一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路及防護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路及防護(hù)方法，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，防護(hù)方法包括：雷擊浪涌防護(hù)、過流防護(hù)電路、緩啟動(dòng)及斷相防護(hù)、再生釋放控制防護(hù)、釋放檢測(cè)，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，在防護(hù)方法的應(yīng)用上采用與再生釋放反饋相結(jié)合的防護(hù)方法，達(dá)到及時(shí)判斷再生釋放動(dòng)作實(shí)際有效，并進(jìn)行電路異常時(shí)的檢測(cè)，提前作出相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作。
【專利說明】一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)電路及防護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及驅(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)電路及防護(hù)方法。
【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)1?精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目如是傳動(dòng)技術(shù)的1?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 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)品本身帶來一定 的不穩(wěn)定因素外，也給所屬的機(jī)械設(shè)備帶來一定安全隱患，而將幾種防護(hù)和檢測(cè)電路結(jié)合 保護(hù)的產(chǎn)品的就更少了。
[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，從而引發(fā)頻繁報(bào)警及其它器件二次損壞等不良后果。
[0006] 并且在現(xiàn)有常規(guī)防護(hù)或再生釋放防護(hù)方法的應(yīng)用上不能達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)釋放異常， 做出相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)電路及防護(hù)方法的不完整性，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)電路及防護(hù) 方法，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， 在防護(hù)方法的應(yīng)用上采用與再生釋放反饋相結(jié)合的防護(hù)方法，達(dá)到及時(shí)判斷再生釋放動(dòng)作 實(shí)際有效，并進(jìn)行電路異常時(shí)的檢測(cè)，提前作出相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作。
[0008] 本發(fā)明通過下述技術(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。
[0009] 進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，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、RC串聯(lián)濾波電路、下拉電阻R4 ;所述光耦輸入端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M0S管的漏極，所述光耦輸入端 1腳連接RC抗干擾電路并接的另一端，且光耦輸入端1腳通過限流電阻連接母線；所述光 耦輸出端4腳連接VCC，所述光耦輸出端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輸出端3腳，所述RC串聯(lián) 濾波電路的電容接地。
[0010] 進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述限流電阻包括至少1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輸入端1腳，串聯(lián)電阻電路的另一端連接母線。 [0011] 進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述串聯(lián)電阻電路為3個(gè)電阻依次串接組成。
[0012] 進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述限流電阻為電位器，電位器的一個(gè)固定端連 接光耦輸入端1腳，電位器的另一個(gè)固定端連接母線。
[0013] 進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法，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。
[0014] 一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟A、雷擊浪涌防護(hù)：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。
[0015] 步驟B、過流防護(hù)電路：保險(xiǎn)絲F1、保險(xiǎn)絲F2串接在交流回路上進(jìn)行過流防護(hù)。
[0016] 步驟C、緩啟動(dòng)及斷相防護(hù)：在上電瞬間繼電器不動(dòng)作，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K1控制信號(hào)經(jīng)緩上電電路處理后，讓緩上電繼電器K1吸合將限流電阻R9短路， 使回路導(dǎo)通，延緩上電；斷相電路采用繼電器來導(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。
[0017] 步驟D、再生釋放控制防護(hù)：再生釋放控制電路主要由電阻負(fù)載電路和釋放控制 電路組成，電阻負(fù)載電路由功率電阻及M0S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控制電阻負(fù) 載電路導(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C3、C4等器件過壓損壞 的風(fēng)險(xiǎn)。
