具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到，在对变频器的柜内不同测试点位进行模拟量采样时，控制芯片资源有限，采样通道可能不能满足不同测试点位的采样数量需求。另外，在对变频器的柜内不同测试点位进行模拟量采样的过程中，控制芯片的数字电路与采样通道的采样模拟信号间存在共地的电联系，可能存在相互之间的干扰与影响。

根据本发明的实施例，提供了一种变频器的保护装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该变频器的保护装置可以包括：采样单元、选择单元和控制单元。采样单元，如传感器。选择单元，如模拟量选择电路。控制单元，如控制芯片。所述采样单元的数量与所述变频器的柜内采样点的采样通道的数量相同，所述采样单元的数量为两个以上。

其中，两个以上所述采样单元中的每个所述采样单元，被配置为采样所述变频器的柜内对应采样点的待测量，得到模拟采样值；所述采样点的待测量，是用于作为对所述采样点进行保护的依据的参数(如将待测量转变为模拟电压信号)。

所述控制单元，被配置为根据对所述变频器的采样保护需求，发送选择指令。所述选择指令，是用于自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，以根据选择得到的一个所述模拟采样值对所述变频器进行保护的指令。

所述选择单元，被配置为根据所述选择指令，自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，并将选择得到的一个所述模拟采样值传输至所述控制单元。

在一些实施方式中，所述选择指令，包括：使能控制信号和地址控制信号。

所述选择单元，包括：使能模块和选择模块。

其中，所述选择单元，根据所述选择指令，自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，包括：

所述使能模块，被配置为根据所述使能控制信号，生成使能信号。

所述选择模块，被配置为根据所述使能信号和所述地址控制信号，自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，并将选择得到的一个所述模拟采样值传输至所述控制单元。

本发明的方案，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，通过模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，能够高效利用采样通道资源，使其能够采得更多模拟量进行采样保护，解决了由于单片机采样通道资源限制导致采样路数与不够的问题。

在一些实施方式中，所述使能模块，包括：施密特反相器。所述选择模块，包括：模拟电子开关。

所述施密特反相器的输入端，能够接收所述使能控制信号。所述施密特反相器的输出端，能够输出至所述模拟电子开关的使能输入端(如8路模拟电子开关的引脚Inhibit)。两个以上所述采样单元中每个所述采样单元的输出端，输出至所述模拟电子开关的对应输入端。所述模拟电子开关的输出端，能够输出至所述控制单元。

在相关方案中的采样保护电路中，大多采用一个单片机的AD(即模拟量和数字量)采样通道对应一个采样点的值。由于单片机采样通道数量有限，这样会占用采样通道资源，可能因采样数量较多，而采样通道不能满足其需求。本发明的方案，利用模拟电子开关搭建模拟量选择电路，通过控制芯片的GPIO(即通用型之输入输出口)生成地址控制信号，模拟电子开关通过检测模拟量选择电路的控制端地址引脚CtrlA、CtrlB、CtrlC的信号，选择对应模拟信号通道导通接入到模拟量选择电路的输出端Tout中，从而实现由控制芯片的一路采样通道，采集不同模拟的输入量。

在一些实施方式中，所述选择单元，还包括：滤波模块，如RC滤波电路。所述滤波模块的数量，与所述采样单元的数量相同。

所述选择单元，根据所述选择指令，自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，还包括：每个所述滤波模块，被配置为对两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中对应的所述模拟采样值进行滤波。

相应地，所述选择模块，还被配置为根据所述使能信号和所述地址控制信号，自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，并将选择得到的一个所述模拟采样值经所述滤波之后的值，传输至所述控制单元。

图4为模拟量选择电路的一实施例的结构示意图。如图4所示，模拟量选择电路，包括：施密特反相器、8路模拟电子开关(如型号为CD4051模拟电子开关)、RC滤波模块。模拟电压值中的模拟量电压，通过传感器的第一采样通道T1、第二采样通道T2、第三采样通道T3、第四采样通道T4，通过RC滤波模块(如电阻R1和电容C1构成的RC滤波模块、电阻R2和电容C2构成的RC滤波模块、电阻R3和电容C3构成的RC滤波模块、电阻R4和电容C4构成的RC滤波模块等)后接入到8路模拟电子开关的输入In/输出Out端，8路模拟电子开关的控制端引脚CtrlA、CtrlB、CtrlC(与控制芯片的引脚GPIO1、GPIO2、GPIO3对应)接收到控制芯片发出的地址控制信号，结合施密特反相器给出的使能信号(如施密特反相器基于控制芯片发出的片选信号EN的输出信号)，选择按照控制芯片真值表的In/Out端与输出的Out/In端(如8路模拟电子开关的引脚3所连接的Tout端)连通，使得输入的模拟量电压传送到采样处理电路进行信号处理。

