变频器检测到电机缺相一般会有两种情况：一种是电机本身存在一定的故障，导致其三相电流不正常；另外一种是变频器的检测单元自身出现了故障，比如互感器损坏或者相应的检测电路内部的元器件损坏，同样会造成检测到的三相电流异常，甚至是检测不到三相电流。因此，如果电机出现三相电流缺相的情况，变频器会立即将电机停机，无法使用，必须对电机或者对变频器进行检修或更换，然而无论是更换还是检修，都会花费较多的时间，势必会对正常生产造成影响，特别是对于一些流水型的生产线来说，其生产过程更是不能中断，必须要将线上的半成品处理完毕，才能够停机，否则会导致半成品的大量报废，对企业造成一定的损失。

众所周知，有时电机即使出现了三相电流缺相的故障，但电机未出现明显的抖动或者发热等情况（需要工作人员根据经验判断)，也仍然能够继续使用一段时间，因此，当电机处于该种状态时，变频器无需立即运行停机保护的功能，进而维持电机的运转。另外，若是由于变频器的检测单元自身故障而导致对电机的三相电流检测异常，更是不应该运行停机保护的功能。

然而，目前市面上的变频器，均是采用了一旦检测到三相电流异常就立即停机的保护模式，并不能满足上述的情况。因此，针对这一问题，需要提出一种新的方案，进而满足市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变频器中的三相电流检测方法及电路，能够在电机缺相或者变频器的三相检测电路出现问题时，通过切换该三相电流的检测值Iu、Iv、Iw与该主控芯片的耦接关系，以实现阻止变频器运行停机保护的功能，使得电机能够继续运转。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种变频器中的三相电流检测方法,包括以下步骤，

a．利用三相电流检测电路对受控电机的三相电流进行检测，再将检测值Iu、Iv、Iw分别耦接至变频器的主控芯片的三个输入引脚I^’u、I^’v、I^’w；

b．当Iu缺相时，断开Iu与I^’u之间的连接，然后将Iv或Iw耦接至I^’u，当Iv缺相时，断开Iv与I^’v之间的连接，然后将Iu或Iw耦接至I^’v，当Iw缺相时，断开Iw与I^’w之间的连接，然后将Iu或Iv耦接至I^’w；当Iu和Iv同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iv与I^’v之间的连接，将Iw耦接至 I^’u和I^’v，当Iu和Iw同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iw与I^’w之间的连接，将Iv耦接至 I^’u和I^’w，当Iv和Iw同时缺相时，断开Iv与I^’v之间以及Iw与I^’w之间的连接，将Iu耦接至 I^’v和I^’w。

进一步的，包括以下步骤，

a．将Iu通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，将Iv通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，将Iw通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，其中，在初始状态，Iu与I^’u、Iv 与I^’v以及Iw与I^’w之间的开关处于常闭状态，其余开关处于常开状态；

b．当Iu缺相时，断开Iu与I^’u之间的开关，闭合Iv与I^’u之间或Iw与I^’u之间的开关，当Iv缺相时，断开Iv与I^’v之间的开关，闭合Iu与I^’v之间或Iw与I^’v之间的开关，当Iw缺相时，断开Iw与I^’w之间的开关，闭合Iu与I^’w之间或Iv与I^’w之间的开关；当Iu和Iv同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iv与I^’v之间的开关，闭合Iw与I^’u之间以及Iw与I^’v之间的开关，当Iu和Iw同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iw与I^’w之间的开关，闭合Iv与I^’u之间以及Iv与I^’w之间的开关，当Iv和Iw同时缺相时，断开Iv与I^’v之间以及Iw与I^’w之间的开关，闭合Iu与I^’v之间以及Iu与I^’w之间的开关。

进一步的，该种开关以及切换方式的一种实施例为：

设置三个3位拨码开关，包括第一拨码开关、第二拨码开关以及第三拨码开关，其中，Iu分别耦接至三个3位拨码开关的1脚，Iv分别耦接至三个3位拨码开关的2脚，Iw分别耦接至三个3位拨码开关的3脚，第一拨码开关的4～6脚耦接至I^’u，第二拨码开关的4～6脚耦接至I^’v，第三拨码开关的4～6脚耦接至I^’w。

