CN100336297C

CN100336297C - 电动机控制装置

Info

Publication number: CN100336297C
Application number: CNB2003101248434A
Authority: CN
Inventors: 廉长玹
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: US7170246B2; KR20040071952A; CN1533022A; JP3828533B2; JP2004242492A; KR100488522B1; US20040155615A1

Abstract

一种提供制动电力以制动电动机的电动机控制装置，所述电动机控制装置包括：制动电力提供单元，用于接收输入电力，所述输入电力具有低于制动电压的输入电压，并用于将所述输入电压提升至制动电压，以便制动电动机；开关单元，所述开关单元闭合时，允许制动电力提供单元储存输入电力，所述开关单元断开时，通过将输入电压和储存的电压提升至制动电压，使得制动电力提供单元输出制动电力；以及控制器，用来控制开关单元，使其闭合和断开。通过该构造，提供一种电动机控制装置，其中不需要提供制动电力以制动电动机的附加制动供应，从而降低了生产成本和产品的尺寸。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置，尤其涉及这样一种电动机控制装置：其中用于驱动其他部件的电源被用来制动电动机，从而不需要附加的电源。

背景技术

三相电动机具有三个绕组，并且由三相电力驱动。为了控制三相电动机，如图1所示的电动机控制装置包括：控制器电源160，用于将电力供至倒相器控制器122和制动控制器124；倒相器110，用于将三相电力供至电动机100；倒相器控制器122，用于控制倒相器110，以产生三相电力；制动电路部分130，用于制动三相电动机100；以及制动控制器124，用于将制动三相电动机100的制动信号输出到制动电路部分130。

倒相器110将DC(直流电)电力转换成三相AC(交流电)电力，并将三相AC电力供至三相电动机100，其中DC电力由整流部分(未示出)和电容器(未示出)提供，所述整流部分和所述电容器对AC电源(未示出)的商业AC电力进行整流并且使之平滑。这里，倒相器110包括多个晶体管130和多个二极管140。

倒相器控制器122的操作电压是5V，它有选择地导通/截止倒相器110的晶体管120，从而控制倒相器110将DC电力转换成三相AC电力。

制动电路部分130包括：继电器部分132，所述继电器部分闭合和断开，以便控制来自制动电源170的制动电力供至三相电动机100的供给；以及制动电容器134，用于储存制动电源170提供的制动电力。此外，制动电源170通过制动电容器134提供的制动电力的电压一般为24V。继电器驱动电路132a根据制动控制器124的控制闭合/断开继电器部分132。

此外，制动电路部分130包括：制动二极管136，用于防止在继电器部分132断开时产生的电压尖锋脉冲被供至制动电源170；以及续流二极管137，当例如连接器138断开而使三相电动机100与制动电路部分130断开时，所述续流二极管137旁路存留在三相电动机100中的电流。

然而，在传统的电动机控制装置中，供至倒相器控制器122和制动控制器124的电力的电压与供至制动电路部分130的电力的电压不同，以便进一步提供制动电源170，以产生用于制动三相电动机100的制动电力。由此，对于传统的电动机控制装置，生产成本和产品的尺寸增加。

发明内容

由此，本发明的一方面是提供一种用于产生制动电力而无需附加电源的电动机控制装置。

本发明的附加方面和/或优点将在以下的描述中部分得到阐述，部分从说明书中可以得到显而易见的了解，或者可以通过实施本发明而得知。

为了实现本发明的以上和/或其他方面内容，提供一种将制动电力提供给制动电动机的电动机控制装置，所述电动机控制装置包括：制动电力提供单元，用于接收输入电力，所述输入电力的输入电压低于制动电力的制动电压，所述制动电力提供单元将所述输入电力的输入电压提升至制动电力的制动电压，以便制动电动机；开关单元，所述开关单元闭合，以允许制动电力提供单元储存输入电力，所述开关单元断开，以允许制动电力提供单元将输入电力的输入电压和储存电力的储存电压提升至制动电力的制动电压，输出制动电力；以及控制器，用来控制开关单元，使其有选择地闭合和断开。

