CN204578354U - 一种制动单元控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种制动单元控制器，该制动单元控制器包括母线电压差分检测模块、制动电压生成模块、可控型功率半导体驱动模块；所述母线电压差分检测模块的输入端连接变频器的正负母线，输出端连接所述制动电压生成模块；所述制动电压生成模块用于产生一控制信号并输出给所述可控型功率半导体驱动模块；所述可控型功率半导体驱动模块接收该控制信号并生成可控型功率半导体驱动信号输出给制动单元。本实用新型实现了多路母线的不同制定电压和结束电压，通过跳线帽或者拨码开关等器件，可以根据实际的母线电压或电网电压选择多路不同的制动起始电压值和结束电压值。

Description

一种制动单元控制器

【技术领域】

本实用新型涉及变频器领域，特别是涉及一种变频器制动单元的控制器。

【背景技术】

变频器广泛应用在冶金、石油、化工、电力、医药、污水处理等各个行业。

制动单元是实现变流器或者变频器等大功率设备中电机快速制动或位移负载可靠运行的重要部件。当变频器减速停机时，其电机处于发电状态，使系统速度下降时间缩短，能量回馈加快，变频器的直流母线电压快速上升，如果不将回馈的能量快速消耗掉，则可能引起直流母线过压等故障。制动单元的主要功能就是将该回馈能量快速转换为热能消耗掉。

制动单元的控制方式通常包含两种，一种是制动单元的控制器检测直流母线电压来判断是否需要制动，当需要制动的时候，通过制动单元的控制器发送制动信号达到制动的目的；另一种是通过变频器的控制器检测直流母线电压，当需要制动的时候，通过变频器的控制器给制动单元发送制动信号达到制动的目的。

制动单元存在一个制动起始母线电压点和制动结束母线电压点。举个例子，某个制动单元的制动起始母线电压点是1150V，制动结束母线电压点为1050V，则当母线电压超过1150V后，制动单元开始动作；之后只有当母线电压降低到1050V，制动单元才停止动作。变频器中制动起始母线电压点和制动结束母线电压点，在制动单元的第一种控制方式中通常是固定的。

【发明内容】

本实用新型旨在解决上述问题而提供一种可以实现不同制动起始母线电压点和制动结束母线电压点的制动单元控制器。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种制动单元控制器，该制动单元控制器包括母线电压差分检测模块、制动电压生成模块、可控型功率半导体驱动模块；

所述母线电压差分检测模块的输入端连接变频器的正负母线，输出端连接所述制动电压生成模块；

所述制动电压生成模块用于产生一控制信号并输出给所述可控型功率半导体驱动模块；

所述可控型功率半导体驱动模块接收该控制信号并生成可控型功率半导体驱动信号输出给制动单元。

在本实用新型的制动单元控制器中，所述制动电压生成模块包括依次连接的制动电压选择模块、制动电压判定模块、制动电压波形生成模块、整形电路、RC滤波电路、比例运放模块、触发比较模块及迟滞比较器。

在本实用新型的制动单元控制器中，所述制动电压选择模块包括跳线帽或拨码开关器件。

在本实用新型的制动单元控制器中，所述母线电压差分检测模块的输出端连接所述触发比较模块。

在本实用新型的制动单元控制器中，所述制动电压判定模块、所述制动电压波形生成模块、所述迟滞比较器、及所述可控型功率半导体驱动模块通过CPLD、FPGA、DSP或MCU芯片实现。

在本实用新型的制动单元控制器中，所述制动电压生成模块包括多路迟滞比较器。

在本实用新型的制动单元控制器中，所述多路迟滞比较器包括母线电压差分检测信号输入端、电源、可变VREF电路和可变R3电路。

在本实用新型的制动单元控制器中，所述可变VREF电路通过电压控制芯片来实现，所述可变R3电路通过电阻与拨码开关或跳线帽串联实现。

在本实用新型的制动单元控制器中，所述制动单元控制器还包括一逻辑控制模块，所述逻辑控制模块具有使能信号输入端，输出端连接到所述可控型功率半导体驱动模块。

本实用新型的制动单元控制器与现有技术相比较，其有益效果是：实现了多路母线的不同制动电压和结束电压，通过跳线帽或者拨码开关等器件，可以根据实际的母线电压或电网电压选择多路不同的制动起始电压值和结束电压值。

【附图说明】

图1是现有变频器制动单元实施方式一的结构示意图。

图2是现有变频器制动单元实施方式二的结构示意图。

图3是现有变频器制动单元实施方式三的结构示意图。

图4是现有变频器制动单元实施方式四的结构示意图。

图5是本实用新型实施例1的电路图。

图6是本实用新型实施例2的结构图。

图7是本实用新型多路迟滞比较器电路图。

图8是本实用新型可变VREF电路图。

图9是本实用新型可变R3电路图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和说明，对本实用新型不构成任何限制。

如图1至图4所示是变流器或变频器几种常用制动单元的结构示意图。

图1所示的制动单元包括两个IGBT和一个制动电阻，两个IGBT相串联分别构成制动单元的上下管，制动电阻并接在上管两端。

图2所示的制动单元与图1所示的制动单元的区别是，制动电阻并接在下管两端。

图3所示的制动单元与图1所示的制动单元的区别是，上管的IGBT用一个二极管代替，二极管的正极与下管相连，制动电阻并接在二极管两端。

图4所示的制动单元与图2所示的制动单元的区别是，下管的IGBT用一个二极管代替，二极管的负极与上管相连，制动电阻并接在二极管两端。

图1-图4的IGBT开关管也可用其他可控型功率半导体器件替代，例如：GTO(门极可关断晶闸管)、MOSFET(电力场效应晶体管)。

本发明的制动单元控制器可以使用包括但不限于上述现有的制动单元。(需要说明的是，以下实施例都是以IGBT开关管进行说明。同样的，IGBT开关管也可用其他可控型功率半导体器件替代，例如：GTO(门极可关断晶闸管)、MOSFET(电力场效应晶体管))

