CN112234693A - 一种母线充电控制装置、驱动器及其母线充电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种母线充电控制装置、驱动器及其母线充电控制方法，该装置包括：控制单元，用于在驱动器接入充电电源的情况下，控制充电控制单元所在支路断开，并控制电流抑制单元所在支路开通；电流抑制单元，用于采样充电电源的输入电流，并根据采样结果在输入电流发生变化的情况下对输入电流的变化进行抑制；控制单元，还用于在母线电容经电流抑制单元充电完毕的情况下，控制电流抑制单元所在支路断开，并控制充电控制单元所在支路开通；充电控制单元，用于控制充电电源为母线电容充电。该方案，可以解决在驱动器输入电路前级使用PTC电阻抑制输入电流存在控制难度较大的问题，达到降低对驱动器输入电路前级输入电流的抑制难度的效果。

Description

一种母线充电控制装置、驱动器及其母线充电控制方法

技术领域

本发明属于充电控制技术领域，具体涉及一种母线充电控制装置、驱动器及其母线充电控制方法，尤其涉及一种可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路、驱动器及其母线充电控制方法。

背景技术

随着工业自动化的发展，市场上对驱动器的需求也越来越大，对于小功率的驱动器产品而言，其所需要的母线储能电容一般来说不会太大，充电的时间也不会太长，但应用到大功率驱动器产品时，特别是共直流母线的伺服驱动器产品时，就必然需要更大更多的储能电容。

在驱动器稳定工作时三相交流输入电源经过整流桥整流后的直流电源会通过继电器为母线供电(即为母线的储能电容充电)，但在上电的初始过程中，直流电源和母线的压差能高达540V(以三相380V输入为例)会产生极大的电流，这会对电源后级的储能电容电路造成损害，长时间会缩短储能电容的使用寿命，所以一般驱动器产品会在输入电路前级使用PTC电阻(即正温度系数电阻)来抑制输入电流的增长过大，其中PTC电阻的阻值越大流过的电流越小，等到母线储能电容充满电后(母线储能电容充满电时母线和电源的压差为0V左右)立即切断PTC电阻，再由继电器给母线电容充电。但PTC电阻发热时阻值会变大而无法准确控制PTC电阻的阻值，使得采用PTC电阻抑制输入电流的控制难度较大。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种母线充电控制装置、驱动器及其母线充电控制方法，以解决在驱动器输入电路前级使用PTC电阻抑制输入电流存在控制难度较大的问题，达到降低对驱动器输入电路前级输入电流的抑制难度的效果。

本发明提供一种母线充电控制装置，包括：电流抑制单元、充电控制单元和控制单元；其中，所述控制单元，用于在驱动器接入充电电源以进行充电的情况下，控制所述充电控制单元所在支路断开，并控制所述电流抑制单元所在支路开通；所述电流抑制单元，用于采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制；所述控制单元，还用于在所述母线电容经所述电流抑制单元充电完毕的情况下，控制所述电流抑制单元所在支路断开，并控制所述充电控制单元所在支路开通；所述充电控制单元，用于控制所述充电电源为所述母线电容充电。

可选地，所述电流抑制单元包括采样比较单元和阻值调节单元；其中，所述采样比较单元，用于采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数；以及，根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化；所述阻值调节单元，用于在所述输入电流发生变化的情况下，调节接入电阻的阻值大小，以对所述输入电流的变化进行抑制。

可选地，所述采样比较单元，包括：采样模块和比较模块；其中，所述采样模块，用于采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数；所述采样比较单元根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化，包括：所述比较模块，用于将所述采样参数与设定参数进行比较；若所述采样参数与所述设定参数的差值大于设定阈值的正值，则确定所述输入电流变大，以调大接入电阻的阻值；若所述采样参数与所述设定参数的差值小于设定阈值的负值，则确定所述输入电流变小，以调小接入电阻的阻值。

可选地，所述阻值调节单元，包括：数字电位器；其中，所述数字电位器的第一输入端，连接至所述采样比较单元；所述数字电位器的第二输入端，连接至所述充电电源；所述数字电位器的输出端，连接至所述母线电容。

可选地，所述比较模块，包括：一级比较器；所述一级比较器，用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行一级比较，经所述一级比较得到的比较结果用于调节所述数字电位器中接入电阻的阻值大小。

可选地，所述阻值调节单元，包括：模拟开关和电阻网络，所述模拟开关和所述电阻网络相连；其中，所述电阻网络的第一输入端，经所述模拟开关连接至所述采样比较单元；所述电阻网络的第二输入端，连接至所述充电电源；所述电阻网络的输出端，连接至所述母线电容。

可选地，所述比较模块，包括：两级以上比较器；所述两级以上比较器，用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行两级以上的分级比较，经所述分级比较得到的分级比较结果用于对应控制所述模拟开关的开通或关断，以调节所述电阻网络与所述模拟开关对应的并联电阻中接入电阻的阻值大小。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种驱动器，包括：以上所述的母线充电控制装置。

与上述驱动器相匹配，本发明再一方面提供一种驱动器的母线充电控制方法，包括：通过控制单元，在驱动器接入充电电源以进行充电的情况下，控制所述充电控制单元所在支路断开，并控制所述电流抑制单元所在支路开通；通过电流抑制单元，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制；通过控制单元，还在所述母线电容经所述电流抑制单元充电完毕的情况下，控制所述电流抑制单元所在支路断开，并控制所述充电控制单元所在支路开通；通过充电控制单元，控制所述充电电源为所述母线电容充电。

