CN215871256U - 功率驱动控制电路及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种功率驱动控制电路及系统，该功率驱动控制电路包括开关模块、电流检测模块、告警保护模块和控制模块，开关模块用于驱动控制电机的转动；电流检测模块与开关模块连接，用于检测开关模块所在回路的电流变化状态，并在电流变化状态为超负荷状态时，通过告警保护模块减小开关模块所在回路的电流；告警保护模块与开关模块、电流检测模块和控制模块连接，用于在开关模块所在回路的电流变化状态为超负荷状态时，减小开关模块所在回路的电流，以及，通过检测调压器的限位信号以使调压器在限位范围内转动；控制模块与电流检测模块和告警保护模块连接，用于提供控制开关模块的控制参数。本申请可以控制调压器自动实现稳压。

Description

功率驱动控制电路及系统

技术领域

本申请涉及试验机控制技术领域，具体涉及一种功率驱动控制电路及系统。

背景技术

在稳压电源、接触器、应急灯以及继电保护设备等的电压跌落试验中，需要一种可调的正弦波电压源，该电压源一般由可调自耦变压器输出。目前拖动自耦变压器进行自动调压操作的驱动部件主要有单相交流电机和交流伺服电机。其中，单相交流电机通过接触器控制电机正向、反向旋转，将电压调整到设定值。然而，现有的功率驱动控制系统存在对变压器的电压调节不能稳定控制的问题。

实用新型内容

鉴于此，本申请提供一种功率驱动控制电路及系统，以解决现有的功率驱动控制系统中存在对变压器的电压调节不能稳定控制的问题。

第一方面，本申请提供一种功率驱动控制电路，该功率驱动控制电路包括开关模块、电流检测模块、告警保护模块和控制模块，其中，

开关模块，用于驱动控制电机的转动；

电流检测模块，与开关模块连接，用于检测开关模块所在回路的电流变化状态，并在电流变化状态为超负荷状态时，通过告警保护模块减小开关模块所在回路的电流；

告警保护模块，与开关模块、电流检测模块和控制模块连接，用于在开关模块所在回路的电流变化状态为超负荷状态时，减小开关模块所在回路的电流，以及，通过检测调压器的限位信号以使调压器在限位范围内转动；

控制模块，与电流检测模块和告警保护模块连接，用于提供控制开关模块的控制参数。

在一些实施例中，功率驱动控制电路还包括：

电压检测模块，与控制模块连接，用于检测调压器的输出电压，并对输出电压进行控制。

在一些实施例中，功率驱动控制电路还包括：

驱动模块，与控制模块和开关模块连接，用于通过控制信号控制开关模块将接收的直流电转变成三相交流电。

在一些实施例中，功率驱动控制电路还包括：

接口模块，与控制模块连接，用于根据接收的指令调整电压的大小以实现稳压，并将当前输出电压传送给控制模块。

在一些实施例中，控制模块包括：

转换器，用于将电流检测模块输出的驱动电机的电流信号以及电压检测模块输出的电压信号分别转换为数字电流信号和数字电压信号；

总线接口，用于通过接口模块接收上位控制系统的控制指令，并将控制指令传送给处理器；

处理器，用于接收控制指令，并根据数字电流信号和数字电压信号对数字电压信号进行调整，并产生脉冲宽度调制信号；

逻辑控制电路，用于向驱动模块发送脉冲宽度调制信号。

在一些实施例中，功率驱动控制电路还包括：

整流模块，与开关模块连接，用于将输入的交流电转换为直流电并输出给开关模块。

在一些实施例中，开关模块包括多个IGBT管，多个IGBT管分别与对应的驱动模块和电流检测模块连接。

在一些实施例中，控制模块与驱动模块集成在一个模块中。

在一些实施例中，逻辑控制电路包括脉冲宽度调制电路。

第二方面，本申请提供一种功率驱动控制系统，该功率驱动控制系统包括功率驱动控制电路、交流电源、交流异步电机、调压器和上位控制系统，功率驱动控制电路分别与交流电源、交流异步电机、调压器和上位控制系统连接，用于对调压器的电压进行控制，调压器与交流异步电机和交流电源连接，功率驱动控制电路为上述任一项功率驱动控制电路。

