CN101728999B - 马达驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种马达驱动装置，包括第一整流电路、储能直流链路、逆变电路、第二整流电路、储能升压电路及开关控制电路，马达减速时，微控制器输出减速充电信号控制开关控制电路中的第一继电器的开关闭合及控制第二继电器的开关断开，再生电流通过第一继电器存储至一储能电容中；马达加速前，微控制器输出一加速充电信号控制开关控制电路中的第二继电器的开关闭合及控制第一继电器的开关断开，并且控制升压开关导通，储能电容的电能提升后通过第二继电器的开关充电至另一储能电容，以使另一储能电容的电能提升，进而通过控制逆变电路驱动马达加速。所述马达驱动装置可有效节省电能及提高马达的加速效率。

Description

马达驱动装置
技术领域
本发明涉及一种马达驱动装置。
背景技术
在马达驱动设备中，经常要驱动马达作加速或减速运动，以实现对外部设备(如车床刀具)的控制。但在马达减速时其产生的再生电流往往被释放掉，不能得到有效的回收，一定程度上浪费了能源。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种可有效回收电能的马达驱动装置。
一种马达驱动装置，包括：
一第一整流电路，用于接收三相交流电，并将三相交流电转换为直流电；
一具有一第一储能电容的储能直流链路，用于接收经所述第一整流电路转换后的直流电；
一逆变电路，用于接收经所述储能直流链路传输的直流电并将其转换回交流电以驱动一马达工作；
一第二整流电路，用于接收所述三相交流电，并将三相交流电转换为直流电；
一储能升压电路，用于接收所述第二整流电路转换的直流电，其包括一第二储能电容、一升压开关及一储能电感，所述第二储能电容的两端分别连接所述第二整流电路的两端，所述储能电感的一端与所述第二储能电容的一端相连，另一端连接所述升压开关的第一端，所述升压开关的第二端与所述第二储能电容的另一端相连并接地，所述升压开关的控制端与一微控制器相连；及
一开关控制电路，包括一第一继电器及一第二继电器，所述第一继电器的开关的一端连接所述储能电感的一端，另一端连接至所述储能直流链路，所述第一继电器的线圈连接至所述微控制器，所述第二继电器的开关的一端连接所述储能电感的另一端，另一端连接至所述储能直流链路，所述第二继电器的线圈连接至所述微控制器；
当所述马达减速时，所述微控制器输出一减速充电信号控制所述第一继电器的开关闭合及控制所述第二继电器的开关断开，所述马达产生的再生电流通过所述第一继电器存储至所述第二储能电容中；在所述马达加速前，所述微控制器输出一加速充电信号控制所述第二继电器的开关闭合及控制所述第一继电器的开关断开，并且控制所述升压开关导通，所述第二储能电容的电能提升后通过所述第二继电器的开关充电至所述第一储能电容，以使所述第一储能电容的电能提升，进而通过控制所述逆变电路驱动所述马达加速。
相较现有技术，本发明马达驱动装置利用所述开关控制电路在所述马达减速时将再生电流储存至所述第二储能电容中，并在所述马达加速前通过控制所述升压开关导通使所述第二储能电容的电压提升并通过第二继电器充电至所述第一储能电容，以使所述第一储能电容的电能提升，进而通过控制所述逆变电路驱动所述马达加速。所述马达驱动装置可在马达减速时有效地回收电能，并在马达加速前提供较高的电压来驱动马达加速，节约了能源的同时，还提高了马达的加速效率。
附图说明
下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
图1为本发明马达驱动装置的较佳实施方式驱动马达的电路图。
具体实施方式
请参照图1，本发明马达驱动装置的较佳实施方式包括一电源连接器10、一第一整流电路20、一储能直流链路30、一逆变电路40、一第二整流电路50、一储能升压电路60、一开关控制电路70及一微控制器80。所述电源连接器10用于连接一外部三相交流电源(未示出)，以接收工作电压。所述逆变电路40用于连接一马达90，以驱动所述马达90工作。
所述第一整流电路20用于把来自于电源连接器10的三相交流电转换为直流电，其包括六个三极管Q1-Q6及六个与其对应连接的二极管D1-D6。所述电源连接器10的第一端R、第二端S及第三端T分别连接至所述三极管Q1-Q3的发射极及分别连接至所述三极管Q4-Q6的集电极。所述三极管Q1-Q6的基极连接至所述微控制器80。所述三极管Q1-Q3的集电极及所述三极管Q4-Q6的发射极连接至所述储能直流链路30。所述二极管D1-D6的阳极及阴极分别与对应的三极管Q1-Q6的发射极与集电极相连。其中，所述二极管D1-D6作为整流电路的一部分，所述三极管Q1-Q6可通过所述微控制器80的控制处于导通或截止状态，以将三相再生电流反馈为交流电至三相交流电源。
