CN204012667U - 一种电机驱动器防护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机驱动器防护电路，包括雷击浪涌防护电路、过流防护电路、缓上电及断相电路、整流滤波电路、IPM电路、再生释放控制电路、再生释放反馈电路和中央控制器，所述整流滤波电路连接再生释放控制电路，所述IPM电路连接再生释放控制电路，所述再生释放控制电路连接再生释放反馈电路，所述中央控制器分别连接IPM电路、再生释放控制电路和再生释放反馈电路，解决现有技术因设计的不完整性，在释放电路的器件有问题时，系统不能提前知道的不足之处，设计了一种可根据再生释放控制电路信号状态，提前判断驱动器是否有异常释放的再生释放反馈电路，当驱动器自我检测发现问题时，提前报警及进行相应防护动作。

Description

一种电机驱动器防护电路

技术领域

本实用新型涉及驱动控制领域，具体的说，是一种电机驱动器防护电路。

背景技术

伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

现有主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP或FPGA）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

现有伺服驱动设计厂家，因行业竞争较为激烈，为了降低成本，减小体积，精简了很多防护及检测电路，缺乏完整的防护及检测电路设计，这样做除了给产品本身带来一定的不稳定因素外，也给所属的机械设备带来一定安全隐患。

现有很多伺服驱动产品因设计的不完整性，在释放电路的器件有问题时，系统不能提前知道，而仍进行释放操作，引发频繁报警及其它器件二次损坏等不良后果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术因设计的不完整性，即在释放电路的器件有问题时，系统不能提前知道的不足之处，提供一种电机驱动器防护电路，该电路在再生释放控制电路基础上，设计了一种可根据再生释放控制电路信号状态，提前判断驱动器是否有异常释放的再生释放反馈电路，当驱动器自我检测发现问题时，提前报警及进行相应防护动作，让客户及时处理、排除隐患，以避免事故或额外的损失发生。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种电机驱动器防护电路，包括雷击浪涌防护电路、过流防护电路、缓上电及断相电路、整流滤波电路、IPM电路、再生释放控制电路、再生释放反馈电路和中央控制器，所述整流滤波电路连接再生释放控制电路，所述IPM电路连接再生释放控制电路，所述再生释放控制电路连接再生释放反馈电路，所述中央控制器分别连接IPM电路、再生释放控制电路和再生释放反馈电路。

进一步的，为更好的实现本实用新型，所述再生释放反馈电路包括电阻和电容并联组成的RC抗干扰电路、光耦、限流电阻电路、RC串联滤波电路、下拉电阻R4；所述光耦的输入端2脚分别连接RC抗干扰电路并接的一端和再生释放控制电路的MOS管的漏极，所述光耦的输入端1脚连接RC抗干扰电路并接的另一端，且光耦的输入端1脚通过限流电阻电路连接母线；所述光耦的输出端4脚连接VCC，所述光耦的输出端3脚串接下拉电阻R4到地，所述RC串联滤波电路的公共端连接中央控制器，所述RC串联滤波电路的电阻连接光耦的输出端3脚，所述RC串联滤波电路的电容接地。

进一步的，为更好的实现本实用新型，所述限流电阻电路包括至少1个电阻组成的串联电阻电路，且串联电阻电路的一端连接光耦的输入端1脚，串联电阻电路的另一端连接母线。

进一步的，为更好的实现本实用新型，所述串联电阻电路为3个电阻依次串接组成。

进一步的，为更好的实现本实用新型，所述限流电阻电路为电位器，电位器的一个固定端连接光耦的输入端1脚，电位器的另一个固定端连接母线。

进一步的，为更好的实现本实用新型所述方法，所述雷击浪涌防护电路连接过流防护电路，所述过流防护电路连接缓上电及断相电路，所述缓上电及断相电路分别连接中央控制器和整流滤波电路。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型解决现有技术因设计的不完整性，即在释放电路的器件有问题时，系统不能提前知道的不足之处，在再生释放控制电路基础上，设计了一种可根据再生释放控制电路信号状态，提前判断驱动器是否有异常释放的再生释放反馈电路，当驱动器自我检测发现问题时，提前报警及进行相应防护动作，让客户及时处理、排除隐患，以避免事故或额外的损失发生。

（2）本实用新型所述雷击浪涌防护电路在当有浪涌电压来时，可通过线间的压敏及线地之间的压敏-放电管进行快速放电，防止内部电路被击穿损坏。

（3）本实用新型所述缓上电及断相电路的缓上电电路能延缓上电时电容充电时间，同时可以降低冲击电流，避免外部供电设备开关跳闸；断相电路采用继电器来导通或者断开一路供电，通过中央控制器控制断相电路内的断相继电器的通断，能在系统内部出现严重问题导致可能出现器件损坏、炸机时，断开断相电路内的断相继电器，切断供电。