[0018] 步驟E、釋放檢測(cè)：當(dāng)有再生釋放動(dòng)作時(shí)，再生釋放反饋電路能檢測(cè)到確實(shí)有開關(guān) 信號(hào)變化，進(jìn)而判斷其實(shí)際有效，形成一個(gè)閉環(huán)控制，并進(jìn)行電路異常時(shí)的檢測(cè)，作出相應(yīng) 防護(hù)動(dòng)作。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果： (1)本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)電路及防護(hù)方法的不完整性，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，在防護(hù)方法的應(yīng)用上采用與再生釋放反饋相結(jié)合的防護(hù)方法， 達(dá)到及時(shí)判斷再生釋放動(dòng)作實(shí)際有效，并進(jìn)行電路異常時(shí)的檢測(cè)，提前作出相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作。
[0020] (2)本發(fā)明所述雷擊浪涌防護(hù)電路在當(dāng)有浪涌電壓來時(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。
[0021] (3)本發(fā)明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。
[0022] (4)本發(fā)明當(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)。
[0023] (5)本發(fā)明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，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】
[0024] 圖1本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0027] 實(shí)施例1 : 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。
[0028] 主要工作原理：即將再生釋放控制電路信號(hào)通過檢測(cè)電路采樣回來，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)，釋放功 率電阻異常保護(hù)。解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)電路及防護(hù)方法的不完整性，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，在防護(hù)方法的應(yīng)用上采用與再生釋放反饋相結(jié)合的防護(hù)方 法，達(dá)到及時(shí)判斷再生釋放動(dòng)作實(shí)際有效，并進(jìn)行電路異常時(shí)的檢測(cè)，提前作出相應(yīng)防護(hù)動(dòng) 作。
[0029] 實(shí)施例2 : 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、RC串聯(lián)濾波電路、下拉電阻 R4 ;所述光耦輸入端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M0S管 的漏極，所述光耦輸入端1腳連接RC抗干擾電路并接的另一端，且光耦輸入端1腳通過限 流電阻連接母線；所述光耦輸出端4腳連接VCC，所述光耦輸出端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 輸出端3腳，所述RC串聯(lián)濾波電路的電容接地；所述限流電阻包括至少1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輸入端1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。
[0030] 電阻R1、R3、R6、R8串接后，其一端接到母線上，另一端接到再生晶體管Q2的漏極 上，隔離光耦U1的前級(jí)兩個(gè)引腳并接到R1兩端，同時(shí)并接C1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)。
[0031] 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U1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)FBI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)FBI -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。
[0032] 實(shí)施例3 : 本實(shí)施例是在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，所述限流電阻為電位器，電位器的一個(gè) 固定端連接光耦輸入端1腳，電位器的另一個(gè)固定端連接母線。
[0033] 實(shí)施例4 : 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。
[0034] 其中，中央控制器采用DSP/FPGA，在本發(fā)明中設(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。
[0035] 緩上電電路繼電器控制信號(hào)端口 K1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 FBI接再生釋放反 饋電路接入點(diǎn)FBI。
[0036] 整流濾波電路的整流輸出的母線接到釋放功率電阻一端，再生釋放就是為了降低 該母線上的電壓。
[0037] IPM電路與再生釋放控制電路都接在母線上，IPM電路連接的母線是給IPM驅(qū)動(dòng)電 機(jī)運(yùn)行供電，其節(jié)點(diǎn)在再生釋放控制電路接的母線節(jié)點(diǎn)之后，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)造成母 線電壓提升，當(dāng)中央控制器檢測(cè)到該情況時(shí)(母線電壓檢測(cè))，中央控制器會(huì)控制再生釋放 控制電路工作，以降低母線電壓。
[0038] 再生釋放反饋，即可識(shí)別到當(dāng)有再生釋放動(dòng)作（開關(guān)動(dòng)作）時(shí)，反饋電路能檢測(cè)到 確實(shí)有開關(guān)信號(hào)變化，進(jìn)而判斷其實(shí)際有效，形成一個(gè)閉環(huán)控制。
