CN113783163A - 相切断回路及控制方法 - Google Patents

相切断回路及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113783163A
CN113783163A CN202111070392.5A CN202111070392A CN113783163A CN 113783163 A CN113783163 A CN 113783163A CN 202111070392 A CN202111070392 A CN 202111070392A CN 113783163 A CN113783163 A CN 113783163A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
control chip
switch
motor
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111070392.5A
Other languages
English (en)
Inventor
赵明
曹艺
陈骏
李家成
王伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lishui Fangde Zhiqu Applied Technology Research Institute Co ltd
Original Assignee
Lishui Fangde Zhiqu Applied Technology Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lishui Fangde Zhiqu Applied Technology Research Institute Co ltd filed Critical Lishui Fangde Zhiqu Applied Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN202111070392.5A priority Critical patent/CN113783163A/zh
Publication of CN113783163A publication Critical patent/CN113783163A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明涉及相切断回路及控制方法，相切断回路包括电源、逆变电路、相位开关、电流传感器、电机和控制芯片，电源、逆变电路、相位开关和电机依次电性连接，电流传感器设置在相位开关与电机之间，且电流传感器与控制芯片的信号输入端连接，相位开关与控制芯片的输出端连接，控制芯片通过电流传感器检测到电流过零点的信息后，并在对应相电流过零时刻，控制相位开关断开线路。本发明通过控制芯片依靠电气系统中的采样信息，实现切断控制，无需添加额外的吸收电路，且切断控制精确，可以将反向高压降低到最小。

