CN111313796A - 可切换驱动模式的驱动电路、方法、变频器及设备 - Google Patents

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刘钰
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Abstract

本发明公开一种可切换驱动模式的驱动电路、方法、变频器及设备。其中，该电路包括：整流单元，包括第一输入端和输出端，所述整流单元的输出端连接逆变单元的输入端，所述整流单元与所述逆变单元之间的线路连接所述整流单元的第二输入端；第一开关，设置于所述整流单元的第一输入端与所述逆变单元的输出端之间，用于通过断开或闭合控制所述驱动电路在串联模式和并联模式之间切换；所述逆变单元，输出端连接负载；电容，并联接入所述整流单元和所述逆变单元之间，通过本发明，实现驱动电路的串联和并联模式的切换，从而使被闲置的整流单元转变为备用逆变单元，得到充分利用。

Description

可切换驱动模式的驱动电路、方法、变频器及设备
技术领域
本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种可切换驱动模式的驱动电路、方法、变频器及设备。
背景技术
随着电力电子技术的发展，电流变换技术迅速发展的情况下，直流供电系统将越来越多，如图1所示，常见的直流供电的变频器是由现有的交流输入的变频器改造，交流变频器分为整流单元和逆变单元，整流单元负责将交流电压变为直流电压，也可以从整流单元的前端输入直流，利用模块内部的二极管导通，同时起到防反接的工作，实现直流驱动电机，但是该方案存在前端的整流单元闲置，将电压从交流变为直流后，整流单元实际对直流输入的电机无实际作用，相当于闲置在电路中，无法使用。
针对现有技术中交流输入变频器改为直流输入变频器时，整流单元被闲置的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供一种可切换驱动模式的驱动电路、方法、变频器及设备，以解决现有技术中交流输入变频器改为直流输入变频器时，整流单元被闲置的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可切换驱动模式的驱动电路，其中，该电路包括：
整流单元，包括第一输入端和输出端，所述整流单元的输出端连接逆变单元的输入端，所述整流单元与所述逆变单元之间的线路连接所述整流单元的第二输入端；
第一开关，设置于所述整流单元的第一输入端与所述逆变单元的输出端之间，用于通过断开或闭合控制所述驱动电路在串联模式和并联模式之间切换；
所述逆变单元，输出端连接负载；
电容，并联接入所述整流单元和所述逆变单元之间。
进一步地，所述电路还包括：第二开关，所述第二开关一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元的第一输入端或第二输入端连接。
进一步地，所述第二开关为双刀双掷开关。
进一步地，所述整流单元包括三相整流桥电路。
进一步地，所述逆变单元包括三相逆变桥电路。
本发明还提供了一种变频器，包括上述驱动电路。
本发明还提供了一种设备，包括电机，还包括上述变频器。
本发明还提供了一种可切换驱动模式的驱动方法，其中，该方法包括：
在串联模式下，控制整流单元为电容充电；其中，所述电容并联接入所述整流单元和所述逆变单元之间；
充电完成后，控制整流单元的第二输入端与直流电源导通；
控制整流单元的第一输入端与逆变单元的输出端之间导通，进而控制所述驱动电路切换为并联模式。
进一步地，在串联模式下，控制整流单元为电容充电，包括：
控制所述整流单元的第一输入端与直流电源之间导通，从而为电容充电。
进一步地，控制所述整流单元的第一输入端与直流电源之间导通，包括：
控制第二开关的两个闸片掷于所述整流单元的第一输入端的其中两个连接端点；
其中，所述第二开关一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元的第一输入端或第二输入端连接。
进一步地，充电完成后，控制整流单元的第二输入端与直流电源导通，包括：
控制第二开关的两个闸片掷于所述整流单元的第二输入端的两个连接端点；
其中，所述第二开关一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元的第一输入端或第二输入端连接，为双刀双掷开关。