[0039] 中央控制器與IPM電路：主要是中央控制器輸出控制電機(jī)運(yùn)行的PWM信號(hào)及檢測(cè) IPM輸出的其他相關(guān)信號(hào)；中央控制器與再生釋放電路：中央控制器輸出開關(guān)信號(hào)，最終控 制再生釋放電路中的功率管開關(guān)，使母線上的能量通過釋放電阻消耗掉；當(dāng)釋放產(chǎn)生時(shí)，再 生釋放電路會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的高低電平變化，中央控制器會(huì)識(shí)別該變化，以確認(rèn)進(jìn)行了釋放動(dòng) 作。
[0040] 雷擊浪涌防護(hù)電路： 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。
[0041] 交流輸入接口采用3線制，可輸入單/三相220VAC，單相輸入時(shí)接LI、L3兩個(gè)端 口，三相輸入時(shí)接LI、L2和L3端口。雷擊浪涌防護(hù)主要是采用壓敏電阻和放電管組合模式， 壓敏電阻RV1接在L1、L3之間；壓敏電阻RV2串接放電管⑶T1，接到L3與大地之間。這樣 當(dāng)有浪涌電壓來時(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。
[0042] 過流防護(hù)電路： 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Fl，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。
[0043] 緩上電及斷相電路分為緩上電電路和斷相電路。
[0044] 緩上電電路： 主要原理：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 K1控制信號(hào)經(jīng)緩上電電路處理后，讓緩上電繼電器K1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。
[0045] 電路工作原理：限流電阻R9串接在交流L1上，緩上電繼電器K1選用單級(jí)開關(guān)，其 兩端并接在限流電阻R9上。緩上電繼電器K1控制部分由M0S管Q1及柵極限流電阻R5,柵 極源極并接電阻R7組成，緩上電繼電器K1控制信號(hào)由DSP/FPGA發(fā)出（信號(hào)K1)。因緩上電 繼電器K1線圈是感性負(fù)載，開關(guān)瞬間會(huì)產(chǎn)生反向電壓，故在線圈兩端增加吸收電路，反并 接一個(gè)快恢復(fù)二極管D1。
[0046] 斷相電路： 斷相電路采用繼電器來導(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。
[0047] 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。
[0048] 斷相繼電器K2型號(hào)同緩上電繼電器ΚΙ，其兩端串接在L3上。斷相繼電器K2控制 部分由M0S管Q3及柵極限流電阻R13,柵極源極并接電阻R15組成，斷相繼電器Κ2控制信 號(hào)由DSP/FPGA發(fā)出（信號(hào)Κ2)。斷相繼電器Κ2線圈兩端反并接一個(gè)快恢復(fù)二極管D2。
[0049] 再生釋放控制電路： 主要工作原理：再生釋放控制電路主要由電阻負(fù)載電路和釋放控制電路組成，電阻負(fù) 載電路由功率電阻及M0S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控制電阻負(fù)載電路導(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)。
[0050] 電路工作原理：電阻負(fù)載電路主要由釋放功率電阻R10及功率管Q2組成，串接到 母線和地之間。釋放功率電阻可選幾十歐姆、幾十瓦的水泥電阻，驅(qū)動(dòng)器上的該電阻可設(shè)計(jì) 成內(nèi)置式也可由用戶外接。功率管型號(hào)選擇耐壓600V以上，電流10Α以上。釋放功率電阻 R10兩端反并接快恢復(fù)二極管D3,以降低功率管Q2漏極上的尖峰電壓，保護(hù)功率管Q2不會(huì) 過壓損壞。因控制信號(hào)的電源與功率部分電源是隔離的，故DSP/FPGA發(fā)出的釋放信號(hào)（信 號(hào)DISCHARGE)轉(zhuǎn)換到驅(qū)動(dòng)M0S管的信號(hào)需進(jìn)行光耦隔離，如圖2中的U3,光耦U3的前級(jí) 接R12起到限流作用，隔離后的信號(hào)串接限流電阻R11接到Q2的柵極上，柵、源間并接電阻 R14。
[0051] 增加再生釋放反饋電路后，該電路除了反饋正常的釋放是否有效外，還可進(jìn)行電 路異常時(shí)的檢測(cè)，從而進(jìn)行防護(hù)。
[0052] 實(shí)施例5 : 一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟A、雷擊浪涌防護(hù)：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。
[0053] 交流輸入接口采用3線制，可輸入單/三相220VAC，單相輸入時(shí)接LI、L3兩個(gè)端 口，三相輸入時(shí)接LI、L2和L3端口。雷擊浪涌防護(hù)主要是采用壓敏電阻和放電管組合模式， 壓敏電阻RV1接在L1、L3之間；壓敏電阻RV2串接放電管⑶T1，接到L3與大地之間。這樣 當(dāng)有浪涌電壓來時(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。
[0054] 步驟B、過流防護(hù)電路：保險(xiǎn)絲F1、保險(xiǎn)絲F2串接在交流回路上進(jìn)行過流防護(hù)。
[0055] 步驟C、緩啟動(dòng)及斷相防護(hù)：在上電瞬間繼電器不動(dòng)作，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K1控制信號(hào)經(jīng)緩上電電路處理后，讓緩上電繼電器K1吸合將限流電阻R9短路， 使回路導(dǎo)通，延緩上電；斷相電路采用繼電器來導(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。
[0056] 步驟D、再生釋放控制防護(hù)：再生釋放控制電路主要由電阻負(fù)載電路和釋放控制 電路組成，電阻負(fù)載電路由功率電阻及M0S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控制電阻負(fù) 載電路導(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C3、C4等器件過壓損壞 的風(fēng)險(xiǎn)。
