CN204633663U - 一种三相交流电机正反转控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三相交流电机正反转控制电路，包括正转输入端、反转输入端、公共地端、输出端、输入控制电路和输出驱动电路，所述输入控制电路主要包括并联连接的稳压充电电路、光耦驱动电路和输入过压保护电路，所述输出控制电路主要包括并联连接的可控硅驱动电路、RC电路和输出过压保护电路。本实用新型可有效克服机械式触点切换的电磁干扰和寿命短的缺陷，增加过压保护电路，整体上提升了产品的应用可靠性，并简化了控制电路和降低了成本，易于在小体积内实现产品的功能。

Description

一种三相交流电机正反转控制电路

技术领域

本实用新型涉及三相交流电机控制技术领域，特别涉及一种三相交流电机正反转控制电路。

背景技术

目前，控制三相交流电机正反转控制低成本的方式是采用机械式继电器或接触器触点切换实现，结构简单，成本低廉，但缺点是正反转切换过程中会出现拉弧，烧蚀触点，寿命短，并易造成相间短路失效和电磁干扰大等缺陷。

另外一种常见的控制电路是采用半导体可控硅作为功率输出元件，通过一些逻辑控制电路，输入端带延时、互锁并实现三相电机正反转功能。但缺点是成本较高，控制电路复杂，输入输出保护不足时易出现相间短路失效。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种三相交流电机正反转控制电路，具体的技术方案如下：

一种三相交流电机正反转控制电路，包括正转输入端F+、反转输入端R+、公共地端GND、输出端、输入控制电路和输出驱动电路，所述输入控制电路主要包括并联连接的稳压充电电路、光耦驱动电路和输入过压保护电路，所述输出控制电路主要包括并联连接的可控硅驱动电路、RC电路和输出过压保护电路。

进一步的，所述稳压充电电路由发光二极管D3和稳压二极管D4串联组成，所述发光二极管D3的正极与所述输入过压保护电路相连，所述发光二极管D3的公共负极与所述稳压二极管D4的阴极相连，所述稳压二极管D4的阳极与所述公共地端GND相连。

进一步的，所述的光耦驱动电路包括三端稳压器(IC1、IC2)和电容(C1、C2)，所述三端稳压器(IC1、IC2)的R端连接所述电容(C1、C2)的正极，K端与所述可控硅驱动电路相连，A端与公共地端GND连接。

进一步的，所述的光耦驱动电路包括第一光耦驱动电路和第二光耦驱动电路，所述第一光耦驱动电路包括三端稳压器IC1、电容C1、电容C3、电阻R5、电阻R6、二极管D2和三极管Q1组成，所述电容C1的正极还通过所述电阻R5后与所述稳压充电电路相连，负极与所述公共地端GND相连，所述三极管Q1的集电极与所述电容C1的正极连接，基极与所述电阻R6和所述二极管D2连接后连接到所述反转输入端R+,所述电容C3一端与所述三极管Q1的基极相连，另一端与所述三极管Q1的发射极相连后连接到所述公共地端GND；所述第二光耦驱动电路包括三端稳压器IC2、电容C2、电容C4、电阻R7、电阻R8、二极管D1和三极管Q2组成，所述电容C2的正极还通过所述电阻R7后与所述稳压充电电路相连，负极与所述公共地端GND相连，所述三极管Q2的集电极与所述电容C2的正极连接，基极与所述电阻R8和所述二极管D1连接后连接到所述正转输入端F+,所述电容C4一端与所述三极管Q2的基极相连，另一端与所述三极管Q2的发射极相连后连接到所述公共地端GND。

进一步的，所述的可控硅驱动电路包括光耦(P1、P2、P3、P4)、电阻(R9、R10、R11、R12)和电阻(R17、R18、R19、R20)，所述光耦(P1、P2、P3、P4)内部均包括发光二极管和光敏可控硅，所述光耦(P1、P2、P3、P4)内部输入侧连接发光二极管，其中，所述光耦(P1、P3)内部输入侧连接的发光二极管的正极与所述输入过压保护电路连接，所述光耦(P1、P3)内部输入侧连接的发光二极管的负极与所述光耦(P2、P4)内部输入侧连接的发光二极管的正极相串连，所述光耦(P2、P4)内部输入侧连接的发光二极管的负极与所述三端稳压器(IC1、IC2)的K端连接，所述光耦(P1、P2、P3、P4)内部输出侧连接光敏可控硅，其中，所述光敏可控硅与电阻(R9、R10、R11、R12)和电阻(R17、R18、R19、R20)串联后与所述RC电路并接，当所述光耦(P1、P2、P3、P4)内部输入侧发光二极管的电流达到触发阈值时，所述光耦(P1、P2、P3、P4)输出侧光敏可控硅导通，触发输出连接的可控硅导通。