可选地，通过电流抑制单元，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制，包括：通过采样比较单元，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数；以及，根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化；通过阻值调节单元，在所述输入电流发生变化的情况下，调节接入电阻的阻值大小，以对所述输入电流的变化进行抑制。

可选地，通过采样比较单元根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化，包括：将所述采样参数与设定参数进行比较；若所述采样参数与所述设定参数的差值大于设定阈值的正值，则确定所述输入电流变大，以调大接入电阻的阻值；若所述采样参数与所述设定参数的差值小于设定阈值的负值，则确定所述输入电流变小，以调小接入电阻的阻值。

可选地，所述阻值调节单元，包括：数字电位器；所述比较模块，包括：一级比较器；所述一级比较器，用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行一级比较，经所述一级比较得到的比较结果用于调节所述数字电位器中接入电阻的阻值大小。

可选地，所述阻值调节单元，包括：模拟开关和电阻网络，所述模拟开关和所述电阻网络相连；所述比较模块，包括：两级以上比较器；所述两级以上比较器，用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行两级以上的分级比较，经所述分级比较得到的分级比较结果用于对应控制所述模拟开关的开通或关断，以调节所述电阻网络与所述模拟开关对应的并联电阻中接入电阻的阻值大小。

由此，本发明的方案，通过在驱动器母线充电电源的输入端加入电流变化抑制电路，对母线的输入电流进行采样，并根据采用结果调整电流变化抑制电路中电阻的阻值大小，实现对输入电流的变化的抑制，解决在驱动器输入电路前级使用PTC电阻抑制输入电流存在控制难度较大的问题，达到降低对驱动器输入电路前级输入电流的抑制难度的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的母线充电控制装置的一实施例的结构示意图；

图2为一种电流变化抑制电路的结构示意图；

图3为一种冲击电流抑制装置的结构示意图；

图4为一种冲击电流抑制电路的结构示意图；

图5为可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路的一实施例的结构示意图；

图6为可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路的另一实施例的结构示意图；

图7为本发明的母线充电控制方法的一实施例的流程示意图；

图8为本发明的方法中采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制的一实施例的流程示意图；

图9为本发明的方法中根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化的一实施例的流程示意图；

图10为可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路的再一实施例的结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

101-冲击电流抑制模块；1011-限流模块；1012-温控器；1013-发热器件；102-变压器；1021-第一线圈；1022-第二线圈；103-磁控管；3-控制装置；9-负载；11-第一电压检测电路；12-第二电压检测电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、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他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种母线充电控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该母线充电控制装置可以应用在驱动器母线充电控制中，驱动器的母线充电控制装置，可以包括：电流抑制单元、充电控制单元和控制单元，所述电流抑制单元和所述充电控制单元分别设置在驱动器的充电电源和母线电容之间，其中，该充电电源为驱动器的充电电源，该母线电容为驱动器的母线电容即储能电容。

具体地，所述控制单元，可以用于在驱动器接入充电电源以进行充电的情况下，控制所述充电控制单元所在支路断开，并控制所述电流抑制单元所在支路开通。

具体地，所述电流抑制单元，可以用于在所述电流抑制单元开通的情况下，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制。

在一个可选例子中，所述电流抑制单元可以包括采样比较单元和阻值调节单元，即在所述电流抑制支路中设置有采样比较单元和阻值调节单元，在所述充电控制支路中设置有控制开关。

具体地，所述采样比较单元，可以用于在所述电流抑制单元开通的情况下，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数；以及，根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化。

具体地，所述阻值调节单元，可以用于在所述输入电流发生变化的情况下，调节接入电阻的阻值大小，以对所述输入电流的变化进行抑制。

由此，通过采样比较电路、电阻调节网络把传统的不可控抑制电流方式提升为可控的方式，通过电流采样去获取电路运行状态，不会受到环境温度变化的影响，可实时调节接入电路中的电阻；通过对电流的控制，使充电电流平稳安全，避免了因为多次启停驱动器导致母线充电缓慢进而导致的欠压操作，降低此原因产生的危险。

可选地，所述采样比较单元，可以包括：采样模块和比较模块。

具体地，所述采样模块，可以用于在所述电流抑制单元开通的情况下，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数。

具体地，所述采样比较单元根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化，可以包括：所述比较模块，可以用于将所述采样参数与设定参数进行比较；若所述采样参数与所述设定参数的差值大于设定阈值的正值，则确定所述输入电流变大，以调大接入电阻的阻值；若所述采样参数与所述设定参数的差值小于设定阈值的负值，则确定所述输入电流变小，以调小接入电阻的阻值。

由此，通过采样比较电路、电阻调节网络把传统的不可控抑制电流方式提升为可控的方式，实现了对输入电流的实时监控，快速准确的掌握电流的趋势，保证了电流超出预期值时，电路快速的进行调节，保证电流的稳定安全；同时该方案能够精准的调节电阻，所以电流值的控制也比较精准，这使充电时间也可以较准确的控制，电路本身也不会因为环境而受影响。

更可选地，所述阻值调节单元，可以包括：数字电位器。其中，所述数字电位器的第一输入端，连接至所述采样比较单元；所述数字电位器的第二输入端，连接至所述充电电源；所述数字电位器的输出端，连接至所述母线电容。

