CN102545193B - 一种伺服控制器母线残余电压泄放方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种伺服控制器母线残余电压泄放方法和装置，该方法包括：检测外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压；当所述输入电压为0时，判定所述伺服控制器已经断电；在所述伺服控制器断电后，控制跨接在母线上的泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电；检测所述母线电容的电压，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，断开所述泄放回路。本发明实施例所提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法和装置，可以在伺服控制器因故断电后，迅速释放母线电容上储存的电能，将母线电容上的电压迅速降低到安全电压值以下，以免操作员遭到电击，避免安全隐患。

Description

一种伺服控制器母线残余电压泄放方法和装置
技术领域
本发明涉及伺服控制器领域，尤其涉及一种伺服控制器母线残余电压泄放方法和装置。
背景技术
伺服控制器是用来控制伺服马达（电机）的一种器件，一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位。从结构上看，伺服控制器和变频器差不多，但对元器件的要求精度和可靠性更高。目前主流的伺服控制器均采用数字信号处理器（DSP，Digital Signal Processing）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。伺服控制器也是伺服系统的核心，它的精度决定了伺服控制系统的整体精度。
伺服控制器主要包括一功率板和一控制板，功率板在控制板的控制下驱动电机等负载的运动。其中功率板包括整流模块和逆变模块。整流模块用于对工业交流电进行整流，逆变模块则在控制板的控制下驱动伺服马达。整流桥和逆变模块通过母线连接，在母线之间跨接母线电容和开关电路，母线电容和开关电路形成泄放回路，如图1所示。
正常情况下母线电容上的电压为五百伏左右，当电机紧急制动的时候，母线电容上的电压会瞬时增大，最高达到八百伏，所以要控制母线电容电压，避免因电压过高引起电容爆炸。当母线电容上的电压过高后，控制板控制泄放回路导通，对母线电容进行放电，使得电压回到常态值，然后控制板控制泄放回路断开。
这是母线电容和泄放回路当前的一个功能，然而我们发现当伺服控制器因故断电后，母线电容上储存的电能释放较为缓慢，等待释放到安全电压的时间较长，操作员如果在电压没有降低到安全值之前操作接线端（母线电容的两端有引出端子，其上的电能可以被其他的设备使用）的时候容易被电击，安全隐患非常突出。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种伺服控制器母线残余电压泄放方法和装置，可以在伺服控制器因故断电后，迅速释放母线电容上储存的电能，将母线电容上的电压迅速降低到安全电压值以下，以免操作员遭到电击，避免安全隐患。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种伺服控制器母线残余电压泄放方法，包括：
检测外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压；当所述输入电压为0时，判定所述伺服控制器已经断电；
在所述伺服控制器断电后，控制跨接在母线上的泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电；
检测所述母线电容的电压，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，断开所述泄放回路。
其中，所述伺服控制器包括控制板和功率板；控制板在弱电电压下工作且独立供电，功率板在强电电压下工作； 
所述功率板包括：对外部输入的交流电进行整流的整流模块，以及在控制板的控制下驱动伺服电机的逆变模块；整流模块和逆变模块之间通过母线连接；母线上跨接有母线电容和开关电路，母线电容和开关电路形成泄放回路。
其中，所述在所述伺服控制器断电后，控制跨接在母线上的泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电，包括：
在泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电的过程中，检测母线电容的电压是否下降；
若母线电容的电压下降，则判定伺服控制器已经真实断电；
若母线电容的电压未下降，则判定用于检测整流模块输入电压的输入电压检测模块故障，对伺服控制器断电。
其中，所述伺服控制器已经断电为：由外部输入伺服控制器功率板的交流电已经断电；伺服控制器的控制板仍处于上电工作状态。