所述储能直流链路30用于储存能量及把经所述第一整流电路20转换后的直流电传输给所述逆变电路40，其包括一第一储能电容C1、两个分压电阻R1及R2。所述第一储能电容C1的一端连接所述三极管Q1-Q3的集电极，所述第一储能电容C1的另一端连接所述三极管Q4-Q6的发射极并接地。所述电阻R1与R2串联后与所述第一储能电容C1并联，所述电阻R1与R2的节点连接至所述微控制器80。所述第一储能电容C1的两端还连接至所述逆变电路40，所述第一储能电容C1与所述分压电阻R1的节点还连接至所述开关控制电路70。
所述逆变电路40用于接收经所述储能直流链路30传输过来的直流电并将其转换回交流电以驱动所述马达90工作，其包括六个三极管Q7-Q12及六个与其对应连接的二极管D7-D12。所述第一储能电容C1的两端分别连接至所述三极管Q7-Q9的集电极及所述三极管Q10-Q12的发射极。所述三极管Q7-Q12的基极与所述微控制器80相连。所述三极管Q7的发射极及所述三极管Q10的集电极与所述马达90的第一端相连，所述三极管Q8的发射极及所述三极管Q11的集电极与所述马达90的第二端相连，所述三极管Q9的发射极及所述三极管Q12的集电极与所述马达90的第三端相连。所述二极管D7-D12的阳极及阴极分别与对应的三极管Q7-Q12的发射极与集电极相连。
所述第二整流电路50用于把来自于电源连接器10的三相交流电转换为直流电，其包括六个二极管D13-D18，所述二极管D13的阳极与二极管D16的阴极相连并连接到所述电源连接器10的第一端R，所述二极管D14的阳极与二极管D17的阴极相连并连接到所述电源连接器10的第二端S，所述二极管D15的阳极与二极管D18的阴极相连并连接到所述电源连接器10的第三端T，所述二极管D13-D15的阴极及所述二极管D16-D18的阳极连接至所述储能升压电路60。
所述储能升压电路60用于储存能量及提升电压，其包括一第二储能电容C2、一升压开关(如一场效应管Q)及一储能电感L，所述第二储能电容C2的两端分别连接所述二极管D13-D15的阴极及所述二极管D16-D18的阳极，所述储能电感L的一端与所述第二储能电容C2的一端相连，所述储能电感L的另一端连接所述场效应管Q的漏极，所述场效应管Q的源极与所述第二储能电容C2的另一端相连并接地，所述场效应管Q的栅极与所述微控制器80相连，所述储能电感L的两端还连接至所述开关控制电路70。
所述开关控制电路70包括一减速储能开关单元及一加速储能开关单元。所述减速储能开关单元包括一第一继电器72及一第一稳压二极管DF1，所述第一继电器72包括一开关K1及一控制所述开关K1的线圈J1，所述开关K1的一端连接所述储能电感L的一端，所述开关K1的另一端连接所述第一稳压二极管DF1的阴极，所述第一稳压二极管DF1的阳极连接至所述第一储能电容C1与所述分压电阻R1的节点，所述线圈J1连接至所述微控制器80。所述加速储能开关单元包括一第二继电器74及一第二稳压二极管DF2，所述第二继电器74包括一开关K2及一控制所述开关K2的线圈J2，所述开关K2的一端连接所述储能电感L的另一端，所述开关K2的另一端连接所述第二稳压二极管DF2的阳极，所述第二稳压二极管DF2的阴极连接至所述第一储能电容C1与所述分压电阻R1的节点，所述线圈J2连接至所述微控制器80。
工作时，所述第一整流电路20把来自于电源连接器10的三相交流电转换为直流电，所述储能直流链路30把经所述第一整流电路20转换后的直流电传输给所述逆变电路40，所述微控制器80根据一上位控制器(未示出，如数字控制器)的命令来导通或截止所述逆变电路40中的三极管Q7-Q12，从而把直流电转换回交流电以驱动所述马达90工作。
当所述微控制器80控制所述马达90减速时，所述马达90在减速过程中将生成一个三相再生电流，并且使所述储能直流链路30上的电压增加，所述微控制器80通过所述分压电阻R1及R2侦测到所述储能直流链路30上的电压增加信号，所述微控制器80根据所述电压增加信号输出一减速充电信号控制所述第一继电器72的开关K1闭合而控制所述第二继电器74的开关K2断开，此时所述再生电流通过所述第一继电器72存储至所述第二储能电容C2中，如果所述再生电流过大以至于所述第二储能电容C2不能完全存储，则所述微控制器80控制所述第一整流电路20的三极管Q1-Q6导通或截止以使三相交流电源接收未能完全存储的电能。
当所述微控制器80控制所述马达90加速时，在加速前所述微控制器80输出一加速充电信号控制所述第二继电器74的开关K2闭合而控制所述第一继电器72的开关K1断开，并且控制所述场效应管Q导通(也可按特定程序间断导通)，此时所述第二储能电容C2两端的电压通过所述储能电感L的电感效应被提升，提升后的电压通过所述第二继电器74的开关K2充电至所述第一储能电容C1，以使所述第一储能电容C1的电能提升，同时所述微控制器80通过所述分压电阻R1及R2侦测所述储能直流链路30上的电压，当所述储能直流链路30上的电压被提升至一预设值时，所述微控制器80通过控制所述逆变电路40驱动所述马达90加速。
本发明马达驱动装置利用所述开关控制电路70在所述马达90减速时将再生电流储存至所述第二储能电容C2中，并在所述马达90加速前通过控制所述场效应管Q导通使所述第二储能电容C2的电压提升并通过第二继电器74充电至所述第一储能电容C1，以使所述第一储能电容C1的电能提升，进而通过控制所述逆变电路40驱动所述马达90加速。所述马达驱动装置可在马达减速时有效地回收电能，并在马达加速前提供较高的电压来驱动马达加速，节约了能源的同时，还提高了马达的加速效率。

