CN202696537U - 一种全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，属于电路结构技术领域。其包括多电源供电模块、功率器件模块、功率器件驱动模块、三相整流模块、电流检测模块、电压检测模块和电磁兼容滤波模块。采用该结构的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路，其多电源供电模块包括至少10路不同功率的独立电源输出端，从而能够有效保证功率器件的稳定、高效运行，同时电磁兼容滤波模块提高了驱动电路结构整体的抗干扰能力，使本实用新型能够适用于大功率应用场合，且本实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构的结构较为简单，成本也十分低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路结构领域，特别涉及交流电机驱动电路技术领域，具体是指一种全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构。
背景技术
随着电力电子技术的发展，特别是近年来大功率驱动元件的发展，在交流电机控制领域逆变调速技术已经获得广泛应用。现有技术中，不论是在交流电机的变频控制还是伺服控制上电机的驱动一般都采用交流-直流-交流的驱动方式，电网的交流电通过全桥整理成直流电，直流电再通过可控功率元器件产生不同频率的交流电驱动电机，实现电机转矩、转速、位置的控制。特别在高精度的永磁同步电机的伺服控制上交-直-交逆变驱动技术已经成为最核心的一项技术，其逆变过程的稳定性、安全性、高效率已经成为电机高性能控制的基础。
尽管逆变技术已经广泛应用于电机驱动，在伺服驱动方面IGBT作为驱动元件已经获得广泛应用，在小功率电机驱动方面很多厂家还做了智能IGBT驱动模块，模块中加入了很多对功率器件的保护，但是在功率比较大的场合，现有技术中的驱动元件仍然无法保证功率器件的稳定、高效运行，驱动电路整体的抗干扰能力也较低。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种采用集成式功率模块，保证功率器件的稳定、高效运行，同时加强电磁兼容的设计，提高驱动电路整体的抗干扰能力，从而适用于大功率应用场合，且结构简单，成本低廉的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构。
为了实现上述的目的，本实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构具有如下构成：
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，包括多电源供电模块、功率器件模块、功率器件驱动模块、三相整流模块、电流检测模块、电压检测模块和电磁兼容滤波模块，所述的多电源供电模块的输出端分别连接所述的功率器件模块和功率器件驱动模块，外部三相供电通过所述的电磁兼容滤波模块连接所述的三相整流模块，该三相整流模块的输出端分别连接所述的功率器件模块和电压检测模块，所述的功率器件驱动模块的输出端连接所述的功率器件模块，该功率器件模块的输出端连接所述的电流检测模块和所述的全数字交流伺服驱动器。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的多电源供电模块为一个多路开关电源，所述的多路开关电源具有至少10路不同功率的独立电源输出端。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的至少10路不同功率的独立电源输出端包括五路+15V电源输出端、四路-5V电源输出端以及一路+5V电源输出端。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的电磁兼容滤波模块、三相整流模块和功率器件模块集成封装为一体式功率器件组件。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的一体式功率器件组件为整流逆变桥IGBT模块。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括两路功率开关量输出端，所述的两路功率开关量输出端均连接所述的功率器件模块。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的两路功率开关量输出端包括MOSFET管集电极开路输出端和固态继电器输出端。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括温度检测单元，所述的温度检测单元连接所述的功率器件模块。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括EEPROM存储芯片单元，所述的EEPROM存储芯片单元连接所述的功率器件模块。
该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构中，所述的电流检测模块为霍尔电流传感器。
采用了该实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，由于其包括多电源供电模块、功率器件模块、功率器件驱动模块、三相整流模块、电流检测模块、电压检测模块和电磁兼容滤波模块，且所述的多电源供电模块包括至少10路不同功率的独立电源输出端，从而能够有效保证功率器件的稳定、高效运行，同时电磁兼容滤波模块提高了驱动电路结构整体的抗干扰能力，使本实用新型能够适用于大功率应用场合，且本实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构的结构较为简单，成本也十分低廉。
附图说明
图1为本实用新型的为实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构的示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1所示，为实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构的示意图。
在一种实施方式中，该全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构包括多电源供电模块、功率器件模块、功率器件驱动模块、三相整流模块、电流检测模块、电压检测模块和电磁兼容滤波模块。所述的多电源供电模块的输出端分别连接所述的功率器件模块和功率器件驱动模块，外部三相供电通过所述的电磁兼容滤波模块连接所述的三相整流模块，该三相整流模块的输出端分别连接所述的功率器件模块和电压检测模块，所述的功率器件驱动模块的输出端连接所述的功率器件模块，该功率器件模块的输出端连接所述的电流检测模块和所述的全数字交流伺服驱动器。
在一种较优选的实施方式中，所述的多电源供电模块为一个多路开关电源，该多路开关电源具有至少10路不同功率的独立电源输出端，所述的至少10路不同功率的独立电源输出端包括五路+15V电源输出端、四路-5V电源输出端以及一路+5V电源输出端。
