CN104539196A - 一种驱动器软启动保护装置及其保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动器软启动保护装置及其保护方法，该保护装置中，第一输出端依次通过缓冲电阻、常闭继电器和母线电容与第二输出端连接，电流传感器用于检测流过母线电容的电流大小，常开继电器与缓冲电阻并联；控制系统用于当母线电容的电压超出设定电压阈值时，控制常开继电器断开或闭合；用于在驱动器上电时获取流过母线电容的电流大小，控制系统用于判断电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，或者电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值；控制系统与常闭继电器电连接，用于当电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，控制常闭继电器断开，当电流在第二设定时长内不超过第二电流阈值时控制常闭继电器保持闭合。

Description

一种驱动器软启动保护装置及其保护方法

【技术领域】

本发明涉及驱动器领域，尤其涉及一种驱动器软启动保护装置及其保护方法。

【背景技术】

对于目前常用的电压型交—直—交驱动器拓扑，前级为输入不可控整流单元，中间级为大功率直流滤波单元，后级为逆变输出单元。直流滤波单元主要由大容量电解电容构成，由于电容初始状态相当于短路，驱动器电压输入侧上电时，如果不经过任何处理就将整流后的电压加在电解电容上，会引起瞬间很大的充电电流，从而给驱动器整流回路造成冲击，并造成电解电容使用寿命下降，以及驱动模块的严重损坏。因此，有一种装置和方法，使得在上电的瞬间，电解电容两端的电压缓慢上升，以避免上述故障的出现，这就是我们通常所说的软启动装置和软启动方法。

目前驱动器业界内使用的软启动方案通常有这三种：1、限流电阻加继电器(或接触器、可控硅)组合，如图1所示，在母线电容的充电回路中串联限流电阻，且采用开关器件(例如继电器、接触器或可控硅)与限流电阻并联。上电后电流先从充电电阻上流过，有限流电阻限流对母线电容充电；当母线电容的直流电压上升到设定值时，使用开关器件将限流电阻旁路，进入正常工作状态。传统的驱动器一般都采用此种方案。2、晶闸管半控整流，如图2所示，上电启动时，利用晶闸管的半控特性，通过控制晶闸管的导通角，使得母线电容上的电压按设定的规律缓慢上升，实现软启动功能。此方案通常应用在国外先进的驱动器上。3、利用开关电源预充电，该方案是驱动器上电启动前先接通输出连接到母线电容的辅助开关电源，利用开关电源的软启动特性对母线电容进行预充电，待充电完成后断开与母线电容的连接，再接通驱动器主输入开关。但这种方案需要增加辅助开关电源，结构体积大、成本高，因此这种软启动方法很少见。

但是，现有的前两种软启动装置在上电的过程中，驱动器的电路偶尔会出现上电异常，次数多了会导致驱动器的损坏。

【发明内容】

经过发明人的研究发现，驱动器的上电异常与继电器两端触点不断开、晶闸管A-K两端短路有关联，进而造成驱动器软启动装置失效，给整流回路造成冲击，电解电容寿命下降，以及驱动模块的损坏。而常开继电器K1的两端触点不断开、或者晶闸管A-K两端短路的原因，可能是因为流过的电流通常较大，容易出现发热现象。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种驱动器软启动保护装置及其保护方法，以降低或者防止常开继电器或晶闸管在出现故障的情况下，滤波单元、驱动单元以及驱动器被损坏。

一种驱动器软启动保护装置，包括整流电路和母线电容，还包括控制系统、缓冲电阻、常开继电器、电流传感器和常闭继电器，所述整流电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端依次通过缓冲电阻、常闭继电器和母线电容与所述第二输出端连接，所述电流传感器用于检测流过所述母线电容的电流大小，所述常开继电器与所述缓冲电阻并联；所述控制系统与所述常开继电器电连接，用于当所述母线电容的电压超出设定电压阈值时，控制所述常开继电器断开或闭合；所述控制系统与所述电流传感器电连接，用于在所述驱动器上电时获取流过所述母线电容的电流大小，所述控制系统用于判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，或者所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值；所述控制系统与所述常闭继电器电连接，用于当所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，控制所述常闭继电器断开，当所述电流在第二设定时长内不超过所述第二电流阈值时控制所述常闭继电器保持闭合，其中，所述第一设定时长小于第二设定时长，所述第一电流阈值大于第二电流阈值。

在一个实施例中，所述控制系统还用于当所述驱动器上电时所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则控制所述常闭继电器断开；

在一个实施例中，当所述常闭继电器断开，所述驱动器用于发出提示信息。

一种驱动器软启动保护装置，包括整流电路和母线电容，还包括控制系统、晶闸管、电流传感器和常闭继电器，所述整流电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端依次通过所述晶闸管、常闭继电器和母线电容与所述第二输出端连接，所述电流传感器用于检测流过所述母线电容的电流大小，所述控制系统与所述晶闸管的控制极电连接，用于当所述驱动器上电时逐渐控制所述晶闸管的导通程度增大；所述控制系统与所述电流传感器电连接，用于在所述驱动器上电时获取流过所述母线电容的电流大小，所述控制系统用于判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，或者所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值；所述控制系统与所述常闭继电器电连接，用于当所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，控制所述常闭继电器断开，当所述电流在第二设定时长内不超过所述第二电流阈值时控制所述常闭继电器保持闭合，其中，所述第一设定时长小于第二设定时长，所述第一电流阈值大于第二电流阈值。