[0057] 步驟E、釋放檢測(cè)，當(dāng)有再生釋放動(dòng)作時(shí)，再生釋放反饋電路能檢測(cè)到確實(shí)有開關(guān) 信號(hào)變化，進(jìn)而判斷其實(shí)際有效，形成一個(gè)閉環(huán)控制，并進(jìn)行電路異常時(shí)的檢測(cè)，作出相應(yīng) 防護(hù)動(dòng)作。
[0058] 本發(fā)明在使用時(shí)有以下表現(xiàn)，提高了加載此電路的設(shè)備系統(tǒng)的可靠性： 現(xiàn)象1 :釋放功率電阻R10未接或損壞(一般是開路)，此時(shí)的釋放信號(hào)及反饋信號(hào)都是 有效的，但母線電壓仍未有效降低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)此種情況時(shí)，在釋放幾個(gè)周期后，系統(tǒng)會(huì)提 示釋放電路異常錯(cuò)誤碼，提示客戶檢查接線是否良好。
[0059] 現(xiàn)象2 :功率管Q2損壞(一般是短路)，此時(shí)釋放信號(hào)可能還未發(fā)出，但釋放反饋 信號(hào)一直有效，且母線電壓有降低的趨勢(shì)，主要是因?yàn)楣β使躋2短路后，釋放功率電阻R10 (可內(nèi)置或外接設(shè)置）直接接到了母線與地之間，電阻中一直有電流，經(jīng)過一段時(shí)間后電阻 會(huì)發(fā)熱，到一定程度很可能會(huì)導(dǎo)致該電阻爆炸。為防止該情況發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)提示釋放電路異 常錯(cuò)誤碼，提示客戶采取更換驅(qū)動(dòng)器等措施，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)將斷相繼電器K2斷開，切斷主供 電線路(控制信號(hào)電源不會(huì)斷開)，阻止釋放電阻進(jìn)一步發(fā)熱。
[0060] 本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)因設(shè)計(jì)電路及防護(hù)方法的不完整性，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，在防護(hù)方法的應(yīng)用上采用與再生釋放反饋相結(jié)合的防護(hù)方法， 達(dá)到及時(shí)判斷再生釋放動(dòng)作實(shí)際有效，并進(jìn)行電路異常時(shí)的檢測(cè)，提前作出相應(yīng)防護(hù)動(dòng)作。
[0061] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依 據(jù)本發(fā)明的技術(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，均落入本發(fā)明的保護(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，所述整流濾波電路整流輸出的母線通過釋放功率電阻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，且皆連接在母線上，且在母線上IPM電路連接節(jié)點(diǎn)位于再 生釋放控制電路之后；所述再生釋放反饋電路連接再生釋放控制電路，再生釋放反饋電路 檢測(cè)再生釋放控制電路的再生釋放信號(hào)；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、RC串聯(lián)濾波電路、下拉電 阻R4 ;所述光耦輸入端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，所述光耦輸入端1腳連接RC抗干擾電路并接的另一端，且光耦輸入端1腳通過 限流電阻連接母線；所述光耦輸出端4腳連接VCC，所述光耦輸出端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 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：所述限流電阻包括 至少1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輸入端1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：所述限流電阻為電 位器，電位器的一個(gè)固定端連接光耦輸入端1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。
7. -種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器防護(hù)方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟A、雷擊浪涌防護(hù)：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； 步驟B、過流防護(hù)電路：保險(xiǎn)絲F1、保險(xiǎn)絲F2串接在交流回路上進(jìn)行過流防護(hù)； 步驟C、緩啟動(dòng)及斷相防護(hù)：在上電瞬間繼電器不動(dòng)作，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K1控制信號(hào)經(jīng)緩上電電路處理后，讓緩上電繼電器K1吸合將限流電阻R9短路，使回 路導(dǎo)通，延緩上電；斷相電路采用繼電器來導(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； 步驟D、再生釋放控制防護(hù)：再生釋放控制電路主要由電阻負(fù)載電路和釋放控制電路 組成，電阻負(fù)載電路由功率電阻及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控制電阻負(fù)載電 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C3、C4等器件過壓損壞的風(fēng) 險(xiǎn)； 步驟E、釋放檢測(cè)：當(dāng)有再生釋放動(dòng)作時(shí)，再生釋放反饋電路能檢測(cè)到確實(shí)有開關(guān)信號(hào) 變化，進(jìn)而判斷其實(shí)際有效，形成一個(gè)閉環(huán)控制，并進(jìn)行電路異常時(shí)的檢測(cè)，作出相應(yīng)防護(hù) 動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】H02H7/08GK104158152SQ201410402063
【公開日】2014年11月19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, 周瑩, 杜嘉 申請(qǐng)人:成都樂創(chuàng)自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司