CN108923696A - 一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路，包括：驱动子系统、IGBT驱动电路和主控制模块，所述驱动子系统包括整流滤波电路、直流母线、电压传感器电路、电流传感器电路、开关电源电路、故障保护电路和IGBT模块电路，所述整流滤波电路、直流母线和IGBT模块电路依次串联在外部电网与电机之间，所述IGBT驱动电路上设置有分别与IGBT模块电路以及主控制模块相连接的过流故障信号输出端，所述主控制模块上设置有与IGBT驱动电路相连接的PWM信号、使能信号和制动信号输出端。通过上述方式，本发明所述的低维护成本的永磁同步电机驱动电路，IGBT驱动电路与IGBT驱动模块采用分离设计，使得发生功率器件损坏时驱动电路不需要连同一并跟换，减少维修成本。

Description

一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路
技术领域
本发明涉及电机驱动技术领域，特别是涉及一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路。
背景技术
电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，其主要作用是产生驱动转矩，作为其他用电器或各种机械的动力来源，也是现代加工技术中最为关键的部件之一。
电机控制器是指通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的位置、方向、速度、角度及响应时间进行工作。专用的电机控制器可以使电机的应用更为广泛，输出效率更高。
目前电机的整体控制方案主要由控制器和驱动器组成，其中控制器通过转子位置传感器、定子电流传感器及电压传感器完成对电机转子位置、电流、电压等信号的采集，根据期望的转矩指令，计算出相应的功率信号，通过特定型号的功率器件进行放大后，输出到电机，实现电机的的驱动与运行，输出期望的速度与转矩，实现电机的控制。
目前的电机功率驱动电路主要由集成功率器件作为其中的关键器件，如智能功率模块。对于现有的永磁同步电机驱动系统来说主要有两个缺点：首先在发生功率器件损坏时需要连同驱动电路一并更换，增加了维修成本；其次，不同功率驱动电路不能通用的原因主要是功率器件本身开关频率，能承受的电压电流最大应力有所区别，而启动功率器件的驱动电路则大致相同，导致在进行同系列不同功率驱动器生产时成本增加。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路，用于解决发生功率器件损坏时需要连同驱动电路一并跟换使得维修成本增加的问题，以及同系列不同功率的驱动器生产时成本较大等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路，包括：驱动子系统、IGBT驱动电路和主控制模块，所述驱动子系统包括整流滤波电路、直流母线、电压传感器电路、电流传感器电路、开关电源电路、故障保护电路和IGBT模块电路，所述整流滤波电路、直流母线和IGBT模块电路依次串联在外部电网与电机之间，所述电压传感器电路连接在直流母线与主控制模块之间，所述电流传感器电路连接在电机与主控制模块之间，所述开关电源电路连接在直流母线与IGBT驱动电路之间，所述IGBT驱动电路上设置有分别与IGBT模块电路以及主控制模块相连接的过流故障信号输出端，所述主控制模块上设置有与IGBT驱动电路相连接的PWM信号、使能信号和制动信号输出端，所述故障保护电路与主控制模块相连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述整流滤波电路中包括全桥不可控整流模块而向外部电网取电并将交流电整流成直流电。
在本发明一个较佳实施例中，所述电机为永磁同步电机。
在本发明一个较佳实施例中，所述IGBT驱动电路与驱动子系统采用分离设计。
在本发明一个较佳实施例中，所述故障保护电路包括泵升电压抑制电路和散热回路。
在本发明一个较佳实施例中，所述IGBT驱动电路上设置有信号隔离结构。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路，IGBT驱动电路与IGBT驱动模块采用分离设计，使得发生功率器件损坏时驱动电路不需要连同一并跟换，减少维修成本，使得主控制模块与驱动子系统间的隔离更安全，另外，分离设计可以降低同系列不同功率的驱动器生产时的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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它的附图，其中：
图1是本发明一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路一较佳实施例的结构示意图；
图2是永磁同步电机IGBT驱动电路接口示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~图2，本发明实施例包括：
