一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，包括雷擊浪涌防護(hù)電路、過流防護(hù)電路、緩上電及斷相電路、整流濾波電路、IPM電路、再生釋放控制電路、再生釋放反饋電路和中央控制器，所述整流濾波電路連接再生釋放控制電路，所述IPM電路連接再生釋放控制電路，所述再生釋放控制電路連接再生釋放反饋電路，所述中央控制器分別連接IPM電路、再生釋放控制電路和再生釋放反饋電路，解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)的不完整性，在釋放電路的器件有問題時(shí)，系統(tǒng)不能提前知道的不足之處，設(shè)計(jì)了一種可根據(jù)再生釋放控制電路信號(hào)狀態(tài)，提前判斷驅(qū)動(dòng)器是否有異常釋放的再生釋放反饋電路，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器自我檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，提前報(bào)警及進(jìn)行相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作。
【專利說明】—種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域，具體的說，是一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]伺服驅(qū)動(dòng)器(servo drives)又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來(lái)控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)聞精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目如是傳動(dòng)技術(shù)的聞端廣品。
[0003]現(xiàn)有主流的伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP或FPGA)作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路，在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路，以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。功率驅(qū)動(dòng)單元首先通過三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來(lái)驅(qū)動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過程可以簡(jiǎn)單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元(AC-DC)主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?br> [0004]現(xiàn)有伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)廠家，因行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)較為激烈，為了降低成本，減小體積，精簡(jiǎn)了很多防護(hù)及檢測(cè)電路，缺乏完整的防護(hù)及檢測(cè)電路設(shè)計(jì)，這樣做除了給產(chǎn)品本身帶來(lái)一定的不穩(wěn)定因素外，也給所屬的機(jī)械設(shè)備帶來(lái)一定安全隱患。
[0005]現(xiàn)有很多伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品因設(shè)計(jì)的不完整性，在釋放電路的器件有問題時(shí)，系統(tǒng)不能提前知道，而仍進(jìn)行釋放操作，引發(fā)頻繁報(bào)警及其它器件二次損壞等不良后果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)的不完整性，即在釋放電路的器件有問題時(shí)，系統(tǒng)不能提前知道的不足之處，提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，該電路在再生釋放控制電路基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種可根據(jù)再生釋放控制電路信號(hào)狀態(tài)，提前判斷驅(qū)動(dòng)器是否有異常釋放的再生釋放反饋電路，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器自我檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，提前報(bào)警及進(jìn)行相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作，讓客戶及時(shí)處理、排除隱患，以避免事故或額外的損失發(fā)生。
[0007]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，包括雷擊浪涌防護(hù)電路、過流防護(hù)電路、緩上電及斷相電路、整流濾波電路、IPM電路、再生釋放控制電路、再生釋放反饋電路和中央控制器，所述整流濾波電路連接再生釋放控制電路，所述IPM電路連接再生釋放控制電路，所述再生釋放控制電路連接再生釋放反饋電路，所述中央控制器分別連接IPM電路、再生釋放控制電路和再生釋放反饋電路。