进一步的，该种开关以及切换方式的另一种实施方式为：

包括以下步骤，

a．将Iu耦接至一八通道单刀单掷模拟开关的S1～S3引脚，Iv耦接至该八通道单刀单掷模拟开关的S4～S6引脚，Iw耦接至该八通道单刀单掷模拟开关的S7～S8引脚以及一单通道单刀单掷模拟开关的S引脚，该八通道单刀单掷模拟开关的D1、D4、D7引脚耦接至I^’u, 该八通道单刀单掷模拟开关的D2、D5、D6引脚耦接至I^’v, 该八通道单刀单掷模拟开关的D3、D6引脚以及该单通道单刀单掷模拟开关的D引脚耦接至I^’w；

b．将Iu、Iv、Iw耦接至该单片机的输入引脚；

c．将该八通道单刀单掷模拟开关的DIN引脚耦接至一单片机的TXD引脚；

d．将一按键板耦接至该单片机；

e．将一显示屏耦接至该单片机；

f．将该主控芯片与该单片机进行数据通讯。

本发明还提供一种变频器中的三相电流检测电路，包括，三相电流检测单元，利用三相电流检测电路对受控电机的三相电流进行检测，再将检测值Iu、Iv、Iw分别耦接至变频器的主控芯片的三个输入引脚I^’u、I^’v、I^’w；切换单元，用于切换该三相电流Iu、Iv、Iw与该主控芯片的连接关系；其中，当Iu缺相时，断开Iu与I^’u之间的连接，然后将Iv或Iw耦接至I^’u，当Iv缺相时，断开Iv与I^’v之间的连接，然后将Iu或Iw耦接至I^’v，当Iw缺相时，断开Iw与I^’w之间的连接，然后将Iu或Iv耦接至I^’w；当Iu和Iv同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iv与I^’v之间的连接，将Iw耦接至 I^’u和I^’v，当Iu和Iw同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iw与I^’w之间的连接，将Iv耦接至 I^’u和I^’w，当Iv和Iw同时缺相时，断开Iv与I^’v之间以及Iw与I^’w之间的连接，将Iu耦接至 I^’v和I^’w。

进一步的，所述切换单元包括多个切换开关，其中，Iu通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，将Iv通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，将Iw通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，其中，在初始状态，Iu与I^’u、Iv 与I^’v以及Iw与I^’w之间的开关处于常闭状态，其余开关处于常开状态。

本发明中，该切换单元的一种实施例为：

所述多个切换开关包括三个3位拨码开关，分别是第一拨码开关、第二拨码开关以及第三拨码开关，其中，Iu分别耦接至三个3位拨码开关的1脚，Iv分别耦接至三个3位拨码开关的2脚，Iw分别耦接至三个3位拨码开关的3脚，第一拨码开关的4～6脚耦接至I^’u，第二拨码开关的4～6脚耦接至I^’v，第三拨码开关的4～6脚耦接至I^’w。

本发明中，该切换单元的另一种实施例为：

所述切换开关为模拟开关，所述切换单元还包括单片机、以及与单片机耦接的按键板，所述模拟开关的控制端耦接至单片机，所述三相电流Iu、Iv、Iw耦接至单片机，所述三相电流Iu、Iv、Iw耦接至所述模拟开关的输入端，所述模拟开关的输出端耦接至主控芯片。

进一步的，所述模拟开关包括一个八通道单刀单掷模拟开关和一个单通道单刀单掷模拟开关，其中，Iu耦接至一八通道单刀单掷模拟开关的S1～S3引脚，Iv耦接至该八通道单刀单掷模拟开关的S4～S6引脚，Iw耦接至该八通道单刀单掷模拟开关的S7～S8引脚以及一单通道单刀单掷模拟开关的S引脚，该八通道单刀单掷模拟开关的D1、D4、D7引脚耦接至I^’u, 该八通道单刀单掷模拟开关的D2、D5、D6引脚耦接至I^’v, 该八通道单刀单掷模拟开关的D3、D6引脚以及该单通道单刀单掷模拟开关的D引脚耦接至I^’w；该八通道单刀单掷模拟开关的DIN引脚耦接至单片机的TXD引脚，该八通道单刀单掷模拟开关的IN脚耦接至单片机的一输出端。