在另一种较优选的实施方式中，所述的电磁兼容滤波模块、三相整流模块和功率器件模块集成封装为一体式功率器件组件。该一体式功率器件组件可以采用FP15R12TK3型整流逆变桥IGBT模块。
在一种进一步优选的实施方式中，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括两路功率开关量输出端，所述的两路功率开关量输出端为一路MOSFET管集电极开路输出端和一路固态继电器输出端，所述的两路功率开关量输出端均连接所述的功率器件模块。
在另一种进一步优选的实施方式中，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括温度检测单元，所述的温度检测单元连接所述的功率器件模块。
在又一种进一步优选的实施方式中，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括EEPROM存储芯片单元，所述的EEPROM存储芯片单元连接所述的功率器件模块。
在一种更优选的实施方式中，所述的电流检测模块为霍尔电流传感器。
在实际应用中，本实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构的功率达到5.5KW。其使用集成式整流与逆变功率器件，同时包含利用平板式设计的开关电源，提供高达10路独立电压的多电源供电模块，量程达到±20A高精度全量程的电流检测模块，对逆变后的直流母线电压进行检测的电路，在交流输入侧附加了EMC电磁兼容模块，可以大大提高逆变电路的稳定性与抗干扰能力。并在功率器件内部加入了温度检测单元，这样可以实时检测功率器件的温度，从而实现过温保护。
其中，集成式整流与逆变功率器件采用FP15R12TK3整流逆变桥一体式大功率IGBT模块作为驱动功率器件，特别在本模块中集成了温度检测电阻，可非常方便的对模块进行实时温度检测，从而实现温度保护与智能控制。
同时为了实现对控制信号与驱动信号的隔离，提供系统的可靠性与稳定性，本实用新型采用了高速光耦HCPL-314对来自控制板的控制信号与驱动IGBT功率管的驱动信号进行了有效隔离。并为了实现IGBT有效驱动，本实用新型通过内部的开关电源模块独立提供四组独立带负电压的电源给IGBT驱动电路供电。电源设计时还特意考虑到IGBT上下管开断时间的与驱动电源的关系，对上下功率管的驱动电路进行独立供电，这样最大限度的发挥IGBT功率管的准确驱动。
为了实现对电机各相电流的全范围隔离检测，本实用新型采用了LEM公司的LTSP-25-NP大范围高精度霍尔传感器，并且本传感器提供可配置三种量程的电流检测，可以实现同一检测电路对三种档位电流检测的支持。
为了实现对电机的再生制动，把电机制动过程中机械能通过制动电阻进行消耗，本实用新型还提供了母线电压检测电路，并提供内部制动电阻与控制电路。其中制动电阻的控制功率管已经集成到FP15R12TK3模块中，而功率管的驱动采用HCPL-316J专用驱动保护隔离芯片。
特别为了达到欧洲电磁兼容标准EN55011，本实用新型内部在交流电源输入侧加入了EMC滤波模块，这样可以吸收绝大部分由于电源的干扰对驱动器内部的影响，也可以消除驱动器对电网的干扰，从而提高了整个系统的抗干扰能力。
电机在大负载长时间运行状况下或运行环境温度比较高的情况下，需要对功率模块进行散热，本实用新型还提供了风扇控制接口，这样当检测到功率器件温度过高时可以直接启动散热风扇进行强制风冷散热。
采用了该实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，由于其包括多电源供电模块、功率器件模块、功率器件驱动模块、三相整流模块、电流检测模块、电压检测模块和电磁兼容滤波模块，且所述的多电源供电模块包括至少10路不同功率的独立电源输出端，从而能够有效保证功率器件的稳定、高效运行，同时电磁兼容滤波模块提高了驱动电路结构整体的抗干扰能力，使本实用新型能够适用于大功率应用场合，且本实用新型的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构的结构较为简单，成本也十分低廉。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (10)
1.一种全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括多电源供电模块、功率器件模块、功率器件驱动模块、三相整流模块、电流检测模块、电压检测模块和电磁兼容滤波模块，所述的多电源供电模块的输出端分别连接所述的功率器件模块和功率器件驱动模块，外部三相供电通过所述的电磁兼容滤波模块连接所述的三相整流模块，该三相整流模块的输出端分别连接所述的功率器件模块和电压检测模块，所述的功率器件驱动模块的输出端连接所述的功率器件模块，该功率器件模块的输出端连接所述的电流检测模块和所述的全数字交流伺服驱动器。
2.根据权利要求1所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的多电源供电模块为一个多路开关电源，所述的多路开关电源具有至少10路不同功率的独立电源输出端。
3.根据权利要求2所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的至少10路不同功率的独立电源输出端包括五路+15V电源输出端、四路-5V电源输出端以及一路+5V电源输出端。
4.根据权利要求1所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的电磁兼容滤波模块、三相整流模块和功率器件模块集成封装为一体式功率器件组件。
5.根据权利要求4所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的一体式功率器件组件为整流逆变桥IGBT模块。
6.根据权利要求5所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括两路功率开关量输出端，所述的两路功率开关量输出端均连接所述的功率器件模块。
7.根据权利要求6所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的两路功率开关量输出端包括MOSFET管集电极开路输出端和固态继电器输出端。
8.根据权利要求5所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括温度检测单元，所述的温度检测单元连接所述的功率器件模块。
9.根据权利要求5所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的整流逆变桥IGBT模块还包括EEPROM存储芯片单元，所述的EEPROM存储芯片单元连接所述的功率器件模块。
10.根据权利要求1所述的全数字交流伺服驱动器功率驱动电路结构，其特征在于，所述的电流检测模块为霍尔电流传感器。
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