进一步的，所述输入过压保护电路包括稳压二极管(D5、D6)及电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述稳压二极管(D5、D6)连接在所述光耦(P1、P3)的正极与所述公共地端GND之间，所述稳压二极管D5的阴极通过电阻R3、电阻R1与所述稳压充电电路相连，所述稳压二极管D6的阴极通过电阻R4、电阻R2与所述稳压充电电路相连。

进一步的，所述三极管Q1的基极经过电阻R6和电阻R2后与所述稳压充电电路连接，所述三极管Q1的基极经过电阻R6和电阻R4后与所述稳压二极管D6连接，同时，所述三极管Q1的基极经过电阻R6和二极管D2与所述反转输入端R+相连；而所述三极管Q2的基极经过电阻R8和电阻R1后与所述稳压充电电路连接，同时，所述三极管Q2的基极经过电阻R8和二极管D1与所述正转输入端F+相连。

进一步的，所述输出端包括输出端L1、输出端L2、输出端L3、输出端U、输出端V和输出端W，所述可控硅驱动电路还包括输出器件可控硅(T1、T2、T3、T4)。

进一步的，所述的RC电路包括由电阻R13和电容C5组成的第一RC电路、由电阻R14和电容C6组成第二RC电路、由电阻R15和电容C7组成第三RC电路以及由电阻R16和电容C8组成第四RC电路，其中，所述第一RC电路一端与输出端L1连接，另一端与输出端U连接，所述第二RC电路一端与输出端L2连接，另一端与输出端V连接，所述第三RC电路一端与输出端L1连接，另一端与输出端V连接，所述第一RC电路一端与输出端L2连接，另一端与输出端U连接，上述RC电路同时并联在所述输出器件可控硅(T1、T2、T3、T4)的两端。

进一步的，所述的输出过压保护电路包括过压保护器件(TV1、TV2、TV3、TV4)，并联在所述输出器件可控硅的两端，其中，所述过压保护器件TV1一端与输出端L1连接，另一端与输出端U连接，所述过压保护器件TV2一端与输出端L2连接，另一端与输出端V连接，所述过压保护器件TV3一端与输出端L1连接，另一端与输出端V连接，所述过压保护器件TV4一端与输出端L2连接，另一端与输出端U连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的目的在于提供一种三相交流电机正反转控制电路，通过极少量的电子元件实现三相交流电机正反转功能，输入控制部分包含过压保护、延时、互锁抗干扰电路，输出部分过压保护，RC回路保护电路。可有效克服机械式触点切换的电磁干扰和寿命短的缺陷，增加过压保护电路，整体上提升了产品的应用可靠性，并简化了控制电路和降低了成本，易于在小体积内实现产品的功能。

附图说明

图1是按照本实用新型的一种三相交流电机正反转控制电路的一个实施例的电路图；

图2是三端稳压器IC1/IC2的内部逻辑图。

具体实施方式

以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型实施例的电路原理图，在图1中，三相交流电机正反转控制电路设置有正转输入端F+、反转输入端R+、公共地端GND、输出端、输入控制电路和输出控制电路，输入控制电路主要包括并联连接的稳压充电电路、光耦驱动电路和输入过压保护电路，输出控制电路主要包括并联连接的可控硅驱动电路、RC电路和输出过压保护电路，下面详细说明其连接关系及工作原理。

上述的光耦驱动电路包括三端稳压器IC1、IC2和电容C1、C2，三端稳压器IC1、IC2的R端连接电容C1、C2的正极，K端与可控硅驱动电路相连，A端与公共地端GND连接。光耦驱动电路包括第一光耦驱动电路和第二光耦驱动电路，第一光耦驱动电路包括三端稳压器IC1、电容C1、电容C3、电阻R5、电阻R6、二极管D2和三极管Q1组成，电容C1的正极还通过电阻R5后与稳压充电电路相连，负极与公共地端GND相连，三极管Q1的集电极与电容C1的正极连接，基极与电阻R6和二极管D2连接后连接到反转输入端R+,电容C3一端与三极管Q1的基极相连，另一端与三极管Q1的发射极相连后连接到公共地端GND；第二光耦驱动电路包括三端稳压器IC2、电容C2、电容C4、电阻R7、电阻R8、二极管D1和三极管Q2组成，电容C2的正极还通过电阻R7后与稳压充电电路相连，负极与公共地端GND相连，三极管Q2的集电极与电容C2的正极连接，基极与电阻R8和二极管D1连接后连接到正转输入端F+,电容C4一端与三极管Q2的基极相连，另一端与三极管Q2的发射极相连后连接到公共地端GND。