在本发明的方案中，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，也能够减少模拟处理电路及元器件的使用，能够减少模拟输入端与控制芯片采样端的影响，较为稳定的采得多路模拟量的值，提高了控制芯片的使用效率，减少PCB板尺寸，解决了对于不同采样路数的模拟信号需要多路模拟处理电路的问题。

所述控制单元，还被配置为根据选择得到的一个所述模拟采样值，确定所述变频器是否出现故障，以在所述变频器出现故障的情况下执行预设的故障保护机制，如控制所述变频器中的功率器件关闭，并控制所述变频器所控制的电机故障停机。

本发明的方案，通过选择单元如模拟量选择电路选择需要采集的通道，可以是利用模拟选择开关进行采集的模拟通道选择。通过加入模拟量选择电路，实现根据需要选择相应的模拟通道导通，可以解决由于单片机采样通道资源限制导致采样路数与不够的问题，能够有效减少控制芯片所用采样通道的占用，使模拟量信号传输到控制芯片进行采集。

考虑到对模拟信号采样时，存在数字信号与模拟信号间共地的信号干扰问题。本发明的方案，在一些实施方式中，还包括：隔离单元。

其中，所述隔离单元，被配置为对所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值进行隔离，以将所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值进行隔离后再传输至所述控制单元。

在本发明的方案中，将采样电压通过隔离采样电路，使被测模拟量信号从前端通过线性光耦隔离传送到后端，输入到控制芯片中的AD采样通道进行采样，也能够减少模拟输入端与控制芯片采样端的影响，较为稳定的采得多路模拟量的值，解决了模拟量与采样端需要隔离的问题。也就是说，通过增加光耦隔离采样电路，使得控制芯片的数字信号与采样模拟信号间实现光隔离，切断共地联系；这样，切断模拟信号对数字信号造成的共地干扰，使得模拟信号较为准确的反映采样值，数字信号控制更稳定。

在一些实施方式中，所述隔离单元，包括：线性隔离芯片及其外围电路。

本发明的方案，通过线性光耦进行隔离采样，可以是利用线性光耦隔离采样电路进行隔离采样。通过光耦进行隔离，能够减小前端带来的影响，能够解决对于不同采样路数的模拟信号需要多路模拟处理电路，模拟量与采样端需要隔离的问题。

在一些实施方式中，还包括：线性调节单元和跟随和滤波单元中的至少之一。

其中，在所述变频器的保护装置还包括线性调节单元的情况下，所述线性调节单元，被配置为对所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值进行线性调节，以将所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值的电压值调节至设定电压范围内，之后再通过所述隔离单元对所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值进行隔离。

在所述变频器的保护装置还包括跟随和滤波单元的情况下，所述跟随和滤波单元，被配置为所述隔离单元隔离得到的一个所述模拟采样值进行跟随和滤波，以将所述隔离单元隔离得到的一个所述模拟采样值的电压值的误差处理至设定误差范围内，之后，再传输至所述控制单元。

图2为变频器模拟量进行隔离选择采样保护装置的一实施例的结构示意图。如图2所示，变频器模拟量进行隔离选择采样保护装置，包括：传感器、模拟量选择电路、采样处理电路和控制芯片。传感器，能够将待测量转变为模拟电压信号，如利用电流、电压、温度等类型的传感器，对应地测量电流、电压、温度等待测量。模拟量选择电路，能够选择所需采样通道。采样处理电路，能够根据模拟量选择电路输出的采样值，进行隔离处理，并输出AD采样信号至控制芯片。控制信号能够根据AD采样信号对变频器是否故障进行判断，以在变频器故障的情况下控制变频器中的功率器件关闭，并控制电机故障停机。