本申请上述功率驱动控制电路及系统中，通过设置开关模块、电流检测模块、告警保护模块和控制模块，电流检测模块检测开关模块所在回路的电流变化状态，并在电流变化状态为超负荷状态时，通过告警保护模块减小开关模块所在回路的电流；通过告警保护模块在开关模块所在回路的电流变化状态为超负荷状态时，减小开关模块所在回路的电流，以及，通过检测调压器的限位信号以使调压器在限位范围内转动；控制模块提供控制开关模块的控制参数，根据控制参数调节调压器的输出达到设定值，达到稳压效果。因此，本申请功率驱动控制电路及系统可以控制调压器自动实现稳压。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的功率驱动控制电路的电路结构示意图；

图2是图1中的控制模块的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的功率驱动控制电路的一种局部电路结构示意图；

图4是本申请实施例提供的功率驱动控制电路的另一种局部电路结构示意图；

图5是本申请实施例提供的功率驱动控制系统的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚描述，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

现有的功率驱动控制系统主要采用单相交流电机和交流伺服电机驱动自耦变压器进行自动调压操作。其中，单相交流电机通过接触器控制电机正向、反向旋转，将电压调整到设定值。然而，现有的功率驱动控制系统存在对变压器的电压调节不能稳定控制，导致变压器输出的电压源具有过冲大、精度低、升降不可控等缺点。

为了解决现有技术中存在的上述问题或类似问题，本申请提供一种功率驱动控制电路。具体地，请参阅图1，图1是本申请实施例提供的功率驱动控制电路的电路结构示意图，该功率驱动控制电路100可包括开关模块10、电流检测模块20、告警保护模块30和控制模块40；其中，开关模块10用于驱动控制电机的转动；电流检测模块20与开关模块10连接，用于检测开关模块10所在回路的电流变化状态，并在电流变化状态为超负荷状态时，通过告警保护模块30减小开关模块10所在回路的电流。比如，开关模块10所在回路的电流大于或等于预设电流阈值时，此时处于超负荷状态，告警保护模块30减小开关模块10所在回路的电流。

告警保护模块30分别与开关模块10、电流检测模块20和控制模块40连接，用于在开关模块10所在回路的电流变化状态为超负荷状态时，减小开关模块10所在回路的电流，以及，通过检测调压器的限位信号以使调压器在限位范围内转动。例如，告警保护模块30检测调压器的限位信号，根据限位信号控制调压器在限位范围内转动，防止调压器转动越限。

控制模块40分别与电流检测模块20和告警保护模块30连接，用于提供控制开关模块10的控制参数。根据控制参数可以调节调压器的输出达到设定值，从而达到稳压效果。

本实施例的功率驱动控制电路100，通过设置开关模块10、电流检测模块20、告警保护模块30和控制模块40，电流检测模块20检测开关模块10所在回路的电流变化状态，并在电流变化状态为超负荷状态时，通过告警保护模块30减小开关模块10所在回路的电流；通过告警保护模块30在开关模块30所在回路的电流变化状态为超负荷状态时，减小开关模块10所在回路的电流，以及，通过检测调压器的限位信号以使调压器在限位范围内转动；控制模块40提供控制开关模块10的控制参数；根据控制参数调节调压器的输出达到设定值，达到稳压效果。因此，本实施例的功率驱动控制电路100可以控制调压器自动实现稳压。

在一些实施例中，电流检测模块20可包括电流传感器。电流传感器可监测开关模块10(如IGBT模组)所在主回路的电流变化，通过告警保护模块30检测调压器的限位信号，根据该限位信号控制调压器在限位范围内转动，及时限制运行中过负荷等故障，防止调压器转动越限。

在一些实施例中，功率驱动控制电路100还可包括电压检测模块50，电压检测模块50与控制模块40连接，用于检测调压器的输出电压，并对调压器的输出电压进行控制。电压检测模块50将检测的调压器的输出电压反馈给控制模块40，控制模块40可以根据设定电压和电压检测模块50反馈的电压提供所需的控制参数，控制开关模块10驱动和控制电机，从而更好的实现对调压器的输出电压的控制。可选的，在一些实施例中，电机可为交流异步电机。

