[实用新型]交流变频调速装置用漏电保护器

说明书

本实用新型涉及对正常情况下处于地电位的部件出现电压的有害变化直接起反应的自动断开紧急保护电路装置，尤其涉及一种交流变频调速装置用漏电保护器。

现有鼠笼式感应电动机配用的交流变频调速装置，大多由计算机控制系统和功率电子开关器件如绝缘栅复合晶体管或大功率晶体管及其栅极驱动电路组成。这种变频调速装置通常采用从动率开关器件的集电极反向接入一快恢复二极管，以动态地测量功率开关器件饱和压降的方法，监测桥臂短路或负载短路引起过电流的情况，及时向计算机控制系统发出故障中断即切断输出的信号。当功率开关器件关断时，其集电极的高电压被反向接入的快恢复二极管隔离，在变频调速装置正常工作情况下，这一快恢复二极管只在所接的功率开关器件导通时导通，其余时间处于截止状态，对整个装置的工作不会产生任何不良影响，但在变频调速装置输出端所接的负载绝缘等级下降而对地存在漏电现象时，这一快恢复二极管在变频调速装置上电瞬间会传递高压大电流，造成驱动电路甚至功率开关器件损坏。

本实用新型的目的是弥补上述现有技术的缺陷，提出一种交流变频调速装置用漏电保护器。采用这种漏电保护器，既可以保留动态测量功率开关器件饱和压降以快速识别过流信号的有效方法，又可以防止因负载对地漏电或短路造成交流变频调速装置上电瞬间损坏的现象。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现。

这种交流变频调速装置用漏电保护器，由漏电信号检测电路、鉴幅电路和输出电路级联组成，输出电路由晶体三极管驱动电路及其串联接入晶体三极管主回路的直流继电器组成，直流继电器的的两组常开触点分别连接在三相桥两输出端与逆变桥两输入端之间，其特征是：漏电信号检测电路由三只采样电阻、一低功耗CMOS反相缓冲器和一光电耦合器组成，第一只采样电阻的一端接至三相桥的一输出端，另一端与第二只采样电阻的一端相连接，其接点还接至光电耦合器的发光二极管正极，第二只采样电阻的另一端与第三只采样电阻的一端相连接，其接点还接至反相缓冲器的输入端，反相缓冲器的输出端接至光电耦合器的发光二极管负极，第三只采样电阻的另一端接至逆变桥的一输出端，光电耦合器的光敏晶体管的集电极与发射极是漏电信号检测电路的输出端；而鉴幅电路由两个相互独立的模拟比较电路组成，其中一个模拟比较电路的输出端接至后极的晶体三极管驱动电路的输入端，另一个模拟比较电路的输出端接至计算机控制系统。

本实用新型构思新颖，电路简单，通过输出电路实现上电时预先分断交流变频调速装置的逆变桥主电路，在各种复杂的工业运行环境中，都可以可靠地保护交流变频调速装置免受因负载对地漏电或短路而由功率开关器件过流检测用快恢复二极管形成回路引入的高电压所造成的损害。本实用新型还采用低功耗的CMOS集成电路直接从交流变频调速装置的三相桥输出端与逆变桥输出端之间检测泄漏电流，具有灵敏度高，响应速度快的特点，可以检测1毫安以下量极的负载对地的漏电流。

附图是本实用新型的电原理图。(对应负载电动机V相、W相绕组的逆变桥臂电路略去未画，以虚线空框表示)

下面对照附图并结合实施例对本实用新型作出进一步说明。

实施例 一种输出容量为11千伏安的交流变频调速装置用漏电保护器

该漏电保护器配用的交流变频调速装置拖动J02-42-2/7.5千瓦的交流电动机M，在未接入漏电保护器时，假设交流电动机M的W相绕组存在对地漏电现象，在交流变频调速装置主电路合闸上电启动过程中，各功率开关器件VT初始都处于截止状态，极性电容C_n的端电压为零，在A、B、C三相电网的A相电压瞬时值最高时刻，漏电流通路为A相→三相桥SXQ→+U_D-→充放电电阻R₀→极性电容C₀→V_D→栅极驱动电路QD→快恢复二极管VD→电动机U相绕组→电动机W相绕组→大地。如果这一瞬间的漏电流大于允许值，将导致栅极驱动电路QD(EXB840型)甚至功率开关器件VT(2MBT50N型)损坏。

接入实施例的漏电保护器后，在主电路合闸上电瞬间，由于漏电信号检测电路1的采样电阻R1、R2、R3跨接在三相桥SXQ输出端与逆变桥NBQ输出端之间，接在逆变桥NBQ输出端的交流电动机M不论哪一相绕组U、V、W存在对地漏电现象，都会通过定子内部绕组的Δ形或Y形接法形成通路。仍假设交流电动机M的W相绕组存在对地漏电现象，此时漏电流通路为A相→三相桥SXQ→采样电阻R1→采样电阻R2→采样电阻R3→电动机U相绕组→电动机W相绕组→大地。漏电流在采样电阻R3上产生的电压降使低功耗CMOS反相缓冲器IC1(CD40107B)型翻转，光电耦合器GD(PC817型)导通，鉴幅电路2中的两个模拟比较电路IC2-1、IC2-2(LM393型)对光电耦合器GD输出的漏电流进行比较鉴幅，其基准电压由分压电阻R4、R5、R6决定，以确定此时的漏电流是否会对交流变频调速装置造成损害。如果漏电流小于或等于设定的允许值，模拟比较电路IC2-1、IC2-2都无输出。输出电路3的晶体三极管驱动电路BG(BD235型)在装置上电过程中得电，吸合直流继电器J1(J22-D/63A型)，其常开触点J1-1、J1-2闭合，逆变桥NBQ主电路得电，整个装置正常工作。如果漏电流大于设定的允许值，模拟比较电路IC2-1输出信号使晶体三极管驱动电路BG截止，直流继电器J1失电，其常开触点J1-1、J1-2断开，逆变桥NBQ主电路失电始终被分断。而模拟比较电路IC2-2同时向装置的计算机控制系统发出由接插件CT1传递的故障中断即切断输出的信号，整个装置不能启动，有效且可靠地防止发生因负载漏电所造成的损害。