CN108322128A - 一种电机驱动保护装置、过压保护方法、装置及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机驱动保护装置、过压保护方法、装置及空调器，涉及电机控制技术领域。通过设置第一控制电路、吸收电路以及参数检测电路，且吸收电路与直流母线电容并联，第一控制电路与吸收电路电连接，并通过参数检测电路将检测到的直流母线电压以及电源电压峰值传输至第一控制电路，由第一控制电路判断直流母线电压是否大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和，如果是，则控制开关模块导通以降低直流母线电压，从而在电流母线电压过高时，可通过吸收电路对电压进行吸收，实现了对直流母线电压的抑制，避免电流母线电压过高导致的电路元器件损坏，增加了电机驱动保护装置及空调器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机驱动保护装置、过压保护方法、装置及空调器。
背景技术
在传统的变频驱动系统中，大多采用PFC电路和大电解电容作为直流母线电容，但由于其体积较大，且随着用户对产品性能、外观、体积的要求，大多采用容量较小的电容代替PFC电路和大电解电容，并通过控制电机功率来控制功率因数。
但由于逆变电路直流母线无大电解电容，电机停机过程或者系统异常时可能出现直流母线电压过冲的问题，这很容易导致小电容损坏，并导致变频驱动系统不能正常工作。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电机驱动保护装置、过压保护方法、装置及空调器，以解决上述问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种电机驱动保护装置，所述电机驱动保护装置包括：整流电路、直流母线电容、吸收电路、逆变电路、电机、第一控制电路、第二控制电路以及参数检测电路，所述吸收电路包括开关模块，所述整流电路、所述直流母线电容、所述吸收电路、所述逆变电路以及所述电机依次电连接，所述第一控制电路与所述开关模块的第一极及所述参数检测电路电连接，所述第二控制电路与所述逆变电路电连接，所述参数检测电路与所述整流电路的输入端及所述直流母线电容电连接；
所述整流电路用于将输入的交流电转换为直流电；
所述第二控制电路用于对所述逆变电路进行控制以驱动所述电机运行；
所述参数检测电路用于检测直流母线电压以及电源电压峰值，并将所述直流母线电压以及所述电源电压峰值传输至所述第一控制电路；
所述第一控制电路用于当所述直流母线电压大于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块导通以降低所述直流母线电压。
进一步地，所述第一控制电路还用于当所述直流母线电压小于或等于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块截止。
进一步地，所述吸收电路还包括第一电阻以及第一二极管，所述开关模块与所述第一二极管串联后与所述直流母线电容并联，所述开关模块的第二极与所述第一二极管的阳极电连接，所述开关模块的第三极与所述直流母线电容电连接，所述第一电阻与所述第一二极管并联。
进一步地，所述参数检测电路包括电压峰值检测模块以及母线电压检测模块，所述电压峰值检测模块以及所述母线电压检测模块均与所述第一控制电路电连接；
所述电压峰值检测模块用于检测所述电源电压峰值并将所述电源电压峰值传输至所述第一控制电路；
所述母线电压检测模块用于检测所述直流母线电压并将所述直流母线电压传输至所述第一控制电路。
进一步地，所述电压峰值检测模块包括第二二极管、第二电阻以及第一电容，所述第二二极管的阳极与所述整流电路的输入端电连接，所述第二二极管的阴极串联所述第一电容后接地，所述第二电阻与所述第一电容并联，所述第二二极管的阴极还与所述第一控制电路电连接。
进一步地，所述电机驱动保护装置还包括电压阈值生成电路，所述电压阈值生成电路用于生成所述预设定的电压阈值，所述第一控制电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第六电阻，所述电压峰值检测模块串联所述第三电阻后与所述第一运算放大器的正相输入端电连接，所述电压阈值生成电路串联所述第四电阻后与所述第一运算放大器的正相输入端电连接，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第五电阻接地，并通过所述第六电阻与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述第一运算放大器的信号输出端与所述第二运算放大器的反相输入端电连接，所述第二运算放大器的正相输入端与所述母线电压检测模块电连接，所述第二运算放大器的信号输出端与所述开关模块的第一极电连接。