其中，所述安全电压值为36V。
相应的，本发明实施例还提供一种伺服控制器母线残余电压泄放装置，包括：
输入电压检测模块，用于检测外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压； 
控制模块，用于当所述输入电压检测模块检测到输入电压为0时，判定所述伺服控制器已经断电，控制跨接在母线上的泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电；
母线电压检测模块，用于检测所述母线电容的电压，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，通知所述控制模块断开泄放回路。
其中，所述伺服控制器包括控制板和功率板；控制板在弱电电压下工作且独立供电，功率板在强电电压下工作； 
所述功率板包括：对外部输入的交流电进行整流的整流模块，以及在控制板的控制下驱动伺服电机的逆变模块；整流模块和逆变模块之间通过母线连接；母线上跨接有母线电容和开关电路，母线电容和开关电路形成泄放回路。
其中，控制模块还用于：在泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电的过程中，控制所述母线电压检测模块检测母线电容的电压是否下降；若母线电容的电压下降，则判定伺服控制器已经真实断电；若母线电容的电压未下降，则判定所述输入电压检测模块故障，对伺服控制器断电。
其中，所述控制模块判定伺服控制器已经断电为：由外部输入伺服控制器功率板的交流电已经断电；伺服控制器的控制板仍处于上电工作状态。
其中，所述安全电压值为36V。
本发明实施例所提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法和装置，可以在伺服控制器因故断电后，迅速释放母线电容上储存的电能，将母线电容上的电压迅速降低到安全电压值以下，以免操作员遭到电击，避免安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的伺服控制器的相关部件结构示意图；
图2为本发明提供的伺服控制器母线残余电压泄放装置实施例结构示意图；
图3为本发明提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法第一实施例流程示意图；
图4为本发明提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法第二实施例流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例所提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法和装置，可以在伺服控制器因故断电后，迅速释放母线电容上储存的电能，将母线电容上的电压降低到安全电压值以下，以免操作员遭到电击，避免安全隐患。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作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。
参见图2，为本发明提供的伺服控制器母线残余电压泄放装置结构示意图，该装置包括：控制板和功率板。控制板在弱电电压下工作且独立供电，功率板在强电电压下工作；所述功率板包括：对外部输入的交流电进行整流的整流模块，以及在控制板的控制下驱动伺服电机的逆变模块；整流模块和逆变模块之间通过母线连接；母线上跨接有母线电容和开关电路，母线电容和开关电路形成泄放回路。此外还包括：
输入电压检测模块1，用于检测外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压。外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压可以根据实际需要进行设置，既可以是工业用380V三相交流电，也可以220V民用电，当然，也可以是其它地区采用的工业用电或民用电（例如日本采用的100V民用电）。
控制模块2，用于当所述输入电压检测模块1检测到输入电压为0时，判定所述伺服控制器已经断电，控制跨接在母线上的泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电。控制模块2主要包括一数字信号处理器（DSP）。所述伺服控制器断电是指：由外部输入伺服控制器的功率板的交流电已经断电，伺服控制器的控制板仍处于上电工作状态，仍可以获知母线电压，并且控制逆变模块停止输出。
伺服控制器在母线之间跨接有一个母线电容，还跨接有一个开关电路，一般开关电路包括一个泄放电阻和开关管，比如IGBT。跨接在母线上的开关电路和母线电容一起形成一个泄放回路。
正常工作下，泄放回路处于断开的状态，但是当伺服电机紧急制动的时候，母线电容上的电压会瞬时增大最高达到八百伏，当母线电压检测电路检测到电压过高后，在控制模块的控制下将泄放回路中的开关管导通，使泄放回路形成通路，对母线电容进行放电，使得电压回到常态值，然后自动断开。这是泄放回路在现有技术中的作用。