Description

相切断回路及控制方法
技术领域
本发明涉及控制电路技术领域，更具体地说，是涉及一种相切断回路及控制方法。
背景技术
在某些电驱系统或者其他相关的电气系统中，在设备故障发生后，需要迅速将故障回路或者其他功能回路从系统中分离；大量电气系统由于感性负载存在，会在切断瞬间急剧变化的电流在断开点产生高压，引起系统的损坏。
现有的技术采用继电器或者断路器进行电路的分断，成本高，响应慢，寿命短。断开瞬间分断触头之间会产生电弧，烧蚀触头，影响器件的使用寿命，参考《断路器电寿命影响因素的研究及其改进优化》；IGBT，MOSFET半导体开关能够迅速将线路断开，但是难以耐受高压，直接断开产生的高电压很容易将器件损坏；故半导体开关需要设置吸收回路保护相切断开关的工作安全，该方法采用被动元件（二极管，嵌位二极管，电容等）对产生的尖峰电压进行吸收，需要额外的器件成本，尤其在大电感系统中切断能量将会变得很高，被动元件的功率等级也要相应的增加，可以称为“被动软关断”。
例如专利CN106160624A公开的“用于多相位缓冲电路的系统和方法”就是IFX公司掌握的软关断吸收电路结构，上述“被动软关断”需要设置响应的被动吸收电路，增加系统的复杂度，增加系统成本；“被动软关断”存在残余尖峰电压，不能做到“零电流关断”；“被动软关断”需要依据不同的负载特性进行不同的器件选择，增加了设计的难度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提供一种结构简单、兼容性好且反向电压小的相切断回路，第二个目的是提供一种相切断回路控制方法。
为了实现上述发明的第一个目的，本发明采用以下技术方案：
一种相切断回路，包括电源、逆变电路、相位开关、电流传感器、电机和控制芯片，所述电源、逆变电路、相位开关和电机依次电性连接，所述电流传感器设置在相位开关与电机之间，且电流传感器与控制芯片的信号输入端连接，所述相位开关与控制芯片的输出端连接，所述控制芯片通过电流传感器检测到电流过零点的信息后，并在对应相电流过零时刻，控制相位开关断开线路。
一种相切断回路，包括电源、逆变电路、相位开关、电机和控制芯片，所述电源、逆变电路、相位开关和电机依次电性连接，所述相位开关与控制芯片的输出端连接，所述控制芯片控制逆变电路全部断开，并等待一段时间后，控制芯片再将限位开关全部断开。
一种相切断回路，包括电源、逆变电路、相位开关、电机和控制芯片，所述电源、逆变电路、相位开关和电机依次电性连接，所述相位开关与控制芯片的输出端连接，所述控制芯片控制逆变电路全部断开，并检测相电压的大小间接获得电流的过零点，并在电流的过零点控制相位开关全部断开。
作为优选方案：所述逆变电路包括六个晶体管，分别为Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，电机的第一相位通过向晶体管Q1和晶体管Q2提供开关信号而生成，电机的第 相位通过向晶体管Q3和晶体管Q4提供开关信号而生成，电机的第一相位通过向晶体管Q5和晶体管Q6提供开关信号而生成。
作为优选方案：所述晶体管Q1~Q6均为MOSFET，IGBT或者GTO。
作为优选方案：所述相位开关包括分别设置在三相电路上的开关S1，开关S2和开关S3，所述S1、S2、S3均采用MOSFET，IGBT或者GTO。
为了实现上述发明的第二个目的，本发明采用以下技术方案：
一种相切断回路的控制方法，采用上述的相切断回路，控制方法包括如下步骤：
逆变电路将直流电转化为交流电从而驱动电机；在正常工作情况下，相位开关导通；在需要切断线路电流的情况，控制芯片通过以下三种方式控制相位开关断开线路；
1）、所述控制芯片控制逆变电路全部断开，并等待一段时间后，控制芯片再将限位开关全部断开；
2）、所述控制芯片控制逆变电路全部断开，并检测相电压的大小间接获得电流的过零点，并在电流的过零点控制相位开关全部断开；
3）、所述相位开关与电机之间设置电流传感器，所述控制芯片通过电流传感器检测到电流过零点的信息后，并在对应相电流过零时刻，控制相位开关断开线路。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过控制芯片依靠电气系统中的采样信息，实现切断控制，无需添加额外的吸收电路，且切断控制精确，可以将反向高压降低到最小；另外由于采用了控制芯片本发明的技术方案实际是一种“主动软关断”方式，该方式可以应用在不同功率等级的负载中，提升系统的兼容性，“主动软关断”方式，不存在尖峰电压残余。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明的三相电机系统中的结构示意图；
图2为本发明的单相电机系统中的结构示意图；
图3为本发明的仿真结果示意图一；
图4为本发明的仿真结果数据图一；
图5为本发明的仿真结果数据图二。
图6为本发明的仿真结果示意图二；
图7为本发明的仿真结果数据图三。
附图中的标记为：1、逆变电路；2、相位开关；3、电流传感器；4电机；5、控制芯片。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。
此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
在交流系统中，由于存在电流的换向点，也就是存在电流为零的时刻，如果在该时刻通过MCU控制半导体器件关断，能够大幅度降低器件的反向电压，从而保护器件不被损坏。本发明正是基于上述原理所做出的发明创造。
实施例1
如图1和图2所示的一种相切断回路，包括电源、逆变电路1、相位开关2、电流传感器3、电机4和控制芯片5，所述电源、逆变电路1、相位开关2和电机4依次电性连接，所述电流传感器3设置在相位开关2与电机4之间，且电流传感器3与控制芯片5的信号输入端连接，所述相位开关2与控制芯片5的输出端连接，所述控制芯片5通过电流传感器3检测到电流过零点的信息后，并在对应相电流过零时刻，控制相位开关2断开线路。
所述逆变电路1包括六个晶体管，分别为Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，电机4的第一相位通过向晶体管Q1和晶体管Q2提供开关信号而生成，电机4的第 相位通过向晶体管Q3和晶体管Q4提供开关信号而生成，电机4的第一相位通过向晶体管Q5和晶体管Q6提供开关信号而生成。所述晶体管Q1~Q6均为MOSFET，IGBT或者GTO。
所述相位开关包括分别设置在三相电路上的开关S1，开关S2和开关S3，所述S1、S2、S3均采用MOSFET，IGBT或者GTO。
实施例2