第二方面，本发明实施例还提供了一种过压保护方法，应用于上述第一控制电路，所述过压保护方法包括：
接收所述参数检测电路检测并传输的直流母线电压以及电源电压峰值；
当所述直流母线电压大于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块导通。
进一步地，在所述接收所述参数检测电路检测并传输的直流母线电压以及电源电压峰值的步骤之后，所述过压保护方法还包括：
当所述直流母线电压小于或等于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块截止。
第三方面，本发明实施例还提供了一种过压保护装置，应用于上述第一控制电路，所述过压保护装置包括：
参数接收单元，用于接收所述参数检测电路检测并传输的直流母线电压以及电源电压峰值；
控制单元，用于当所述直流母线电压大于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块导通以降低所述直流母线电压；
所述控制单元还用于当所述直流母线电压小于或等于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块截止。
第四方面，本发明实施例还提供了一种空调器，包括电机驱动保护装置，所述电机驱动保护装置包括：整流电路、直流母线电容、吸收电路、逆变电路、电机、第一控制电路、第二控制电路以及参数检测电路，所述吸收电路包括开关模块，所述整流电路、所述直流母线电容、所述吸收电路、所述逆变电路以及所述电机依次电连接，所述第一控制电路与所述开关模块的第一极及所述参数检测电路均电连接，所述第二控制电路与所述逆变电路电连接，所述参数检测电路与所述整流电路的输入端及所述直流母线电容均电连接；
所述整流电路用于将输入的交流电转换为直流电；
所述第二控制电路用于对所述逆变电路进行控制以驱动所述电机运行；
所述参数检测电路用于检测直流母线电压以及电源电压峰值，并将所述直流母线电压以及所述电源电压峰值传输至所述第一控制电路；
所述第一控制电路用于当所述直流母线电压大于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块导通。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
通过设置第一控制电路、吸收电路以及参数检测电路，且吸收电路与直流母线电容并联，第一控制电路与吸收电路电连接，并通过参数检测电路将检测到的直流母线电压以及电源电压峰值传输至第一控制电路，由第一控制电路判断直流母线电压是否大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和，如果是，则控制开关模块导通以降低直流母线电压，从而在电流母线电压过高时，可通过吸收电路对电压进行吸收，实现了对直流母线电压的抑制，避免电流母线电压过高导致的电路元器件损坏，增加了电机驱动保护装置及空调器的使用寿命。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的电机驱动保护装置的电路结构框图。
图2为本发明实施例所述的电机驱动保护装置的电路图。
图3为本发明实施例所述的电压峰值检测模块的电路图。
图4为本发明实施例所述的第一控制电路的电路图。
图5为本发明实施例所述的过压保护方法的流程图。
图6为本发明实施例所述的过压保护装置的功能模块图。
图标：100-电机驱动保护装置；1-整流电路；2-直流母线电容；3-吸收电路；4-参数检测电路；41-电压互感器；42-电压峰值检测模块；43-母线电压检测模块；5-第一控制电路；6-逆变电路；7-第二控制电路；8-电机；200-过压保护装置；210-参数接收单元；220-判断单元；230-控制单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
第一实施例
本发明实施例提供了一种电机驱动保护装置100，用于驱动电机8运行，并抑制直流母线电压，使直流母线电压保持在正常范围内，确保电机8正常运行。请参阅图1，为本发明实施例提供的电机驱动保护装置100的电路结构框图。该电机驱动保护装置100包括整流电路1、直流母线电容2、吸收电路3、逆变电路6、电机8、第一控制电路5、第二控制电路7以及参数检测电路4，其中，整流电路1、直流母线电容2、吸收电路3、逆变电路6以及电机8依次电连接，第一控制电路5与吸收电路3及参数检测电路4电连接，第二控制电路7与逆变电路6电连接，参数检测电路4与整流电路1的输入端及直流母线电容2电连接。