例如：通过数字电位器中的程序去控制实际的电阻，电阻调节是无极调节，精度较高。通过电流采样及比较电路触发电路动作，可灵活改变接入电路的电阻值，不仅可以应对过流的情况，而且也能应对电流变小时的情况。

由此，通过用程序来控制阻值变化，电阻控制精度较高。

相应地，所述比较模块，可以包括：一级比较器。所述一级比较器，可以用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行一级比较，经所述一级比较得到的比较结果可以用于调节所述数字电位器中接入电阻的阻值大小。

例如：驱动器接入电源，先由支路①通过简单的采样电路，将流入母线储能电容的电流采样输入到比较器中。比较器构成的比较电路有预先电路设计的保护阈值，与采样结果进行比较，并由比较器输出比较结果。比较器将比较结果传递到数字电位器中，数字电位器对内部的无刷可变电阻进行调节，过流调大阻值，电流过小调小阻值。母线充电电流流经数字电位器中，由数字电位器限制电流完成为母线储能电容充电的过程，充电过程中数字电位器的阻值是动态的，会根据充电电流的大小重复上述步骤，直至母线充电完毕。母线充电完毕后会将采样比较电路和数值电位器所在的电路断开，之后由支路②向母线续流。

由此，通过使用输入端电流采样比较，经过模数转换后控制数字电位器的阻值发生变化，以达到抑制电流变化的目的，可以实现接入电阻的阻值的动态调节。

更可选地，所述阻值调节单元，可以包括：模拟开关和电阻网络，所述模拟开关和所述电阻网络相连。其中，所述电阻网络的第一输入端，经所述模拟开关连接至所述采样比较单元。所述电阻网络的第二输入端，连接至所述充电电源。所述电阻网络的输出端，连接至所述母线电容。

例如：通过电路本身去调节，无需而外的程序控制，电阻调节是固定档位。通过直接控制接入电路中的电阻，来实现对电流的幅值控制，即不会牺牲充电时间又能保证充电电流幅值。

由此，通过调整各级的阻值区间来提高精度，且调节方式可以通过电路本身自动调节，调节方式简便。

相应地，所述比较模块，可以包括：两级以上比较器。所述两级以上比较器，可以用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行两级以上的分级比较，经所述分级比较得到的分级比较结果可以用于对应控制所述模拟开关的开通或关断，以调节所述电阻网络与所述模拟开关对应的并联电阻中接入电阻的阻值大小。

例如：驱动器接入电源，由支路①通过采样电路进行采样，将采样值输入到各级比较器中。各级比较器的外围电路都是预先根据驱动器本身设计的，把电流分级，当产生对应级别的电流时对应的比较器输出将会变化，接着把比较结果输入到模拟开关中，控制模拟开关的关断。由各级比较器产生的结果可以判断充电电流和所计算的阈值之间的大小及差值范围，模拟开关通过开通和关断决定串接在各个模拟开关后端的电阻是否接入到电路中，从而将电流控制在可接受的范围内。母线充电电流流经模拟开关后端的电阻网络，由模拟开关决定接入电路中的电阻数量，整个过程也是动态的，电流变化时会重复上述步骤，稳定充电电流直至充电完毕。母线充电完毕后会将采样比较电路、模拟开关和电阻网络所在的电路断开，之后由支路②向母线续流。选择此方案时，如果所选的开关及支路电阻网络型号能够承受驱动器工作时的电流，那么可以继续由这个通道向母线供电，可以把继电器去除。

由此，通过对输入电流进行采样比较，不同于方案一的是需要多个比较器分级比较，然后控制模拟开关器件的开通或关断并联电阻，达到抑制电流变化的目的。

具体地，所述控制单元，还可以用于在所述母线电容经所述电流抑制单元充电完毕的情况下，控制所述电流抑制单元所在支路断开，并控制所述充电控制单元所在支路开通。

具体地，所述充电控制单元，如设置在充电电源与母线电容之间的继电器，即设置在充电支路中的继电器，可以用于在所述充电控制单元开通的情况下，控制所述充电电源为所述母线电容充电。

实际上，两条支路(即电流抑制支路和继电器支路)都可以用于给电容充电，但是电流抑制支路阻抗大，会导致发热严重，加剧损耗和温升；继电器的触点之间阻抗很小，损耗也会很小，发热也不会很大。所以最后需要断开电流抑制支路，用继电器支路充电。

由此，通过在电源输入端加入电流变化抑制电路，通过对输入电流采样反馈到控制器，再通过控制器去调节数字电位器或是模拟开关去调节接入电路中的电阻值大小，使得接入电路中的电阻值可灵活调节，从而抑制电流的变大或是变小，使母线充电过程平稳安全。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在驱动器母线充电电源的输入端加入电流变化抑制电路，代替PTC电阻抑制输入电流的变化，可以准确抑制输入电流的变化，降低了采用PTC电阻对驱动器输入电路前级输入电流的抑制难度。

根据本发明的实施例，还提供了对应于母线充电控制装置的一种驱动器。该驱动器可以包括：以上所述的母线充电控制装置。

国内目前使用的驱动器基本上都是三相220V，或者是三相380V，特别是大功率驱动器，基本上都是使用三相380V，在充电初始，三相交流输入电源通过整流桥整流的直流电压和母线电压压差比较大，如果直开通过继电器给母线充电，因为充电瞬间电流比较大，可能会损坏继电器电路和储能电容电路，长时间也会大大缩短电解电容的使用寿命，一些方案是使用的PTC电阻在抑制电流变大，充电过程如图2所示，母线充电完成后，继电器将PTC电阻断开，之后由继电器续流，但PTC电阻不受控，且存在许多的缺陷，显然加以改进非常的有必要。