进一步的，电压检测模块50可包括电压传感器。电压传感器可以检测调压器输出的电压，实现输出电压的闭环控制，例如全闭环控制。

在一些实施例中，功率驱动控制电路100还可包括驱动模块60，驱动模块60分别与控制模块40和开关模块10连接，用于通过控制信号控制开关模块10将接收的直流电转变成三相交流电。通过设置驱动模块60，驱动模块60可以向开关模块10传送控制模块40提供的控制参数(如PWM信号)，从而可以控制开关模块10更好的驱动控制电机的转动。

在一些实施例中，功率驱动控制电路100还可包括接口模块70，接口模块70与控制模块40连接，用于根据接收的指令调整电压的大小以实现稳压，并将当前输出电压传送给控制模块40。接口模块70可以接收外部的指令并将接收的指令传送给控制模块40，以及向外传送调压器的当前输出电压。

可选的，接口模块70可以包括CAN(控制器局域网络，ControllerArea Network)总线接口。CAN总线接口可接收上位控制系统(例如上位机)的指令实现稳压和按给定速率升降电压，并通过该CAN总线定期向外发送调压器的当前输出电压的实际值。

请一并参阅图2，图2是图1中的控制模块的结构示意图。在一些实施例中，控制模块40可包括但不限于控制芯片，示例性的，控制芯片可为STM32F103芯片。

进一步的，控制模块40可包括转换器41、总线接口42、处理器43和逻辑控制电路44。其中，转换器41用于将电流检测模块20输出的驱动电机(例如交流异步电机)的电流信号以及电压检测模块50输出的电压信号分别转换为数字电流信号和数字电压信号。即转换器41可以将电流检测模块20输出的驱动电机的电流信号转换为数字电流信号，以及将电压检测模块50输出的调压器的电压信号转换为数字电压信号。

总线接口42用于通过接口模块70接收上位控制系统的控制指令，并将控制指令传送给处理器43。处理器43用于接收控制指令，根据数字电流信号和数字电压信号对数字电压信号进行调整，并产生脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号。逻辑控制电路44用于向驱动模块60发送脉冲宽度调制信号。

示例性的，STM32F103芯片内置有转换器41、总线接口42、处理器43和逻辑控制电路44等，例如，转换器41可以为AD转换器(模拟数字转换器，analog to digitalconverter，简称ADC)。示例性的，总线接口42可为CAN接口。

进一步的，在一些实施例中，逻辑控制电路44可包括脉冲宽度调制电路。例如，脉冲宽度调制电路可为PWM控制逻辑电路。

在另一些实施例中，控制模块40可为32位微控制器。以32位微控制器为核心，可以根据设定电压和电压检测模块50反馈的电压提供所需的控制参数，控制开关模块10驱动和控制电机，从而更好的实现对调压器的输出电压的控制，响应速度快、控制过程平稳。

在一些实施例中，功率驱动控制电路100还可包括：整流模块80，整流模块80与开关模块10连接，用于将输入的交流电转换为直流电，并将直流电输出给开关模块10。

请参阅图3，图3是本申请实施例提供的功率驱动控制电路的一种局部电路结构示意图，图中的省略部分为多个第一单元M。在一些实施例中，开关模块10可包括多个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)管11；可选的，多个IGBT管11分别与对应的驱动模块60和电流检测模块20连接。

请参阅图4，图4是本申请实施例提供的功率驱动控制电路的另一种局部电路结构示意图，图中的省略部分为多个第二单元N。为了节省成本，可选的，相邻的两个IGBT管11可以连接一个电流检测模块20。

进一步的，在一些实施例中，控制模块40与驱动模块60集成在一个模块中。通过将控制模块40与驱动模块60集成在一个模块中，可以将控制模块40和驱动模块60的功能整合在一起，从而可以减小功率驱动控制电路100的体积，简化功率驱动控制电路100的外部配线，进而节约功率驱动控制电路100的制作成本和应用成本。

本申请实施例还提供一种功率驱动控制系统。如图5所示，该功率驱动控制系统包括功率驱动控制电路100、交流电源500、交流异步电机200、调压器300和上位控制系统400，功率驱动控制电路100分别与交流电源500、交流异步电机200、调压器300和上位控制系统400连接。功率驱动控制电路100用于对调压器300的电压进行控制，调压器300与交流异步电机200和交流电源500连接，功率驱动控制电路100为上述任一项所述的功率驱动控制电路100。