（4）本实用新型当系统识别到母线电压超过一定阀值时，中央控制器发出再生释放信号，通过再生释放控制电路来控制电阻负载释放电路导通进行放电，释放过多的能量，以降低母线电压，进而减少电解电容等器件过压损坏的风险。

（5）本实用新型将再生释放控制电路信号通过再生释放反馈电路采样回来，以便使系统知晓是否进行了有效释放，同时在未连接电阻、电阻失效（断线等）、功率管失效时，触发释放功率电阻异常保护。

附图说明

图1本实用新型电路结构框图。

图2为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

一种电机驱动器防护电路，如图1、图2所示，包括雷击浪涌防护电路、过流防护电路、缓上电及断相电路、整流滤波电路、IPM电路、再生释放控制电路、再生释放反馈电路和中央控制器，所述整流滤波电路连接再生释放控制电路，所述IPM电路连接再生释放控制电路，所述再生释放控制电路连接再生释放反馈电路，所述中央控制器分别连接IPM电路、再生释放控制电路和再生释放反馈电路。

主要工作原理为：即将再生释放控制电路信号通过检测电路采样回来，以便使系统知晓是否进行了有效释放，同时在未连接电阻、电阻失效（断线等）、功率管失效时，触发释放功率电阻异常保护。解决现有技术因设计的不完整性，即在释放电路的器件有问题时，系统不能提前知道的不足之处，在再生释放控制电路基础上，设计了一种可根据再生释放控制电路信号状态，提前判断驱动器是否有异常释放的再生释放反馈电路，当驱动器自我检测发现问题时，提前报警及进行相应防护动作，让客户及时处理、排除隐患，以避免事故或额外的损失发生。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，如图2所示，所述再生释放反馈电路包括电阻和电容并联组成的RC抗干扰电路、光耦、限流电阻电路、RC串联滤波电路、下拉电阻R4；所述光耦的输入端2脚分别连接RC抗干扰电路并接的一端和再生释放控制电路的MOS管的漏极，所述光耦的输入端1脚连接RC抗干扰电路并接的另一端，且光耦的输入端1脚通过限流电阻电路连接母线；所述光耦的输出端4脚连接VCC，所述光耦的输出端3脚串接下拉电阻R4到地，所述RC串联滤波电路的公共端连接中央控制器，所述RC串联滤波电路的电阻连接光耦的输出端3脚，所述RC串联滤波电路的电容接地；所述限流电阻电路包括至少1个电阻组成的串联电阻电路，且串联电阻电路的一端连接光耦的输入端1脚，串联电阻电路的另一端连接母线，进一步的，所述串联电阻电路为3个电阻依次串接组成。

电阻R1、R3、R6、R8串接后，其一端接到母线上，另一端接到功率管Q2的漏极上，隔离光耦U1的前级两个引脚并接到R1两端，同时并接C1起到抗干扰作用，光耦隔离后的引脚一个接VCC，另一个引脚串接R4到地，该引脚再经RC（R2，C2）滤波（抗干扰作用），输出信号到中央控制器(信号FB1)。

工作过程：当释放有效时，功率管Q2被导通，其漏极电压被拉到地，此时光耦U1的前级同时导通，光耦的后级也开始导通，第3脚的信号变高，信号FB1由低变高，中央控制器识别到该变化后，可认为释放动作是有效了；而没有释放时，功率管Q2不导通，光耦前级及后级都未导通，信号FB1一直为低，经中央控制器处理认为确实没有进行释放，从而实现了释放反馈功能。

实施例3：

本实施例是在实施例2的基础上进一步优化，所述限流电阻电路为电位器，电位器的一个固定端连接光耦的输入端1脚，电位器的另一个固定端连接母线。

实施例4：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，如图1、图2所示，所述雷击浪涌防护电路连接过流防护电路，所述过流防护电路连接缓上电及断相电路，所述缓上电及断相电路分别连接中央控制器和整流滤波电路。

其中，中央控制器采用DSP/FPGA，在本实用新型中设有4个控制信号端口分别为缓上电电路继电器控制信号端口K1、断相电路继电器控制信号端口K2、再生释放控制电路控制信号端口DISCHARGE和再生释放反馈电路控制信号端口FB1。

缓上电电路继电器控制信号端口K1接缓上电电路的接入点K1，断相电路继电器控制信号端口K2接断相电路的接入点K2，再生释放控制电路控制信号端口DISCHARGE接再生释放控制电路的接入点DISCHARGE，再生释放反馈电路控制信号端口FB1接再生释放反馈电路接入点FB1。

