CN111049366B - 一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路、控制方法及伺服驱动器 - Google Patents

一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路、控制方法及伺服驱动器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路、控制方法及伺服驱动器，所述伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路包括：分压电路、再生放电电路和选择电路，所述再生放电电路具有两个工作模式，第一个工作模式时用于在伺服驱动器通电时用于保护电机，第二个工作模式时用于在伺服驱动器断电时为母线电容放电。本发明通过使用伺服驱动器的自身的再生制动电路，在其信号端增加分压电阻和继电器即可使再生制动电路可以在驱动器运行时再生制动功能，断电时母线放电功能；避免了使用体积较大的功率电阻来放电，降低了整体体积；元器件更少，提高了电路可靠性和抗扰能力。

Description

一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路、控制方法及 伺服驱动器
技术领域
本发明涉及驱动器技术领域，具体涉及一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路、控制方法及伺服驱动器。
背景技术
伺服驱动器是一种将交流输入整流成为直流电，再经由逆变输出三相交流电控制电机旋转的电力装置。为了在电机运行中维持整流后的直流母线电压稳定，一般在母线上会连接较大的电容器进行稳压。当装置断电后，由于母线电容没有快速的放电路径，导致母线长时间保持较高的电压，对维护和操作人员带来安全隐患。
专利号为CN203674754U的中国实用新型专利公开了一种母线电容放电装置，包括母线电容；断电检测单元，包括控制电源和控制开关，控制电源输出端与控制开关输入端连接；放电单元，包括电压保持电路、开关电路和放电元件，电压保持电路输入端与母线电容并联，电压保持电路输出端与开关电路输入端连接，开关电路的输出端与放电元件连接；控制开关输出端与开关电路输入端连接。但是该实用新型专利电路结构复杂，需要额外增加较多电路。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种伺服驱动器电源断电后母线电放电电路、控制方法及伺服驱动器。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路，包括：
分压电路：所述分压电路第一端连接母线电容C的一端，所述分压电路的第二端连接所述母线电容C的另一端，所述分压电路用于对母线电压进行分压；
再生放电电路：所述再生放电电路的输入端连接所述分压电路第一端，所述再生放电电路的输出端连接所述分压电路的第二端，所述再生放电电路具有两个工作模式，第一个工作模式时用于在伺服驱动器通电时用于保护电机，第二个工作模式时用于在所述伺服驱动器断电时为母线电容C放电；
选择电路：所述选择电路包括任意数量的继电器和再生信号输入端子，所有的所述继电器的线圈都分别连接交流电的火线L和零线N，所有的所述继电器的触点开关都串联在一起组成开关串，所述开关串的一端连接所述分压电路的第三端，所述开关串的另一端连接所述再生放电电路的控制端且公共端连接所述再生信号输入端子，所述选择电路用于控制再生放电电路的工作模式。
进一步地，所述分压电路包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端连接所述母线电容 C的一端且公共端连接所述再生放电电路的输入端，所述电阻R1的另一端连接所述电阻R2 的一端，所述电阻R2的另一端连接所述分压电路的第二端且公共端连接所述再生放电电路的输出端。
进一步地，所述再生放电电路包括电阻R3、二极管D和导通开关，所述电阻R3的一端连接所述二极管D的负极且公共端连接所述分压电路第一端，所述电阻R3的另一端连接所述二极管D的正极且公共端连接所述导通开关的输入端，所述导通开关的输出端连接所述分压电路的第二端，所述导通开关的控制端连接所述选择电路的输出端。
进一步地，所述导通开关具体为IGBT。
进一步地，所述选择电路包括任意数量的继电器和再生信号输入端子，所有的所述继电器的线圈分别连接交流电的火线L和零线N、或分别连接三相交流电的其中两条相线，所有的所述继电器的触点开关都串联在一起组成开关串，所述开关串的一端连接所述分压电路的第三端，所述开关串的另一端连接所述再生放电电路的控制端且公共端连接所述再生信号输入端子，所述选择电路用于控制再生放电电路的工作模式。
进一步地，所述继电器具体为一个继电器，所述继电器的线圈与交流电连接，所述继电器的触点开关的一端连接所述分压电路的第三端，所述继电器的触点开关的另一端连接所述再生放电电路的控制端且公共端连接所述再生信号输入端子。
进一步地，所有的所述触点开关都为常闭触点开关。
第二方面，本发明还提供一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法，所述伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法应用于第一方面所述的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路。
进一步地，所述伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法，所述伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法为：
所述伺服驱动器上电后，所述继电器的触点开关全部断开，通过所述再生信号输入端子输入再生信号控制所述IGBT导通，当所述IGBT导通时，所述电阻R3和所述二极管D接入所述伺服驱动器的电路，在电机制动时通过所述电阻R3和所述二极管D消除电机中的反向电动势；
所述伺服驱动器断电时，所述继电器的触点开关全部导通，使所述IGBT导通，所述电阻 R3和所述二极管D未接入所述伺服驱动器的电路，通过所述电阻R3和所述二极管D消耗所述母线电容C中的电压。