其中，整流电路1用于将输入的交流电转换为直流电。
吸收电路3用于在直流母线电压过大时吸收直流母线电容2的多余的电量。
请参阅图2，为本发明实施例提供的电机驱动保护装置100的电路图。吸收电路3包括开关模块、第一电阻R1、第一二极管D1以及第二二极管D2。开关模块的第一极与第一控制电路5电连接，开关模块与第一二极管D1串联后与直流母线电容2并联，开关模块的第二极与第一二极管D1的阳极电连接，开关模块的第三极与直流母线电容2电连接，第一电阻R1与第一二极管D1并联，第二二极管D2反向并联于开关模块的第二极与第三极之间。
在一种优选的实施例中，开关模块为MOS管，此时，开关模块的第一极为MOS管的栅极，开关模块的第二极为漏极，开关模块的第三极为源极。
在另一种优选的实施例中，开关模块为三极管，此时，开关模块的第一极为三极管的基极，开关模块的第二极为集电极，开关模块的第三极为发射极。
可以理解地，当开关模块导通时，直流母线电压的电量可通过第一电阻R1以及第一二极管D1消耗掉部分电量，从而降低直流母线电压的大小；当开关模块截止时，吸收电路3处于断路状态，不会对直流母线电压的大小造成影响。
此外，需要说明的是，由于二极管单向导通的特性，因而通过设置第一二极管D1，可使得吸收电路3中由开关模块流至第一电阻R1方向的电流大于由第一电阻R1流至开关模块方向的电流，使得开关模块能够正常导通。
此外，还需要说明的是，通过设置第一二极管D1以及第二二极管D2，可使得当直流母线电压出现负电压时，利用第一二极管D1以及第二二极管D2导通将负电压钳位为第一二极管D1以及第二二极管D2的正向导通电压，保护连接至直流母线的其他器件不被损坏。
参数检测电路4用于检测直流母线电压以及电源电压峰值，并将直流母线电压以及电源电压峰值传输至第一控制电路5。
在一种优选的实施例中，参数检测电路4包括电压互感器41、电压峰值检测模块42以及母线电压检测模块43，电压互感器41与电压峰值检测模块42电连接，电压峰值检测模块42以及母线电压检测模块43均与第一控制电路5电连接。
其中，电压互感器41用于检测电源电压并将电源电压传输至电压峰值检测模块42；电压峰值检测模块42用于检测电源电压峰值并将电源电压峰值传输至第一控制电路5；母线电压检测模块43用于检测直流母线电压并将直流母线电压传输至第一控制电路5。
请参阅图3，为电压峰值检测模块42的电路图。该电压峰值检测模块42包括第二二极管D2、第二电阻R2以及第一电容C1，第二二极管D2的阳极与整流电路1的输入端电连接，第二二极管D2的阴极串联第一电容C1后接地，第二电阻R2与第一电容C1并联，第二二极管D2的阴极还与第一控制电路5电连接。
第一控制电路5用于当直流母线电压大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制开关模块导通，从而降低直流母线电压；并用于当直流母线电压小于或等于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制开关模块截止。
需要说明的是，在本发明实施例中，电机驱动保护装置100还包括电压阈值生成电路，电压阈值生成电路用于生成预设定的电压阈值。
请参阅图4，为第一控制电路5的电路图。第一控制电路5包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6，电压峰值检测模块42串联第三电阻R3后与第一运算放大器U1的正相输入端电连接，电压阈值生成电路串联第四电阻R4后与第一运算放大器U1的正相输入端电连接，第一运算放大器U1的反相输入端通过第五电阻R5接地，并通过第六电阻R6与第一运算放大器U1的信号输出端电连接，第一运算放大器U1的信号输出端与第二运算放大器U2的反相输入端电连接，第二运算放大器U2的正相输入端与母线电压检测模块43电连接，第二运算放大器U2的信号输出端与开关模块的第一极电连接。
可以理解地，第一运算放大器U1用于充当加法器，可计算电源电压峰值与预设定的电压阈值的和；第二运算放大器U2相当于比较器，用于比较当直流母线电压与电源电压峰值与预设定的电压阈值的和的大小，并在当直流母线电压大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，输出高电平信号，从而控制开关模块导通以降低直流母线电压；在当直流母线电压小于或等于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，输出低电平信号，控制开关模块截止。
逆变电路6用于将整流电路1输入的直流电转换为三相交流电，以驱动电机8运行。
第二控制电路7用于生成脉宽调制信号以实现对逆变电路6的控制，从而驱动电机8运行。
第二实施例
