[发明专利]宽频带PWM变频器输出电压检测器

说明书

本发明公开了一种宽频带PWM变频器输出电压检测器，包括多抽头隔离变压器(1)、可切换低通滤波器(2)及万用表(5)；变频器(3)的输出端通过电缆(6)与多抽头隔离变压器(1)的输入端连接，可切换低通滤波器(2)包括滤波电阻选择回路(21)和滤波电容选择电路(22)，多抽头隔离变压器(1)的输出端与滤波电阻选择回路(21)的输入端连接，滤波电阻选择回路(21)的输出端与滤波电容选择电路(22)的输入端连接，滤波电容选择电路(22)的输出端通过可拆卸跨接线(4)与万用表(5)连接，或滤波电容选择电路(22)的输出端直接作为对外输出端。本发明能适应变频器工作频率在0‑300Hz宽频范围内的输出电压基波，能有效提高检测精度。

技术领域

本发明涉及一种电子检测设备，尤其涉及一种宽频带PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)变频器输出电压检测器。

背景技术

变频调速技术广泛应用于不同行业、不同领域，电机转速是根据工艺要求设置的，有些电机需长期工作在低频段，如0-20Hz；有些电机需长期工作在中频段，如40-60Hz；有些电机需长期工作在高频段，如250-300Hz。目前市场上95％以上变频器均为交直交电压源型变频器，采用PWM脉宽调制技术，其输出电压除了基波正弦波外，还含有与开关频率相关的高次谐波分量。

交直交电压源型变频器输出频率与PWM开关频率有关，PWM开关频率越高，变频器输出谐波降低，但功率器件的开关损耗增加，不利于变频器安全运行。PWM 变频器输出电压的检测通常有四种方法，如霍尔PT法、分流电阻降压法、根据 PWM调制率来计算变频器输出电压法及用万用表检查法。

(1)少数高性能变频器采用霍尔PT来检测交流输出电压，霍尔PT检测的输出电压信号通过A/D转换进入变频器控制系统，通过软硬件滤波后来获得变频器输出基波电压。实用新型专利CN206431196U公开了一种对抽油机变频器输出交流电参数测量装置，霍尔电压传感器的输出通过滤波电路、AD转换器和单片机数字滤波后，得到变频器输出基波电压。由于霍尔PT价格昂贵，霍尔PT法需要配置工作电源，所以绝大多数变频器均不采用这种方式。

(2)部分变频器采用分流电阻降压后来检测变频器输出电压，发明专利CN101187678B公开了一种通过分压电阻降压法来检测变频器输出电压，通过电阻分压法把变频器输出电压进行衰减，再通过三级滤波电路与两级电压比较放大器后，进入原变频器控制系统，来对变频器输出电压的基波幅值进行检测。发明专利CN102169137A公开了一种高压变频器输出电压信号处理方法及测量装置，它的检测原理是通过电阻分压法把变频器输出电压进行衰减，再通过差分放大、隔离、滤波后，进入变频器控制系统后，通过数字化处理后来实现对变频器输出电压基波幅值的检测。由于取样电压与主回路不隔离，需增加隔离变换电路，再通过A/D转换及软件滤波后，来获得变频器输出基波电压，但分压电阻随环境温度、湿度变化，影响检测精度。

(3)部分变频器制造厂家为了节约成本，不采用任何电压检测器件，而是根据PWM调制率、直流母线电压等参数来计算变频器输出基波电压，即它不是实时检测变频器输出电压，而是实时计算变频器输出电压给定。它的缺点是不能正确反应变频器输出电压实际值，尤其当变频器控制系统失常或功率器件回路异常时，变频器输出实际电压并不跟随交流电压给定，即这种电压检测方式存在一定缺陷。

(4)采用指针万用表和数字万能表来测量变频器输出电压，这种方式不能作为变频器在线控制用，只能作为变频器工厂调试、交流电机调试或故障处理时用。由于变频器输出电压谐波含量大，对测量仪表干扰大，检测误差比较大，即不能用万用表来直接测试变频器输出基波电压有效值。