在本发明中，伺服控制器断电后，控制模块2控制泄放回路中的开关管导通，使泄放回路形成通路，原理和现有技术泄放回路形成通路一样，只是触发的条件有所区别。
泄放回路形成通路后，跨接在母线上的母线电容通过泄放回路开始放电，母线电容上积聚的电量下降，电容的电压也就随之逐步降低。
进一步的，在对母线电容放电的过程中，通过母线电压检测模块3检测母线电容上的电压是否逐渐降低，如果降低，则继续放电，直至母线电容的电压下降到安全电压值；如果未降低，判定输入电压检测模块1出现故障，伺服控制器并未断电，故需要对伺服控制器断电，并控制泄放回路继续放电，直至母线电容的电压下降到安全电压值，以便对该伺服控制器的输入电压检测模块进行进一步的检查和维修。
故本发明实施例提供的装置在输入电压检测模块1出现故障时，仍然可以准确判断伺服控制器的通断电状态。
母线电压检测模块3，用于检测所述母线电容的电压，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，通知所述控制模块2断开泄放回路。
更为具体的，在母线电容放电的过程中，母线电压检测模块3检测母线电容的电压，当母线电容的电压下降到安全电压值之后，通知控制模块2断开泄放回路。该安全值可以根据需要进行设置，优选低于36V，以免对人体造成伤害。由于在现有的伺服控制器中，也需要母线电压检测模块检测母线的电压，所以在本发明实施例中可以使用伺服控制器中现有的母线电压检测模块。
本发明实施例所提供的伺服控制器母线残余电压泄放装置，可以在伺服控制器因故断电后，迅速释放母线电容上储存的电能，将母线电容上的电压迅速降低到安全电压值以下，以免操作员遭到电击，避免安全隐患。
参见图3，为本发明提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法第一实施例流程示意图。本实施例提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法可由本发明提供的伺服控制器母线残余电压泄放装置第一实施例中的装置实现。如图3所示，该方法包括：
步骤S100，检测外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压；当所述输入电压为0时，判定所述伺服控制器已经断电。
步骤S101，在所述伺服控制器断电后，控制跨接在母线上的泄放回路导通。步骤S102，跨接在母线上的母线电容放电，电压降低。
步骤S103，检测所述母线电容的电压，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，断开所述泄放回路。
本发明实施例所提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法，可以在伺服控制器因故断电后，迅速释放母线电容上储存的电能，将母线电容上的电压迅速降低到安全电压值以下，以免操作员遭到电击，避免安全隐患。
参见图4，为本发明提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法第二实施例流程示意图。该方法可由本发明提供的伺服控制器母线残余电压泄放装置实现。该方法如图4所示，包括： 
步骤S200，输入电压检测电路检测外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压；当检测到输入电压为0时，判定所述伺服控制器已经断电。所述伺服控制器已经断电是指：外部交流电停止输入伺服控制器的整流模块；伺服控制器的控制板仍处于上电工作状态（因其为独立电源），仍可以获知母线电压，并且控制逆变模块停止输出。
更为具体的，外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压因可以根据实际需要进行设置，既可以是工业用380V三相交流电，也可以220V民用电，当然，也可以是其它地区采用的工业用电或民用电（例如日本采用的100V民用电）。输入电压检测模块可以直接在伺服控制器的电压输入端测得整流模块的输入电压。
步骤S201，控制模块控制泄放电路导通，对母线电容放电。
步骤S202，在对母线电容放电的过程中，通过母线电压检测电路检测母线电容上的电压是否逐渐降低，如果降低，则执行步骤S203；如果未降低，则执行步骤S204。本步骤的目的在于判定所述伺服控制器已经真实断电。
步骤S203，确定伺服控制器断电，泄放电路继续放电，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，断开所述泄放回路。更为具体的，在母线电容放电的过程中，可利用伺服控制器中现有的检测母线电压的单元检测母线的电压，当所述母线的电压下降到安全电压值之后，断开所述泄放回路。该安全值可以根据需要进行设置，优选低于36V，以免对人体造成伤害。