本发明实施例提供了一种过压保护方法，应用于第一实施例提供的第一控制电路5，用于实时监测直流母线电压，并确保直流母线电压在安全范围内。强参阅图5，为本发明较佳实施例提供的一种过压保护方法的流程图。该过压保护方法包括：
步骤S501：接收参数检测电路4检测并传输的直流母线电压以及电源电压峰值。
参数检测电路4包括电压互感器41、电压峰值检测模块42以及母线电压检测模块43，电压峰值检测模块42以及母线电压检测模块43均与第一控制电路5电连接。
其中，电压互感器41用于检测电源电压并将电源电压传输至电压峰值检测模块42；电压峰值检测模块42用于检测电源电压峰值并将电源电压峰值传输至第一控制电路5；母线电压检测模块43用于检测直流母线电压并将直流母线电压传输至第一控制电路5。
步骤S502：判断直流母线电压是否大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和，如果是，则执行步骤S503；如果否，则步骤S504。
假如将电源电压峰值与预设定的电压阈值的和作为判断直流母线电压是否过大的阈值。
通常地，该阈值为固定值，但当系统正常工作时，输入电压增加时，直流母线电压以及电源电压峰值将随之增加，此时直流母线电压便很可能大于该阈值，造成开关模块的误导通，此时输入电源电压加载到第一电阻R1上，导致第一电阻R1上功率过大损坏，或者造成系统损耗功率增大。
在在本发明实施例中，输入电压增加时，该阈值也随之增加，从而可以避免常规技术中出现的开关模块误导通的情况，使系统损耗功率维持在较小的状态。
步骤S503：控制开关模块导通以降低直流母线电压。
当直流母线电压大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制开关模块导通，直流母线电压的电量可通过第一电阻R1以及第一二极管D1消耗掉部分电量，从而降低直流母线电压的大小。
步骤S504：控制开关模块截止。
当直流母线电压大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制开关模块截止，吸收电路3处于断路状态，不会对直流母线电压的大小造成影响。
第三实施例
请参阅图6，图6为本发明较佳实施例提供的一种过压保护装置200的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的过压保护装置200，应用于第一控制电路5，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。本发明实施例提供的过压保护装置200包括：参数接收单元210、判断单元220以及控制单元230。
其中，参数接收单元210用于接收参数检测电路4检测并传输的直流母线电压以及电源电压峰值。
可以理解地，在一种优选的实施例中，参数接收单元210可用于执行步骤S501。
步骤S502：判断单元220用于判断直流母线电压是否大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和。
可以理解地，在一种优选的实施例中，判断单元220可用于执行步骤S502。
控制单元230用于当直流母线电压大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制开关模块导通；以及用于当直流母线电压小于或等于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制开关模块截止。
可以理解地，在一种优选的实施例中，参数接收单元210可用于执行步骤S503及步骤S504。
第四实施例
本发明实施例提供了一种空调器，该空调器包括有第一实施例提供的电机驱动保护装置100。
综上所述，本发明实施例提供了一种电机驱动保护装置、过压保护方法、装置及空调器，通过设置第一控制电路、吸收电路以及参数检测电路，且吸收电路与直流母线电容并联，第一控制电路与吸收电路电连接，并通过参数检测电路将检测到的直流母线电压以及电源电压峰值传输至第一控制电路，由第一控制电路判断直流母线电压是否大于电源电压峰值与预设定的电压阈值的和，如果是，则控制开关模块导通以降低直流母线电压，从而在电流母线电压过高时，可通过吸收电路对电压进行吸收，实现了对直流母线电压的抑制，避免电流母线电压过高导致的电路元器件损坏，增加了电机驱动保护装置及空调器的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电机驱动保护装置，其特征在于，所述电机驱动保护装置包括：整流电路、直流母线电容、吸收电路、逆变电路、电机、第一控制电路、第二控制电路以及参数检测电路，所述吸收电路包括开关模块，所述整流电路、所述直流母线电容、所述吸收电路、所述逆变电路以及所述电机依次电连接，所述第一控制电路与所述开关模块的第一极及所述参数检测电路电连接，所述第二控制电路与所述逆变电路电连接，所述参数检测电路与所述整流电路的输入端及所述直流母线电容电连接；
