CN1521932A - 电机电源 - Google Patents

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CN1521932A CNA2003101138877A CN200310113887A CN1521932A CN 1521932 A CN1521932 A CN 1521932A CN A2003101138877 A CNA2003101138877 A CN A2003101138877A CN 200310113887 A CN200310113887 A CN 200310113887A CN 1521932 A CN1521932 A CN 1521932A
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Abstract

一种电机电源，包括具有一对电能输出端子的直流电源，以及具有一对连接端子的逆变器，所述连接端子通过一对电线与所述直流电源的电能输出端子连接，并且所述逆变器将来自直流电源的电能进行转换，以向具有多个电能输入端子的电机提供经转换的电能。所述电机电源包括：设在与连接端子互相连接的附加线路中的制动电阻器；开关部件，它设在连接端子之一处，并且选择性地将连接端子之一与对应于该连接端子的电能输出端子连接，或与所述附加线路连接；以及控制所述开关部件的控制器。动态制动电路和逆变器共用元件，减小了电机电源整体尺寸，并降低了成本。

Description

电机电源
本申请要求2003年2月12日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2003-8883的利益，本文将其公开内容结合作为参考。
技术领域
本申请涉及电机用的电源，它包括：具有一对电能输出端子的直流(DC)电源；具有一对连接端子的逆变器，所述连接端子通过一对电线与所述直流电源的电能输出端子连接，并且所述逆变器将来自该直流电源的电能进行转换，以向具有多个电能输入端子的电机提供转换过的电能。具体地说，涉及一种电机电源，其中动态制动电路和逆变器共用元件，从而减小该电机电源的整体尺寸和制造成本。
背景技术
三相电机有三个绕组并由三相电源驱动。如图1所示，三相电机用的电机电源包括提供商业交流电(110/220V)的交流(AC)电源120、将来自直流电源120的交流电整流成直流电的二极管整流器130、将来自二极管整流器130的经整流的电能变得平滑的电容器140、将来自电容器140的直流电转换成具有多种频率之三相交流电的逆变器150，以及将电机110的电能输入端子112短路的动态制动电路170。一般地说，常规的电机电源还包括一个软放电电路(未示出)，该电路用于在初始供电时保护电容器140防止浪涌电流发生；还包括一个PFC(功率因数校正)电路(未示出)，该电路用于保持电容器140的输出电压稳定；以及包括一个过压保护电路(未示出)用于防止电容器140过压。
逆变器150包括一个脉宽调制(PWM)部分(未示出)，用以产生用于脉宽调制的方波信号，以及多个晶体管154b，该晶体管响应所述脉宽调制部分的方波信号而开启/关断。此外，电机电源h2包括一个控制器(未示出)，该控制器响应sshPWM部分的方波信号开启/关断该晶体管154b，并调制电源频率，以控制电机110的转速。
逆变器150包括三个逆变电路152，它们分别与电容器140并联。每个逆变器电路152包含一对逆变元件154，其中每个逆变元件154包括并联连接的晶体管154b和二极管154a。电机110的能量输入端子112分别与连接每个逆变电路152的逆变元件154的导线连接，以使电机110接收来自逆变器150的三相电。
动态制动电路170包括三对动态制动二极管176。电机110的每个能量输入端子112分别与连接一对动态制动二极管176的导线连接，所述动态制动二极管176沿同一方向排列。沿同一方向排列的每对动态制动二极管176与电阻172和继电器174并联连接。动态制动电路170使电机110突然停止，防止电机110由于电机停止后的外力作用而出现自由旋转。当电机110正常旋转时，继电器174被打开。当电机110停止旋转或是被突然停止旋转时，继电器174闭合。当动态制动电路闭合继电器174时，电机110突然停止。当电器174关闭时，可防止电机由于外力的作用而出现自由旋转。
然而，由于常规的动态制动电路170只在不供给交流电的时候和电机旋转的时候才工作，所以在供电的时候以及由电源使电容140充电的时候，即当电机110正常旋转的时候，不需要这种常规动态制动电路170。
