CN105978443B - 一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有母线泄放回路检测功能的伺服控制器，所述伺服控制器包括控制板和功率板；所述控制板包括有控制模块，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，所述整流模块和逆变模块之间通过母线连接，所述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；进一步包括有：泄放检测模块，连接在母线与开关电路之间，用于在伺服控制器上电或母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常。本发明可以在出现母线电压过压故障时，提高维护的准确性及效率。

Description

一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器

技术领域

本发明涉及伺服控制器领域，尤其涉及一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器。

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（Digital Signal Processing, DSP）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，由于反向发电的效应，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。

然而，在高速定位时伺服器控制器可能会报过压故障，出现的情况有多种，一种是反向发电能量超过伺服容量；另外一种情况是泄放母线电压电路失效。目前伺服驱动器无法区分是什么原因导致报警，在实际处理中往往不会想到是泄放电路故障，一般会选择更换更大的母线电容。这会导致不能够迅速的定位并解决问题，耽误生产。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明实施例提供一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器，可以检测母线泄放回路是否正常。

为了达到上述发明目的，本发明实施例提供了一种具有母线泄放回路检测功能的伺服控制器，所述伺服控制器包括控制板和功率板；所述控制板包括有控制模块，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，所述整流模块和逆变模块之间通过母线连接，所述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；

进一步包括有：

泄放检测模块，连接在母线与开关电路之间，用于在伺服控制器上电或母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常。

其中，所述开关电路包括：

第一电阻，其第一端连接在正母线P上；

开关管，其集电极连接所述第一电阻的第二端，其发射极连接负母线N上，其基极受控制模块控制。

其中，所述泄放检测模块包括：

第二电阻，其第一端连接在正母线P上；

光耦，其初级第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其初级的第二端与所述开关管的集电极相连接；其次级的第三端通过第三电阻连接一正极电源，其次级的第四端连接所述控制模块；

其中，所述控制模块根据所述第四端的电平的高低来确定所述泄放回路是否正常。

其中，所述泄放检测模块包括一霍尔传感器，其第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其第二端与所述开关管的集电极相连接；所述控制模块根据所述霍尔传感器的电流的大小来确定所述泄放回路是否正常。

相应地，本发明实施例还提供了一种具有母线泄放回路检测功能的伺服控制器，所述伺服控制器包括控制板和功率板；所述控制板包括有控制模块，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，以及输入电压检测模块和母线电压检测模块；所述整流模块和逆变模块之间通过母线连接，所述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；

母线电压检测模块，用于检测所述母线电容的电压；

控制模块，用于在所述输入电压检测模块检测到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；

进一步包括有：

泄放检测模块，连接在母线与开关电路之间，用于在所述母线电压检测模块检测到母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常。

其中，所述开关电路包括：

第一电阻，其第一端连接在正母线P上；

开关管，其集电极连接所述第一电阻的第二端，其发射极连接负母线N上，其基极受控制模块控制。

其中，所述泄放检测模块包括：

第二电阻，其第一端连接在正母线P上；

光耦，其初级第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其初级的第二端与所述开关管的集电极相连接；其次级的第三端通过第三电阻连接一正极电源，其次级的第四端连接所述控制模块；

其中，所述控制模块根据所述第四端的电平的高低来确定所述泄放回路是否正常。

其中，所述泄放检测模块包括一霍尔传感器，其第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其第二端与所述开关管的集电极相连接；所述控制模块根据所述霍尔传感器的电流的大小来确定所述泄放回路是否正常。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的技术方案，在母线与开关电路之间设置有一个泄放检测模块，用于在伺服控制器上电或母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常。可以迅速定位伺服控制器报过压故障的具体原因，从而提高维护的准确性及效率。

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为本发明提供的一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器第一实施例的结构示意图；

图3为图2中泄放检测装置的一个实施例的电路示意图；

图4为本发明提供的一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详见说明。

为了便于理解本发明实施的技术方案，首先对以下实施例中涉及到的画面对象进行简单阐述。

本发明实施例所提供的一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器第一实施例的结构示意图；可以在在伺服控制器上电或母线电压过压时，检测所述泄放回路是否正常。

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，为本发明提供的一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器的结构示意图，该伺服驱动器包括：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；所述控制板包括有控制模块2，控制模块2主要包括一数字信号处理器（DSP) ，控制模块可以在一些情形下（如检测到所述伺服控制器已经断电时），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。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：

泄放检测模块3，连接在母线与开关电路之间，用于在伺服控制器上电或母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常。

其中，所述开关电路包括：

第一电阻R，其第一端连接在正母线P上，所述第一电阻R为泄放电阻；

开关管Q（如IGBT），其集电极连接所述第一电阻的第二端，其发射极连接负母线N上，其基极受控制模块2控制，以控制所述开关电路是否导通，当控制使开关管导通时，则跨接在母线上的母线电容向第一电阻R放电。