实施例1

如图5所示，本实用新型制动单元控制器包括母线电压差分检测模块、制动电压生成模块、IGBT驱动模块、及逻辑控制模块。

母线电压差分检测模块的输入端连接变频器的正负母线，输出端连接制动电压生成模块的触发比较模块。

制动电压生成模块包括依次连接的制动电压选择模块、制动电压判定模块、制动电压波形生成模块、整形电路、RC滤波电路、比例运放模块、触发比较模块、迟滞比较器。

制动电压选择模块通过跳线帽、拨码开关器件来实现，用于产生制动电压信号。

制动电压判定模块接收制动电压选择模块产生的制动电压信号、并判定制动的起始电压和结束电压。

制动电压波形生成模块生成一个频率不变、占空比可调的PWM波。

由于制动电压波形生成模块输出的PWM波的高电平会有差异，为了抑制这种差异性，制动电压波形生成模块的输出端连接整形电路、RC滤波电路，使PWM波的高电平、低电平经过整形电路后，保证输出的PWM波的高电平等于电源电压、低电平等于0。

PWM波经过整形、滤波之后产生一个直流模拟量信号，该直流模拟量信号输入比例运放模块。通过比例运放模块的比例运放H和比例运放L生成两个比较值。该两个比较值与母线电压差分检测模块的输出信号输入到触发比较模块，并产生制动触发V+信号和制动触发V-信号。这两个制动触发信号输入到迟滞比较器实现迟滞比较的功能。

IGBT驱动模块的输入端与制动电压生成模块的迟滞比较器连接，输出端与制动单元连接。IGBT驱动模块接收迟滞比较器的信号并产生IGBT驱动信号。

逻辑控制模块具有使能信号输入端，输出端连接到IGBT驱动模块。当使能信号有效且迟滞比较器反馈的结果需要制动时，IGBT驱动模块才会发送驱动信号，如果使能信号无效，即使母线电压达到制动起始值也不会制动。

在本实施例中，制动电压判定模块、制动电压波形生成模块、迟滞比较器、逻辑控制模块、及IGBT驱动模块可以通过CPLD、FPGA、DSP和MCU芯片实现。

实施例2

如图6所示，本实用新型制动单元控制器包括母线电压差分检测模块、制动电压生成模块、IGBT驱动模块、及逻辑控制模块。

与实施例1不同的是，本实施例的制动电压生成模块由多路迟滞比较器实现。

如图7所示，多路迟滞比较器包括母线电压差分检测信号输入端、电源、可变的VREF电路及可变的R3电路。

多路迟滞比较器的工作原理是，母线电压差分检测信号输入端接收母线电压差分检测模块产生的模拟量信号，该模拟量信号经过多路迟滞比较器产生一控制信号并输出给IGBT驱动模块，IGBT驱动模块接收该控制信号并生成IGBT驱动信号输出给制动单元。

逻辑控制模块具有使能信号输入端，输出端连接到IGBT驱动模块。当使能信号有效且多路迟滞比较器反馈的结果需要制动时，IGBT驱动模块才会发送驱动信号，如果使能信号无效，即使母线电压达到制动起始值也不会制动。

如图8所示，可变VREF电路图包括电压控制芯片，该电压控制芯片与多个电阻串并联，可变的VREF信号可以通过电压控制芯片来实现。

如图9所示，可变的R3阻值不是固定的，是可以变化，其可以通过电阻与拨码开关或跳线帽等开关器件串联实现R3阻值变化。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但本实用新型的保护范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本实用新型的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种制动单元控制器，其特征在于，所述制动单元控制器包括母线电压差分检测模块、制动电压生成模块、可控型功率半导体驱动模块；

所述母线电压差分检测模块的输入端连接变频器的正负母线，输出端连接所述制动电压生成模块；

所述制动电压生成模块用于产生一控制信号并输出给所述可控型功率半导体驱动模块；

所述可控型功率半导体驱动模块接收该控制信号并生成可控型功率半导体驱动信号输出给制动单元。

2.如权利要求1所述制动单元控制器，其特征在于，所述制动电压生成模块包括依次连接的制动电压选择模块、制动电压判定模块、制动电压波形生成模块、整形电路、RC滤波电路、比例运放模块、触发比较模块及迟滞比较器。

3.如权利要求2所述制动单元控制器，其特征在于，所述制动电压选择模块为跳线帽或拨码开关器件。

4.如权利要求2所述制动单元控制器，其特征在于，所述母线电压差分检测模块的输出端连接所述触发比较模块。

5.如权利要求2所述制动单元控制器，其特征在于，所述制动电压判定模块、所述制动电压波形生成模块、所述迟滞比较器、及所述可控型功率半导体驱动模块通过CPLD、FPGA、DSP或MCU芯片实现。

6.如权利要求1所述制动单元控制器，其特征在于，所述制动电压生成模块包括多路迟滞比较器。

7.如权利要求6所述制动单元控制器，其特征在于，所述多路迟滞比较器包括母线电压差分检测信号输入端、电源、可变VREF电路和可变R3电路。

8.如权利要求7所述制动单元控制器，其特征在于，所述可变VREF电路通过电压控制芯片来实现，所述可变R3电路通过电阻与拨码开关或跳线帽串联实现。

9.如权利要求1-8任一所述制动单元控制器，其特征在于，所述制动单元控制器还包括一逻辑控制模块，所述逻辑控制模块具有使能信号输入端，输出端连接到所述可控型功率半导体驱动模块。