[发明专利]电子保护电路

说明书

本发明涉及一种用于操作电机的变频器，包括：整流器；逆变器，二者通过中间电路彼此互联，中间电路包括两个串联连接的中间电路电容单元，每个中间电路电容单元与平衡电阻并联连接；以及具有用于中间电路的预充电电路；每个中间电路电容单元包括感测单元，感测单元包括光耦合器；比较装置，比较施加至中间电路电容单元的多个电压，发出相应的控制信号；以及关断装置，一旦检测到由比较装置发出的控制信号即中断流入中间电路的电流，关断装置包括整流器、预充电电路以及晶闸管控制单元，预充电电路的电阻为热变电阻。根据本发明的实施例使得流入中间电路的电流在发生短路时立即中断，防止了与电容单元有关的破裂，实现了对人员和财产的有效保护。

技术领域

本发明涉及一种用于操作电机的变频器，该变频器具有包括作为整流器半导体的多个晶闸管的整流器，并且具有逆变器，其中整流器和逆变器通过中间电路彼此互联，其中中间电路包括两个串联连接的中间电路电容单元，并且包括用于每个中间电路电容单元的平衡电阻，该平衡电阻与中间电路电容单元并联连接用于在两个中间电路电容单元上的电压平衡，并且具有用于中间电路的预充电电路，该预充电电路包括二极管和串联连接到二极管上的电阻。进一步地，本发明涉及一种用于使这样的变频器的中间电路断电的方法。

背景技术

通常的转换器、以及特别是变频器本身已经从现有技术中已知，故而在本文中不再单独进行说明。因此，仅参考欧洲专利文献EP 2 680 421 B1作为示例，该文献涉及一种具有中间电路电容的变频器和用于给变频器预充电的方法。

变频器通常包括通过中间电路彼此互联的整流器和逆变器。根据先前已知的设计，中间电路包括两个串联的中间电路电容单元。在该设计中，每个中间电路电容器单元可设置有多个要么串联要么并联的中间电路电容。

电解电容特别适合作为中间电路电容。电解电容为极化电容，其阳极电极由金属制成，该金属诸如为铝、钽、或钒，在阳极上施加有极薄的电绝缘层作为绝缘体。阴极电极由电解质形成，该电解质可以是液态形式的离子导体，也可以是固态形式的电子导体。

电容几乎存在于每个电路中。电解电容比其他电容技术更优的益处在于电解电容在设计上较小的同时能达到高电容值。因此，电解电容尤其适用于那些能量临时储存在小安装空间的应用中。对于电解电容一个可能的应用是作为在整流器电路中的滤波电容。由于电解电容的介电强度被限制，在400V应用中串联连接若干电解电容以达到需要的介电强度。这样的实施例如可在400V变频器的中间电路中找到。

原则上，电气零件中始终存在这样的风险，即随着使用寿命的延长、或由于其他影响，电气零件将出现故障从而形成短路。对串联连接的多个电解电容来说尤其是个问题，因为如果串联连接的电容形成短路，这将导致无缺陷的串联连接的多个电容产生浪涌。如果电压此时超过无缺陷的多个电容的其中一个的电容特定最大值，这将导致电容的损坏，在电解电容的情况中，这可能导致爆炸性破裂。除此之外，破裂力由过电压水平、可用的电流和/或电容的设计和状况确定。

如上描述的破裂问题特别适用于400V变频器，这是由于在此多个电解电容作为连接在线路电压整流器电路的下游的滤波电容使用。在临界工作条件中，由供电干线至多个电容的电流仅由供电干线和整流器电路的阻抗调整。由于这些阻抗通常非常小，可能会发生非常大的电流，这可能导致电解电容危险的破裂。

为了在使用电解电容时能够提供对人员和财产的充分保护，通常的措施是相应地加固相关联的装置的外壳。这旨在确保一旦电解电容破裂，尽可能少的组件会从外壳中逃逸并且到达外部，从而在破裂之后，不会暴露任何带电流的组件。然而这样的外壳加固带来无益处的复杂性并且因此成本高。

另一种保护措施是使用快速作用的保险丝，这些保险丝连接在装置(例如，变频器)的上游。在出现故障的情况中，这些保险丝非常迅速地断开流至装置的电流和能量。作为结果，电解电容的破裂的强度将相当减少。另一方面，这样的保险丝与其他类型的保险丝相比成本相对高。