其中，PTC电阻的阻值越大流过的电流越小，等到母线储能电容充满电后(母线储能电容充满电时母线和电源的压差为0V左右)立即切断PTC电阻，再由继电器给母线电容充电。因为在切断PTC电阻之前母线储能电容虽然充满电了，但是驱动器在工作时，时刻都在消耗母线上的电压，所以母线时刻都是处于充放电的状态。

图2为一种电流变化抑制电路的结构示意图。如图2所示，一种电流变化抑制电路，可以包括：继电器和PTC电阻。电源分别连接至继电器和PTC电阻，继电器连接至PTC电阻，继电器和PTC电阻分别连接至储能电容。

如图2所示的例子，电路虽然简单方便，但同时也会带来一些的问题：

例如：PTC电阻为正温度系数电阻，在电流流过时，电阻发热阻值变大，这个过程是不可控的，仅凭PTC电阻的本身特性决定，这意味着无法随意的控制其电阻值的变大或变小。另外，因为阻值大小不可控，所以在设计时如不能一次性成功设计(可能性不大)，则需要多次改版，增加了研发设计的周期，同时研发设计成本也随之增加。

又如：当驱动器反复启停时，PTC电阻会反复承受电流的冲击，温度不断升高，随之PTC电阻的阻值会不断的变大，导致输入电流减小，从而使得母线的充电变慢，特别是当启停次数较多时，母线充电时间会比首次充电长数倍。另外，由于反复启停后，母线充电过慢，可能会导致操作人员误以为母线电压充满，随即对驱动器进行操作，从而导致驱动器报警(母线欠压)，或者驱动器设计时存在的某些缺陷产生故障，造成危险。

因此选择一种新的电路来代替PTC电阻就显得比较重要。

图3为一种冲击电流抑制装置的结构示意图。如图3所示，冲击电流抑制装置，可以包括：冲击电流抑制模块101、变压器102和磁控管103。冲击电流抑制模块101，限流模块1011、温控器1012和发热器件1013。变压器102，可以包括第一线圈1021和第二线圈1022。

其中，限流模块1011可以用于限制所述磁控管103导通时产生的冲击电流，温控器1012可以用于检测环境温度，发热器件1013可以用于在电流的作用下产生热量。磁控管103，是一种用来产生微波能的电真空器件。该冲击电流抑制装置，只能大致不可控的去限制某时刻的过电流，且当发热器件异常发热时可能导致温控器件的误导通的问题。

图4为一种冲击电流抑制电路的结构示意图。如图4所示，冲击电流抑制电路，可以包括：第一电压检测电路11、第二电压检测电路12、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第一电阻R1、第一电容C1和控制装置3。输入电压经第一电压检测电路11连接至控制装置3的第一输入端，经第一开关S1、第三开关S3和负载9后连接输入参考地，经第一电阻R1和第二开关S2后连接至第一开关S1和第三开关S3的公共端，第一开关S1和第三开关S3的公共端经第二电压检测电路12连接至控制装置3的第二输入端，第一开关S1和第三开关S3的公共端还经第一电容C1后连接至输入参考地。控制装置3的第一输出端连接至第一开关S1的控制端，控制装置3的第二输出连接至第二开关S2的控制端，控制装置3的第三输出端连接至第三开关S3的控制端。该方案，在当电流变化较大，而采样电压变化不大时，控制装置不会做出调整，这会导致充电支路依然依照之前的支路，起不到抑制电流变化的作用。

在一个可选实施方式中，本发明的方案，提出了可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路，可以替代PTC电阻，用来抑制输入电流的变化。通过在电源输入端加入电流变化抑制电路，通过对输入电流采样反馈到控制器，再通过控制器去调节数字电位器或是模拟开关去调节接入电路中的电阻值大小，从而抑制电流的变大或是变小，使母线充电过程平稳安全。

具体地，本发明的方案提出的全新的驱动器母线充电电流变化抑制电路，可以通过采样比较电路、电阻调节网络把传统的不可控抑制电流方式提升为可控的方式，解决了电流变化抑制电路的不可控问题；通过本发明的方案提出的这种可控的方式，可实时调节接入电路中的电阻，所以不仅可以应对电流过大的情况，更可以应对电流过小的情况，极大程度上减小了重新设计的风险和成本，并且，由于本发明的方案中设计的电路可调，所以具有比较强的通用性(做简略修改便可应可以用于不同的项目产品)，解决了增大研发成本研发周期问题；通过对电流的控制，使充电电流平稳安全，避免了因为多次启停驱动器导致母线充电缓慢进而导致的欠压操作，降低此原因产生的危险，解决了多次启停母线充电缓慢问题，也解决了因充电缓慢而导致的欠压操作问题。

在一个可选例子中，本发明的方案提出的全新的驱动器母线充电电流变化抑制电路，具体可以采用两种新的输入电流变化抑制方案，解决了传统的用PTC电阻来抑制母线充电电流增大的方式产生的诸多问题，如阻值不可控、增加研发设计周期及成本、母线电压充电过慢及其产生的隐患等问题。