本发明的方案，还通过运放对模拟信号进行处理，能够减少前端与芯片端的电路影响，提高稳定性。其中，通过运放对模拟信号进行处理，包括：输入侧RC具有滤波的效果，运放作为比较器的反馈调节作用，提高模拟信号的稳定性。

在一些实施方式中，其中，在所述变频器的保护装置还包括线性调节单元的情况下，所述线性调节单元，包括：第一运算放大器及其外围电路，如运算放大器U1及其外围电路。

在所述变频器的保护装置还包括跟随和滤波单元的情况下，所述跟随和滤波单元，包括：第二运算放大器及其外围电路。

图5为隔离采样电路的一实施例的结构示意图。如图5所示，隔离采样电路，包括：运算放大器U1、线性光耦芯片(如型号为IC IL300-E的光耦芯片)、运算放大器U2及其外围电路(如电阻R、电容C等)。在图5所示的隔离采样电路中，通过运算放大器U1输入的模拟电压线性变换，以将采集到的模拟电压通过运算放大器U1及其外围电路变换到合理的电压。再通过线性光耦芯片及其外围电路将变换后的电压值从前端隔离端传送到线性光耦输出端，来消除前后端间的影响，通过电压跟随器(如由运算放大器U2及其外围电路构成的电压跟随器)与滤波电路(如由电阻R和电容C构成的滤波电路)将其处理成稳定的电压，输出到控制芯片的AD采样引脚，由此实现多个模拟量通过一个采样通道的引脚进行采集。

图3为变频器模拟量进行隔离选择采样保护方法的一实施例的流程示意图。如图3所示，变频器模拟量进行隔离选择采样保护方法，包括：

步骤1、开始采样。具体地，通过传感器将采样量转换成与其成比例关系的模拟电压值。

步骤2、将模拟电压值传送到模拟量选择电路。

步骤3、图6为控制芯片的一实施例的结构示意图，如图6所示，控制芯片可以选用型号为F28335的芯片。通过控制芯片(如图6所示)的引脚GPIO发送片选信号EN与所选择通道的地址控制信号。模拟量电子开关(如8路模拟电子开关)检测地址控制信号，选择相应地址通道将自身的输入端与输出端导通，这样所需模拟电压值就传递到采样处理电路(或隔离采样电路)中。

步骤4、通过控制芯片软件保护，判断采样电压是否大于参考范围，如果超过其设定范围，则关闭EPWM(增强型脉宽调制器)输出的PWM波，实现故障停机控制。例如：将采样的电压值与设定的保护值进行比较，若超出设定的保护值则进行故障停机。

本发明的方案，提供一种通过模拟电子开关进行采样保护的方案，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，将采样电压通过隔离采样电路，使被测模拟量信号从前端通过线性光耦隔离传送到后端，输入到控制芯片中的AD采样通道进行采样，由控制芯片判断采样值是否在参考值范围内，如果超出范围则关闭PWM波进行故障停机保护。

采用本发明的技术方案，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，从而，通过利用控制芯片和模拟量选择电路，对变频器的柜内不同测试点位进行模拟量采样，能够节省控制芯片的采样通道，避免控制芯片的采样通道不能满足不同测试点位的采样数量需求。

根据本发明的实施例，还提供了对应于变频器的保护装置的一种变频器。该变频器可以包括：以上所述的变频器的保护装置。

由于本实施例的变频器所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

采用本发明的技术方案，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，能够高效利用采样通道资源，使其能够采得更多模拟量进行采样保护。

根据本发明的实施例，还提供了对应于变频器的一种变频器的保护方法，如图7所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该变频器的保护方法可以包括：步骤S110至步骤S140。

步骤S110，通过两个以述采样单元中的每个所述采样单元，采样所述变频器的柜内对应采样点的待测量，得到模拟采样值；所述采样点的待测量，是用于作为对所述采样点进行保护的依据的参数(如将待测量转变为模拟电压信号)。

步骤S120，通过控制单元，根据对所述变频器的采样保护需求，发送选择指令。所述选择指令，是用于自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，以根据选择得到的一个所述模拟采样值对所述变频器进行保护的指令。

步骤S130，通过选择单元，根据所述选择指令，自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，并将选择得到的一个所述模拟采样值传输至所述控制单元。