一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路，包括：驱动子系统、IGBT驱动电路和主控制模块，所述驱动子系统包括整流滤波电路、直流母线、电压传感器电路、电流传感器电路、开关电源电路、故障保护电路和IGBT模块电路，所述整流滤波电路、直流母线和IGBT模块电路依次串联在外部电网与电机之间，所述整流滤波电路中包括全桥不可控整流模块而向外部电网（380v）取电并将交流电整流成直流电。
所述电机为永磁同步电机，所述IGBT模块电路按照SVPWM的策略将直流电逆变，将幅频可调的三相交流电送入永磁同步电机。
所述电压传感器电路连接在直流母线与主控制模块之间，用于测量直流母线电压并向主控制模块输出模拟电压信号。所述电流传感器电路连接在电机与主控制模块之间，用于测量电机定子电流并向主控制模块输出模拟电流信号。
所述开关电源电路连接在直流母线与IGBT驱动电路之间，为主控制模块、IGBT 驱动电路、IGBT模块电路、电压传感器电路、电流传感器电路和故障保护电路等提供不同的工作电压。
所述IGBT驱动电路上设置有分别与IGBT模块电路以及主控制模块相连接的过流故障信号输出端，所述主控制模块上设置有与IGBT驱动电路相连接的PWM信号、使能信号和制动信号输出端，所述故障保护电路与主控制模块相连接。
所述IGBT驱动电路与驱动子系统采用分离设计，维护成本低。所述IGBT驱动电路上设置有信号隔离结构，安全性高。IGBT驱动电路与IGBT模块电路、开关电源电路、主控制模块相连，将主控制模块产生的数字脉冲信号处理成能够可靠对IGBT模块进行开通关断的数字脉冲信号，并在发生过流时向主控制模块传送过流控制信号。
所述故障保护电路包括泵升电压抑制电路和散热回路，用于在发生过热故障时接通散热回路，实现降温，在母线电压过高时接通泵升电压抑制电路以实现保护作用，并在发生故障保护动作的同时向主控制模块发送故障信号。
IGBT驱动电路的端口包括输出电平接口、PWM脉冲接口、IGBT接口、盲区时间设定接口、再启动时间设定接口、短路时间设定接口、软开关频率设定接口和故障信号输出接口。
所述IGBT驱动电路的短路时间设定接口是通过检测当前驱动的IGBT的集电极-发射极电压，进行过流判断，当过流时间超过设定值后，可实现电路输出的自封锁。盲区时间设定接口、再启动时间设定接口、软开关频率设定接口和故障再启动时间设定接口是通过对引脚相连的阻容大小进行调节而实现。
综上所述，本发明指出的一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路，IGBT驱动电路的分离设计，使得发生功率器件损坏时驱动电路不需要连同一并跟换，减少维修成本，使得主控制模块与驱动子系统间的隔离更安全。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种低维护成本的永磁同步电机驱动电路，用于电机的驱动控制，其特征在于，包括：驱动子系统、IGBT驱动电路和主控制模块，所述驱动子系统包括整流滤波电路、直流母线、电压传感器电路、电流传感器电路、开关电源电路、故障保护电路和IGBT模块电路，所述整流滤波电路、直流母线和IGBT模块电路依次串联在外部电网与电机之间，所述电压传感器电路连接在直流母线与主控制模块之间，所述电流传感器电路连接在电机与主控制模块之间，所述开关电源电路连接在直流母线与IGBT驱动电路之间，所述IGBT驱动电路上设置有分别与IGBT模块电路以及主控制模块相连接的过流故障信号输出端，所述主控制模块上设置有与IGBT驱动电路相连接的PWM信号、使能信号和制动信号输出端，所述故障保护电路与主控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述的低维护成本的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述整流滤波电路中包括全桥不可控整流模块而向外部电网取电并将交流电整流成直流电。
3.根据权利要求1所述的低维护成本的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述电机为永磁同步电机。
4.根据权利要求1所述的低维护成本的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述IGBT驱动电路与驱动子系统采用分离设计。
5.根据权利要求1所述的低维护成本的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述故障保护电路包括泵升电压抑制电路和散热回路。
6.根据权利要求1所述的低维护成本的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述IGBT驱动电路上设置有信号隔离结构。
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