进一步地，控制整流单元的第一输入端与逆变单元的输出端之间导通，进而控制所述驱动电路切换为并联模式，包括：
控制第一开关导通，其中，所述第一开关设置在所述整流单元的输入端与所述逆变单元的输出端之间。
进一步地，控制整流单元的第一输入端与逆变单元的输出端之间导通，进而控制所述驱动电路切换为并联模式后，所述方法还包括：
控制第一开关断开，
控制所述第整流单元的第一输入端与直流电源导通，进而控制所述驱动电路切换为串联模式。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法。
应用本发明的技术方案，在现有的整流单元输出端与逆变单元输入端之间引出整流单元的第二输入端，并且在整流单元的输入端与逆变单元之间设置第一开关，通过控制第二输入端或第二输入端的导通，实现驱动电路的串联和并联模式的切换，从而使被闲置的整流单元转变为备用逆变单元，得到充分利用。
附图说明
图1为现有技术中的变频器的结构图；
图2为根据本发明实施例的驱动电路的结构图；
图3为根据本发明另一实施例的驱动电路的结构图；
图4为根据本发明实施例的串联模式的驱动电路的结构图；
图5为根据本发明实施例的并联模式的驱动电路的结构图；
图6为根据本发明又一实施例的驱动电路结构图；
图7为根据本发明实施例的驱动方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述开关，但这些开关不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同作用的开关区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一开关也可以被称为第二开关，类似地，第二开关也可以被称为第一开关。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
实施例1
本实施例提供一种可切换驱动模式的驱动电路，图2为根据本发明实施例的驱动电路的结构图，如图2所示，该驱动电路包括：整流单元11，包括第一输入端和输出端，所述第一输入端包括第一连接端点a1和第二连接端点a2和第三连接端点a3，所述整流单元11的输出端连接逆变单元12的输入端，所述整流单元11与所述逆变单元12之间的线路连接所述整流单元11的第二输入端，所述第二输入端包括第三连接端点b1和第四连接端点b2；第一开关K1，设置于所述整流单元11的第一输入端与所述逆变单元12的输出端之间，用于通过断开或闭合控制所述驱动电路在串联模式和并联模式之间切换；逆变单元12的输出端连接负载；电容C，并联接入所述整流单元和所述逆变单元之间，通过所述整流单元11对所述电容C进行充电。
具体实施时，在串联模式下，所述第一开关K1断开，所述整流单元11的第一输入端的第一连接端点a1和第二连接端点a2与直流电源导通，所述整流单元11与所述逆变单元12串联接入直流电源和负载13之间，直流电先经过所述整流单元11，再经过所述逆变单元12，转换为交流电，输出至负载13；在并联模式下，所述第一开关K1闭合，所述整流单元11的第二输入端的第三连接端点b1和第四连接端点b2与直流电源导通，所述整流单元11和所述逆变单元12并联连接在直流电源和负载13之间，一路直流电经过所述逆变单元12将直流电转换为交流电，输出至负载13；另一路直流电经过所述整流单元11的第二输入端，再经过整流单元11的第一输入端的第一连接端点a1和第二连接端点a2和第三连接端点a3后输出至负载13，由于整流单元11的第二输入端连接原整流单元11的输出端，第一输入端通过第一开关K1连接负载13，因此，当驱动电路由串联模式下切换至并联模式后，所述整流单元11的原来的输出端变为直流输入端，原来的第一输入端变为直流输出端，整流单元11的初始的作用为将交流电变换为直流电，将输入端与输出端对调之后，其作用变为将直流电转换为交流电，与逆变单元12的作用相同，因此，可以作为备用的逆变单元，当电路中的中的逆变单元12发生故障，无法正常使用时，可以使整流单元11的输出端与第一输入端之间导通，并且控制整流单元11的第一输入端与负载13之间导通，通过整流单元11实现将直流电转换为交流电的作用，驱动负载。