该母线的电压下降到安全电压值之后，断开所述泄放回路的过程与现有技术中对母线电容进行放电，使得母线电压回到常态值，然后自动断开的过程原理一样，且可以利用伺服控制器中的现有元件实现，只是触发的条件不同。
步骤S204，泄放电路导通而母线电容上的电压未下降，则判定所述伺服控制器未断电，且用于检测整流模块的输入电压的输入电压检测模块出现故障，此时可通过控制电路发出报警，从而达到对输入电压检测模块的自检功能，这是本方法之意想不到的效果。即本发明实施例提供的方法在输入电压检测模块出现故障时，仍然可以准确判断伺服控制器的通断电状态。
步骤S205，对伺服控制器断电，泄放电路继续放电，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，断开所述泄放回路，以便对该伺服控制器的输入电压检测模块进行进一步的检查和维修。
本发明实施例所提供的伺服控制器母线残余电压泄放方法，利用伺服控制器中现有的泄放回路和母线电压检测元件，在伺服控制器因故断电后，迅速释放母线电容上储存的电能，将母线电容上的电压降低到安全电压值以下，以免操作员遭到电击，避免安全隐患,并且可以实现对输入电压检测模块的自检功能,增强设备的可靠性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种伺服控制器母线残余电压泄放方法，其特征在于，包括：
检测外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压；当所述输入电压为0时，判定所述伺服控制器已经断电；
在所述伺服控制器断电后，控制跨接在母线上的泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电；
检测所述母线电容的电压，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，断开所述泄放回路；
其中，所述在所述伺服控制器断电后，控制跨接在母线上的泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电，包括：
在泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电的过程中，检测母线电容的电压是否下降；
若母线电容的电压下降，则判定伺服控制器已经真实断电；
若母线电容的电压未下降，则判定用于检测整流模块输入电压的输入电压检测模块故障，对伺服控制器断电。
2.如权利要求1所述的伺服控制器母线残余电压泄放方法，其特征在于，所述伺服控制器包括控制板和功率板；控制板在弱电电压下工作且独立供电，功率板在强电电压下工作；
所述功率板包括：对外部输入的交流电进行整流的整流模块，以及在控制板的控制下驱动伺服电机的逆变模块；整流模块和逆变模块之间通过母线连接；母线上跨接有母线电容和开关电路，母线电容和开关电路形成泄放回路。
3.如权利要求2所述的伺服控制器母线残余电压泄放方法，其特征在于，所述伺服控制器已经断电为：由外部输入伺服控制器功率板的交流电已经断电；伺服控制器的控制板仍处于上电工作状态。
4.如权利要求1或2所述的伺服控制器母线残余电压泄放方法，其特征在于，所述安全电压值为36V。
5.一种伺服控制器母线残余电压泄放装置，其特征在于，包括：
输入电压检测模块，用于检测外部电源输入伺服控制器整流模块的输入电压；
控制模块，用于当所述输入电压检测模块检测到输入电压为0时，判定所述伺服控制器已经断电，控制跨接在母线上的泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电；
母线电压检测模块，用于检测所述母线电容的电压，当所述母线电容的电压下降到安全电压值之后，通知所述控制模块断开泄放回路；
其中，所述控制模块还用于：
在泄放回路导通，对跨接在母线上的母线电容放电的过程中，控制所述母线电压检测模块检测母线电容的电压是否下降；若母线电容的电压下降，则判定伺服控制器已经真实断电；若母线电容的电压未下降，则判定所述输入电压检测模块故障，对伺服控制器断电。
6.如权利要求5所述的伺服控制器母线残余电压泄放装置，其特征在于，所述伺服控制器包括控制板和功率板；控制板在弱电电压下工作且独立供电，功率板在强电电压下工作；
所述功率板包括：对外部输入的交流电进行整流的整流模块，以及在控制板的控制下驱动伺服电机的逆变模块；整流模块和逆变模块之间通过母线连接；母线上跨接有母线电容和开关电路，母线电容和开关电路形成泄放回路。
7.如权利要求6所述的伺服控制器母线残余电压泄放装置，其特征在于，所述控制模块判定伺服控制器已经断电为：由外部输入伺服控制器功率板的交流电已经断电；伺服控制器的控制板仍处于上电工作状态。
8.如权利要求5或6所述的伺服控制器母线残余电压泄放装置，其特征在于，所述安全电压值为36V。
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