当正转输入端F+与公共地端GND有施加规定的正转电压时，三极管Q2导通，使IC2截止，同时通过R1、R5给C1充电，使IC1的R端电压逐步升到触发电压，IC1的K端和A端导通，从而触发光耦P1、P2，可控硅T1、T2导通，使输出端L1/U、L2/V导通，实现三相电机正转功能。

同样的原理，当反转输入端R+与公共地端GND有施加规定的反转电压时，三极管Q1导通，使IC1截止，同时通过R2、R7给C2充电，使IC2的R端电压逐步升到触发电压，IC2的K端和A端导通，从而触发光耦P3、P4，可控硅T3、T4导通，使输出端L1/V、L2/U导通，实现三相电机反转功能。

控制端的稳压充电电路由发光二极管D3和稳压二极管D4串联组成，发光二极管D3的正极与输入过压保护电路相连，发光二极管D3的公共负极与稳压二极管D4的阴极相连，稳压二极管D4的阳极与公共地端GND相连。同时发光二极管D3实现正反转指示的功能。当正转或反转控制电压存在波动时，这个稳压充电电路电压保持稳定，通过电阻R5或R7，给电容C1或C2充电，当电压达到一定的阈值时触发IC1或IC2，从而实现较为精准的正转或反转延时触发功能。

控制端的光耦驱动电路由三端稳压器IC1、IC2组成。图2为三端稳压器的内部原理框图，内部的电压比较器A1正向输入端连接R端，A1的反向输入端连接一个2.5V的基准电压，A1的输出端连接三极管的基极，当R端的电压小于2.5V时，比较器A1输出低电平，输出三极管截止，使输出K端和A端截止。当R端的电压大于2.5V时，比较器A1输出高电平，输出三极管导通，从而使输出K端和A端导通。

三端稳压器IC1、IC2的R端连接电容C1、C2，当有正转控制电压时，稳压电路通过R5给C1充电，当C1的电压超过2.5V时，IC1的K端和A端导通，从而使光耦P1和P2导通，实现正转输出；当正转控制电压撤离时，C1的残留电压通过电阻R5、R1、R8、Q2基极放电，当电压小于2.5V时，IC1的K端和A端截止，使正转输出关断。当有反转控制电压时，稳压电路通过R7给C2充电，当C2的电压超过2.5V时，IC2的K端和A端导通，从而使光耦P3和P4导通，实现反转输出；当反转控制电压撤离时，C2的残留电压通过电阻R7、R2、R6、Q1基极放电，当电压小于2.5V时，IC2的K端和A端截止，使反转输出关断。

控制端的输入过压保护电路包括稳压电路D5、稳压电路D6、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，稳压二极管D5、D6连接在光耦P1、P3的正极与公共地端GND之间，稳压二极管D5的阴极通过电阻R3、电阻R1与稳压充电电路相连，稳压二极管D6的阴极通过电阻R4、电阻R2与稳压充电电路相连。即稳压二极管D5连接在光耦P1正极和GND之间，对正转输入端F+的瞬时浪涌电压进行旁路，防止光耦P1和P2被误触发，从而实现正转输入端的过压保护功能。稳压二极管D6连接在光耦P3正极和GND之间，对反转输入端R+的瞬时浪涌电压进行旁路，防止光耦P3和P4被误触发，从而实现反转输入端的过压保护功能。上述正转和反转输入端具有相同的功能模块，即实现输入控制端过电压时，保护光耦不被误触发的功能。