在一个实施例中，所述控制系统还用于当所述驱动器上电时所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则控制所述常闭继电器断开。

在一个实施例中，当所述常闭继电器断开，所述驱动器用于发出提示信息。

一种采用所述的驱动器软启动保护装置的保护方法，包括如下步骤：

1)所述控制系统通过所述电流传感器获取所述驱动器上电时流过所述母线电容的电流大小；

2)所述控制系统判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，若是则执行步骤3)，否则执行步骤5)；

3)增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则执行步骤4)，否则执行步骤6)；

4)所述控制系统控制所述常闭继电器断开；

5)所述控制系统判断所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值，若是则执行步骤6)；

6)所述控制系统控制所述常闭继电器保持闭合。

在一个实施例中，在所述步骤4)中还包括如下步骤：

所述驱动器发出提示信息。

一种采用所述的驱动器软启动保护装置的保护方法，包括如下步骤：

1)所述控制系统通过所述电流传感器获取所述驱动器上电时流过所述母线电容的电流大小；

2)所述控制系统判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，若是则执行步骤3)，否则执行步骤5)；

3)增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则执行步骤4)，否则执行步骤6)；

4)所述控制系统控制所述常闭继电器断开；

5)所述控制系统判断所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值，若是则执行步骤6)；

6)所述控制系统控制所述常闭继电器保持闭合。

在一个实施例中，在所述步骤4)中还包括如下步骤：

所述驱动器发出提示信息。

本发明的有益效果是：通过增加电流传感器和常闭继电器，并通过控制系统控制监控流过母线电容的电流的变化情况，当在第一设定时长内达到第一电流阈值时，或者当驱动器启动异常次数超过启动异常次数阈值时，可以控制常闭继电器断开，从而保护母线电容、滤波单元和驱动单元。

【附图说明】

图1是现有技术的一种驱动器软启动的电路框图；

图2是现有技术的另一种驱动器软启动的电路框图；

图3是本发明一种实施例的驱动器软启动保护装置电路框图；

图4是本发明另一种实施例的驱动器软启动保护装置电路框图。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。

如图3所示，一种实施例的驱动器软启动保护装置，包括整流电路、母线电容C、控制系统、缓冲电阻R、常开继电器K1、电流传感器和常闭继电器K2，所述整流电路包括第一输出端OUT1和第二输出端OUT2，所述第一输出端OUT1依次通过缓冲电阻R、常闭继电器K2和母线电容C与所述第二输出端OUT2连接，所述电流传感器用于检测流过所述母线电容的电流大小，所述常开继电器K1与所述缓冲电阻R并联。电流传感器可以采用霍尔电流传感器，其位置可以设置在常开继电器K1与常闭继电器K2之间，也可以设置在于所述母线电容C串联的回路上，只要可以检测到通过母线电容C上的电流即可。

控制系统可以从三相电源中取电，如图3所示，也可以是从独立电源中获得供电。

所述控制系统与所述常开继电器K1的控制端电连接，用于当所述母线电容C的电压超出设定电压阈值时，控制所述常开继电器K1断开或闭合；所述控制系统与所述电流传感器电连接，用于在所述驱动器上电时获取流过所述母线电容C的电流大小，所述控制系统用于判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，或者所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值。当驱动器上电时，若常开继电器K1的两触点无法断开，此时流过母线电容C的电流在很短的时间内会达到较大的数值，因此第一设定时长往往较短，例如在2微秒左右，而第一电流阈值的取值可以是50A左右。而如果常开继电器K1是正常工作的，那么流过母线电容C上的电流是比较缓慢变化的，因此，所述第一设定时长小于第二设定时长，所述第一电流阈值大于第二电流阈值，第二设定时长可以是10微秒左右，第二电流阈值可以是30A左右。

所述控制系统与所述常闭继电器K2电连接，用于当所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，控制所述常闭继电器K2断开；当电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，说明常开继电器K1的两个触电并没有断开，因此，通过断开常闭继电器K2实现对母线电容以及整个电路的保护。当所述电流在第二设定时长内不超过所述第二电流阈值时，则说明常开继电器K1工作正常，因此控制系统控制所述常闭继电器K2保持闭合。

在较优的实施例中，当所述驱动器上电时所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，例如异常次数加一，控制系统进一步判断其存储的所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，例如3次，若超过则控制所述常闭继电器断开。

在一个实施例中，采用上述驱动器软启动保护装置的保护方法，包括如下步骤：

1)所述控制系统通过所述电流传感器获取所述驱动器上电时流过所述母线电容C的电流大小；

2)所述控制系统判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，若是则执行步骤3)，否则执行步骤5)；