在一些实施方式中，所述选择指令，包括：使能控制信号和地址控制信号。

所述选择单元，包括：使能模块和选择模块。

步骤S130中通过选择单元，根据所述选择指令，自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值的具体过程，参见以下示例性说明。

下面结合图8所示本发明的方法中自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值的一实施例流程示意图，进一步说明自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值的具体过程，包括：步骤S210和步骤S220。

步骤S210，通过使能模块，根据所述使能控制信号，生成使能信号。

步骤S220，通过选择模块，根据所述使能信号和所述地址控制信号，自两个以上所述采样单元采样得到的两个以上所述模拟采样值中选择一个所述模拟采样值，并将选择得到的一个所述模拟采样值传输至所述控制单元。

本发明的方案，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，通过模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，能够高效利用采样通道资源，使其能够采得更多模拟量进行采样保护，解决了由于单片机采样通道资源限制导致采样路数与不够的问题。

在相关方案中的采样保护电路中，大多采用一个单片机的AD(即模拟量和数字量)采样通道对应一个采样点的值。由于单片机采样通道数量有限，这样会占用采样通道资源，可能因采样数量较多，而采样通道不能满足其需求。本发明的方案，利用模拟电子开关搭建模拟量选择电路，通过控制芯片的GPIO(即通用型之输入输出口)生成地址控制信号，模拟电子开关通过检测模拟量选择电路的控制端地址引脚CtrlA、CtrlB、CtrlC的信号，选择对应模拟信号通道导通接入到模拟量选择电路的输出端Tout中，从而实现由控制芯片的一路采样通道，采集不同模拟的输入量。

图4为模拟量选择电路的一实施例的结构示意图。如图4所示，模拟量选择电路，包括：施密特反相器、8路模拟电子开关、RC滤波模块。模拟电压值中的模拟量电压，通过传感器的第一采样通道T1、第二采样通道T2、第三采样通道T3、第四采样通道T4，通过RC滤波模块(如电阻R1和电容C1构成的RC滤波模块、电阻R2和电容C2构成的RC滤波模块、电阻R3和电容C3构成的RC滤波模块、电阻R4和电容C4构成的RC滤波模块等)后接入到8路模拟电子开关的输入In/输出Out端，8路模拟电子开关的控制端引脚CtrlA、CtrlB、CtrlC(与控制芯片的引脚GPIO1、GPIO2、GPIO3对应)接收到控制芯片发出的地址控制信号，结合施密特反相器给出的使能信号(如施密特反相器基于控制芯片发出的片选信号EN的输出信号)，选择按照控制芯片真值表的In/Out端与输出的Out/In端(如8路模拟电子开关的引脚3所连接的Tout端)连通，使得输入的模拟量电压传送到采样处理电路进行信号处理。

在本发明的方案中，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，也能够减少模拟处理电路及元器件的使用，能够减少模拟输入端与控制芯片采样端的影响，较为稳定的采得多路模拟量的值，提高了控制芯片的使用效率，减少PCB板尺寸，解决了对于不同采样路数的模拟信号需要多路模拟处理电路的问题。

步骤S140，通过控制单元，还根据选择得到的一个所述模拟采样值，确定所述变频器是否出现故障，以在所述变频器出现故障的情况下执行预设的故障保护机制，如控制所述变频器中的功率器件关闭，并控制所述变频器所控制的电机故障停机。

采样单元，如传感器。选择单元，如模拟量选择电路。控制单元，如控制芯片。采样单元的数量与所述变频器的柜内采样点的采样通道的数量相同，所述采样单元的数量为两个以上。

本发明的方案，通过选择单元如模拟量选择电路选择需要采集的通道，可以是利用模拟选择开关进行采集的模拟通道选择。通过加入模拟量选择电路，实现根据需要选择相应的模拟通道导通，可以解决由于单片机采样通道资源限制导致采样路数与不够的问题，能够有效减少控制芯片所用采样通道的占用，使模拟量信号传输到控制芯片进行采集。

在一些实施方式中，还包括以下至少一种处理情况：

第一种处理情况：通过隔离单元对所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值进行隔离，以将所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值进行隔离后再传输至所述控制单元。