输出控制电路的可控硅驱动电路包括光耦P1、P2、P3、P4和输出器件可控硅T1、T2、T3、T4，包括4个相同的功能模块，实现输入输出隔离和可控硅驱动功能。光耦P1、P2、P3、P4内部输入侧连接发光二极管，输出侧连接光敏可控硅，输入输出通过光隔离，耐压可达到4kV以上，当光耦P1、P2、P3、P4输入侧发光二极管的电流达到触发阈值时，光耦P1、P2、P3、P4输出侧导通，触发输出连接的可控硅导通，实现输出的通断功能。具体的连接结构，可控硅驱动电路还包括电阻R9、R10、R11、R12和电阻R17、R18、R19、R20，光耦P1、P2、P3、P4内部均包括发光二极管和光敏可控硅，光耦P1、P2、P3、P4内部输入侧连接发光二极管，其中，光耦P1、P3内部输入侧连接的发光二极管的正极与输入过压保护电路连接，光耦P1、P3内部输入侧连接的发光二极管的负极与光耦P2、P4内部输入侧连接的发光二极管的正极相串连，光耦P2、P4内部输入侧连接的发光二极管的负极与三端稳压器IC1、IC2的K端连接，光耦P1、P2、P3、P4内部输出侧连接光敏可控硅，其中，光敏可控硅与电阻R9、R10、R11、R12和电阻R17、R18、R19、R20串联后与RC电路并接，当光耦P1、P2、P3、P4内部输入侧发光二极管的电流达到触发阈值时，光耦P1、P2、P3、P4输出侧光敏可控硅导通，触发输出连接的可控硅导通。

输出控制电路的RC电路包括由电阻R13和电容C5组成的第一RC电路、由电阻R14和电容C6组成第二RC电路、由电阻R15和电容C7组成第三RC电路以及由电阻R16和电容C8组成第四RC电路。前述输出端包括输出端L1、输出端L2、输出端L3、输出端U、输出端V和输出端W。其中，所述第一RC电路一端与输出端L1连接，另一端与输出端U连接，所述第二RC电路一端与输出端L2连接，另一端与输出端V连接，所述第三RC电路一端与输出端L1连接，另一端与输出端V连接，所述第一RC电路一端与输出端L2连接，另一端与输出端U连接，上述RC电路同时并联在所述输出器件可控硅T1、T2、T3、T4的两端。所述第一至第四RC电路为4个相同的功能模块，并联在输出器件可控硅的两端。RC电路能够降低可控硅两端的瞬态电压变化率dv/dt，防止可控硅因过高的dv/dt而误触发导通。

输出控制电路的输出过压保护电路由过压保护器件TV1、TV2、TV3、TV4组成，并联在输出器件可控硅的两端，包括4个相同的功能模块，具体的连接关系为所述过压保护器件TV1一端与输出端L1连接，另一端与输出端U连接，所述过压保护器件TV2一端与输出端L2连接，另一端与输出端V连接，所述过压保护器件TV3一端与输出端L1连接，另一端与输出端V连接，所述过压保护器件TV4一端与输出端L2连接，另一端与输出端U连接。所述输出过压保护电路可防止可控硅因过高瞬态浪涌电压而击穿触发。具体地，当可控硅T1、T2、T3、T4两端出现瞬时浪涌电压时，过压保护器件TV1-TV4会被触发导通，在自身电流允许的范围内旁路瞬时浪涌电压，防止可控硅T1、T2、T3、T4被过电压误触发导通。

由以上说明，根据本实用新型的三相交流电机正反转控制电路能够以简单的原理实现三相电机正反转功能，并且元件少、成本低、可靠性高，产品体积可实现小型化。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种三相交流电机正反转控制电路，其特征在于，包括正转输入端F+、反转输入端R+、公共地端GND、输出端、输入控制电路和输出驱动电路，所述输入控制电路主要包括并联连接的稳压充电电路、光耦驱动电路和输入过压保护电路，所述输出控制电路主要包括并联连接的可控硅驱动电路、RC电路和输出过压保护电路；

所述稳压充电电路由发光二极管D3和稳压二极管D4串联组成，所述发光二极管D3的正极与所述输入过压保护电路相连，所述发光二极管D3的公共负极与所述稳压二极管D4的阴极相连，所述稳压二极管D4的阳极与所述公共地端GND相连；

所述的光耦驱动电路包括三端稳压器IC1、IC2和电容C1、C2，所述三端稳压器IC1、IC2的R端连接所述电容C1、C2的正极，K端与所述可控硅驱动电路相连，A端与公共地端GND连接；