在IPM电路与DSP/FPGA之间涉及IPM控制及反馈信号，DSP/FPGA输出PWM信号，控制IPM电路内部的6个功率管的开关，以控制电机线上电流的大小和相位。雷击浪涌防护电路：

交流输入接口输入单/三相交流电经雷击浪涌防护电路，雷击浪涌防护电路主要是采用压敏电阻和放电管组合模式，当有浪涌电压来时，可通过线间的压敏及线地之间的压敏-放电管进行快速放电，防止内部电路被击穿损坏。

过流防护电路：

采用常规的保险丝串接在交流回路上进行过流防护（短路保护），如图2中的F1，F2，该保险丝除了符合系统的熔断时间特性外，在熔断时不会出现炸裂、拉弧、燃烧等不安全动作。

缓上电及断相电路分为缓上电电路和断相电路。

缓上电电路：

主要工作原理：在上电瞬间继电器不动作（即不吸和），供电电流通过限流电阻R9给后面的整流滤波电容充电，当后面电容的电压达到或接近饱和时，中央控制器发出缓上电继电器K1控制信号经缓上电电路处理后，让缓上电继电器K1吸合将限流电阻R9短路。限流电阻R9有一定阻值，可延缓上电时电容充电时间，同时可以降低冲击电流。若不采用限流电阻，那么在上电的瞬间电容被视为短路，产生的冲击电流有时可达100A 以上，外部供电设备开关很容易跳闸。

断相电路：

断相电路采用继电器来导通或者断开一路供电，通过中央控制器控制断相电路内的断相继电器的通断，能在系统内部出现严重问题导致可能出现器件损坏、炸机时，断开断相电路内的断相继电器，切断供电，再生释放反馈电路就可实现当检测到某器件异常时，触发该保护动作。

开机缓上电时断相继电器K2断开，此时主要是充分发挥限流电阻R9的作用。

再生释放控制电路：

主要原理：释放电路主要由电阻负载电路和释放控制电路组成，电阻负载由功率电阻及MOS管组成，其串接到母线和地之间。当系统识别到母线电压超过一定阀值时，DSP/FPGA发出再生释放信号，通过释放控制电路来控制电阻负载释放电路导通进行放电，释放过多的能量，以降低母线电压，进而减少电解电容（C3，C4）等器件过压损坏的风险。

本实用新型解决现有技术因设计的不完整性，在释放电路的器件有问题时，系统不能提前知道的不足之处，在再生释放控制电路基础上，设计了一种可根据电路信号状态，提前判断驱动器是否有异常的再生释放反馈电路，当驱动器自我检测发现问题时，提前报警及进行相应防护动作，让客户及时处理、排除隐患，以避免事故或额外的损失发生。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电机驱动器防护电路，其特征在于：包括雷击浪涌防护电路、过流防护电路、缓上电及断相电路、整流滤波电路、IPM电路、再生释放控制电路、再生释放反馈电路和中央控制器，所述整流滤波电路连接再生释放控制电路，所述IPM电路连接再生释放控制电路，所述再生释放控制电路连接再生释放反馈电路，所述中央控制器分别连接IPM电路、再生释放控制电路和再生释放反馈电路。

2.根据权利要求1所述的一种电机驱动器防护电路，其特征在于：所述再生释放反馈电路包括电阻和电容并联组成的RC抗干扰电路、光耦、限流电阻电路、RC串联滤波电路、下拉电阻R4；所述光耦的输入端2脚分别连接RC抗干扰电路并接的一端和再生释放控制电路的MOS管的漏极，所述光耦的输入端1脚连接RC抗干扰电路并接的另一端，且光耦的输入端1脚通过限流电阻电路连接母线；所述光耦的输出端4脚连接VCC，所述光耦的输出端3脚串接下拉电阻R4到地，所述RC串联滤波电路的公共端连接中央控制器，所述RC串联滤波电路的电阻连接光耦的输出端3脚，所述RC串联滤波电路的电容接地。

3.根据权利要求2所述的一种电机驱动器防护电路，其特征在于：所述限流电阻电路包括至少1个电阻组成的串联电阻电路，且串联电阻电路的一端连接光耦的输入端1脚，串联电阻电路的另一端连接母线。

4.根据权利要求3所述的一种电机驱动器防护电路，其特征在于：所述串联电阻电路为3个电阻依次串接组成。

5.根据权利要求2所述的一种电机驱动器防护电路，其特征在于：所述限流电阻电路为电位器，电位器的一个固定端连接光耦的输入端1脚，电位器的另一个固定端连接母线。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种电机驱动器防护电路，其特征在于：所述雷击浪涌防护电路连接过流防护电路，所述过流防护电路连接缓上电及断相电路，所述缓上电及断相电路分别连接中央控制器和整流滤波电路。