[0008]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述再生釋放反饋電路包括電阻和電容并聯(lián)組成的RC抗干擾電路、光耦、限流電阻電路、RC串聯(lián)濾波電路、下拉電阻R4 ;所述光耦的輸入端2腳分別連接RC抗干擾電路并接的一端和再生釋放控制電路的MOS管的漏極，所述光耦的輸入端I腳連接Re抗干擾電路并接的另一端，且光耦的輸入端I腳通過限流電阻電路連接母線；所述光耦的輸出端4腳連接VCC，所述光耦的輸出端3腳串接下拉電阻R4到地，所述RC串聯(lián)濾波電路的公共端連接中央控制器，所述RC串聯(lián)濾波電路的電阻連接光耦的輸出端3腳，所述RC串聯(lián)濾波電路的電容接地。
[0009]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述限流電阻電路包括至少I個(gè)電阻組成的串聯(lián)電阻電路，且串聯(lián)電阻電路的一端連接光耦的輸入端I腳，串聯(lián)電阻電路的另一端連接母線。
[0010]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述串聯(lián)電阻電路為3個(gè)電阻依次串接組成。
[0011]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述限流電阻電路為電位器，電位器的一個(gè)固定端連接光耦的輸入端I腳，電位器的另一個(gè)固定端連接母線。
[0012]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所述方法，所述雷擊浪涌防護(hù)電路連接過流防護(hù)電路，所述過流防護(hù)電路連接緩上電及斷相電路，所述緩上電及斷相電路分別連接中央控制器和整流濾波電路。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0014](I)本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)的不完整性，即在釋放電路的器件有問題時(shí)，系統(tǒng)不能提前知道的不足之處，在再生釋放控制電路基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種可根據(jù)再生釋放控制電路信號(hào)狀態(tài)，提前判斷驅(qū)動(dòng)器是否有異常釋放的再生釋放反饋電路，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器自我檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，提前報(bào)警及進(jìn)行相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作，讓客戶及時(shí)處理、排除隱患，以避免事故或額外的損失發(fā)生。
[0015](2)本實(shí)用新型所述雷擊浪涌防護(hù)電路在當(dāng)有浪涌電壓來(lái)時(shí)，可通過線間的壓敏及線地之間的壓敏-放電管進(jìn)行快速放電，防止內(nèi)部電路被擊穿損壞。
[0016](3)本實(shí)用新型所述緩上電及斷相電路的緩上電電路能延緩上電時(shí)電容充電時(shí)間，同時(shí)可以降低沖擊電流，避免外部供電設(shè)備開關(guān)跳閘；斷相電路采用繼電器來(lái)導(dǎo)通或者斷開一路供電，通過中央控制器控制斷相電路內(nèi)的斷相繼電器的通斷，能在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重問題導(dǎo)致可能出現(xiàn)器件損壞、炸機(jī)時(shí)，斷開斷相電路內(nèi)的斷相繼電器，切斷供電。
[0017](4)本實(shí)用新型當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到母線電壓超過一定閥值時(shí)，中央控制器發(fā)出再生釋放信號(hào)，通過再生釋放控制電路來(lái)控制電阻負(fù)載釋放電路導(dǎo)通進(jìn)行放電，釋放過多的能量，以降低母線電壓，進(jìn)而減少電解電容等器件過壓損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0018](5)本實(shí)用新型將再生釋放控制電路信號(hào)通過再生釋放反饋電路采樣回來(lái)，以便使系統(tǒng)知曉是否進(jìn)行了有效釋放，同時(shí)在未連接電阻、電阻失效(斷線等)、功率管失效時(shí)，觸發(fā)釋放功率電阻異常保護(hù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，如圖1、圖2所示，包括雷擊浪涌防護(hù)電路、過流防護(hù)電路、緩上電及斷相電路、整流濾波電路、IPM電路、再生釋放控制電路、再生釋放反饋電路和中央控制器，所述整流濾波電路連接再生釋放控制電路，所述IPM電路連接再生釋放控制電路，所述再生釋放控制電路連接再生釋放反饋電路，所述中央控制器分別連接IPM電路、再生釋放控制電路和再生釋放反饋電路。