电动机控制装置可以进一步包括控制器电源，用于将驱动电力供至控制器，其中来自控制器电源的驱动电力用作将要供给到制动电力提供单元的输入电力。

制动电力提供单元可以包括：电感器，用来储存控制器电源提供的输入电力；以及电容器，用于在开关单元断开时输出电感器的输入电力和储存的电力作为制动电力。

开关单元可以连接至电容器的相对末端。

开关单元可以是具有栅极端子、漏极端子和源极端子的FET，其中所述栅极端子连接至控制器，所述漏极和源极端子分别连接至电容器的相对末端。

电动机控制装置可以进一步包括二极管，所述二极管具有连接至电感器的阳极和连接至电容器的阴极，所述二极管防止电容器与电动机断开时产生的电压尖锋脉冲被供至电感器。

控制器可以输出具有预定占空因数的升压信号和制动电动机的制动信号；电动机控制装置可以进一步包括AND电路部分，用于在控制器输出的升压信号和制动信号之间实施AND操作，并且将逻辑值输出到FET的栅极端子。

附图说明

参照附图，通过对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得更加清楚和更易于理解，其中：

图1是传统电动机控制装置的电路简图；

图2是根据本发明实施例的电动机控制装置的电路简图；

示意性简图3示出的是根据本发明实施例的电动机控制装置的开关单元处于闭合时的状态；

示意性简图4示出的是根据本发明实施例的电动机控制装置的开关单元处于断开时的状态；

图5A-5D示出在根据本发明实施例的电动机控制装置中的升压信号、制动信号、来自AND电路的逻辑信号以及制动电压的四种波形。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施例，本发明的例子示出在附图中，其中相同的标号指示相同的元件。以下描述的实施例旨在通过附图解释本发明。

图2是根据本发明实施例的电动机控制装置的电路图。

参考图2，电动机控制装置包括：制动电力提供单元30，用来接收输入电力，所述输入电力的输入电压低于制动电压，并且所述制动电力提供单元30将输入电压提升至制动电压，以制动电动机1；开关单元40，所述开关单元40闭合时，允许制动电力提供单元30储存输入电力，所述开关单元40断开时，通过将输入电压和储存的电压提升至制动电压，使制动电力提供单元30输出制动电力；以及控制器20，用来控制开关单元40的闭合和断开。此外，电动机控制装置包括倒相器10，用来产生多相AC电力，以驱动电动机1。

DC电力经过整流部分(未示出)和电容器(未示出)被供至倒相器10，其中所述整流部分和所述电容器对AC电源(未示出)的商业AC电力进行整流并使之平滑。倒相器10接收经过整流部分和电容器的DC电力，并将DC电力转换成具有不同频率的多相AC电力，从而将三相AC电力供至电动机1。电动机1被倒相器10提供的多相AC电力驱动旋转。此外，倒相器10包括多个晶体管12和多个二极管14，控制器20有选择地导通/截止倒相器10的晶体管12，以便控制倒相器10将DC电力转换成具有不同频率的三相AC电力。

此外，电动机控制装置包括控制器电源60，用来将驱动电力供至控制器20。此外，用于驱动控制器20的驱动电压低于用于制动电动机1的制动电压，来自控制器电源60的驱动电力用作输入电力以供至制动电力提供单元30。

制动电力提供单元30包括：电感器32，用于储存控制器电源60提供的输入电力；以及电容器34，用于在开关单元40断开和输出制动电力时，使输入电力和电感器32储存的电力平滑。

开关单元40连接至电容器34的相对末端。如图2所示，FET(场效应晶体管)这样连接：FET40的栅极端子连接至控制器20；FET40的漏极端子和FET40的源极端子分别连接至电容器34的相对末端。FET40的漏极和源极根据控制信号彼此连接或断开，所述控制信号从控制器20输出到FET40的栅极端子。

此外，电动机控制装置包括设在控制器20与FET40的栅极端子之间的AND电路部分70，所述AND电路部分70在控制器20输出的升压信号和制动信号(“Br on/off”)之间实施AND操作，从而将逻辑值输出到FET40的栅极端子。此外，AND门可以用作AND电路部分70，AND电路部分70只在升压信号和制动信号均具有逻辑值“1”时才输出具有第一电平“1”的逻辑信号，而在其他情况下输出具有第二电平“0”的逻辑信号。当AND电路部分70输出具有第一电平“1”的逻辑信号时，FET40截止，当AND电路部分70输出具有第二电平“0”的逻辑信号时，FET40导通。