本实施例的驱动电路，在现有的整流单元输出端与逆变单元输入端之间引出整流单元的第二输入端，并且在整流单元的输入端与逆变单元之间设置第一开关，通过控制第二输入端或第二输入端的导通，实现驱动电路的串联模式和并联模式的切换，从而使被闲置的整流单元转变为备用逆变单元，得到充分利用。
实施例2
本实施例提供另一种可切换驱动模式的驱动电路，图3为根据本发明另一实施例的驱动电路的结构图，为了实现使用同一直流电源完成串联模式和并联模式之间的切换，如图3所示，在上述实施的基础上，该电路还包括：第二开关K2，所述第二开关K2一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元11的第一输入端或第二输入端连接，当需要切换为串联模式时，控制所述第二开关K2的一端与直流电源导通，另一端与所述整流单元11的第一输入端导通，使直流电依次经过整流单元11和逆变单元12，再输出至负载13，当需要切换至并联模式时，所述第二开关K2的一端与直流电源导通，另一端与所述整流单元11的第二输入端导通，使直流电分别经过整流单元11和所述逆变单元12，再输出至负载。
在具体实施时，为了实现两个连接点的同时切换，所述第二开关K2为双刀双掷开关，当需要切换为串联模式时，控制所述第二开关K2的一端与直流电源导通，另一地端的其中一个闸片掷于所述整流单元11的第一输入端的第一连接端点a1，另一闸片掷于所述整流单元11的第一输入端的第二连接端点a2，当需要切换至并联模式时，控制所述第二开关K2的一端与直流电源导通，另一地端的其中一个闸片掷于所述整流单元11的第二输入端的第三连接端点b1，另一闸片掷于所述整流单元11的第二输入端的第四连接端点b2。
需要说明的是，以上只是本发明的一个优选实施例，在其他实施例中，所述第二开关K2也可以包括第一子开关、第二子开关、第三子开关和第四子开关，分别设置在第一连接端点a1、第二连接端点a2、第三连接端点b1、第四连接端点b2与直流电源时间，在串联模式下，控制第一子开关和第二子开关导通，在并联模式下，控制第三子开关和第四子开关导通。
图4为根据本发明实施例的串联模式的驱动电路的结构图，如图4所示，所述整流单元11包括三相整流桥电路，所述三相整流桥电路包括第一桥整流桥、第二整流桥和第三整流桥，所述第一桥整流桥包括内部反向并联二极管的第一晶体管Q1和具有相同结构的第二晶体管Q2，所述第一晶体管Q1和第二晶体管Q2之间的线路连接第一连接端点a1，所述第二桥整流桥包括与第一晶体管Q1结构相同的第三晶体管Q3和第四晶体管Q4，所述第三晶体管Q3和第四晶体管Q4之间的线路连接第二连接端点a2，所述第三桥整流桥包括与第一晶体管Q1结构相同的第五晶体管Q5和第六晶体管Q6，所述第五晶体管Q5和第六晶体管Q6之间的线路连接第三连接端点a3，在串联模式下，所述第一连接端点a1与所述第二连接端点a2连接直流电源的正负极，所述第三连接端点a3悬空。
如图4所示，所述逆变单元包括三相逆变桥电路，所述三相逆变桥电路包括第一桥逆变桥、第二逆变桥和第三逆变桥，所述第一桥逆变桥包括内部反向并联二极管的第七晶体管Q7和具有相同结构的第八晶体管Q8，所述第七晶体管Q7和第八晶体管Q8之间的线路连接第一相线U，所述第二桥逆变桥包括与第七晶体管Q7结构相同的第九晶体管Q9和第十晶体管Q10，所述第九晶体管Q9和第十晶体管Q10之间的线路连接第二相线V，所述第三桥逆变桥包括与第七晶体管Q7结构相同的第十一晶体管Q11和第十二晶体管Q12，所述第十一晶体管Q11和第十二晶体管Q12之间的线路连接第三相线W，在串联模式下，所述第一相线U、第二相线V和第三相线W向负载输出三相交流电。
图5为根据本发明实施例的并联模式的驱动电路的结构图，如图5所示，在并联模式下，所述整流单元11的输入端连接直流电源，直流电经过三相整流桥后，通过第一相线U、第二相线V和第三相线W向负载输出三相交流电，整流单元11的第一相线U、第二相线V和第三相线W分别为串联模式下整流单元11的第一输入端的第一连接端点a1和第二连接端点a2和第三连接端点a3所连接的三条线。
实施例3
本实施例提供另一种可切换驱动模式的驱动电路，图6为根据本发明又一实施例的驱动电路结构图，如图6所示，该驱动电路包括：