可选地，本发明的方案中的方案一，是使用输入端电流采样比较，经过模数转换后控制数字电位器的阻值发生变化，以达到抑制电流变化的目的。方案一的电阻精度较高，用程序来控制阻值变化。

可选地，本发明的方案中的方案二，同样是对输入电流进行采样比较，不同于方案一的是需要多个比较器分级比较，然后控制模拟开关器件的开通或关断并联电阻，达到抑制电流变化的目的。方案二的电阻是定值，可以通过调整各级的阻值区间来提高精度，且调节方式可以通过电路本身自动调节。

其中，在利用多个比较器分级比较中，分级比较的原理就是设计多个比较电路，比较电路由比较器及一些外围电路组成，因为一个比较器一次只能判断是否超过一个值，但是我们是电流抑制，而不是类似短路保护一样，判断一次就足够。例如：有三个比较器分别设定比较的值为5A、10A、15A，因为这要抑制三种电流，想通过一个阻值的电阻去控制，肯定是达不到的，所以就通过比较器去比较，究竟是大于哪个电流幅值，如果仅大于5A小于10A，那么，对应5A的比较器就会输出信号去驱动电路接入仅限制5A电流的电阻。10A、15A同理。

方案一和方案二的电阻变化都是可控方案，并且都可以解决PTC电阻的阻值不可控、增加研发设计周期及成本、母线电压充电过慢及其产生的隐患等问题。二者的区别在于控制方式的不同，方案一是通过数字电位器中的程序去控制实际的电阻，电阻调节是无极调节，精度较高，但耐流小于方案二。方案二是通过电路本身去调节，无需而外的程序控制，电阻调节是固定档位，精度低于方案一，但耐流值大于方案一。

在一个可选具体实施方式中，可以参见图5和图6所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。

本发明的方案提出了新的电路用来替代传统的PTC来抑制驱动器电源端电流的变化。

图5为可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路的一实施例的结构示意图。如图5所示，可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路，可以包括：继电器、采样比较电路和数字电位器。电源输出的输入电流能够经继电器充电至储能电容，电源输出的输入电流还能够经采样比较电路和数字电位器后充电至储能电容，电源输出的输入电流还能够经数字电位器后充电至储能电容。在图5所示的例子中，采样比较电路可以包括采样电路和比较器。

在图5所示的例子中，可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路的工作流程，可以包括：

步骤11、驱动器接入电源，先由支路①通过简单的采样电路，将流入母线储能电容的电流采样输入到比较器中。比较器构成的比较电路有预先电路设计的保护阈值，与采样结果进行比较，并由比较器输出比较结果。

步骤12、比较器将比较结果传递到数字电位器中，数字电位器对内部的无刷可变电阻进行调节，过流调大阻值，电流过小调小阻值。

母线充电电流流经数字电位器中，由数字电位器限制电流完成为母线储能电容充电的过程，充电过程中数字电位器的阻值是动态的，会根据充电电流的大小重复上述步骤，直至母线充电完毕。

步骤13、母线充电完毕后会将图5中方框内部的电路断开，之后由支路②向母线续流。

其中，电流抑制支路中也可以设置有一个小继电器，用于控制这个支路的开通关断，而纯继电器支路是用于后续持续充电用的。输入电流直接流入数字电位器，是应用于前期的充电的，后续的充电不通过该回路。

图5所示的方案，实现了对输入电流的实时监控，快速准确的掌握电流的趋势，保证了电流超出预期值时，电路快速的进行调节，保证电流的稳定安全；同时该方案能够精准的调节电阻，所以电流值的控制也比较精准，这使充电时间也可以较准确的控制，电路本身也不会因为环境而受影响。

图6为可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路的另一实施例的结构示意图。如图6所示，可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路，可以包括：继电器、采样比较电路、模拟开关和电阻网络。电源输出的输入电流能够经继电器充电至储能电容，电源输出的输入电流还能够经采样比较电路、模拟开关和电阻网络后充电至储能电容，电源输出的输入电流还能够经电阻网络后充电至储能电容。在图5所示的例子中，采样比较电路可以包括采样电路和各级比较器。

在图6所示的例子中，可控的驱动器母线充电电流变化抑制电路的工作流程，可以包括：

步骤21、驱动器接入电源，由支路①通过采样电路进行采样，将采样值输入到各级比较器中。

步骤22、各级比较器的外围电路都是预先根据驱动器本身设计的，把电流分级，当产生对应级别的电流时对应的比较器输出将会变化，接着把比较结果输入到模拟开关中，控制模拟开关的关断。

由各级比较器产生的结果可以判断充电电流和所计算的阈值之间的大小及差值范围，模拟开关通过开通和关断决定串接在各个模拟开关后端的电阻是否接入到电路中，从而将电流控制在可接受的范围内。

其中，就模拟开关的开通和关断而言，每个模拟开关后面都接有电阻，它的实际作用是决定接入电路的电阻数量、或者是阻值，由于电阻网路的串并联电阻值的变化是不一样的，具体是开通或是关断要看具体情况，例如是串联，那么模拟开关开通的越多，接入电路的电阻就越大，也就是应对大电流的情况。同理模拟开关关断的越多，接入的电阻值越小，应对小电流情况。具体怎么实现开通关断可参考多级比较网络。

