CN106712484A - 一种电机负载下的反灌电流吸收电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种感性负载下的反灌电流吸收电路，所述反灌电流吸收电路用于耦接在感性负载两端，所述反灌电流吸收电路包括耐压钳位模块，所述耐压钳位模块配置有一耐压电压和一钳位电压，当所述电源两端的电压大于耐压电压时，所述耐压钳位模块输出一钳位电压；驱动模块，耦接所述耐压钳位模块，当驱动模块接收所述钳位电压时，输出一驱动信号；开关元件，接收驱动信号导通，所述开关元件的被控端串联设置有吸收电阻，当所述开关元件导通时，所述吸收电阻与感性负载形成回路。1.该吸收电路，在正常工作时不消耗功率，2.该方案控制简单，易于实现。

Description

一种电机负载下的反灌电流吸收电路

技术领域

本发明涉及三相电动机驱动技术领域，尤其设计一种反向电流吸收电路。

背景技术

目前，在许多领域需要涉及对电机负载的驱动，例如电机或者医用磁感成像装置都会涉及到电机负载的驱动，而在驱动的控制开通元件中，MOS管成为电机负载控制开关元件中的理想选择。

而用到电机负载的电路中，电机负载的反电动势大于母线电压时，电机会反灌电流。但电源无法吸收电流，故需要在高压电源的正负极上加吸收电路。而现有的吸收电路都是直接将大功率负载直接连接在电源正，负极两端，消耗电能，耗电量较大。

发明内容

有鉴于此，本发明第一目的是提供一种电机负载下的反灌电流吸收电路；

本发明的第二目的是提供一种带反灌电流吸收的电机负载电路；

本发明的第三目的是提供一种反灌电流的吸收方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

为了实现本发明的第一目的，提供一种电机负载下的反灌电流吸收电路，所述反灌电流吸收电路用于耦接于电机负载，所述反灌电流吸收电路包括

耐压钳位模块，所述耐压钳位模块配置有一耐压电压和一钳位电压，当所述电机负载两端的电压大于耐压电压时，所述耐压钳位模块输出一钳位电压；

驱动模块，耦接所述耐压钳位模块，当驱动模块接收所述钳位电压时，输出一驱动信号；

开关元件，接收驱动信号导通，所述开关元件的被控端串联设置有吸收电阻，当所述开关元件导通时，所述吸收电阻与电机负载形成回路。

首先，通过这样设置，耐压电压保证正常工作时，不会出现功率损失的情况，这样可以仅仅在反灌电流产生且反灌电流产生的电压大于耐压电压时吸收电路工作，保证了电源能耗，其次，由于需要产生一个控制电压至驱动模块，这样一来，钳位电压相对来说较为稳定，为驱动模块提供一个稳定的信号输入，保证驱动信号的输出，而驱动信号对应开关元件设置，保证开关元件的导通和截止正常，而当开关元件导通时，吸收电阻就会并入回路，起到吸收功率的效果，消除反灌电流。

进一步的，所述耐压钳位模块包括若干同向串联设置的二极管，所述耐压电压为所述二极管耐压值的叠加；所述二极管中包括一第一TVS管，所述第一TVS管的阴极用于提供所述钳位电压。通过TVS管进行钳位一来可以起到一个泄流的作用，二来保证了响应速度。

进一步的，所述二极管中还包括第二TVS管，所述第二TVS管的阳极耦接所述第一TVS管的阴极。通过第二TVS管的设置，使得第一TVS管的输出更加稳定，同样保证钳位电压的稳定输出。

进一步的，所述耐压钳位模块中，所述电机负载正极和串联设置的二极管之间还耦接有分压电阻。分压电阻的设置，可以起到一个分压效果，避免应电压过高使得二极管出现雪崩击穿的现象。

进一步的，所述耐压钳位模块中，所述第一TVS管并联有限流电阻。而耐压钳位模块中，设置限流电阻，可以保证流过第一TVS管的电流得到有效分流，同样起到一个保证钳位电压的效果，同时可以使得第一TVS管和第二TVS管在工作截止状态下能快速放电恢复。

进一步的，所述驱动模块为MOS管驱动电路，所述开关元件为MOS管。通过MOS管的设置，保证了响应速度。

为了实现本发明的第二目的，一种电机负载电路，包括电源、控制电路以及电机负载，所述电机负载两端耦接有上述的反灌电流吸收电路。这样一种电机负载电路，对反灌电流的吸收能力强，同时，可以对反灌电流起到一个较佳的效果。

为了实现本发明的第二目的，一种电机负载电路，包括电源、控制电路以及电机负载，所述电机负载两端耦接有相互并联设置的第一反灌电流吸收电路和第二反灌电流吸收电路，所述第一反灌电流吸收电路和第二反灌电流吸收电路均与如上述的反灌电流吸收电路结构相同；

