一种变频器断电后的电压指示电路的制作方法

1.本实用新型属于变频器技术领域，具体涉及一种变频器断电后的电压指示电路。


背景技术：

2.变频器都是采用交直交拓扑结构，其电路组成主要包括整流回路和逆变回路，整流回路中设计有大容量的电解电容器，变频器断电后电容器及其相连接的直流母线上仍然会有残存电压，并且该残存电压的电压等级远超人体安全电压，当变频器故障维修时，如果维修人员没有确认电容器的残存电压就贸然去实施维修作业的话，这种操作存在极大的安全隐患。尽管现在的变频器设计有专门的放电回路，但是变频器断电后，依然是无法明确得知电容器的残存电压数值，维修人员需要耐心等待电容器放电完全，并且在放电时间段内使用万用表反复多次测量直流母线残存电压，直至确认残存电压降到安全电压以下之后，才敢开始进行维修工作，残存电压的测量作业危险且麻烦，也不利于及时了解电容器的放电情况，延误维修时间，影响维修效率。因此，亟需设计一种能够直观得知变频器断电后残存电压的指示装置。


技术实现要素：

3.针对上述情况，本实用新型设计了一种变频器断电后的电压指示电路，能够帮助维修人员及时直观地得知变频器断电后电容器的残存电压，有利于提高变频器维修作业的工作效率和安全系数。
4.为了实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种变频器断电后的电压指示电路，包括变频器及其进线端和出线端，变频器内设置有电解电容器，电解电容器的正负极各自对应连接至直流母线，还包括中央处理器、电压采集电路、数值显示电路和电源电路，以中央处理器为核心，电源电路用于变频器断电后为整个电压指示电路供电，电压采集电路用于采集两直流母线间的模拟量电压信号，模拟量电压信号输出至中央处理器，经中央处理器转换为数字量电压信号输出给数值显示电路，数值显示电路用于将接收到的数字量电压信号显示出来。
6.进一步地，所述数值显示电路包括四位共阳数码管，四位共阳数码管的段选回路串联连接有限流电阻。
7.进一步地，所述电压采集电路包括分压电路、滤波电路和调节电路，所述分压电路包括多个串联连接的分压电阻，所述调节电路为串联在分压电路末端的采样电阻，所述滤波电路为与采样电阻并联连接的一阶低通rc滤波电路。
8.进一步地，所述电源电路包括主电源和备用电源，主电源包括ac/dc电源模块，ac/dc电源模块的输入端输入ac220v电压，输出端输出dc5v电压；所述备用电源包括两个串联连接的超级电容，ac/dc电源模块的输出电压一路经二极管一给电压指示电路提供正常工作电源，另一路经二极管二给两超级电容充电；变频器断电后，两超级电容通过二极管三给电压指示电路提供延时备用电源。
9.进一步地，所述限流电阻的阻值优选为1kω，主要为了减少显示电路功耗，数码管采用动态扫描的方式实时显示直流母线残存电压。
10.进一步地，所述采样电阻为可调电位器，主要是为了方便校准采集直流母线残存电压。
11.进一步地，所述ac/dc电源模块的输入端串联有保险丝和热敏电阻，输出端并联有滤波电容。
12.本实用新型还包括能够使其正常使用的其它组件，均为本领域的常规手段，另外，本实用新型中未加限定的装置或组件，如变频器及其电解电容器和直流母线的设置等，均采用本领域的现有技术。
13.本实用新型的有益效果如下：
14.本实用新型提供的变频器断电后的电压指示电路，有效地解决了变频器断电后直流母线电压无法显示的问题，有助于变频器维修人员及时明确变频器断电后电容器的残存电压，缩减变频器故障耽误的时间，消除维修过程中的电击隐患，有利于提高变频器维修工作效率和安全系数。
附图说明
15.图1为实施例中电压指示电路的连接框图。
16.图2为实施例中电压指示电路的整体电路图。
17.图3为图2中电源电路的电路图。
18.图4为图2中电压采集电路的电路图。
19.图5为图2中数值显示电路的电路图。
具体实施方式
20.下面将结合具体的实施例，对本实用新型的技术方案进行清晰完整地描述，显然，所描述实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而非全部实施例。
21.实施例