请参见图3所示，示出了图2中泄放检测装置的一个实施例的电路示意图；

其中，所述泄放检测模块3包括：

第二电阻R1，其第一端连接在正母线P上；

光耦，其初级第一端与所述第二电阻R1的第二端相连接，其初级的第二端与所述开关管Q的集电极相连接；其次级的第三端通过第三电阻R2连接一正极电源，其次级的第四端连接所述控制模块；当泄放回路有电流通过是，则驱动光耦导通，当光耦导通时，其第四端为低电平，控制模块2可检测到该低电平。

其中，所述控制模块2根据所述第四端的电平的高低来确定所述泄放回路是否正常，例如，当检测到光耦的第四端为低电平，则可判断该泄放回路正常；当检测到光耦的第四端为高电平，则可判断该泄放回路不正常。

可以理解的是，在其他的实施例中，该泄放检测模块2也可以采用其他的电路来实现，例如，在一个实施例中，其中，所述泄放检测模块2包括一霍尔传感器，其第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其第二端与所述开关管Q的集电极相连接；所述控制模块2根据所述霍尔传感器的电流的大小来确定所述泄放回路是否正常。

如图4所示，为本发明提供的一种具有母线泄放回路检测功能的伺服驱动器第二实施例的结构示意图。在该实施例中，所述伺服控制器包括控制板和功率板；所述控制板包括有控制模块2，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，以及输入电压检测模块1和母线电压检测模块4；所述整流模块和逆变模块之间通过母线连接，所述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)。

母线电压检测模块4，用于检测所述母线电容的电压；

控制模块2，用于在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，并且可以控制逆变模块停止输出；

进一步包括有：

泄放检测模块2，连接在母线与开关电路之间，用于在所述母线电压检测模块4检测到母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常。

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。

当所述母线电压检测模块4检测到母线电压过压时，通过该泄放检测模块2可以检测泄放回路是否正常。对于泄放检测模块2的更多的细节，可以参考前述对图2以及图3的描述。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的技术方案，在母线与开关电路之间设置有一个泄放检测模块，用于在伺服控制器上电或母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常。可以迅速定位伺服控制器报过压故障的具体原因，从而提高维护的准确性及效率。

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 AccessMemory，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 (2)

1.一种具有母线泄放回路检测功能的伺服控制器，所述伺服控制器包括控制板和功率板；所述控制板包括有控制模块，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，所述整流模块和逆变模块之间通过母线连接，所述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；

其特征在于，进一步包括有：

泄放检测模块，连接在母线与开关电路之间，用于在伺服控制器上电或母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常；

其中，所述开关电路包括：

第一电阻，其第一端连接在正母线P上；

开关管，其集电极连接所述第一电阻的第二端，其发射极连接负母线N上，其基极受控制模块控制;

其中，所述泄放检测模块包括：

第二电阻，其第一端连接在正母线P上；

光耦，其初级第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其初级的第二端与所述开关管的集电极相连接；其次级的第三端通过第三电阻连接一正极电源，其次级的第四端连接所述控制模块；

其中，所述控制模块根据所述第四端的电平的高低来确定所述泄放回路是否正常；

或者，所述泄放检测模块包括：

第二电阻，其第一端连接在正母线P上；

一霍尔传感器，其第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其第二端与所述开关管的集电极相连接；所述控制模块根据所述霍尔传感器的电流的大小来确定所述泄放回路是否正常。

2.一种具有母线泄放回路检测功能的伺服控制器，所述伺服控制器包括控制板和功率板；所述控制板包括有控制模块，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，以及输入电压检测模块和母线电压检测模块；所述整流模块和逆变模块之间通过母线连接，所述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；

母线电压检测模块，用于检测所述母线电容的电压；

控制模块，用于在所述输入电压检测模块检测到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；

其特征在于，进一步包括有：

泄放检测模块，连接在母线与开关电路之间，用于在所述母线电压检测模块检测到母线电压过压时，检测所述泄放回路是否存在电流，并通知所述控制模块，以确认所述泄放回路是否正常其中，所述开关电路包括：

第一电阻，其第一端连接在正母线P上；

开关管，其集电极连接所述第一电阻的第二端，其发射极连接负母线N上，其基极受控制模块控制；

其中，所述泄放检测模块包括：

第二电阻，其第一端连接在正母线P上；

光耦，其初级第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其初级的第二端与所述开关管的集电极相连接；其次级的第三端通过第三电阻连接一正极电源，其次级的第四端连接所述控制模块；

其中，所述控制模块根据所述第四端的电平的高低来确定所述泄放回路是否正常或者，所述泄放检测模块包括：

第二电阻，其第一端连接在正母线P上；

一霍尔传感器，其第一端与所述第二电阻的第二端相连接，其第二端与所述开关管的集电极相连接；所述控制模块根据所述霍尔传感器的电流的大小来确定所述泄放回路是否正常。