第三方面，本发明还提供一种伺服驱动器，所述伺服驱动器包括第一方面所述的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路、控制方法及伺服驱动器，使用伺服驱动器的自身的再生制动电路，在其信号端增加分压电阻和继电器即可使再生制动电路可以在驱动器运行时再生制动功能，断电时母线放电功能；避免了使用体积较大的功率电阻来放电，降低了整体体积；元器件更少，提高了电路可靠性和抗扰能力。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的实施例1的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的拓扑结构图。
图2是本发明的实施例2的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的拓扑结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1，伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路。
如附图1所示，本实施例的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路，用于两相交流电供电的伺服驱动器，包括：
分压电路10：分压电路10第一端连接母线电容C的一端，分压电路10的第二端连接母线电容C的另一端，分压电路10用于对母线电压进行分压；
再生放电电路20：再生放电电路20的输入端连接分压电路10第一端，再生放电电路20 的输出端连接分压电路10的第二端，再生放电电路20具有两个工作模式，第一个工作模式时用于在伺服驱动器通电时用于保护电机，第二个工作模式时用于在伺服驱动器断电时为母线电容C放电；
选择电路：所述选择电路包括任意数量的继电器和再生信号输入端子，所有的所述继电器的线圈都分别连接交流电的火线L和零线N，所有的所述继电器的触点开关都串联在一起组成开关串，所述开关串的一端连接所述分压电路的第三端，所述开关串的另一端连接所述再生放电电路的控制端且公共端连接所述再生信号输入端子，所述选择电路用于控制再生放电电路的工作模式；
所有的所述触点开关都为常闭触点开关。
其中，再生放电电路20包括电阻R3、二极管D和导通开关，R3为功率电阻，导通开关可以为MOS管、三极管、IGBT等导通开关，本实施例的导通开关以IGBT为例进行说明。电阻R3的一端连接二极管D的负极且公共端电阻R1的一端和母线电容C的一端，电阻R3的另一端连接二极管D的正极且公共端连接IGBT的集电极，IGBT的发射极连接电阻R2的另一端， IGBT的基极连接触点开关的另一端且公共端连接再生信号输入端子。
当继电器的触点开关闭合时，IGBT可以通过分压后的电压V触发导通，此时再生信号无法对IGBT造成影响，母线电容C的电压经过电阻R3和二极管D后放电，二极管D为续流二极管；当继电器的触点开关断开时，IGBT受再生信号的控制，电阻R3和二极管D组成再生电路，在电机制动时消耗反向电动势。
分压电路10包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端连接母线电容C的一端且公共端连接电阻R3的一端和二极管D的负极端，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接IGBT的一端且公共端连接IGBT的发射极，为避免伺服驱动器正常工作时造成损耗，电阻R1和电阻R2的阻值之和至少为20KΩ。
电阻R1和电阻R2构成分压电路10，继电器的触点开关闭合时，分压后的电压V经过继电器的触点开关后输入IGBT的门极，使IGBT导通，电压V满足以下公式： V＝Vc*R2/(R1+R2),其中Vc为母线电容C的电压，根据母线电容C的电压Vc选择不同阻值的电阻R1和电阻R2，分压后的电压V可以触发IGBT导通。
选择电路30包括一个继电器和再生信号输入端子，继电器包括线圈S1和常闭触点开关 S2，线圈S1的两端分别连接交流电的火线L和零线N，所述继电器的常闭触点开关S2的一端连接所述分压电路的第三端，所述继电器的触点开关的另一端连接所述再生放电电路的控制端且公共端连接所述再生信号输入端子。
继电器的线圈S1通断由伺服驱动器的输入端电流决定，在驱动器断电的瞬间，继电器的线圈S1就会断电，反应更加迅速，常闭触点开关S2在伺服驱动器上电时断开，使IGBT受再生信号控制，伺服器断电的瞬间闭合，使IGBT导通，通过电阻R3和二极管D消耗掉母线电容C的电压。
本实施例的工作原理：伺服驱动器上电时，继电器的线圈S1得电，继电器的常闭触点 S2开关断开，IGBT的导通受再生信号输入端子输入的再生信号控制，电阻R3和二极管D构成再生电路，在电机制动时消耗反向电动势；当伺服驱动器断电时，继电器的线圈S1失电，继电器的常闭触点开关S2闭合，IGBT由分压后的电压V导通，再生信号失效，电阻R3和二极管D构成放电电路，通过IGBT和二极管D释放母线中的电压。
本实施例的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路，使用伺服驱动器的自身的再生制动电路，在其信号端增加分压电阻和继电器即可使再生制动电路可以在驱动器运行时再生制动功能，断电时母线放电功能；避免了使用体积较大的功率电阻来放电，降低了整体体积；元器件更少，提高了电路可靠性和抗扰能力。
实施例2，伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路。
如附图2所示，本实施例和实施例1的不同之处在于，本实施例的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路用于三相交流电供电的伺服驱动器，本实施例的选择电路30包括三个继电器和三个再生信号输入端子，第一继电器的线圈S1A连接三相交流电输入端的U相和V相，第二继电器的线圈S1B连接三相交流电输入端的U相和W相，第三继电器的线圈S1C连接三相交流电输入端的W相和V相，第一继电器的常闭触点开关S2A的一端连接电阻R1的另一端且公共端连接电阻R2的一端，第一继电器的常闭触点开关S2A的另一端连接第二继电器的常闭触点开关S2B的一端，第二继电器的常闭触点开关S2B的另一端连接第三继电器的常闭触点开关S2C的一端，第三继电器的常闭触点开关S2C的另一端连接再生信号输入端子。