22.如图1-5所示，一种变频器断电后的电压指示电路，包括变频器及其进线端和出线端，变频器内设置有电解电容器(图中未示出)，电解电容器的正负极各自对应连接至直流母线，还包括中央处理器1、电压采集电路2、数值显示电路3和电源电路4，以中央处理器为核心，电源电路用于变频器断电后为整个电压指示电路供电，电压采集电路用于采集两直流母线间的模拟量电压信号，模拟量电压信号输出至中央处理器，经中央处理器转换为数字量电压信号输出给数值显示电路，数值显示电路用于将接收到的数字量电压信号显示出来。
23.所述中央处理器的核心cpu选用stc15w408as单片机，具有宽电压、高可靠、低功耗、超强抗干扰等特点，可适应dc2.5-5.5v宽范围供电，以及具有极低的功耗，有利于延长直流母线电压检测及显示时间。
24.所述数值显示电路包括四位共阳数码管，四位共阳数码管的段选回路串联连接有阻值为1kω的限流电阻，有利于进一步减少显示电路的功耗，延长直流母线电压检测及显示时间。
25.所述电压采集电路包括分压电路、滤波电路和调节电路，所述分压电路包括多个串联连接的分压电阻，所述调节电路为串联在分压电路末端的采样电阻，采样电阻为可调电位器，方便校准采集直流母线残存电压。滤波电路为一阶低通rc滤波电路，与采样电阻并联连接，提高电压采集信号的抗干扰性。
26.所述电压采集电路的测量直流电压范围可达0-2000v，全程测量最大误差不大于20v。为防止高电压进入单片机端口，造成单片机损坏，单片机模拟量输入端口设计有双二极管，将高电压钳位到特定值，从而保护单片机。
27.所述电源电路包括主电源和备用电源，主电源包括ac/dc电源模块，ac/dc电源模块的输入端输入ac220v电压，输出端输出dc5v电压；电源模块的输入端串联有保险丝和热敏电阻，输出端并联有滤波电容。所述备用电源包括两个串联连接的超级电容，ac/dc电源模块的输出电压一路经二极管一给电压指示电路提供正常工作电源，另一路经二极管二给两超级电容充电；变频器断电后，两超级电容通过二极管三给电压指示电路提供延时备用电源。该电压指示电路在变频器上电状态下能够正确显示当前直流母线电压(0-2000v)以及三相进线电压(0-1140v)，在变频器断电后，仍能持续40分钟检测和显示，而变频器的标称放电时间一般为15-30分钟。
28.本实用新型的工作原理如下：
29.变频器进线接通时，主电源为起主导作用，为变频器及电压指示电路供电，反之当变频器断电后，备用电源为系统供电。具体工作过程为：
30.变频器进线接通时，三相交流电u、v、w中的v、w两相电压经变频器内部变压器变换输出ac220v电压，接入主电源的j2端子，其中ac220v电压经保险丝f1、热敏电阻rt1后接入ac-dc电源模块u6，输出+5v电源vcc1，vcc1一路经二极管d3为单片机核心电路提供电源vcc，另一路经二极管d5、电阻r16为备用电源超级电容c6、c7充电，调整电阻r16大小可改变超级电容充电时间；变频器断电后，电源vcc1消失，备用电源开始工作，即超级电容开始放电，经二极管d4为单片机核心电路供电。
31.变频器正常供电时，装置备用电源不起作用，变频器断电后，备用电源供电，为减小外围电路对电源的消耗，延长备用电源供电时间，电源电路增设d3、d4、d5三个nsr0320mw2t1二极管，有利于提高装置核心电路供电电压，其导通压降约0.24v；二极管d3的作用是防止变频器断电后vcc为电源模块u6以及滤波电容c8、c9反充电，减少对备用电源的消耗，延长备用电源供电时间。二极管d5的作用与d3相当，也是为了防止主电源消失后，备用电源向电源模块u6以及滤波电容c8、c9反充电。二极管d4的作用是为了防止变频器正常供电时，vcc及备用电源同时向cpu核心电路供电，由于d3、d5选型相同，压降相同，变频器正常供电时，超级电容两端充满电时其端电压与vcc相当，但实际由于超级电容充电需要一定时间，在超级电容尚未充满电时，电源vcc电压高于超级电容两端电压，二极管d4承受反压截止，备用电源不工作；当变频器断电后，备用电源经二极管d4为核心电路供电。
32.本实用新型的技术方案并不限于上述具体实施例的限制，在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。