[发明专利]用于逆变器的负载异常检测电路

说明书

一种用于逆变器的负载异常检测电路，其检测在逆变器的操作期间的负载的异常，逆变器具有作为开关元件的自熄弧元件和将输出频率控制为负载的谐振频率的相位同步回路，该负载异常检测电路包括：相移检测部，该相移检测部检测控制所述自熄弧元件的导通/关断的栅极电压信号与施加至所述负载的所述逆变器的输出电流之间的相移，并且基于所述相移发送第一异常负载信号。

技术领域

本发明涉及一种用于逆变器的负载异常检测电路，设置该负载异常检测电路以在负载中发生异常时保护逆变器免受由于由逆变器供应电力的负载的异常所导致的影响。

背景技术

在现有技术中，逆变器装置用作向负载供应交流电的电源装置。当向逆变器装置供给电力时，由于该电力的频率以及向负载施加的电压值和电流值均能够任意设定，所以根据负载的特性以及所需的工作量供应电力，使得在向负载的供电中没有浪费，从而能够有效地进行供电。

作为逆变器装置的实例，如图5所示，已知一种逆变器装置1，包括：整流电路10，其通过二极管11和平滑电容器12将三相交流电转换为直流电；恒压电路20，其使整流电路10的输出电压整形为预定电压；逆变电路30，其将来自恒压电路20的直流电压转换为交流电；以及相位同步回路(后文简称为“PLL电路”)40，其将从逆变电路30输出的交流电的频率控制为负载2的谐振频率。逆变器装置1是电压型逆变器装置，其产生具有能够被视为高频率的高频的交流电，并且具有小的输出阻抗。

恒压电路20是斩波型恒压电路，即使在负载或输入电压中有变化，其也向输出侧稳定供应预定的直流电压。恒压电路20设置有：用于电力控制的MOSFET21，其是用作斩波器本体的快速开关元件；电抗器22和电容器23，用于电压和电流平滑；以及续流二极管24，其在MOSFET21断开时用作负载电流路径。恒压电路20能够通过改变施加于MOSFET21的栅极的周期信号的接通时间的宽度，来调节输出电压。

逆变电路30设置有用于频率控制的MOSFET31，其为以桥形连接的快速开关元件。二极管32并联连接于各个MOSFET31，以在感性负载的情况下使滞后电流分量返回到直流电路，或使滞后电流分量在桥中回流。此外，逆变电路30设置有变流器33和变压器34，变流器33和变压器34连接至具有电感L和电容C的负载2，以检测流向负载2的电流I1和电压V1。

PLL电路40设置有：相位比较电路41，其检测流向负载2的电流I1和电压V1的相移；模拟加法器/减法器42，其增加/减去预设的频率设定值，以匹配由相位比较电路41检测到的电流I1和电压V1的相移；压控振荡器43，其输出频率与输出自模拟加法器/减法器42的电压相对应的信号；以及栅极信号控制电路44，其根据输出自压控振荡器43的信号的频率，顺次向逆变电路30的MOSFET31的栅极A至D发送信号。

根据这样的逆变器装置1，能够产生具有能被视为高频率的高频的交流电，使得其能够用于钢材的高频硬化等中。另外，由于输出频率被控制为匹配流向负载2的电流I1和电压V1的相移，所以输出电力频率与具有电感L和电容C的负载2的谐振频率一致，使得其能够有效地操作负载2。

在逆变器装置1的运行期间，当发生诸如负载2侧电路的一部分的诸如短路和开路这样的异常时，由于负载2的阻抗快速变化，所以谐振频率大幅改变。于是，由于逆变器装置1的PLL电路40将输出频率控制为在负载2的谐振频率下运行，所以在瞬态下可能瞬间产生大电流或大电压，从而MOSFET31可能损坏。特别地，当由于负载2的阻抗的变化而导致电流I1的相位相对于电压V1的相位提前时，产生相对大的浪涌电压，导致MOSFET31容易被浪涌电压损坏的问题。