在如图10所示的例子中，以5A、10A、15A三种限制情况为例，三个比较器就是所谓的分级比较，电流采样的值输入到比较器的反向输入端，与所设置的值进行比较，当反向输入端大于同相输入端时，比较器输出端的模拟开关就会断开，小于时则会闭合。所以通常无过流的情况下，所有的开关都是闭合的，因此每个开关并联的电阻都将被短路(此处并不是说没用电阻接入电路，只是举例这三种电流情况，可以还有别的电流情况，使某个电阻接入电路)。这个过程就是电阻的调节过程，后面的电阻网络只是简单的以串联网络举例一下，其连接方式可以非常的丰富，可以由设计人员自行根据需要去设计。

步骤23、母线充电电流流经模拟开关后端的电阻网络，由模拟开关决定接入电路中的电阻数量，整个过程也是动态的，电流变化时会重复上述步骤，稳定充电电流直至充电完毕。

步骤24、母线充电完毕后会将图6方框内部的电路断开，之后由支路②向母线续流。选择此方案时，如果所选的开关及支路电阻网络型号能够承受驱动器工作时的电流，那么可以继续由这个通道向母线供电，可以把继电器去除。

图6所示的方案，也可以实现对输入电流的实时监控，保证电流的平稳安全；大致的控制电流的安全范围和充电的时间，同过电路本身的就能够实现快速的响应调节电流大小，不受环境温度影响，某些情况下能够取消继电器支路，进一步简化电路，节约成本。

与图3所示的例子相比，图3所示的例子实现电流抑制的方式是通过电流流经专利中发热器件发热，再通过温控器件去检测是否过流，过流时通过限流模块限流；可以预见当该装置处于低温或者是高温的环境工作时，将会使温控器件误读取，从而引起限流电路的误动作，这也是用温度感应代替电压电流采样的缺点。而本发明的方案通过电流采样去获取电路运行状态，不会受到环境温度变化的影响。

与图4所示的例子相比，图4所示的例子用电压采样来获取电路情况，避免了环境对电路的影响，但其存在一个问题就是当电源和储能电容的压差在正常减小的情况下，突然产生持续或是间断的大电流时，因为无电流检测手段，控制装置不会去切换开关状态，从而损坏器件。同时该方案也无法应对当电流从大到小，甚至低于可靠值时的情况。而本发明的方案通过电流采样及比较电路触发电路动作，可灵活改变接入电路的电阻值，不仅可以应对过流的情况，而且也能应对电流变小时的情况。

另外，在另一些方案中，是通过数字芯片发出持续的脉冲来控制晶闸管的导通及关断，从而将输入的电流分割成数断，以脉冲的形式进行充电，但其脉冲存在一定占空比，当占空比太大时，电流限制不明显，过流情况依然会发生，当占空比太小时则可能导致充电的时间太长。而本发明的方案，通过直接控制接入电路中的电阻，来实现对电流的幅值控制，即不会牺牲充电时间又能保证充电电流幅值。

综上，本发明的方案，可以避免环境带来的影响，也可以应对电流过大过小的影响，同时并保证充电时间正常，具有很强的通用性。并且，经验证，本发明的方案增强了电流抑制电路的可靠性，减降低了输入电流变化带来的风险，同时降低了不同产品需要反复设计验证的过程，减短了研发周期，降低了研发的成本。

由于本实施例的驱动器所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对驱动器母线充电电源的输入端的输入电流进行采样，并根据采用结果调整电流变化抑制电路中电阻的阻值大小，实现对输入电流的变化的抑制，解决了电流变化抑制电路的不可控问题，可以提升电流抑制的可靠性和精准性。

根据本发明的实施例，还提供了对应于驱动器的一种驱动器的母线充电控制方法，如图7所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该驱动器的母线充电控制方法可以应用在驱动器母线充电控制中，驱动器的驱动器的母线充电控制方法，可以包括：步骤S110至步骤S140。

步骤S110，通过控制单元，在驱动器接入充电电源以进行充电的情况下，控制所述充电控制单元所在支路断开，并控制所述电流抑制单元所在支路开通。

步骤S120，通过电流抑制单元，在所述电流抑制单元开通的情况下，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制。

步骤S130，通过控制单元，还在所述母线电容经所述电流抑制单元充电完毕的情况下，控制所述电流抑制单元所在支路断开，并控制所述充电控制单元所在支路开通。

步骤S140，通过充电控制单元，如设置在充电电源与母线电容之间的继电器，即设置在充电支路中的继电器，在所述充电控制单元开通的情况下，控制所述充电电源为所述母线电容充电。

由此，通过在电源输入端加入电流变化抑制电路，通过对输入电流采样反馈到控制器，再通过控制器去调节数字电位器或是模拟开关去调节接入电路中的电阻值大小，使得接入电路中的电阻值可灵活调节，从而抑制电流的变大或是变小，使母线充电过程平稳安全。

在一个可选例子中，步骤S120中通过电流抑制单元，在所述电流抑制单元开通的情况下，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制的具体过程，可以参考以下示例性说明。

下面结合图8所示本发明的方法中采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S120中采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制的具体过程，可以包括：步骤S210和步骤S220。

步骤S210，通过采样比较单元，在所述电流抑制单元开通的情况下，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数；以及，根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化。