整流模块51(即上述实施例中的整流单元11)、逆变模块52(即上述实施例中的逆变单元12)、电机负载53(即上述实施例中的负载13)、模式投切开关K3(及上述实施例中的第一开关K1)、选择开关K4(即上述实施例中的第二开关K2)以及电容C1，其中，所述整流模块51包括第一输入端和输出端，所述整流模块51的输出端连接逆变模块52的输入端，所述整流模块51与所述逆变模块52之间的线路连接所述整流模块51的第二输入端；所述逆变模块52的输出端连接负载；所述模式投切开关K3设置于所述整流模块51的第一输入端与所述逆变模块52的输出端之间，用于通过断开或闭合控制所述驱动电路在串联模式和并联模式之间切换；所述选择开关K4用于实现所述直流电源与所述整流模块51的第一直流输入端或第二直流输入端择一地导通；所述电容C1并联接入所述整流单元和所述逆变单元之间，通过所述整流模块51对所述电容C1进行充电。
本实施例可以将通用变频器直流化输入后闲置的整流模块利用起来，形成备用的逆变模块或变成并联的功率电压模块驱动电机负载53，实现冗余备份或模块间的功率均分，驱动电机负载53，形成支持并联运行或具备冗余逆变单元的驱动电路。本实施例的工作原理如下：
首先，利用变频器原有结构给中间电容充电，结构变换必须在中间电容充电完成后进行；具体包括：控制选择开关K4掷于第一直流输入端处，通过直流模块51给电容C1充电，充电完成后，电容C1两端产生电压；
然后，在电容C1产生电压后，将选择开关K4从第一直流输入端处切换到第二直流输入端，并将模式投切开关K3闭合，将驱动电路切换至并联模式。
模式切换结束后，整流模块51的输出端(即上述实施例中的第一输入端)已连接至电机负载53；整流模块51和逆变模块构成并联驱动系统或冗余备份驱动系统；
通过系统驱动模式的切换可以快速将交流输入的变频器改为直流输入的变频器，且不浪费整流模块，本发明适用于交流输入的变频离心机、空调，以及需要通过变频器将直流输入转变为交流输入的所有场合；并联运行的整流模块的作用与逆变模快相同，能够均分逆变模块的一部分功率，通过冗余的逆变模块为电机负载供电，就是当其中一个逆变模块出现故障后，另一个逆变模块可以立即作为备用逆变模块为电机负载供电，实现冗余逆变模块的备用。
实施例4
本实施例提供一种可切换驱动模式的驱动方法，图7为根据本发明实施例的驱动方法的流程图，如图7所示，该方法包括：
S101，在串联模式下，控制整流单元为电容充电；其中，所述电容并联接入所述整流单元和所述逆变单元之间；
S102，充电完成后，控制整流单元的第二输入端与直流电源导通；
S103，控制整流单元的第一输入端与逆变单元的输出端之间导通，进而控制所述驱动电路切换为并联模式。
为了实现对电容充电，具体实施时，步骤S101，包括：控制所述整流单元的第一输入端与直流电源之间导通，从而为电容充电，具体地，控制所述整流单元的第一输入端与直流电源之间导通，包括：控制第二开关的两个闸片掷于所述整流单元的第一输入端的第一连接端点a1和第二连接端点a2，以控制所述整流单元的第一输入端与直流电源导通，进而控制直流电通过第一输入端输入整流单元，通过整流单元为电容C充电，同时直流电还通过整流单元的输出端输出至逆变单元，通过逆变单元后转换为交流电输出至负载；其中，所述第二开关一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元的第一输入端或第二输入端连接。
具体实施时，为了实现第一输入端和第二输入端两个直流输入端的切换，步骤S102，包括：
控制第二开关的两个闸片掷于所述整流单元的第二输入端的第三连接端点b1和第四连接端点b2，以控制所述整流单元的第二输入端与直流电源导通，进而控制直流电通过第二输入端输入整流单元，通过第一输入端输出整流单元，经过整流单元转换为交流电源，传输至负载；其中，所述第二开关一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元的第一输入端或第二输入端连接。
具体实施时，为了控制串联模式与并联模式之前的来回切换，步骤S103，包括：控制第一开关导通，其中，所述第一开关设置在所述整流单元的输入端与所述逆变单元的输出端之间在控制。
具体实施时，为了将驱动电路切换回串联模式，控制整流单元的第一输入端与逆变单元的输出端之间导通，进而控制所述驱动电路切换为并联模式后，所述方法还包括：控制第一开关断开；控制所述第整流单元的第一输入端与直流电源导通，进而控制所述驱动电路切换为串联模式。从而实现将并联模式切换为串联模式。
实施例5
本实施例提供一种变频器，包括上述驱动电路。
实施例6
本实施例还提供一种设备，包括电机，还包括实施例5中的变频器。