所述第一反灌电流吸收电路中耐压值为106V，吸收电阻的阻值在1.06欧姆以下；

所述第二反灌电流吸收电阻中耐压值为118V，吸收电阻的阻值在2.36欧姆以下。通过两级吸收电路的设置，在反灌电流较大时，也能提供较强的吸收能力，同时两级吸收进一步保证电路工作对的俺去昂，而吸收电阻的设置使得第一吸收电路的吸收电流大于100A，而第二吸收电路的吸收电流大于50A，使得整个吸收电路在高效工作状态下可以吸收150A以上的吸收电流，足以满足目前现况下大部分反灌电流的大小。

进一步的，所述第一反灌电流吸收电路中，吸收电阻由若干阻值为10欧姆，吸收功率为650W的电阻并联形成；

所述第二反灌电流吸收电路中，吸收电阻由若干阻值为26欧姆，吸收功率为650W的电阻并联形成。通过若干650W的电阻并联，一来可以起到对瞬态功率的吸收，每个电阻可以提供6500W的瞬态吸收功率，至少设置10个电阻才能满足上述的限定，所以第一反灌电流吸收电路的瞬态吸收功率至少能达到65KW的大小，第二反灌电流吸收电路的瞬态吸收功率至少能达到78KW的大小。

为了实现本发明的第三目的，提供步骤一，提供一耐压钳位模块耦接于电机负载，实时获取电机负载电压，当电机负载电压大于一第一预设值时进入步骤二，当所述电机负载电压小于一第一预设值时进入步骤三；步骤二，提供一驱动模块耦接耐压钳位模块，用于控制一开关元件导通以将反灌电流引导至吸收电阻所在回路，返回所述步骤一；步骤三，提供一驱动模块耦接耐压钳位模块，用于控制开关元件截止以断开吸收电阻于回路，返回所述步骤一。

本发明技术效果主要体现在以下方面：1.该吸收电路，在正常工作时不消耗功率，2.该方案控制简单，易于实现。

附图说明

图1：本发明实施例1中反灌电流吸收电路示意图；

图2：本发明实施例2中反灌电流吸收电路示意图；

图3：本发明实施例3中电机负载电路示意图；

图4：本发明实施例4中电机负载电路示意图。

附图标记：100、电源；200、反灌电流吸收电路；210、第一反灌电流吸收电路；220、第二反灌电流吸收电路；211、耐压钳位模块；212、驱动模块；300、控制电路；400、电机负载。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

实施例1参照图1所示，电机负载400下的反灌电流吸收电路200，所述反灌电流吸收电路200用于耦接在电机负载400两端，所述反灌电流吸收电路200包括

耐压钳位模块211，所述耐压钳位模块211配置有一耐压电压和一钳位电压，当所述电源100两端的电压大于耐压电压时，所述耐压钳位模块211输出一钳位电压；所述耐压钳位模块211包括若干同向串联设置的二极管，所述耐压电压为所述二极管耐压值的叠加；所述二极管中包括一第一TVS管，所述第一TVS管的阴极用于提供所述钳位电压。所述二极管中还包括第二TVS管，所述第二TVS管的阳极耦接所述第一TVS管的阴极。所述耐压钳位模块211中，所述电源100正极和串联设置的二极管之间还耦接有分压电阻R1，优选为1.4K欧姆。所述耐压钳位模块211中，所述第一TVS管并联有限流电阻R2，优选为100K欧姆。第一TVS管和第二TVS管的耐压值均为12V，而第三TVS管的耐压值可以配置为82V，所以该实施例中，耐压值为106V，第一级吸收电流100A,电压106V，需电阻R4＝106/100＝1.06欧。P＝100*106＝10.6KW。10/1.06＝9.28。10欧/650W需要10个，电阻可承受功率为650*10＝6.5KW,瞬时能够吸收功率(放10倍)6500*10＝65KW。故10欧/650W需要10个。

驱动模块212，耦接所述耐压钳位模块211，当驱动模块212接收所述钳位电压时，输出一驱动信号；开关元件，接收驱动信号导通，所述开关元件的被控端串联设置有吸收电阻，当所述开关元件导通时，所述吸收电阻与电源100形成回路。所述驱动模块212为MOS管驱动电路，所述开关元件为MOS管Q1。MOS管驱动电路可以配置为信号为AU I R2191S的芯片，以驱动MOS管Q1的开通和关断，而芯片的输出端还可以耦接有电阻R3，以保护MOS管启动和关断产生的瞬态电流。R3优选为11欧姆。

实施例2如图2所示，在实施例1的基础上增加了串联了一个第四TVS管，其耐压值也同样为12V，该电路的耐压值则为118V，该级电路吸收电流50A,P＝118*50＝5.9KW。R＝118/50＝2.36欧，吸收电阻R426欧/650W一个，需要的个数为26/2.36＝11.01,选12个电阻，电阻R4＝26/12＝2.17欧。电阻能消耗的功率为650*12＝7.8KW.吸收电阻R426R/650W的12个。