利用这种构造的电动机控制装置，下面将参考图2至5D描述输出制动电力以制动电动机1的过程。

控制器20控制倒相器10的晶体管12，使晶体管12有选择地导通/截止，从而将三相AC电力供至电动机1。此外，控制器20由控制器电源60提供的5V电压供电。

此外，控制器20连续地将升压信号输出到AND电路部分70，所述升压信号具有预定的占空因数。同时，控制器20将具有逻辑值“0”的制动信号输出到AND电路部分70。AND电路部分70在升压信号与具有逻辑值“0”的制动信号之间实施AND操作，然后将具有第二电平“0”的逻辑信号输出到FET40的栅极端子，从而连接FET40的漏极端子和FET40的源极端子，即导通FET40。

图3示出当FET40导通时，在制动电力提供单元30上的电力流动。在这种情况下，具有5V电压的输入电力储存在电感器32中，同时FET40导通。此外，施加在电感器32的相对末端之间的电压“V_L”可以为这样，其中电感器32的电感是“L”：

V_{L} = L \frac{di}{dt}

然而，当控制器20感应预定信号以制动电动机1(在图5D中表示为“t_I”)时，控制器20输出具有逻辑值“1”的制动信号，具有逻辑值“1”的制动信号传送到AND电路部分70，AND电路部分70在升压信号与具有逻辑值“1”的制动信号之间实施AND操作，以输出逻辑信号。此外，从AND电路部分70输出的逻辑信号的波形对应升压信号的波形，并且响应制动信号的占空因数导通/截止FET40。

图4示出FET40截止时制动电力提供单元30上的电力流动。在这种情况下，从控制电源60来的输入电力和储存在电感器32中的电力储存在电容器34上。储存在电容器34中的电力被输出用作制动电动机1的制动电力。此外，输出至电容器34的电压“V_B”可以表示为：

V_B＝5V-V_L

其中V_L(参考等式1)是施加在电感器32的相对末端之间的电压，当FET40截止时，电感器32的正和负末端颠倒，V_L具有负值。因此，输出至电容器34的电压“V_B”高于施加到电感器32上的输入电力。即，通过电容器34输出的制动电压高于输入至电感器32的输入电压。图5D示出通过电容器34输出的制动电力“V_B”是24V。

此外，当控制器20不感应制动电动机1的预定信号，或感应用于中断对电动机1的制动的预定信号(参考图5D中的“t₂”)时，控制器20输出具有逻辑值“0”的制动信号。然后，具有逻辑值“0”的制动信号被传送至AND电路部分70，AND电路部分70输出具有第二电平“0”的逻辑信号，从而导通FET40，并允许电感器32储存控制器电源60提供的输入电力。

此外，控制电动机控制装置包括尖锋脉冲二极管(spike diode)50，所述尖锋脉冲二极管50的阳极连接至电感器32，阴极连接至电容器34，用来防止电容器34与电动机1断开时产生的电压尖锋脉冲被供至电感器32。这样，当电容器34根据连接器80的断开或根据连接电容器34和电动机1的导线的断开而与电动机1断开时，能防止电感器32或控制器电源60被电压尖锋脉冲的反向电流损坏。

在产生制动电力中，电动机控制装置可以使用从控制器电源60供至控制器20的电力。然而，电压低于用于驱动其他元件的制动电压的电力可以用来产生制动电力。

FET40可以用作开关单元40。然而，不同种类的晶体管、继电器等可以用作开关单元40，开关单元40可以连接至电容器40的相对末端，并且根据控制器20的控制信号导通/截止。

控制器20可以控制倒相器10和开关单元40。然而，倒相器10和开关单元40可以分别由倒相器控制器和制动控制器控制。

电动机控制装置可以应用于具有三相构造的电动机1。然而，电动机控制装置也可以应用于单相电动机。

如上所述，电动机控制装置：包括制动电力提供单元30，用于接收输入电力，该输入电力的输入电压低于制动电压的，所述制动电力提供单元还用于将所述输入电压提升至制动电压，以制动电动机1；开关单元40，所述开口单元40闭合，以允许制动电力提供单元30储存输入电力，开关单元40断开，以允许制动电力提供单元30通过将输入电压和储存的电压提升至制动电压来输出制动电力；控制器20，用于控制开关单元40的闭合和断开。不再需要传统制动电源提供制动电力，从而能降低生产成本和产品的尺寸。