所述的可控硅驱动电路包括光耦P1、P2、P3、P4、电阻R9、R10、R11、R12和电阻R17、R18、R19、R20，所述光耦P1、P2、P3、P4内部均包括发光二极管和光敏可控硅，所述光耦P1、P2、P3、P4内部输入侧连接发光二极管，其中，所述光耦P1、P3内部输入侧连接的发光二极管的正极与所述输入过压保护电路连接，所述光耦P1、P3内部输入侧连接的发光二极管的负极与所述光耦P2、P4内部输入侧连接的发光二极管的正极相串连，所述光耦P2、P4内部输入侧连接的发光二极管的负极与所述三端稳压器IC1、IC2的K端连接，所述光耦P1、P2、P3、P4内部输出侧连接光敏可控硅，其中，所述光敏可控硅与电阻R9、R10、R11、R12和电阻R17、R18、R19、R20串联后与所述RC电路并接，当所述光耦P1、P2、P3、P4内部输入侧发光二极管的电流达到触发阈值时，所述光耦P1、P2、P3、P4输出侧光敏可控硅导通，触发输出连接的可控硅导通；

所述输入过压保护电路包括稳压二极管D5、D6及电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述稳压二极管D5、D6连接在所述光耦P1、P3的正极与所述公共地端GND之间，所述稳压二极管D5的阴极通过电阻R3、电阻R1与所述稳压充电电路相连，所述稳压二极管D6的阴极通过电阻R4、电阻R2 与所述稳压充电电路相连；

所述输出端包括输出端L1、输出端L2、输出端L3、输出端U、输出端V和输出端W，所述可控硅驱动电路还包括输出器件可控硅T1、T2、T3、T4；

所述的RC电路包括由电阻R13和电容C5组成的第一RC电路、由电阻R14和电容C6组成第二RC电路、由电阻R15和电容C7组成第三RC电路以及由电阻R16和电容C8组成第四RC电路，其中，

所述第一RC电路一端与输出端L1连接，另一端与输出端U连接；

所述第二RC电路一端与输出端L2连接，另一端与输出端V连接；

所述第三RC电路一端与输出端L1连接，另一端与输出端V连接；

所述第一RC电路一端与输出端L2连接，另一端与输出端U连接；

上述RC电路同时并联在所述输出器件可控硅T1、T2、T3、T4的两端；

所述的输出过压保护电路包括过压保护器件TV1、TV2、TV3、TV4，并联在所述输出器件可控硅的两端，其中，

所述过压保护器件TV1一端与输出端L1连接，另一端与输出端U连接，

所述过压保护器件TV2一端与输出端L2连接，另一端与输出端V连接，

所述过压保护器件TV3一端与输出端L1连接，另一端与输出端V连接，

所述过压保护器件TV4一端与输出端L2连接，另一端与输出端U连接。

2.如权利要求1所述的三相交流电机正反转控制电路，其特征在于，所述的光耦驱动电路包括第一光耦驱动电路和第二光耦驱动电路，

所述第一光耦驱动电路包括三端稳压器IC1、电容C1、电容C3、电阻R5、电阻R6、二极管D2和三极管Q1组成，所述电容C1的正极还通过所述电阻R5后与所述稳压充电电路相连，负极与所述公共地端GND相连，所述三极管Q1的集电极与所述电容C1的正极连接，基极与所述电阻R6和所述二极管D2连接后连接到所述反转输入端R+，所述电容C3一端与所述三极管Q1的基极相连，另一端与所述三极管Q1的发射极相连后连接到所述公共地端GND；

所述第二光耦驱动电路包括三端稳压器IC2、电容C2、电容C4、电阻R7、电阻R8、二极管D1和三极管Q2组成，所述电容C2的正极还通过所述 电阻R7后与所述稳压充电电路相连，负极与所述公共地端GND相连，所述三极管Q2的集电极与所述电容C2的正极连接，基极与所述电阻R8和所述二极管D1连接后连接到所述正转输入端F+,所述电容C4一端与所述三极管Q2的基极相连，另一端与所述三极管Q2的发射极相连后连接到所述公共地端GND。

3.如权利要求2所述的三相交流电机正反转控制电路，其特征在于，

所述三极管Q1的基极经过电阻R6和电阻R2后与所述稳压充电电路连接，所述三极管Q1的基极经过电阻R6和电阻R4后与所述稳压二极管D6连接，同时，所述三极管Q1的基极经过电阻R6和二极管D2与所述反转输入端R+相连；

而所述三极管Q2的基极经过电阻R8和电阻R1后与所述稳压充电电路连接，同时，所述三极管Q2的基极经过电阻R8和二极管D1与所述正转输入端F+相连。