Claims (7)

1.一种马达驱动装置，包括：
一第一整流电路，用于接收三相交流电，并将三相交流电转换为直流电；
一具有一第一储能电容的储能直流链路，用于接收经所述第一整流电路转换后的直流电；
一逆变电路，用于接收经所述储能直流链路传输的直流电并将其转换回交流电以驱动一马达工作；
一第二整流电路，用于接收所述三相交流电，并将三相交流电转换为直流电；
一储能升压电路，用于接收所述第二整流电路转换的直流电，其包括一第二储能电容、一升压开关及一储能电感，所述第二储能电容的两端分别连接所述第二整流电路的两端，所述储能电感的一端与所述第二储能电容的一端相连，另一端连接所述升压开关的第一端，所述升压开关的第二端与所述第二储能电容的另一端相连并接地，所述升压开关的控制端与一微控制器相连；及
一开关控制电路，包括一第一继电器及一第二继电器，所述第一继电器的开关的一端连接所述储能电感的一端，另一端连接至所述储能直流链路，所述第一继电器的线圈连接至所述微控制器，所述第二继电器的开关的一端连接所述储能电感的另一端，另一端连接至所述储能直流链路，所述第二继电器的线圈连接至所述微控制器；
当所述马达减速时，所述微控制器输出一减速充电信号控制所述第一继电器的开关闭合及控制所述第二继电器的开关断开，所述马达产生的再生电流通过所述第一继电器存储至所述第二储能电容中；在所述马达加速前，所述微控制器输出一加速充电信号控制所述第二继电器的开关闭合及控制所述第一继电器的开关断开，并且控制所述升压开关导通，所述第二储能电容的电能提升后通过所述第二继电器的开关充电至所述第一储能电容，以使所述第一储能电容的电能提升，进而通过控制所述逆变电路驱动所述马达加速。
2.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于：所述第一整流电路包括第一至第六三极管及分别与第一至第六三极管对应连接的第一至第六二极管，一连接三相交流电源的电源连接器的第一端、第二端及第三端分别连接所述第一至第三三极管的发射极及分别连接至所述第四及第六三极管的集电极，所述第一至第六三极管的基极连接至所述微控制器，所述第一至第三三极管的集电极及所述第四及第六三极管的发射极连接至所述储能直流链路，所述第一至第六二极管的阳极及阴极分别与对应三极管的发射极与集电极相连。
3.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于：所述储能直流链路还包括第一及第二分压电阻，所述第一储能电容的一端连接至所述第一整流电路，另一端接地，所述第一及第二分压电阻串联后与所述第一储能电容并联，所述第一及第二电阻的节点连接至所述微控制器，所述第一储能电容的两端还连接至所述逆变电路，所述第一储能电容与所述第一分压电阻的节点还连接至所述开关控制电路，所述微控制器通过侦测所述第一及第二电阻的节点处的电压来判断所述马达的工作状态。
4.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于：所述逆变电路包括第一至第六三极管及分别与第一至第六三极管对应连接的第一及第六二极管，所述第一储能电容的一端连接至所述第一至第三三极管的集电极，另一端连接至所述第四至第六三极管的发射极及地，所述第一至第六三极管的基极与所述微控制器相连，所述第一三极管的发射极及所述第四三极管的集电极与所述马达的第一端相连，所述第二三极管的发射极及所述第五三极管的集电极与所述马达的第二端相连，所述第三三极管的发射极及所述第六三极管的集电极与所述马达的第三端相连，所述第一至第六二极管的阳极及阴极分别与对应三极管的发射极与集电极相连。
5.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于：所述第二整流电路包括第一至第六二极管，所述第一二极管的阳极与第四二极管的阴极相连并连接到一连接三相交流电源的电源连接器的第一端，所述第二二极管的阳极与第五二极管的阴极相连并连接到所述电源连接器的第二端，所述第三二极管的阳极与第六二极管的阴极相连并连接到所述电源连接器的第三端，所述第一至第三二极管的阴极及所述第四至第六二极管的阳极分别连接至所述储能升压电路。
6.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于：所述升压开关为一场效应管，所述升压开关的第一端、第二端及控制端分别对应场效应管的漏极、源极及栅极。
7.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于：所述第一继电器的开关的另一端通过一第一稳压二极管连接至所述储能直流链路，所述第二继电器的开关的另一端通过一第二稳压二极管连接至所述储能直流链路。
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