另外，这种常规动态制动电路170一般采用一个大电阻值的电阻器或热敏电阻，作为电阻器172，用以防止因外力使电机110强行旋转时的大电流流入而使电机110受到损坏。
因此，不仅由于电路设计中考虑了动态制动电路而使电机电源的尺寸增大，而且也因此而使元件总数增多，如动态制动二极管176、继电器174(例如具有大容量的1点继电器)等等。因此，整个电机电源的尺寸和制造成本都被增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机电源，其中动态制动电路和逆变器共用元件，从而，减小了电机电源的整体尺寸，并降低制造成本。
在接下去的描述中部分地提出本发明的其它方面和优点，而且从这些描述它们都将是显见的，或者可以通过本发明的践得以了解。
为实现本发明的上述和/或其它目的，提供一种电机电源，它包括：直流电源，该直流电源有一对电能输出端子；还包括具有一对连接端子的逆变器，所述连接端子通过一对电线与直流电源的电能输出端子连接，并且所述逆变器对来自所述直流电源的电能进行转换，以向具有多个电能输入端子的电机提供经转换的电能。所述电机电源包括：制动电阻器，它设在与各连接端子互相连接的附加线路(line)中；还包括开关部件，它设在各连接端子之一上，并选择性地将各连接端子之一与对应于该连接端子的电能输出端子连接，或与该附加线路连接；以及包括控制所述开关部件的控制器。
所述直流电源包括一个交流电源、一个对交流电源所提供之电能进行整流的整流部分，以及使来自整流部分整流电能变得平滑的电容器。
所述逆变器包括多个逆变电路，它们分别与所述电容器并联，每个逆变电路具有多个逆变元件，这些元件包括并联连接的晶体管和二极管，并且电机电能输入端子分别连在每个逆变电路的逆变元件之间。
所述开关部件比如是一个2点继电器，它具有第一触点，用于使所述制动电阻器与每个逆变电路并联连接，还具有第二触点，用于使所述电容器与每个逆变电路并联连接。
所述控制器控制所述2点继电器，以与所述第一触点接触，同时关断每个逆变元件的晶体管。
所述控制器控制所述2点继电器，在电机转动的同时与所述第二触点接触，并控制该2点继电器在电机制动时与所述第一触点接触。
为了实现本发明的上述和/或其它目的，提供一种具有多个电能输入端子的电机所用的制动电路，它包括：具有第一端子和第二端子的直流电源；具有第一端子和第二端子的逆变器，所述端子与电机的电能输入端子连接；在逆变器第一端子处的开关，该开关具有第一触点和第二触点，所述第二触点与直流电源的第一端子连接；连接在逆变器第一触点和第二触点之间的制动电阻器，所述直流电源的第二端子与逆变器的第二端子连接；以及控制所述开关的控制器。
为了实现本发明的上述和/或其它目的，提供一种具有一对电能输入端子的直流电源，所述直流电源具有一个交流电源，一个对所述交流电源提供的电能进行整流的整流部分，和将来自所述整流部分经流的电能变得平滑的电容器；具有一对连接端子的逆变器，所述连接端子通过一对电线与直流电源的电源输出端子连接，并且该逆变器将来自直流电源的电能进行转换，以向电机提供所述经转换的电能；所述逆变器包括多个逆变电路，它们分别与电容器并联连接的，每个逆变电路具有多个逆变元件，这些元件包含并联连接的晶体管和二极管；并且电机的电能输入端子分别连接在每个逆变电路的逆变元件之间；设在与连接端子互相连接的附加线路中的制动电阻器；开关部件，它设在各连接端子之一处，并选择性地将连接端子之一与对应于该连接端子的电能输出端子连接，或与该附加线路连接；其中，所述制动电阻器、开关部件和二极管形成动态制动电路，以使电机突然停止，防止该电机因外力作用而出现自由旋转，并且所述二极管为所述动态制动电路和逆变器所共用，用以减小所述电机电源的尺寸，并降低成本。
以下将参照作为本发明一部分的附图的更为详细的描述这一切，它们将与随后可见的其它目的和/或优点一起被描述并提出请求保护，其中相同部分采用相同的标记。
附图说明
本发明的这些和/或其它目的和优点将从后面的实施例描述并结合附图中明显看出，并且可以更容易理解，其中：
图1是普通电机电源的电路图；
图2是本发明一种实施例电机电源的电路图；
图3A是本发明的电机电源在电机旋转时的电路图；
图3B是本发明的电机电源在电机制动时的电路图。
具体实施方式
以下将参考附图对本发明的实施例进行详细描述，其中相同的元件采用相同的标记。然而本发明可以表示成不同形式，而不应该认为会受到这里所举实施例的限制；另外，提供这种实施例，旨在理解和实现本发明的公开内容，而且对于本领域的技术人员来说，将充分理解本发明的原理。