一种相切断回路，包括电源、逆变电路1、相位开关2、电机4和控制芯片5，所述电源、逆变电路1、相位开关2和电机4依次电性连接，所述相位开关2与控制芯片5的输出端连接，所述控制芯片5控制逆变电路1全部断开，并等待一段时间后，控制芯片5再将限位开关2全部断开。
所述逆变电路1包括六个晶体管，分别为Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，电机4的第一相位通过向晶体管Q1和晶体管Q2提供开关信号而生成，电机4的第 相位通过向晶体管Q3和晶体管Q4提供开关信号而生成，电机4的第一相位通过向晶体管Q5和晶体管Q6提供开关信号而生成。所述晶体管Q1~Q6均为MOSFET，IGBT或者GTO。
所述相位开关包括分别设置在三相电路上的开关S1，开关S2和开关S3，所述S1、S2、S3均采用MOSFET，IGBT或者GTO。
实施例3
一种相切断回路，包括电源、逆变电路1、相位开关2、电机4和控制芯片5，所述电源、逆变电路1、相位开关2和电机4依次电性连接，所述相位开关2与控制芯片5的输出端连接，所述控制芯片5控制逆变电路1全部断开，并检测相电压的大小间接获得电流的过零点，并在电流的过零点控制相位开关2全部断开。
所述逆变电路1包括六个晶体管，分别为Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，电机4的第一相位通过向晶体管Q1和晶体管Q2提供开关信号而生成，电机4的第 相位通过向晶体管Q3和晶体管Q4提供开关信号而生成，电机4的第一相位通过向晶体管Q5和晶体管Q6提供开关信号而生成。所述晶体管Q1~Q6均为MOSFET，IGBT或者GTO。
所述相位开关包括分别设置在三相电路上的开关S1，开关S2和开关S3，所述S1、S2、S3均采用MOSFET，IGBT或者GTO。
一种相切断回路的控制方法，采用上述的相切断回路，控制方法包括如下步骤：
逆变电路1将直流电转化为交流电从而驱动电机；在正常工作情况下，相位开关3导通；在需要切断线路电流的情况，控制芯片5通过以下三种方式控制相位开关3断开线路；
1、所述控制芯片5控制逆变电路1全部断开，并等待一段时间后，控制芯片5再将限位开关2全部断开；
2、所述控制芯片5控制逆变电路1全部断开，并检测相电压的大小间接获得电流的过零点，并在电流的过零点控制相位开关2全部断开；
3、所述相位开关2与电机之间设置电流传感器3，所述控制芯片5通过电流传感器3检测到电流过零点的信息后，并在对应相电流过零时刻，控制相位开关2断开线路。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种相切断回路，其特征在于：包括电源、逆变电路（1）、相位开关（2）、电流传感器（3）、电机（4）和控制芯片（5），所述电源、逆变电路（1）、相位开关（2）和电机（4）依次电性连接，所述电流传感器（3）设置在相位开关（2）与电机（4）之间，且电流传感器（3）与控制芯片（5）的信号输入端连接，所述相位开关（2）与控制芯片（5）的输出端连接，所述控制芯片（5）通过电流传感器（3）检测到电流过零点的信息后，并在对应相电流过零时刻，控制相位开关（2）断开线路。
2.一种相切断回路，其特征在于：包括电源、逆变电路（1）、相位开关（2）、电机（4）和控制芯片（5），所述电源、逆变电路（1）、相位开关（2）和电机（4）依次电性连接，所述相位开关（2）与控制芯片（5）的输出端连接，所述控制芯片（5）控制逆变电路（1）全部断开，并等待一段时间后，控制芯片（5）再将限位开关（2）全部断开。
3.一种相切断回路，其特征在于：包括电源、逆变电路（1）、相位开关（2）、电机（4）和控制芯片（5），所述电源、逆变电路（1）、相位开关（2）和电机（4）依次电性连接，所述相位开关（2）与控制芯片（5）的输出端连接，所述控制芯片（5）控制逆变电路（1）全部断开，并检测相电压的大小间接获得电流的过零点，并在电流的过零点控制相位开关（2）全部断开。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种相切断回路，其特征在于：所述逆变电路（1）包括六个晶体管，分别为Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，电机（4）的第一相位通过向晶体管Q1和晶体管Q2提供开关信号而生成，电机（4）的第 相位通过向晶体管Q3和晶体管Q4提供开关信号而生成，电机（4）的第一相位通过向晶体管Q5和晶体管Q6提供开关信号而生成。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的一种相切断回路，其特征在于：所述晶体管Q1~Q6均为MOSFET，IGBT或者GTO。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的一种相切断回路，其特征在于：所述相位开关包括分别设置在三相电路上的开关S1，开关S2和开关S3，所述S1、S2、S3均采用MOSFET，IGBT或者GTO。
7.一种相切断回路的控制方法，其特征在于：采用上述权利要求1至7任意一项所述的相切断回路，控制方法包括如下步骤：
逆变电路（1）将直流电转化为交流电从而驱动电机；在正常工作情况下，相位开关（3）导通；在需要切断线路电流的情况，控制芯片（5）通过以下三种方式控制相位开关（3）断开线路；
1）、所述控制芯片（5）控制逆变电路（1）全部断开，并等待一段时间后，控制芯片（5）再将限位开关（2）全部断开；
2）、所述控制芯片（5）控制逆变电路（1）全部断开，并检测相电压的大小间接获得电流的过零点，并在电流的过零点控制相位开关（2）全部断开；
3）、所述相位开关（2）与电机之间设置电流传感器（3），所述控制芯片（5）通过电流传感器（3）检测到电流过零点的信息后，并在对应相电流过零时刻，控制相位开关（2）断开线路。
CN202111070392.5A 2021-09-13 2021-09-13 相切断回路及控制方法 Pending CN113783163A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111070392.5A CN113783163A (zh) 2021-09-13 2021-09-13 相切断回路及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111070392.5A CN113783163A (zh) 2021-09-13 2021-09-13 相切断回路及控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113783163A true CN113783163A (zh) 2021-12-10