如上所述，提供一种电动机控制装置，其中不需要附加的制动电源提供制动电力，从而降低生产成本和产品的尺寸。

尽管对本发明的一些优选实施例进行了展示和描述，但本领域技术人员将会理解在不偏离本发明的原理和实质的情况下，可对这些实施例进行改变，其范围也落入本发明的权利要求及其等同物所限定的范围内。

Claims

1、一种提供制动电力以制动电动机的电动机控制装置，所述电动机控制装置包括：

制动电力提供单元，用于接收低于制动电力的制动电压的输入电力的输入电压，并用于将所述输入电力的输入电压提升至制动电力的制动电压，以便制动电动机；

开关单元，所述开关单元闭合时，允许制动电力提供单元储存输入电力，所述开关单元断开时，允许制动电力提供单元将输入电力的输入电压和储存电力的储存电压提升至制动电力的制动电压而输出制动电力；以及

控制器，用来控制开关单元，使其闭合和断开。

2、根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，进一步包括：

用于将电力供至控制器的电源，其中来自该电源的电力用作将要供给到制动电力提供单元的输入电力。

3、根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，制动电力提供单元包括：

电感器，用来储存电源提供的输入电力以作为储存电力；以及

电容器，用于在开关单元断开时输出输入电力和电感器的储存电力以作为制动电力。

4、根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，开关单元连接至电容器的相对末端。

5、根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，开关单元是场效应晶体管，其具有连接至控制器的栅极端子、分别连接至电容器的相对末端的漏极端子和源极端子。

6、根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，进一步包括：

二极管，所述二极管具有连接至电感器的阳极和连接至电容器的阴极，所述二极管防止电容器与电动机断开时产生的电压尖锋脉冲被供至电感器。

7、根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于：

控制器输出具有预定占空因数的升压信号和制动电动机的制动信号；以及

该电动机控制装置还包括：

AND电路部分，用于在控制器输出的升压信号和制动信号之间实施AND操作，并且将具有逻辑值的逻辑信号输出到场效应晶体管的栅极端子。

8、根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，场效应晶体管的漏极和源极端子根据控制信号有选择地连接，所述控制信号从控制器输出到场效应晶体管的栅极端子。

9、根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，场效应晶体管响应制动电动机的制动信号的占空因数而被导通/截止。

10、根据权利要求7所述的电动机控制装置，其特征在于，AND电路部分包括：

AND门，所述AND门只在输入到AND门的升压信号和制动信号均具有第一逻辑值时输出具有第一电平的逻辑信号，而在其他情况下，输出具有第二电平的逻辑信号。

11、根据权利要求10所述的电动机控制装置，其特征在于，当AND门输出具有第一电平的逻辑信号时，场效应晶体管截止，而当AND门输出具有第二电平的逻辑信号时，场效应晶体管导通。

12、根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，进一步包括：

具有晶体管的倒相器，所述晶体管有选择地导通/截止以将三相AC电力供至电动机，其中，控制器控制倒相器。

13、根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，控制器由电源提供的5伏电压供电进行操作。

14、根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，开关单元包括：

晶体管或继电器。

15、根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，进一步包括：

具有晶体管的倒相器，晶体管有选择地导通/截止以将三相AC电力供至电动机，其中控制器包括：

倒相器控制器，用于控制倒相器的晶体管；以及

制动控制器，用于控制开关单元。

16、一种提供制动电力以制动电动机的电动机控制装置，包括：

开关单元，所述开关单元有选择地闭合和断开，以控制制动电力提供单元，从而储存输入电力和通过将输入电力的输入电压和储存电力的储存电压提升至制动电力的制动电压来输出制动电力。

17、一种从制动电力提供单元供应制动电力以制动电动机的电动机控制装置，包括：

控制器，用于控制制动电力提供单元，以制动电动机和储存输入电力以用作储存电力，所述控制器将输入电力补充至制动电力提供单元以制动电动机；以及

电源，所述电源将电力供至控制器，从而在制动电动机时，电源提供的输入电力由控制器提供的储存电力进行补偿，并被供至制动电力提供单元。