步骤S220，通过阻值调节单元，在所述输入电流发生变化的情况下，调节接入电阻的阻值大小，以对所述输入电流的变化进行抑制。

由此，通过采样比较电路、电阻调节网络把传统的不可控抑制电流方式提升为可控的方式，通过电流采样去获取电路运行状态，不会受到环境温度变化的影响，可实时调节接入电路中的电阻；通过对电流的控制，使充电电流平稳安全，避免了因为多次启停驱动器导致母线充电缓慢进而导致的欠压操作，降低此原因产生的危险。

可选地，可以结合图9所示本发明的方法中根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S210中根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化的具体过程，可以包括：步骤S310至步骤S330。

步骤S310，将所述采样参数与设定参数进行比较。

步骤S320，若所述采样参数与所述设定参数的差值大于设定阈值的正值，则确定所述输入电流变大，以调大接入电阻的阻值。

步骤S330，若所述采样参数与所述设定参数的差值小于设定阈值的负值，则确定所述输入电流变小，以调小接入电阻的阻值。

由此，通过采样比较电路、电阻调节网络把传统的不可控抑制电流方式提升为可控的方式，实现了对输入电流的实时监控，快速准确的掌握电流的趋势，保证了电流超出预期值时，电路快速的进行调节，保证电流的稳定安全。同时该方案能够精准的调节电阻，所以电流值的控制也比较精准，这使充电时间也可以较准确的控制，电路本身也不会因为环境而受影响。

更可选地，所述阻值调节单元，可以包括：数字电位器。其中，所述数字电位器的第一输入端，连接至所述采样比较单元；所述数字电位器的第二输入端，连接至所述充电电源；所述数字电位器的输出端，连接至所述母线电容。

例如：通过数字电位器中的程序去控制实际的电阻，电阻调节是无极调节，精度较高。通过电流采样及比较电路触发电路动作，可灵活改变接入电路的电阻值，不仅可以应对过流的情况，而且也能应对电流变小时的情况。通过用程序来控制阻值变化，电阻控制精度较高。

相应地，所述比较模块，可以包括：一级比较器。所述一级比较器，可以用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行一级比较，经所述一级比较得到的比较结果可以用于调节所述数字电位器中接入电阻的阻值大小。

例如：驱动器接入电源，先由支路①通过简单的采样电路，将流入母线储能电容的电流采样输入到比较器中。比较器构成的比较电路有预先电路设计的保护阈值，与采样结果进行比较，并由比较器输出比较结果。比较器将比较结果传递到数字电位器中，数字电位器对内部的无刷可变电阻进行调节，过流调大阻值，电流过小调小阻值。母线充电电流流经数字电位器中，由数字电位器限制电流完成为母线储能电容充电的过程，充电过程中数字电位器的阻值是动态的，会根据充电电流的大小重复上述步骤，直至母线充电完毕。母线充电完毕后会将采样比较电路和数值电位器所在的电路断开，之后由支路②向母线续流。

由此，通过使用输入端电流采样比较，经过模数转换后控制数字电位器的阻值发生变化，以达到抑制电流变化的目的，可以实现接入电阻的阻值的动态调节。

更可选地，所述阻值调节单元，可以包括：模拟开关和电阻网络，所述模拟开关和所述电阻网络相连。其中，所述电阻网络的第一输入端，经所述模拟开关连接至所述采样比较单元；所述电阻网络的第二输入端，连接至所述充电电源；所述电阻网络的输出端，连接至所述母线电容。

例如：通过电路本身去调节，无需而外的程序控制，电阻调节是固定档位。通过直接控制接入电路中的电阻，来实现对电流的幅值控制，即不会牺牲充电时间又能保证充电电流幅值。通过调整各级的阻值区间来提高精度，且调节方式可以通过电路本身自动调节，调节方式简便。

相应地，所述比较模块，可以包括：两级以上比较器。所述两级以上比较器，可以用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行两级以上的分级比较，经所述分级比较得到的分级比较结果可以用于对应控制所述模拟开关的开通或关断，以调节所述电阻网络与所述模拟开关对应的并联电阻中接入电阻的阻值大小。

例如：驱动器接入电源，由支路①通过采样电路进行采样，将采样值输入到各级比较器中。各级比较器的外围电路都是预先根据驱动器本身设计的，把电流分级，当产生对应级别的电流时对应的比较器输出将会变化，接着把比较结果输入到模拟开关中，控制模拟开关的关断。由各级比较器产生的结果可以判断充电电流和所计算的阈值之间的大小及差值范围，模拟开关通过开通和关断决定串接在各个模拟开关后端的电阻是否接入到电路中，从而将电流控制在可接受的范围内。母线充电电流流经模拟开关后端的电阻网络，由模拟开关决定接入电路中的电阻数量，整个过程也是动态的，电流变化时会重复上述步骤，稳定充电电流直至充电完毕。母线充电完毕后会将采样比较电路、模拟开关和电阻网络所在的电路断开，之后由支路②向母线续流。选择此方案时，如果所选的开关及支路电阻网络型号能够承受驱动器工作时的电流，那么可以继续由这个通道向母线供电，可以把继电器去除。

由此，通过对输入电流进行采样比较，不同于方案一的是需要多个比较器分级比较，然后控制模拟开关器件的开通或关断并联电阻，达到抑制电流变化的目的。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述驱动器的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过对驱动器母线充电电源的输入端的输入电流进行采样，并根据采用结果调整电流变化抑制电路中电阻的阻值大小，可实时调节接入电路中的电阻，所以不仅可以应对电流过大的情况，更可以应对电流过小的情况，极大程度上减小了重新设计的风险和成本。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种母线充电控制装置，其特征在于，包括：电流抑制单元、充电控制单元和控制单元；其中，