进一步的，所述切换单元还包括与单片机耦接的显示屏，所述单片机还与主控芯片进行数据通信。

与现有技术相比，本发明的优点是，通过采用以上方案，能够实现当电机的三相电流缺一相或者两相时，依旧能够通过切换检测值与主控芯片的耦接关系来阻止变频器运行停机保护程序，以能够保持电机的运行，从而在实际生产中，避免出现对生产线造成巨大影响的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中切换单元的一实施例的示意图；

图2是本发明实施例中切换单元的另一实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种变频器中的三相电流检测电路，包括，三相电流检测单元，利用三相电流检测电路对受控电机的三相电流进行检测，再将检测值Iu、Iv、Iw分别耦接至变频器的主控芯片的三个输入引脚I^’u、I^’v、I^’w；切换单元，用于切换该三相电流Iu、Iv、Iw与该主控芯片的连接关系；其中，当Iu缺相时，断开Iu与I^’u之间的连接，然后将Iv或Iw耦接至I^’u，当Iv缺相时，断开Iv与I^’v之间的连接，然后将Iu或Iw耦接至I^’v，当Iw缺相时，断开Iw与I^’w之间的连接，然后将Iu或Iv耦接至I^’w；当Iu和Iv同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iv与I^’v之间的连接，将Iw耦接至 I^’u和I^’v，当Iu和Iw同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iw与I^’w之间的连接，将Iv耦接至 I^’u和I^’w，当Iv和Iw同时缺相时，断开Iv与I^’v之间以及Iw与I^’w之间的连接，将Iu耦接至 I^’v和I^’w。

进一步的，所述切换单元包括多个切换开关，其中，Iu通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，将Iv通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，将Iw通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，其中，在初始状态，Iu与I^’u、Iv 与I^’v以及Iw与I^’w之间的开关处于常闭状态，其余开关处于常开状态。

参见图1，本发明的切换单元的一种实施方式为：

所述多个切换开关包括三个3位拨码开关，分别是第一拨码开关SW1、第二拨码开关SW2以及第三拨码开关SW3，其中，Iu分别耦接至三个3位拨码开关的1脚，Iv分别耦接至三个3位拨码开关的2脚，Iw分别耦接至三个3位拨码开关的3脚，第一拨码开关的4～6脚耦接至I^’u，第二拨码开关的4～6脚耦接至I^’v，第三拨码开关的4～6脚耦接至I^’w。

参见图2，本发明的切换单元的另一种实施方式为：

所述切换开关为模拟开关，所述切换单元还包括单片机、以及与单片机耦接的按键板，所述模拟开关的控制端耦接至单片机，所述三相电流Iu、Iv、Iw耦接至单片机，所述三相电流Iu、Iv、Iw耦接至所述模拟开关的输入端，所述模拟开关的输出端耦接至主控芯片。

进一步的，所述模拟开关包括一个八通道单刀单掷模拟开关和一个单通道单刀单掷模拟开关，其中，Iu耦接至一八通道单刀单掷模拟开关的S1～S3引脚，Iv耦接至该八通道单刀单掷模拟开关的S4～S6引脚，Iw耦接至该八通道单刀单掷模拟开关的S7～S8引脚以及一单通道单刀单掷模拟开关的S引脚，该八通道单刀单掷模拟开关的D1、D4、D7引脚耦接至I^’u, 该八通道单刀单掷模拟开关的D2、D5、D6引脚耦接至I^’v, 该八通道单刀单掷模拟开关的D3、D6引脚以及该单通道单刀单掷模拟开关的D引脚耦接至I^’w；该八通道单刀单掷模拟开关的DIN引脚耦接至单片机的TXD引脚，该八通道单刀单掷模拟开关的IN脚耦接至单片机的一输出端。

进一步的，所述切换单元还包括与单片机耦接的显示屏，所述单片机还与主控芯片进行数据通信。

根据本发明的较佳实施方式，本发明的变频器中的三相电流检测方法,包括以下步骤，

a．利用三相电流检测电路对受控电机的三相电流进行检测，再将检测值Iu、Iv、Iw分别耦接至变频器的主控芯片的三个输入引脚I^’u、I^’v、I^’w；

b．当Iu缺相时，断开Iu与I^’u之间的连接，然后将Iv或Iw耦接至I^’u，当Iv缺相时，断开Iv与I^’v之间的连接，然后将Iu或Iw耦接至I^’v，当Iw缺相时，断开Iw与I^’w之间的连接，然后将Iu或Iv耦接至I^’w；当Iu和Iv同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iv与I^’v之间的连接，将Iw耦接至 I^’u和I^’v，当Iu和Iw同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iw与I^’w之间的连接，将Iv耦接至 I^’u和I^’w，当Iv和Iw同时缺相时，断开Iv与I^’v之间以及Iw与I^’w之间的连接，将Iu耦接至 I^’v和I^’w。