实施例7
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法。
以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种驱动电路，其特征在于，所述电路包括：
整流单元，包括第一输入端和输出端，所述整流单元的输出端连接逆变单元的输入端，所述整流单元与所述逆变单元之间的线路连接所述整流单元的第二输入端；
第一开关，设置于所述整流单元的第一输入端与所述逆变单元的输出端之间，用于通过断开或闭合控制所述驱动电路在串联模式和并联模式之间切换；
所述逆变单元，输出端连接负载；
电容，并联接入所述整流单元和所述逆变单元之间。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：第二开关，所述第二开关一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元的第一输入端或第二输入端连接。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二开关为双刀双掷开关。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述整流单元包括三相整流桥电路。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逆变单元包括三相逆变桥电路。
6.一种变频器，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的驱动电路。
7.一种设备，包括电机，其特征在于，所述设备还包括权利要求6所述的变频器。
8.一种驱动方法，应用于权利要求1至5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述方法包括：
在串联模式下，控制整流单元为电容充电；其中，所述电容并联接入所述整流单元和所述逆变单元之间；
充电完成后，控制整流单元的第二输入端与直流电源导通；
控制整流单元的第一输入端与逆变单元的输出端之间导通，进而控制所述驱动电路切换为并联模式。
9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，在串联模式下，控制整流单元为电容充电，包括：
控制所述整流单元的第一输入端与直流电源之间导通，从而为电容充电。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，控制所述整流单元的第一输入端与直流电源之间导通，包括：
控制第二开关的两个闸片掷于所述整流单元的第一输入端的其中两个连接端点；
其中，所述第二开关一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元的第一输入端或第二输入端连接。
11.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，充电完成后，控制整流单元的第二输入端与直流电源导通，包括：
控制第二开关的两个闸片掷于所述整流单元的第二输入端的两个连接端点；
其中，所述第二开关一端连接直流电源，另一端择一地与所述整流单元的第一输入端或第二输入端连接。
12.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，控制整流单元的第一输入端与逆变单元的输出端之间导通，进而控制所述驱动电路切换为并联模式，包括：
控制第一开关导通，其中，所述第一开关设置在所述整流单元的输入端与所述逆变单元的输出端之间。
13.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，控制整流单元的第一输入端与逆变单元的输出端之间导通，进而控制所述驱动电路切换为并联模式后，所述方法还包括：
控制第一开关断开，
控制所述第整流单元的第一输入端与直流电源导通，进而控制所述驱动电路切换为串联模式。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求8至13中任一项所述的方法。
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