所述整流电路用于将输入的交流电转换为直流电；
所述第二控制电路用于对所述逆变电路进行控制以驱动所述电机运行；
所述参数检测电路用于检测直流母线电压以及电源电压峰值，并将所述直流母线电压以及所述电源电压峰值传输至所述第一控制电路；
所述第一控制电路用于当所述直流母线电压大于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块导通。
2.根据权利要求1所述的电机驱动保护装置，其特征在于，所述第一控制电路还用于当所述直流母线电压小于或等于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块截止。
3.根据权利要求1或2所述的电机驱动保护装置，其特征在于，所述吸收电路还包括第一电阻以及第一二极管，所述开关模块与所述第一二极管串联后与所述直流母线电容并联，所述开关模块的第二极与所述第一二极管的阳极电连接，所述开关模块的第三极与所述直流母线电容电连接，所述第一电阻与所述第一二极管并联。
4.根据权利要求1或2所述的电机驱动保护装置，其特征在于，所述参数检测电路包括电压峰值检测模块以及母线电压检测模块，所述电压峰值检测模块以及所述母线电压检测模块均与所述第一控制电路电连接；
所述电压峰值检测模块用于检测所述电源电压峰值并将所述电源电压峰值传输至所述第一控制电路；
所述母线电压检测模块用于检测所述直流母线电压并将所述直流母线电压传输至所述第一控制电路。
5.根据权利要求4所述的电机驱动保护装置，其特征在于，所述电压峰值检测模块包括第二二极管、第二电阻以及第一电容，所述第二二极管的阳极与所述整流电路的输入端电连接，所述第二二极管的阴极串联所述第一电容后接地，所述第二电阻与所述第一电容并联，所述第二二极管的阴极还与所述第一控制电路电连接。
6.根据权利要求4所述的电机驱动保护装置，其特征在于，所述电机驱动保护装置还包括电压阈值生成电路，所述电压阈值生成电路用于生成所述预设定的电压阈值，所述第一控制电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第六电阻，所述电压峰值检测模块串联所述第三电阻后与所述第一运算放大器的正相输入端电连接，所述电压阈值生成电路串联所述第四电阻后与所述第一运算放大器的正相输入端电连接，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第五电阻接地，并通过所述第六电阻与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述第一运算放大器的信号输出端与所述第二运算放大器的反相输入端电连接，所述第二运算放大器的正相输入端与所述母线电压检测模块电连接，所述第二运算放大器的信号输出端与所述开关模块的第一极电连接。
7.一种过压保护方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任意一项所述的第一控制电路，所述过压保护方法包括：
接收所述参数检测电路检测并传输的直流母线电压以及电源电压峰值；
当所述直流母线电压大于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块导通。
8.根据权利要求7所述的过压保护方法，其特征在于，在所述接收所述参数检测电路检测并传输的直流母线电压以及电源电压峰值的步骤之后，所述过压保护方法还包括：
当所述直流母线电压小于或等于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块截止。
9.一种过压保护装置，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任意一项所述的第一控制电路，所述过压保护装置包括：
参数接收单元，用于接收所述参数检测电路检测并传输的直流母线电压以及电源电压峰值；
控制单元，用于当所述直流母线电压大于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块导通；
所述控制单元还用于当所述直流母线电压小于或等于所述电源电压峰值与预设定的电压阈值的和时，控制所述开关模块截止。
10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述电机驱动保护装置。
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