所述控制单元，用于在驱动器接入充电电源以进行充电的情况下，控制所述充电控制单元所在支路断开，并控制所述电流抑制单元所在支路开通；

所述电流抑制单元，用于采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制；

所述控制单元，还用于在所述母线电容经所述电流抑制单元充电完毕的情况下，控制所述电流抑制单元所在支路断开，并控制所述充电控制单元所在支路开通；

所述充电控制单元，用于控制所述充电电源为所述母线电容充电。

2.根据权利要求1所述的母线充电控制装置，其特征在于，所述电流抑制单元包括采样比较单元和阻值调节单元；其中，

所述采样比较单元，用于采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数；以及，根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化；

所述阻值调节单元，用于在所述输入电流发生变化的情况下，调节接入电阻的阻值大小，以对所述输入电流的变化进行抑制。

3.根据权利要求2所述的母线充电控制装置，其特征在于，所述采样比较单元，包括：采样模块和比较模块；其中，

所述采样模块，用于采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数；

所述采样比较单元根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化，包括：

所述比较模块，用于将所述采样参数与设定参数进行比较；

若所述采样参数与所述设定参数的差值大于设定阈值的正值，则确定所述输入电流变大，以调大接入电阻的阻值；

若所述采样参数与所述设定参数的差值小于设定阈值的负值，则确定所述输入电流变小，以调小接入电阻的阻值。

4.根据权利要求2或3所述的母线充电控制装置，其特征在于，所述阻值调节单元，包括：数字电位器；其中，

所述数字电位器的第一输入端，连接至所述采样比较单元；所述数字电位器的第二输入端，连接至所述充电电源；所述数字电位器的输出端，连接至所述母线电容。

5.根据权利要求4所述的母线充电控制装置，其特征在于，所述比较模块，包括：一级比较器；

所述一级比较器，用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行一级比较，经所述一级比较得到的比较结果用于调节所述数字电位器中接入电阻的阻值大小。

6.根据权利要求3所述的母线充电控制装置，其特征在于，所述阻值调节单元，包括：模拟开关和电阻网络，所述模拟开关和所述电阻网络相连；其中，

所述电阻网络的第一输入端，经所述模拟开关连接至所述采样比较单元；所述电阻网络的第二输入端，连接至所述充电电源；所述电阻网络的输出端，连接至所述母线电容。

7.根据权利要求6所述的母线充电控制装置，其特征在于，所述比较模块，包括：两级以上比较器；

所述两级以上比较器，用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行两级以上的分级比较，经所述分级比较得到的分级比较结果用于对应控制所述模拟开关的开通或关断，以调节所述电阻网络与所述模拟开关对应的并联电阻中接入电阻的阻值大小。

8.一种驱动器，其特征在于，包括：如权利要求1至7中任一项所述的母线充电控制装置。

9.一种如权利要求8所述的驱动器的母线充电控制方法，其特征在于，包括：

通过控制单元，在驱动器接入充电电源以进行充电的情况下，控制所述充电控制单元所在支路断开，并控制所述电流抑制单元所在支路开通；

通过电流抑制单元，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制；

通过控制单元，还在所述母线电容经所述电流抑制单元充电完毕的情况下，控制所述电流抑制单元所在支路断开，并控制所述充电控制单元所在支路开通；

通过充电控制单元，控制所述充电电源为所述母线电容充电。

10.根据权利要求9所述的驱动器的母线充电控制方法，其特征在于，通过电流抑制单元，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流；并根据采样结果在所述输入电流发生变化的情况下，对所述输入电流的变化进行抑制，包括：

通过采样比较单元，采样所述充电电源向母线电容充电时的输入电流，得到采样参数；以及，根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化；

通过阻值调节单元，在所述输入电流发生变化的情况下，调节接入电阻的阻值大小，以对所述输入电流的变化进行抑制。

11.根据权利要求10所述的驱动器的母线充电控制方法，其特征在于，通过采样比较单元根据所述采样参数确定所述输入电流是否发生变化，包括：

将所述采样参数与设定参数进行比较；

若所述采样参数与所述设定参数的差值大于设定阈值的正值，则确定所述输入电流变大，以调大接入电阻的阻值；

若所述采样参数与所述设定参数的差值小于设定阈值的负值，则确定所述输入电流变小，以调小接入电阻的阻值。

12.根据权利要求10或11所述的驱动器的母线充电控制方法，其特征在于，所述阻值调节单元，包括：数字电位器；

所述比较模块，包括：一级比较器；

所述一级比较器，用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行一级比较，经所述一级比较得到的比较结果用于调节所述数字电位器中接入电阻的阻值大小。

13.根据权利要求10或11所述的驱动器的母线充电控制方法，其特征在于，所述阻值调节单元，包括：模拟开关和电阻网络，所述模拟开关和所述电阻网络相连；

所述比较模块，包括：两级以上比较器；

所述两级以上比较器，用于对所述采样参数与所述设定参数的差值进行两级以上的分级比较，经所述分级比较得到的分级比较结果用于对应控制所述模拟开关的开通或关断，以调节所述电阻网络与所述模拟开关对应的并联电阻中接入电阻的阻值大小。

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