本申请实施例中，功率驱动控制系统在功率驱动控制电路100的驱动控制下，通过驱动控制电路100的控制模块40根据电流计算出所需的控制参数，根据控制参数实时控制开关模块10驱动和控制交流异步电机200。通过交流异步电机200拖动调压器300实现变频驱动控制，根据上位控制系统400的指令，可以使调压器300平稳精确地自动实现稳压和按给定速率升降电压，定期发送当前输出电压的实际值，以及模拟供电系统电压波动。

以功率驱动控制电路100包括开关模块10、电流检测模块20、整流模块80、控制模块40和驱动模块60等为例，对本实施例的功率驱动控制系统的工作原理进行说明：交流电源500输入的交流电由整流模块80转变成直流电后传送到开关模块10，控制模块40根据设定电压和反馈电压，计算出所需的控制参数，向驱动模块60发送控制参数(如PWM信号)，驱动模块60根据控制参数控制开关模块10将来自整流模块80的直流电转变成频率和幅值可变的三相交流电压，驱动交流异步电机200旋转，调节调压器300的输出电压达到设定电压。

在一些实施例中，调压器300可为自耦调压器。

在一些实施例中，上位控制系统400可包括上位机。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

Claims (10)

1.一种功率驱动控制电路，其特征在于，包括开关模块、电流检测模块、告警保护模块和控制模块，其中，

开关模块，用于驱动控制电机的转动；

电流检测模块，与所述开关模块连接，用于检测所述开关模块所在回路的电流变化状态，并在所述电流变化状态为超负荷状态时，通过告警保护模块减小所述开关模块所在回路的电流；

告警保护模块，与所述开关模块、所述电流检测模块和所述控制模块连接，用于在所述开关模块所在回路的电流变化状态为超负荷状态时，减小所述开关模块所在回路的电流，以及，通过检测调压器的限位信号以使所述调压器在限位范围内转动；

控制模块，与所述电流检测模块和所述告警保护模块连接，用于提供控制所述开关模块的控制参数。

2.根据权利要求1所述的功率驱动控制电路，其特征在于，还包括：

电压检测模块，与所述控制模块连接，用于检测调压器的输出电压，并对所述输出电压进行控制。

3.根据权利要求1所述的功率驱动控制电路，其特征在于，还包括：

驱动模块，与所述控制模块和开关模块连接，用于通过控制信号控制所述开关模块将接收的直流电转变成三相交流电。

4.根据权利要求2所述的功率驱动控制电路，其特征在于，还包括：

接口模块，与所述控制模块连接，用于根据接收的指令调整电压的大小以实现稳压，并将当前输出电压传送给所述控制模块。

5.根据权利要求4所述的功率驱动控制电路，其特征在于，所述控制模块包括：

转换器，用于将电流检测模块输出的驱动电机的电流信号以及电压检测模块输出的电压信号分别转换为数字电流信号和数字电压信号；

总线接口，用于通过所述接口模块接收上位控制系统的控制指令，并将所述控制指令传送给处理器；

处理器，用于接收所述控制指令，并根据所述数字电流信号和数字电压信号对所述数字电压信号进行调整，并产生脉冲宽度调制信号；

逻辑控制电路，用于向所述驱动模块发送所述脉冲宽度调制信号。

6.根据权利要求1所述的功率驱动控制电路，其特征在于，还包括：

整流模块，与所述开关模块连接，用于将输入的交流电转换为直流电并输出给所述开关模块。

7.根据权利要求1所述的功率驱动控制电路，其特征在于，所述开关模块包括多个IGBT管，所述多个IGBT管分别与对应的驱动模块和电流检测模块连接。

8.根据权利要求3所述的功率驱动控制电路，其特征在于，所述控制模块与所述驱动模块集成在一个模块中。

9.根据权利要求5所述的功率驱动控制电路，其特征在于，所述逻辑控制电路包括脉冲宽度调制电路。

10.一种功率驱动控制系统，其特征在于，包括功率驱动控制电路、交流电源、交流异步电机、调压器和上位控制系统，所述功率驱动控制电路分别与所述交流电源、所述交流异步电机、所述调压器和所述上位控制系统连接，用于对所述调压器的电压进行控制，所述调压器与所述交流异步电机和交流电源连接，所述功率驱动控制电路为如权利要求1至9任一项所述的功率驱动控制电路。

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