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过热检测与保护电路

功率稍大的风冷式变频器中的散热系统一般都是由多个散热器组成，并配备轴流风机。每一块散热器上各安装一只热敏元件，如图16中所示的PTH1~PTH3，有些变频器在主控板上也安装一只热敏元件，如图16中所示的PTH4。四只热敏元件串联后接光耦元件P4。正常状态下，热敏元件为常闭触点，光耦导通输出信号为0;当散热片过热时热敏元件断开，光耦截止，输出信号为1，该信号经RC滤波后去关闭IGBT的驱动信号并通知CPU发出过热报警信号。

5.2 电源缺相和接地故障检测电路

电源缺相和接地故障检测常用的方法是通过套在主回路(输入或输出)上的电流互感线圈检测三相电流平衡程度来实现的，其原理图见图17。正常时光耦截止输出为 1。当某相电源对地漏电或缺相时，由于三相电流不平衡检测线圈会感应出电势，光耦P512导通，发出故障信号。

5.3 熔断器熔断检测电路

熔断器检测是从Fuse两端取电压信号，其原理图见图17。快熔正常时，两端电压较小，保护电路不动作。当快熔因过流烧断时，两端电压变高，光耦导通发出故障信号，经两个施密特反相器驱动后送至CPU。

6 结束语

本文介绍了变频器中常用的检测器件，包括取样电阻、电流互感器、霍尔传感器、线性光耦、测速发电机、光电编码器等，以及电流、电压、转速、过热、电源缺相、接地故障、熔断器熔断等多种信号的检测与故障保护电路，对变频器的设计与维护具有重要参考价值。变频器中的信号检测与保护涉及检测技术、数字电路、计算机技术、电力电子技术、热力学等多个学科，它是变频器安全、可靠运行必不可少的技术**。

变频调速系统的主要应用领域是电气传动系统，为实现诸如矢量控制等一类的高性能控制。系统中常常需要检测电机的转速，主要有2种方法:

(1) 测速发电机:测速发电机工作可靠，价格低廉，但存在非线性和死区的问题，且精度较差。

(2) 光电编码器:光电编码器与传动轴连接，它每转一周便发出一定数量的脉冲，用微处理器对脉冲的频率或周期进行测量，即可求得电机转速。光电编码器可以达到很高的精度，且不受外部的影响，可以用于高精度的控制中。

采用光电脉冲编码器检测转速，通常有3种方法:

a) M法:即测频法。在一定时间T内，对编码器输出的脉冲计数，从而得到与转速成正比的脉冲数m，若光电脉冲编码器一周输出p个脉冲，则转速为n＝60m/(pT)，n的单位为r/min。该法适用于中高速检测，因为转速越高，一定时间内的脉冲数就越多，分辨率和精度就越高。

b) T法:即测周期法，通过测量编码器发出脉冲的周期来计算电机转速。脉冲周期的测量是借助某一时钟频率确定的时钟脉冲来间接获得。若时钟频率为fc，测得的时钟脉冲数为m，则转速为n=60fc/(mp)，n的单位为r/min。该法与测频法相反，适用于较低转速。

c) M/T法:结合了M法和T法各自的特点，由定时器确定采样周期T，定时器的定时开始时刻总与编码器的**个计数脉冲*保持一致，在T时间内得到脉冲数m1，同时，另一个计数器对标准的时钟脉冲进行计数，当T定时结束时，只停止对编码器的计数，而T结束后光电脉冲编码器输出**个脉冲*时，才停止对标准时钟脉冲的计数，并得到计数值m2，其持续时间为Td=T+ΔT。其时序如图7所示。可以推导出此时转速可表示为n=60fsm1/(pm2)。M/T法是转速检测的较为理想的手段，可在宽的转速范围内实现高精度的测量，但其硬件和数据处理的软件相对复杂。