在本发明的实施例中，对以上方法步骤的进一步限定为：

a．将Iu通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，将Iv通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，将Iw通过三个开关分别耦接至I^’u、I^’v、I^’w，其中，在初始状态，Iu与I^’u、Iv 与I^’v以及Iw与I^’w之间的开关处于常闭状态，其余开关处于常开状态；

b．当Iu缺相时，断开Iu与I^’u之间的开关，闭合Iv与I^’u之间或Iw与I^’u之间的开关，当Iv缺相时，断开Iv与I^’v之间的开关，闭合Iu与I^’v之间或Iw与I^’v之间的开关，当Iw缺相时，断开Iw与I^’w之间的开关，闭合Iu与I^’w之间或Iv与I^’w之间的开关；当Iu和Iv同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iv与I^’v之间的开关，闭合Iw与I^’u之间以及Iw与I^’v之间的开关，当Iu和Iw同时缺相时，断开Iu与I^’u之间以及Iw与I^’w之间的开关，闭合Iv与I^’u之间以及Iv与I^’w之间的开关，当Iv和Iw同时缺相时，断开Iv与I^’v之间以及Iw与I^’w之间的开关，闭合Iu与I^’v之间以及Iu与I^’w之间的开关。

在本发明中，参见图1，该种开关以及切换方式的一种实施例为：

设置三个3位拨码开关，包括第一拨码开关SW1、第二拨码开关SW2以及第三拨码开关SW3，其中，Iu分别耦接至三个3位拨码开关的1脚，Iv分别耦接至三个3位拨码开关的2脚，Iw分别耦接至三个3位拨码开关的3脚，第一拨码开关的4～6脚耦接至I^’u，第二拨码开关的4～6脚耦接至I^’v，第三拨码开关的4～6脚耦接至I^’w。因此，工作人员只需要通过拨码开关来切换Iu、Iv、Iw和I^’u、I^’v、I^’w的耦接关系，就能够实现本发明的目的。

进一步的，参见图2，该种开关以及切换方式的另一种实施方式为：

将Iu耦接至一八通道单刀单掷模拟开关的S1～S3引脚，Iv耦接至该八通道单刀单掷模拟开关的S4～S6引脚，Iw耦接至该八通道单刀单掷模拟开关的S7～S8引脚以及一单通道单刀单掷模拟开关的S引脚，该八通道单刀单掷模拟开关的D1、D4、D7引脚耦接至I^’u, 该八通道单刀单掷模拟开关的D2、D5、D6引脚耦接至I^’v, 该八通道单刀单掷模拟开关的D3、D6引脚以及该单通道单刀单掷模拟开关的D引脚耦接至I^’w；将Iu、Iv、Iw耦接至该单片机的输入引脚；将该八通道单刀单掷模拟开关的DIN引脚耦接至一单片机的TXD引脚；将一按键板耦接至该单片机。

因此，通过以上方案，即可通过按键板向单片机输入相应的参数，以进行控制方式的程序设定。当单片机检测到Iu、Iv、Iw出现缺一相或两相时，能够自动通过TXD引脚以及P3.0引脚控制两个模拟开关的内部导通状态，从而实现切换Iu、Iv、Iw和I^’u、I^’v、I^’w的耦接关系。另外，还可将一显示屏耦接至该单片机，以能够显示当前两个模拟开关的具体状态。另外，该主控芯片与该单片机进行数据通讯，具体是通过采用485通讯方式，即通过max485芯片实现耦接，以实现主控芯片将故障信息传输至单片机，并在显示屏上显示出来。

在上述实施例中，该八通道单刀单掷模拟开关的型号是ADG741，该单通道单刀单掷模拟开关的型号为ADG841，这两种芯片的使用方式应为本领域技术人员所熟知，那么本实施例在此就不再赘述。需要知道的是，在默认状态下，该八通道单刀单掷模拟开关的S1-D1、S4-D4、S7-D7是闭合导通的。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。