实施例3如图3所示，一种电机负载400电路，包括电源100、控制电路300以及电机负载400，将实施例1中的反灌电流吸收电路200并联在电源100两端。

实施例4如图4所示，一种电机负载400电路，包括电源100、控制电路300以及电机负载400，分别将实施例1中的反灌电流吸收电路200和实施例2中的反灌电流吸收电路200并联至电机负载400两端所述第一反灌电流吸收电路210中耐压值为106V，吸收电阻的阻值在1.06欧姆以下；所述第二反灌电流吸收电阻中耐压值为118V，吸收电阻的阻值在2.36欧姆以下。所述第一反灌电流吸收电路210中，吸收电阻由若干阻值为10欧姆，吸收功率为650W的电阻并联形成；所述第二反灌电流吸收电路220中，吸收电阻由若干阻值为26欧姆，吸收功率为650W的电阻并联形成。

实施例5是一种电机负载400反灌电流的吸收方法，

步骤一，实时获取电源100电压，当电源100电压大于第一预设值时进入步骤二；

步骤二，控制一开关元件导通以将反灌电流引导至吸收电阻所在回路；

步骤三，实时获取电机负载400电压，当电机负载400电压小于第二预设值时进入步骤四；

步骤四，控制开关元件截止以断开吸收电阻于回路。可以通过其他方式获得电机负载400电压，而输出控制电压控制吸收电阻并入或接出回路，可以通过一传感器和单片机实现。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电机负载下的反灌电流吸收电路，其特征在于，所述反灌电流吸收电路用于耦接于电机负载，所述反灌电流吸收电路包括

耐压钳位模块，所述耐压钳位模块配置有一耐压电压和一钳位电压，当其两端的电压大于耐压电压时，所述耐压钳位模块输出一钳位电压；

驱动模块，耦接所述耐压钳位模块，当驱动模块接收所述钳位电压时，输出一驱动信号；

开关元件，接收驱动信号导通，所述开关元件的被控端串联设置有吸收电阻，当所述开关元件导通时，所述吸收电阻与电机负载形成回路。

2.如权利要求1所述的一种电机负载下的反灌电流吸收电路，其特征在于，所述耐压钳位模块包括若干同向串联设置的二极管，所述耐压电压为所述二极管耐压值的叠加；所述二极管中包括一第一TVS管，所述第一TVS管的阴极用于提供所述钳位电压。

3.如权利要求2所述的一种电机负载下的反灌电流吸收电路，其特征在于，所述二极管中还包括第二TVS管，所述第二TVS管的阳极耦接所述第一TVS管的阴极。

4.如权利要求2所述的一种电机负载下的反灌电流吸收电路，其特征在于，所述耐压钳位模块中，所述电机负载正极和串联设置的二极管之间还耦接有分压电阻。

5.如权利要求2所述的一种电机负载下的反灌电流吸收电路，其特征在于，所述耐压钳位模块中，所述第一TVS管并联有限流电阻。

6.如权利要求1所述的一种电机负载下的反灌电流吸收电路，其特征在于，所述驱动模块为MOS管驱动电路，所述开关元件为MOS管。

7.一种电机负载电路，包括电源、控制电路以及电机负载，其特征在于，所述电机负载两端耦接有如权利要求1-6所述的反灌电流吸收电路。

8.一种电机负载电路，包括电源、控制电路以及电机负载，其特征在于，所述电机负载两端耦接有相互并联设置的第一反灌电流吸收电路和第二反灌电流吸收电路，所述第一反灌电流吸收电路和第二反灌电流吸收电路均与如权利要求1-6所述的反灌电流吸收电路结构相同；

所述第一反灌电流吸收电路中耐压电压的值为106V，吸收电阻的阻值在1.06欧姆以下；

所述第二反灌电流吸收电阻中耐压电压的值为118V，吸收电阻的阻值在2.36欧姆以下。

9.如权利要求8所述的一种电机负载电路，其特征在于，

所述第一反灌电流吸收电路中，吸收电阻由若干阻值为10欧姆，吸收功率为650W的电阻并联形成；

所述第二反灌电流吸收电路中，吸收电阻由若干阻值为26欧姆，吸收功率为650W的电阻并联形成。

10.一种电机负载反灌电流的吸收方法，其特征在于，

步骤一，提供一耐压钳位模块耦接于电机负载，实时获取电机负载电压，当电机负载电压大于一第一预设值时进入步骤二，当所述电机负载电压小于一第一预设值时进入步骤三；

步骤二，提供一驱动模块耦接耐压钳位模块，用于控制一开关元件导通以将反灌电流引导至吸收电阻所在回路，返回所述步骤一；

步骤三，提供一驱动模块耦接耐压钳位模块，用于控制开关元件截止以断开吸收电阻于回路，返回所述步骤一。