以下对三相电机所用的电源将进行示例性的描述。
图2为本发明一种实施例电机电源的电路图。如图2所示，一种电机电源，它包括：提供商用交流电(110V/220V)的交流电源120；将来自交流电源120的交流电整流成直流电的二极管整流器130；使来自二极管整流器130的经整流的电能变得平滑的电容器140；以及将来自电容器140的直流电转换成具有三相和多种频率之交流电的逆变器150。
另外，本发明的电机电源还包括：具有第一端的制动电阻器160，该第一端连与所述电容器140的第一端子140b和所述逆变器150的第一端子150b的连线相连；开关部件165，它与所述逆变器150的第二端子150a相连，并且所述开关部件具有与制动电阻器160的第二端相连的第一触点165a和与电容器140的第二端子140a相连的第二触点165b。还有控制器180，它控制开关部件165，以接触第二触点165b，从而向电机110提供三相电能，或者与第一触点165a接触，从而使所述制动电阻器160和逆变器150能够实行动态制动操作。
所述逆变器150包括三个逆变电路152，它们分别与电容器140并联连接。每个逆变电路152包括一对逆变元件154，每个逆变元件154包含并联连接的晶体管154b和二极管154。电机110的电能输入端子112分别连接在每个逆变电路152的一对逆变元件154之间，从而使电机110可接收来自逆变器150的三相电。
所述开关部件165比如是一个2点继电器，它具有将制动电阻器160与各个逆变电路152并联连接的第一触点165a，和将电容器140与所有逆变电路152并联连接的第二触点165b。
所述控制器180控制开关部件165，在电机110转动的同时去接触第二触点165b，从而向电机110提供三相电。另外，控制器180控制开关部件165，在电机110制动的同时去接触第一触点165a，从而使制动电阻器160和逆变器150能够实行动态制动。
按照本发明，开关部件165、二极管154a、制动电阻器160起动态制动电路的作用。也就是说，当开关部件165与第一触点165a接触时，电机110的每个电能输入端子112分别与一对逆变元件154之一连接的线相连。各动态制动二极管154a沿同一方向排列，并与制动电阻器160并联连接。因此，当开关部件165处于与第一触点165a接触时，开关部件165、二极管154a和制动电阻器160起动态制动电路的作用，以防止电机由于停止后的外力作用而出现自由旋转。另外，当开关部件165与第一触点165a接触时，电机110因力强行转动时流入的大电流可以通过制动电阻器160的电阻而被抵消，以防止电机受到损坏。
以下参照图3A和3B描述本发明电机电源的工作情况。
参见附图3A，首先，从交流电源120提供交流电能，并由二极管整流器130整流。随后，经整流的电能使电容器140充电。在电容器140被经整流的电能完全充电后，如果从外部产生电机驱动信号，那么开关部件165将与第二触点165b接触。接着，在电容器140中充电的直流电被提供给逆变器，并且逆变器150将直流电转换成三相交流电，从而向电机110提供所述三相交流电，并使所述电机110转动。
参见附图3B，如果使电机110被制动，则所述开关部件165与第一触点165a接触，从而断开逆变器150的各晶体管154b。制动电阻器160、开关部件165和逆变器150的二极管154a起动态制动电路的作用，并将电机110的电能输入端子112短路，使电机110突然停止。
当不向电机110供电时，所述开关部件165与第一触点165a接触，从而防止电机110因外力作用而出现自由旋转。另外，当电机110因外力强行转动时流入的大电流由所述制动电阻器160的电阻而被抵消，以防止电机受到损坏。
于是，把二极管154a应用在逆变器150和动态制动电路中，就使得元件总数减少，从而减小了电机电源整体的尺寸，并降低了成本。
如上所述，本发明提供一种电机电源，其中动态制动电路和逆变器共用元件，从而减小了电机电源的整体尺寸，并降低了制造成本。
虽然已经示出和描述了本发明的实施例，但本领域技术人员可以理解，可对所述实施例做多种改变，而不致偏离本发明原理和精神；其范围限定在所附各权利要求和它们的等同物中。

Claims (17)

1.一种电机电源，它包括：具有一对电能输出端子的直流电源；具有一对连接端子的逆变器，所述连接端子通过一对电线与所述直流电源的电能输出端子连接，并且该逆变器将来自该直流电源的电能进行转换，以向具有多个电能输入端子的电机提供经转换的电能；所述电机电源包括：