在本发明的方案中，将采样电压通过隔离采样电路，使被测模拟量信号从前端通过线性光耦隔离传送到后端，输入到控制芯片中的AD采样通道进行采样，也能够减少模拟输入端与控制芯片采样端的影响，较为稳定的采得多路模拟量的值，解决了模拟量与采样端需要隔离的问题。也就是说，通过线性光耦进行隔离采样，可以是利用线性光耦隔离采样电路进行隔离采样。通过光耦进行隔离，能够减小前端带来的影响，能够解决对于不同采样路数的模拟信号需要多路模拟处理电路，模拟量与采样端需要隔离的问题。

第二种处理情况：通过线性调节单元，对所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值进行线性调节，以将所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值的电压值调节至设定电压范围内，之后再通过所述隔离单元对所述选择单元选择得到的一个所述模拟采样值进行隔离。

第三种处理情况：通过跟随和滤波单元，所述隔离单元隔离得到的一个所述模拟采样值进行跟随和滤波，以将所述隔离单元隔离得到的一个所述模拟采样值的电压值的误差处理至设定误差范围内，之后，再传输至所述控制单元。

图2为变频器模拟量进行隔离选择采样保护装置的一实施例的结构示意图。如图2所示，变频器模拟量进行隔离选择采样保护装置，包括：传感器、模拟量选择电路、采样处理电路和控制芯片。传感器，能够将待测量转变为模拟电压信号。模拟量选择电路，能够选择所需采样通道。采样处理电路，能够根据模拟量选择电路输出的采样值，进行隔离处理，并输出AD采样信号至控制芯片。控制信号能够根据AD采样信号对变频器是否故障进行判断，以在变频器故障的情况下控制变频器中的功率器件关闭，并控制电机故障停机。

本发明的方案，还通过运放对模拟信号进行处理，能够减少前端与芯片端的电路影响，提高稳定性。

图5为隔离采样电路的一实施例的结构示意图。如图5所示，隔离采样电路，包括：运算放大器U1、线性光耦芯片、运算放大器U2及其外围电路(如电阻R、电容C等)。在图5所示的隔离采样电路中，通过运算放大器U1输入的模拟电压线性变换，以将采集到的模拟电压通过运算放大器U1及其外围电路变换到合理的电压；再通过线性光耦芯片及其外围电路将变换后的电压值从前端隔离端传送到线性光耦输出端，来消除前后端间的影响，通过电压跟随器(如由运算放大器U2及其外围电路构成的电压跟随器)与滤波电路(如由电阻R和电容C构成的滤波电路)将其处理成稳定的电压，输出到控制芯片的AD采样引脚，由此实现多个模拟量通过一个采样通道的引脚进行采集。

图3为变频器模拟量进行隔离选择采样保护方法的一实施例的流程示意图。如图3所示，变频器模拟量进行隔离选择采样保护方法，包括：

步骤1、开始采样。具体地，通过传感器将采样量转换成与其成比例关系的模拟电压值。

步骤2、将模拟电压值传送到模拟量选择电路。

步骤3、图6为控制芯片的一实施例的结构示意图，如图6所示，控制芯片可以选用型号为F28335的芯片。通过控制芯片(如图6所示)的引脚GPIO发送片选信号EN与所选择通道的地址控制信号。模拟量电子开关(如8路模拟电子开关)检测地址控制信号，选择相应地址通道将自身的输入端与输出端导通，这样所需模拟电压值就传递到采样处理电路(或隔离采样电路)中。

步骤4、通过控制芯片软件保护，判断采样电压是否大于参考范围，如果超过其设定范围，则关闭EPWM(增强型脉宽调制器)输出的PWM波，实现故障停机控制。

本发明的方案，提供一种通过模拟电子开关进行采样保护的方案，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，将采样电压通过隔离采样电路，使被测模拟量信号从前端通过线性光耦隔离传送到后端，输入到控制芯片中的AD采样通道进行采样，由控制芯片判断采样值是否在参考值范围内，如果超出范围则关闭PWM波进行故障停机保护。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述变频器的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

采用本实施例的技术方案，通过控制芯片I/O引脚发出使能控制信号与地址控制信号给模拟量选择电路，模拟量选择电路根据地址控制信号选择所需采样的通道，能够有效减少控制芯片所用采样通道的占用，使模拟量信号传输到控制芯片进行采集。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。