[0024]主要工作原理為:即將再生釋放控制電路信號(hào)通過檢測(cè)電路采樣回來(lái)，以便使系統(tǒng)知曉是否進(jìn)行了有效釋放，同時(shí)在未連接電阻、電阻失效(斷線等)、功率管失效時(shí)，觸發(fā)釋放功率電阻異常保護(hù)。解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)的不完整性，即在釋放電路的器件有問題時(shí)，系統(tǒng)不能提前知道的不足之處，在再生釋放控制電路基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種可根據(jù)再生釋放控制電路信號(hào)狀態(tài)，提前判斷驅(qū)動(dòng)器是否有異常釋放的再生釋放反饋電路，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器自我檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，提前報(bào)警及進(jìn)行相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作，讓客戶及時(shí)處理、排除隱患，以避免事故或額外的損失發(fā)生。
[0025]實(shí)施例2:
[0026]本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，如圖2所示，所述再生釋放反饋電路包括電阻和電容并聯(lián)組成的RC抗干擾電路、光耦、限流電阻電路、RC串聯(lián)濾波電路、下拉電阻R4 ;所述光耦的輸入端2腳分別連接RC抗干擾電路并接的一端和再生釋放控制電路的MOS管的漏極，所述光耦的輸入端I腳連接RC抗干擾電路并接的另一端，且光耦的輸入端I腳通過限流電阻電路連接母線；所述光耦的輸出端4腳連接VCC，所述光耦的輸出端3腳串接下拉電阻R4到地，所述RC串聯(lián)濾波電路的公共端連接中央控制器，所述RC串聯(lián)濾波電路的電阻連接光耦的輸出端3腳，所述RC串聯(lián)濾波電路的電容接地；所述限流電阻電路包括至少I個(gè)電阻組成的串聯(lián)電阻電路，且串聯(lián)電阻電路的一端連接光耦的輸入端I腳，串聯(lián)電阻電路的另一端連接母線，進(jìn)一步的，所述串聯(lián)電阻電路為3個(gè)電阻依次串接組成。
[0027]電阻Rl、R3、R6、R8串接后，其一端接到母線上，另一端接到功率管Q2的漏極上，隔離光耦Ul的前級(jí)兩個(gè)引腳并接到Rl兩端，同時(shí)并接Cl起到抗干擾作用，光耦隔離后的引腳一個(gè)接VCC，另一個(gè)引腳串接R4到地，該引腳再經(jīng)RC (R2，C2)濾波(抗干擾作用)，輸出信號(hào)到中央控制器(信號(hào)FBI)。
[0028]工作過程:當(dāng)釋放有效時(shí)，功率管Q2被導(dǎo)通，其漏極電壓被拉到地，此時(shí)光耦Ul的前級(jí)同時(shí)導(dǎo)通，光耦的后級(jí)也開始導(dǎo)通，第3腳的信號(hào)變高，信號(hào)FBl由低變高，中央控制器識(shí)別到該變化后，可認(rèn)為釋放動(dòng)作是有效了 ；而沒有釋放時(shí)，功率管Q2不導(dǎo)通，光耦前級(jí)及后級(jí)都未導(dǎo)通，信號(hào)FBl —直為低，經(jīng)中央控制器處理認(rèn)為確實(shí)沒有進(jìn)行釋放，從而實(shí)現(xiàn)了釋放反饋功能。
[0029]實(shí)施例3:
[0030]本實(shí)施例是在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，所述限流電阻電路為電位器，電位器的一個(gè)固定端連接光耦的輸入端I腳，電位器的另一個(gè)固定端連接母線。
[0031]實(shí)施例4:
[0032]本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，如圖1、圖2所示，所述雷擊浪涌防護(hù)電路連接過流防護(hù)電路，所述過流防護(hù)電路連接緩上電及斷相電路，所述緩上電及斷相電路分別連接中央控制器和整流濾波電路。
[0033]其中，中央控制器采用DSP/FPGA，在本實(shí)用新型中設(shè)有4個(gè)控制信號(hào)端口分別為緩上電電路繼電器控制信號(hào)端口 K1、斷相電路繼電器控制信號(hào)端口 K2、再生釋放控制電路控制信號(hào)端口 DISCHARGE和再生釋放反饋電路控制信號(hào)端口 FBI。
[0034]緩上電電路繼電器控制信號(hào)端口 Kl接緩上電電路的接入點(diǎn)K1，斷相電路繼電器控制信號(hào)端口 K2接斷相電路的接入點(diǎn)K2，再生釋放控制電路控制信號(hào)端口 DISCHARGE接再生釋放控制電路的接入點(diǎn)DISCHARGE，再生釋放反饋電路控制信號(hào)端口 FBl接再生釋放反饋電路接入點(diǎn)FBI。
[0035]在IPM電路與DSP/FPGA之間涉及IPM控制及反饋信號(hào)，DSP/FPGA輸出PWM信號(hào)，控制IPM電路內(nèi)部的6個(gè)功率管的開關(guān)，以控制電機(jī)線上電流的大小和相位。雷擊浪涌防護(hù)電路:
[0036]交流輸入接口輸入單/三相交流電經(jīng)雷擊浪涌防護(hù)電路，雷擊浪涌防護(hù)電路主要是采用壓敏電阻和放電管組合模式，當(dāng)有浪涌電壓來(lái)時(shí)，可通過線間的壓敏及線地之間的壓敏-放電管進(jìn)行快速放電，防止內(nèi)部電路被擊穿損壞。
[0037]過流防護(hù)電路:
[0038]采用常規(guī)的保險(xiǎn)絲串接在交流回路上進(jìn)行過流防護(hù)(短路保護(hù))，如圖2中的F1，F(xiàn)2，該保險(xiǎn)絲除了符合系統(tǒng)的熔斷時(shí)間特性外，在熔斷時(shí)不會(huì)出現(xiàn)炸裂、拉弧、燃燒等不安全動(dòng)作。
[0039]緩上電及斷相電路分為緩上電電路和斷相電路。
[0040]緩上電電路:
[0041]主要工作原理:在上電瞬間繼電器不動(dòng)作(即不吸和)，供電電流通過限流電阻R9給后面的整流濾波電容充電，當(dāng)后面電容的電壓達(dá)到或接近飽和時(shí)，中央控制器發(fā)出緩上電繼電器Kl控制信號(hào)經(jīng)緩上電電路處理后，讓緩上電繼電器Kl吸合將限流電阻R9短路。限流電阻R9有一定阻值，可延緩上電時(shí)電容充電時(shí)間，同時(shí)可以降低沖擊電流。若不采用限流電阻，那么在上電的瞬間電容被視為短路，產(chǎn)生的沖擊電流有時(shí)可達(dá)100A以上，外部供電設(shè)備開關(guān)很容易跳閘。
[0042]斷相電路:
[0043]斷相電路采用繼電器來(lái)導(dǎo)通或者斷開一路供電，通過中央控制器控制斷相電路內(nèi)的斷相繼電器的通斷，能在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重問題導(dǎo)致可能出現(xiàn)器件損壞、炸機(jī)時(shí)，斷開斷相電路內(nèi)的斷相繼電器，切斷供電，再生釋放反饋電路就可實(shí)現(xiàn)當(dāng)檢測(cè)到某器件異常時(shí)，觸發(fā)該保護(hù)動(dòng)作。
[0044]開機(jī)緩上電時(shí)斷相繼電器K2斷開，此時(shí)主要是充分發(fā)揮限流電阻R9的作用。
[0045]再生釋放控制電路:
[0046]主要原理:釋放電路主要由電阻負(fù)載電路和釋放控制電路組成，電阻負(fù)載由功率電阻及MOS管組成，其串接到母線和地之間。當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到母線電壓超過一定閥值時(shí)，DSP/FPGA發(fā)出再生釋放信號(hào)，通過釋放控制電路來(lái)控制電阻負(fù)載釋放電路導(dǎo)通進(jìn)行放電，釋放過多的能量，以降低母線電壓，進(jìn)而減少電解電容(C3，C4)等器件過壓損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0047]本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)的不完整性，在釋放電路的器件有問題時(shí)，系統(tǒng)不能提前知道的不足之處，在再生釋放控制電路基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種可根據(jù)電路信號(hào)狀態(tài)，提前判斷驅(qū)動(dòng)器是否有異常的再生釋放反饋電路，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器自我檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，提前報(bào)警及進(jìn)行相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作，讓客戶及時(shí)處理、排除隱患，以避免事故或額外的損失發(fā)生。
[0048]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，其特征在于:包括雷擊浪涌防護(hù)電路、過流防護(hù)電路、緩上電及斷相電路、整流濾波電路、IPM電路、再生釋放控制電路、再生釋放反饋電路和中央控制器，所述整流濾波電路連接再生釋放控制電路，所述IPM電路連接再生釋放控制電路，所述再生釋放控制電路連接再生釋放反饋電路，所述中央控制器分別連接IPM電路、再生釋放控制電路和再生釋放反饋電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，其特征在于:所述再生釋放反饋電路包括電阻和電容并聯(lián)組成的RC抗干擾電路、光耦、限流電阻電路、RC串聯(lián)濾波電路、下拉電阻R4 ;所述光耦的輸入端2腳分別連接RC抗干擾電路并接的一端和再生釋放控制電路的MOS管的漏極，所述光耦的輸入端I腳連接RC抗干擾電路并接的另一端，且光耦的輸入端I腳通過限流電阻電路連接母線；所述光耦的輸出端4腳連接VCC，所述光耦的輸出端3腳串接下拉電阻R4到地，所述RC串聯(lián)濾波電路的公共端連接中央控制器，所述RC串聯(lián)濾波電路的電阻連接光耦的輸出端3腳，所述RC串聯(lián)濾波電路的電容接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，其特征在于:所述限流電阻電路包括至少I個(gè)電阻組成的串聯(lián)電阻電路，且串聯(lián)電阻電路的一端連接光耦的輸入端I腳，串聯(lián)電阻電路的另一端連接母線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，其特征在于:所述串聯(lián)電阻電路為3個(gè)電阻依次串接組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，其特征在于:所述限流電阻電路為電位器，電位器的一個(gè)固定端連接光耦的輸入端I腳，電位器的另一個(gè)固定端連接母線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路，其特征在于:所述雷擊浪涌防護(hù)電路連接過流防護(hù)電路，所述過流防護(hù)電路連接緩上電及斷相電路，所述緩上電及斷相電路分別連接中央控制器和整流濾波電路。
【文檔編號(hào)】H02H7/08GK204012667SQ201420461284
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】宋瑩君, 周旭, 陳陽(yáng) 申請(qǐng)人:成都樂創(chuàng)自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司