本实施的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路只有在三相交流电的每一相都断电时，分压电路10产生的驱动信号才能使IGBT导通，电阻R3和二极管D才可接入母线进行放电，这样可以避免三相交流电的三相输入中任意缺相导致的误放电。
实施例3，一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法。
本实施例提供了一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法，所述伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法应用于实施例1或实施例2所述的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路。
进一步地，伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法，伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法为：
伺服驱动器上电后，继电器的触点开关全部断开，通过再生信号输入端子输入再生信号控制IGBT导通，当IGBT导通时，电阻R3和二极管D接入伺服驱动器的电路，在电机制动时通过电阻R3和二极管D消除电机中的反向电动势；
伺服驱动器断电时，继电器的触点开关全部导通，使IGBT导通，电阻R3和二极管D未接入伺服驱动器的电路，通过电阻R3和二极管D消耗母线电容C中的电压。
实施例4，一种伺服驱动器。
一种伺服驱动器，所述伺服驱动器包括实施例1或实施例2所述的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路，其特征在于，包括：
分压电路：所述分压电路第一端连接母线电容C的一端，所述分压电路的第二端连接所述母线电容C的另一端，所述分压电路用于对母线电压进行分压；再生放电电路：所述再生放电电路的输入端连接所述分压电路第一端，所述再生放电电路的输出端连接所述分压电路的第二端，所述再生放电电路具有两个工作模式，第一个工作模式时用于在伺服驱动器通电时用于保护电机，第二个工作模式时用于在所述伺服驱动器断电时为母线电容C放电；
选择电路：所述选择电路包括继电器和再生信号输入端子；
当交流电为单相交流电时，选择电路包括一个继电器和再生信号输入端子，继电器的线圈的两端分别连接单相交流电的火线L和零线N，继电器的触点开关的一端连接所述分压电路的第三端，触点开关的另一端连接所述再生放电电路的控制端且公共端连接所述再生信号输入端子，继电器的触点开关为常闭触点开关；
当交流电为三相交流电时，选择电路包括三个继电器和再生信号输入端子，第一继电器的线圈的两端分别连接三相交流电的输入端的U相和V相，第二继电器的线圈的两端分别连接三相交流电的输入端的U相和W相，第三继电器的线圈的两端分别连接三相交流电的输入端的W相和V相，第一至第三继电器的触点开关都串联在一起组成开关串，所述开关串的一端连接所述分压电路的第三端，所述开关串的另一端连接所述再生放电电路的控制端且公共端连接所述再生信号输入端子，第一至第三继电器的触点开关都为常闭触点开关；
所述选择电路用于控制再生放电电路的工作模式。
2.如权利要求1所述的一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路，其特征在于，所述分压电路包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端连接所述母线电容C的一端且公共端连接所述再生放电电路的输入端，所述电阻R1的另一端连接所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接所述分压电路的第二端且公共端连接所述再生放电电路的输出端。
3.如权利要求1所述的一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路，其特征在于，所述再生放电电路包括电阻R3、二极管D和导通开关，所述电阻R3的一端连接所述二极管D的负极且公共端连接所述分压电路第一端，所述电阻R3的另一端连接所述二极管D的正极且公共端连接所述导通开关的输入端，所述导通开关的输出端连接所述分压电路的第二端，所述导通开关的控制端连接所述选择电路的输出端。
4.如权利要求3所述的一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路，其特征在于，所述导通开关具体为IGBT。
5.一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法，其特征在于，所述伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法应用于权利要求4所述的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路。
6.如权利要求5所述的一种伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法，其特征在于，所述伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路的控制方法为：所述伺服驱动器上电后，所述继电器的触点开关全部断开，通过所述再生信号输入端子输入再生信号控制所述IGBT导通，当所述IGBT导通时，所述电阻R3和所述二极管D接入所述伺服驱动器的电路，在电机制动时通过所述电阻R3和所述二极管D消除电机中的反向电动势；
所述伺服驱动器断电时，所述继电器的触点开关全部导通，使所述IGBT导通，所述电阻R3和所述二极管D未接入所述伺服驱动器的电路，通过所述电阻R3和所述二极管D消耗所述母线电容C中的电压。
7.一种伺服驱动器，其特征在于，所述伺服驱动器包括权利要求1至4任意一项所述的伺服驱动器电源断电后母线电容放电电路。
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