制动电阻器，设在与各连接端子互相连接的附加线路中；
开关部件，设在各连接端子之一处，并且选择性地将各连接端子之一与对应于该连接端子的电能输出端子连接，或与该附加线路连接；
控制所述开关部件的控制器。
2.根据权利要求1所述的电机电源，其中，所述直流电源包含一个交流电源、将来自所述交流电源提供的电能进行整流的整流部分，和将来自整流部分经整流的电能变得平滑的电容器。
3.根据权利要求2所述的电机电源，其中，所述逆变器包括多个逆变电路，它们分别与所述电容器并联，每个逆变电路具有多个逆变元件，包括并联连接的晶体管和二极管，并且
所述电机的各电能输入端子分别连接在每个逆变电路的逆变元件之间。
4.根据权利要求2所述的电机电源，其中，所述开关部件是一个2点继电器，它具有第一触点，用以使所述制动电阻器与每个逆变电路并联连接，还具有第二触点，用以使所述电容器与每个逆变电路并联连接。
5.根据权利要求4所述的电机电源，其中，所述控制器控制所述2点继电器，以选择地接触第一触点，同时断开每个逆变元件的晶体管。
6.根据权利要求4所述的电机电源，其中，所述控制器控制所述2点继电器在电机转动的同时选择地接触第二触点，并控制所述2点继电器在电机制动时接触第一触点。
7.根据权利要求3所述的电机电源，其中，所述制动电阻器、开关部件以及二极管构成动态制动电路，以使电机突然停止，防止电机因外力作用而出现自由旋转。
8.根据权利要求7所述的电机电源，其中，所述二极管为所述动态制动电路和逆变器所共用，以减小所述电机电源的尺寸和降低成本。
9.根据权利要求3所述的电机电源，其中，所有二极管沿同一方向排列，并与所述制动电阻器并联连接。
10.根据权利要求4所述的电机电源，其中，所述开关部件与第一触点接触时，电机因外力强行转动时流入的大电流通过所述制动电阻器的电阻而受到抵消，以防止电机受到损坏。
11.一种具有多个电能输入端子的电机所用的制动电路，它包括：
具有第一端子和第二端子的直流电源；
具有第一端子和第二端子的逆变器，所述端子与所述电机的电能输入端子连接；
在所述逆变器第一端子处的开关，该开关具有第一触点和第二触点，所述第二触点与直流电源的第一端子连接；
连接在逆变器第一触点和第二触点之间的制动电阻器，所述直流电源的第二端子与逆变器的第二端子连接；
控制所述开关的控制器。
12.根据权利要求11所述的制动电路，其中，所述直流电源包括：
提供交流电的交流电源；
与所述交流电源连接并对交流电进行整流以提供直流电的整流器；
与所述整流器连接并由所述直流电充电的电容器。
13.根据权利要求12所述的制动电路，其中，所述开关与第二触点接触时，所述电容器中所充的直流电提供给所述逆变器，所述逆变器将直流电转换成三相交流电，以转动所述电机。
14.根据权利要求13所述的制动电路，其中，所述逆变器包括多个逆变电路，它们分别与所述电容器并联连接，每个逆变电路具有一对逆变元件，包含并联连接的晶体管和二极管；所述电机的电能输入端子分别连接在每个逆变电路的逆变元件之间。
15.根据权利要求14所述的制动电路，其中，所述开关与第一触点接触时，每个晶体管被断开，所述电机的各电能输入端子短路，以使所述电机停止。
16.根据权利要求14所述的制动电路，其中，所述二极管为逆变器所共用。
17.一种具有多个电能输入端子的电机所用的电机电源，包括：
具有一对电能输入端子的直流电源，该直流电源具有一个交流电源，对来自所述交流电源提供的电能整流的整流部分，和将来自整流部分经整流的电能变得平滑的电容器；
具有一对连接端子的逆变器，所述连接端子通过一对电线与直流电源的电能输出端子连接，并且所述逆变器将来自直流电源的电能进行转换，以向电机提供经转换的电能；所述逆变器包括多个逆变电路，它们分别与所述电容器并联连接，每个逆变电路具有多个逆变元件，包含并联连接的晶体管和二极管，并且所述电机的电能输入端子分别连接在每个逆变电路的逆变元件之间；
设在与各连接端子互相连接的附加线路上的制动电阻器；
开关部件，它设在所述连接端子之一处，并选择性地将连接端子之一个与对应于该连接端子的电能输出端子连接，或与所述附加线路连接；其中
所述制动电阻器、开关部件和二极管形成动态制动电路，以使电机突然停止，防止该电机因外力作用的自由旋转；
所述二极管为所述动态制动电路和逆变器所共用，以减小所述电机电源的尺寸，并降低成本。
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