变频器用光耦

方案描述：

光电耦合器由于具有单向传输，输入与输出完全电气隔离且具有多种功能的不同型号，产品丰富，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、脉冲放大、仪器仪表等电路中。变频器主要由整流，滤波，逆变，控制等部分组，而在这些模块中，又会涉及到驱动，检测，保护等电路，因此在这些电路中使用光电耦合器颗大大增加电路的可靠性，降低电路设计难度与成本，易于后期维护等优点。下面对变频器中可用到的一些光耦做一个简单的说明。

方案内容

1：输入控制模块

可采用普通晶体管输出的光耦对操作模块与单片机进行隔离，能有效的提高抗干扰与安全性能，晶体管输出的典型型号有EL817，EL357N,EL3H7等型号供选择。

2：IGBT逆变模块

可使用IGBT驱动光耦直接对IGBT进行驱动，使得电路特别简单，可选型号有HCPL316J,HCPL3120，PC923,PC929,TLP250等。

  

3：检测与保护

在变频器工作过程中，需要实时对电流，电压，温度等一系列参数进行监控，HCPL-7840，TLP559，6N136，6N137等高速光耦具有极快的转换速度，非常适合电压电流实时检测。

	利用光耦6N137和电阻降压电路采集逆变器U、V、W三相输出对直流环节负极N的电压信号，这样三相信号都变为单极性SPWM电压脉冲，便于与单向光耦匹配。单极性SPWM脉冲电压经小电容滤波后便成为如图所示的比较平滑的正弦半波信号，它反映了逆变器交流电压(半波)的瞬时值，然后送相应的CPU或ASIC处理，根据需要既可以得到电压的瞬时值，也可以计算出电压的有效值。既能满足控制的需要，又可以满足显示计量的需求。例如，日本Sanken公司研究的电压矢量控制变频器就是利用这种电路完成对交流输出电压的测量，控制效果良好。同时，在电源缺相和接地故障检测以及过热检测电路中也有光耦的应用。

 

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，其原理图见上图。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。

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EL817。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。

在变频器电路设计过程中，合理的利用 晶体管输出光耦(EL817，EL357N)，高速光耦(HCPL-7840，TLP559，6N136，6N137)，IGBT驱动光耦(HCPL-316J,HCPL-3120，PC923,PC929,TLP250)，能有效的降低设计难度，降低成本，提高产品可靠性。