3)增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则执行步骤4)，否则执行步骤6)；

4)所述控制系统控制所述常闭继电器K2断开；

5)所述控制系统判断所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值，若是则执行步骤6)；

6)所述控制系统控制所述常闭继电器K2保持闭合。

如图4所示，一种实施例的驱动器软启动保护装置，其与图3所示的驱动器软启动保护装置的区别在于：用晶闸管替代缓冲电阻R和常开继电器K1。所述第一输出端OUT1依次通过所述晶闸管T、常闭继电器K2和母线电容C与所述第二输出端OUT2连接，所述控制系统与所述晶闸管T的控制极电连接，用于当所述驱动器上电时逐渐控制所述晶闸管T的导通程度增大。

在一个实施例中，利用图4所示的驱动器软启动保护装置的保护方法，其步骤与利用图3所示的驱动器软启动保护装置的保护方法相同，在此不再赘述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种驱动器软启动保护装置，包括整流电路和母线电容，其特征是：还包括控制系统、缓冲电阻、常开继电器、电流传感器和常闭继电器，所述整流电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端依次通过缓冲电阻、常闭继电器和母线电容与所述第二输出端连接，所述电流传感器用于检测流过所述母线电容的电流大小，所述常开继电器与所述缓冲电阻并联；所述控制系统与所述常开继电器电连接，用于当所述母线电容的电压超出设定电压阈值时，控制所述常开继电器断开或闭合；所述控制系统与所述电流传感器电连接，用于在所述驱动器上电时获取流过所述母线电容的电流大小，所述控制系统用于判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，或者所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值；所述控制系统与所述常闭继电器电连接，用于当所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，控制所述常闭继电器断开，当所述电流在第二设定时长内不超过所述第二电流阈值时控制所述常闭继电器保持闭合，其中，所述第一设定时长小于第二设定时长，所述第一电流阈值大于第二电流阈值。

2.如权利要求1所述的驱动器软启动保护装置，其特征是：所述控制系统还用于当所述驱动器上电时所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则控制所述常闭继电器断开；

3.如权利要求1所述的驱动器软启动保护装置，其特征是：当所述常闭继电器断开，所述驱动器用于发出提示信息。

4.一种驱动器软启动保护装置，包括整流电路和母线电容，其特征是：还包括控制系统、晶闸管、电流传感器和常闭继电器，所述整流电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端依次通过所述晶闸管、常闭继电器和母线电容与所述第二输出端连接，所述电流传感器用于检测流过所述母线电容的电流大小，所述控制系统与所述晶闸管的控制极电连接，用于当所述驱动器上电时逐渐控制所述晶闸管的导通程度增大；所述控制系统与所述电流传感器电连接，用于在所述驱动器上电时获取流过所述母线电容的电流大小，所述控制系统用于判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，或者所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值；所述控制系统与所述常闭继电器电连接，用于当所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，控制所述常闭继电器断开，当所述电流在第二设定时长内不超过所述第二电流阈值时控制所述常闭继电器保持闭合，其中，所述第一设定时长小于第二设定时长，所述第一电流阈值大于第二电流阈值。

5.如权利要求4所述的驱动器软启动保护装置，其特征是：所述控制系统还用于当所述驱动器上电时所述电流在第一设定时长内达到第一电流阈值时，增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则控制所述常闭继电器断开。

6.如权利要求4所述的驱动器软启动保护装置，其特征是：当所述常闭继电器断开，所述驱动器用于发出提示信息。

7.一种采用如权利要求1所述的驱动器软启动保护装置的保护方法，其特征是，包括如下步骤：

1)所述控制系统通过所述电流传感器获取所述驱动器上电时流过所述母线电容的电流大小；

2)所述控制系统判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，若是则执行步骤3)，否则执行步骤5)；

3)增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则执行步骤4)，否则执行步骤6)；

4)所述控制系统控制所述常闭继电器断开；

5)所述控制系统判断所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值，若是则执行步骤6)；

6)所述控制系统控制所述常闭继电器保持闭合。

8.如权利要求7所述的驱动器软启动保护装置的保护方法，其特征是，在所述步骤4)中还包括如下步骤：

所述驱动器发出提示信息。

9.一种采用如权利要求4所述的驱动器软启动保护装置的保护方法，其特征是，包括如下步骤：

1)所述控制系统通过所述电流传感器获取所述驱动器上电时流过所述母线电容的电流大小；

2)所述控制系统判断所述电流在第一设定时长内是否达到第一电流阈值，若是则执行步骤3)，否则执行步骤5)；

3)增加所述控制系统存储的驱动器启动异常次数，并判断所述驱动器启动异常次数是否超过启动异常次数阈值，若超过则执行步骤4)，否则执行步骤6)；

4)所述控制系统控制所述常闭继电器断开；

5)所述控制系统判断所述电流在第二设定时长内是否不超过第二电流阈值，若是则执行步骤6)；

6)所述控制系统控制所述常闭继电器保持闭合。

10.如权利要求9所述的驱动器软启动保护装置的保护方法，其特征是，在所述步骤4)中还包括如下步骤：

所述驱动器发出提示信息。