Family

ID=78843137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111070392.5A Pending CN113783163A (zh) 2021-09-13 2021-09-13 相切断回路及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113783163A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104426451A (zh) * 2013-08-26 2015-03-18 英飞凌科技奥地利有限公司 用于电机的驱动电路
CN113365901A (zh) * 2019-01-23 2021-09-07 蒂森克虏伯普利斯坦股份公司 用于将机电式机动车辆动力转向系统的多相电动马达与直流电压源断开连接的方法及用于控制电动马达的控制单元

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104426451A (zh) * 2013-08-26 2015-03-18 英飞凌科技奥地利有限公司 用于电机的驱动电路
CN113365901A (zh) * 2019-01-23 2021-09-07 蒂森克虏伯普利斯坦股份公司 用于将机电式机动车辆动力转向系统的多相电动马达与直流电压源断开连接的方法及用于控制电动马达的控制单元

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3745581B1 (en) Power conversion device
KR101453631B1 (ko) 고전압용 컨버터
CN111033925B (zh) 具有集成固态断路器的可调速驱动及其操作方法
CN103036214B (zh) 一种功率开关串联电路及其控制方法
JP7115127B2 (ja) スイッチ装置
CN100530878C (zh) 逆变器桥、包含其的系统以及布置其开关的方法
CN104137211A (zh) 具有缓冲电路的高压直流混合电路断路器
EP3171476A1 (en) Mmc-hvdc system, and direct-current side isolation device and isolation method therefor
CN102347685A (zh) 三电平功率转换器件
CN101253664A (zh) 带有分布储能器的变流电路
CN111404127A (zh) 自然换流型混合式直流断路器及直流系统的电流关断方法
CN103107689A (zh) 一种级联型变频器、功率单元及其旁路模块
JP6646870B2 (ja) チョッパ装置
CN103534916A (zh) 功率转换装置
EP2149988B1 (en) Switching device, high power supply system and methods for switching high power
TW201338322A (zh) 發電系統及其開關裝置
JP2005051901A (ja) 電力変換装置
JP2018195565A (ja) 直流遮断装置
CN113783163A (zh) 相切断回路及控制方法
CN114128067A (zh) 直流配电盘
CN107317339B (zh) 一种多重冗余配置的电压源型调节装置及其控制方法
JP2003123599A (ja) 開閉装置
CN109950940B (zh) 阀组充电装置和阀组充电控制方法
JPH11355905A (ja) 電力変換装置の遮断システム
EP4333288A1 (en) Solid-state motor starter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination