CN203553890U - 再生制动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种再生制动装置，包括：用于再生电力的驱动器、与所述驱动器连接用于消耗再生电力的消耗单元以及用于将流过消耗单元的电流与预设值进行比较并当所述电流值大于预设值时延时第一预设时间之后向驱动器发出控制信号的过流保护单元。本实用新型一种再生制动装置，通过过流保护单元对再生制动电阻的电流进行检测，当电流值超过预设值时进行延时一段时间输入控制信号，所述延时是通过在过流保护单元中增加延时单元实现的，既充分利用硬件保护电路响应速度快的优势避免再生制动电阻的损坏，同时避免了因回路时间常数较小引起的高频振荡。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种再生制动装置。
背景技术
现有技术中驱动器工作时，有时会工作在发电状态，发电使电能回馈会导致母线电压升高，这时需要通过在母线电压两端的并联再生制动电阻进行能量消耗。因为再生制动电阻阻值很小，通常为几十至几百欧，而母线电压一般为几百伏以上，因此导通电流最大可达几十安，不适于长时间导通。一般通过PWM（占空比可调）信号控制加在再生制动电阻上的有效电压。实际使用中导致再生制动电流过大的原因有如下几种：a）再生制动电阻阻值选择过小，b）软件中再生制动电阻的参数设置与实际不符，c）再生制动回路中有故障造成短路。
现有的过流保护方案可分为软件保护和硬件保护两种，软件保护是将该电流值进行测量并进行AD转换，然后在驱动器程序判断是否超过阈值，从而调节PWM占空比或者关断再生制动电阻。
硬件保护是将该电流值进行测量后，直接用硬件电路进行比较，一般采用滞环比较电路，即当监测值超过上限阈值时直接将再生制动电阻回路断开，当监测值低于下限阈值时再将回路闭合。
本实用新型的发明人经过研究发现因为再生制动电阻回路的时间常数非常小（小于1us），软件保护方案需要软件的响应时间非常快才能有效控制顺时过载，但从对电流的测量至PWM信号关断整个过程的时间很难做到1us以下，因此软件保护方案不适用于再生制动电阻及其回路的过流保护。
同样因为再生制动电阻回路的时间常数非常小（小于1us），滞环比较电路的硬件保护方案会导致开关电路不停地关断-开启，频率在几MHz左右，会损坏开关电路，因此该方案也不适用于再生制动电阻及其回路的过流保护。
实用新型内容
本实用新型为解决现有技术中制动电阻回路的时间常数非常小导致响应过快的问题，提供一种再生制动装置。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种再生制动装置，包括：用于再生电力的驱动器、与所述驱动器连接用于消耗再生电力的消耗单元以及用于将流过消耗单元的电流与预设值进行比较并当所述电流值大于预设值时延时第一预设时间之后向驱动器发出控制信号的过流保护单元。
所述过流保护单元包括依次连接的检测单元、比较单元、延时单元和控制信号输入单元，所述检测单元用于检测流过消耗单元的电流，所述控制信号输入单元输入端输入控制信号，输出端连接驱动器。
所述检测单元为霍尔元件。
所述比较单元包括运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4、第五电阻R5，所述放大器U2的正输入端连接所述检测单元的输出端，所述第一电阻R1的一端连接所述放大器U2的负输入端，另一端接地，所述第二电阻R2的一端连接所述放大器U2的输出端，另一端连接所述放大器U2的负输入端，所述第三电阻R3一端连接所述放大器U2的输出端，另一端连接所述比较单元的输出端，所述第四电阻R4一端接地，另一端连接所述比较单元的输出端，所述第五电阻R5一端连接工作电压，另一端连接所述比较单元的输出端。
所述延时单元包括单稳态触发器U3、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和第二电容C2，所述单稳态触发器U3的RESET端口连接工作电压，所述第六电阻R6一端连接工作电压，另一端连接THRES端口，同时连接DISCH端口，所述第一电容C1的一端经第六电阻R6连接工作电压，另一端接地，所述第七电阻R7一端连接工作电压，另一端连接OUT端口，所述第二电容C2一端连接CONT端口，另一端接地。
所述控制信号输入单元包括三态缓冲器U4，所述三态缓冲器U4输入端连接控制信号，使能端连接所述延时单元的输出端，输出端连接所述驱动器。
还包括采样单元和与所述采样单元连接的故障检测单元，所述采样单元与所述检测单元连接。
所述消耗单元为电阻。
本实用新型一种再生制动装置，通过过流保护单元对再生制动电阻的电流进行检测，当电流值超过预设值时进行延时一段时间输入控制信号，所述延时是通过在过流保护单元中增加延时单元实现的，既充分利用硬件保护电路响应速度快的优势避免再生制动电阻的损坏，同时避免了因回路时间常数较小引起的高频振荡。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例一一种再生制动装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例一一种再生制动装置结构示意图；
图3为本实用新型实施例一一种再生制动装置过流保护单元电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
本实用新型一种再生制动装置，如图1至图3所示，包括：用于再生电力的驱动器2、与所述驱动器连接用于消耗再生电力的消耗单元1以及用于将流过消耗单元的电流与预设值进行比较并当所述电流值大于预设值时延时第一预设时间之后向驱动器发出控制信号的过流保护单元3。
所述过流保护单元包括依次连接的检测单元4、比较单元5、延时单元6和控制信号输入单元7，所述检测单元4用于检测流过消耗单元的电流，所述比较单元5用于将流过消耗单元的电流值与预设值进行比较，所述延时单元7用于当将流过消耗单元的电流值高于预设值时延时第一预设时间之后向所述控制信号输入单元7发出控制信号，所述控制信号输入单元输入端输入控制信号，输出端连接驱动器，所述控制信号输入单元接收延时单元7的信号停止向驱动器发送控制信号。
本实施例通过检测单元对流过再生制动电阻的电流进行测量，所述检测单元可以为霍尔元件或电阻采样电路，优选为霍尔元件，所述霍尔元件的测量值通过比较单元与阈值进行比较，当超过阈值时会产生一个上升沿信号，该上升沿信号触发延时单元，将控制信号输入单元关断即输出为高阻态，并保持一段预设时间，所述第一预设时间可以如1ms。同时通过AD采样将再生制动电流送到软件中进行故障监测及告警处理。在上述保护电路的监控下，电流过大后会通过比较器产生过流信号，关断PWM控制信号的输出，同时延时单元会将该状态延时一段时间，如1ms。因为硬件电路的响应速度可以达到us级甚至更快，因此不会造成再生制动电阻过流损坏的线性。同时延时过后再次开通时，即使故障没有解除，仍重复关断-延时-闭合的动作，开关频率也会降低至1kHz以下，不会对开关电路造成损坏。
所述检测单元为霍尔元件。
所述比较单元包括运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4、第五电阻R5，所述放大器U2的正输入端连接所述检测单元的输出端，所述第一电阻R1的一端连接所述放大器U2的负输入端，另一端接地，所述第二电阻R2的一端连接所述放大器U2的输出端，另一端连接所述放大器U2的负输入端，所述第三电阻R3一端连接所述放大器U2的输出端，另一端连接所述比较单元的输出端，所述第四电阻R4一端接地，另一端连接所述比较单元的输出端，所述第五电阻R5一端连接工作电压，另一端连接所述比较单元的输出端。
所述延时单元包括单稳态触发器U3、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和第二电容C2，所述单稳态触发器U3的RESET端口连接工作电压，所述第六电阻R6一端连接工作电压，另一端连接THRES端口，同时连接DISCH端口，所述第一电容C1的一端经第六电阻R6连接工作电压，另一端接地，所述第七电阻R7一端连接工作电压，另一端连接OUT端口，所述第二电容C2一端连接CONT端口，另一端接地。
所述控制信号输入单元包括三态缓冲器U4，所述三态缓冲器U4输入端连接控制信号，使能端连接所述延时单元的输出端，输出端连接所述驱动器。
电路的原理图如图3所示，U1是霍尔器件，将流过B和B1间的母线电流转换为电压信号，经过运算放大器U2构成的电压调理电路后，输出给延时保持电路。其中R1、R2用于调节信号的增益，R3、R4、R5用于调节信号的偏置值。延时保持电路主要由一个单稳态触发器U3构成，输入信号到来时，输出信号会发生翻转，保持一段时间后再翻转回来。其中保持时间可通过R6和C1来设置。延时保持电路的输出直接控制一个三态缓冲器U4的使能端，控制再生制动PWM信号是否正常输出。
本实用新型一种再生制动装置，通过过流保护单元对再生制动电阻的电流进行检测，当电流值超过预设值时进行延时一段时间输入控制信号，所述延时是通过在过流保护单元中增加延时单元实现的，既充分利用硬件保护电路响应速度快的优势避免再生制动电阻的损坏，同时避免了因回路时间常数较小引起的高频振荡。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种再生制动装置，其特征在于：包括：用于再生电力的驱动器、与所述驱动器连接用于消耗再生电力的消耗单元以及用于将流过消耗单元的电流与预设值进行比较并当所述电流值大于预设值时延时第一预设时间之后向驱动器发出控制信号的过流保护单元。
2.根据权利要求1所述的再生制动装置，其特征在于：所述过流保护单元包括依次连接的检测单元、比较单元、延时单元和控制信号输入单元，所述检测单元用于检测流过消耗单元的电流，所述控制信号输入单元输入端输入控制信号，输出端连接驱动器。
3.根据权利要求2所述的再生制动装置，其特征在于：所述检测单元为霍尔元件。
4.根据权利要求2所述的再生制动装置，其特征在于：所述比较单元包括运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4、第五电阻R5，所述放大器U2的正输入端连接所述检测单元的输出端，所述第一电阻R1的一端连接所述放大器U2的负输入端，另一端接地，所述第二电阻R2的一端连接所述放大器U2的输出端，另一端连接所述放大器U2的负输入端，所述第三电阻R3一端连接所述放大器U2的输出端，另一端连接所述比较单元的输出端，所述第四电阻R4一端接地，另一端连接所述比较单元的输出端，所述第五电阻R5一端连接工作电压，另一端连接所述比较单元的输出端。
5.根据权利要求2所述的再生制动装置，其特征在于：所述延时单元包括单稳态触发器U3、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和第二电容C2，所述单稳态触发器U3的RESET端口连接工作电压，所述第六电阻R6一端连接工作电压，另一端连接THRES端口，同时连接DISCH端口，所述第一电容C1的一端经第六电阻R6连接工作电压，另一端接地，所述第七电阻R7一端连接工作电压，另一端连接OUT端口，所述第二电容C2一端连接CONT端口，另一端接地。
6.根据权利要求2所述的再生制动装置，其特征在于：所述控制信号输入单元包括三态缓冲器U4，所述三态缓冲器U4输入端连接控制信号，使能端连接所述延时单元的输出端，输出端连接所述驱动器。
7.根据权利要求2所述的再生制动装置，其特征在于：还包括采样单元和与所述采样单元连接的故障检测单元，所述采样单元与所述检测单元连接。
8.根据权利要求1所述的再生制动装置，其特征在于：所述消耗单元为电阻。
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Owner name: BEIJING PEITIAN TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: BEIJING A+E PRECISION MACHINERY CO. LTD. |
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Address after: 100085 Beijing City, Haidian District information road, building 18, No. 7, digital media building, room two, Room 201 Patentee after: BEIJING A&E TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Address before: 100085 Beijing City, Haidian District information road, building 18, No. 7, digital media building, room two, Room 201 Patentee before: BEIJING A&E PRECISION MACHINERY Co.,Ltd. |
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Assignee: Anhui SCBD Robot Technology Co.,Ltd. Assignor: BEIJING A&E TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Contract record no.: 2016990000487 Denomination of utility model: Regenerative braking device Granted publication date: 20140416 License type: Exclusive License Record date: 20161125 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140416 |