CN216649525U - 一种起重机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种起重机驱动电路，该起重机驱动电路包括：整流电路，与外部电源连接；升压电路，与整流电路的输出端连接，用于对整流电路输出的低压直流电进行升压处理获得高压直流电；逆变电路的输入端与升压电路连接，逆变电路的控制端与控制电路连接，逆变电路的输出端与外部负载连接，逆变电路用于在控制电路的控制下对高压直流电进行逆变处理获得目标信号并将目标信号输出至外部负载；能量回馈电路的输入端与逆变电路输入端连接，能量回馈电路的输出端与外部电源连接，能量回馈电路的控制端与控制电路连接，在控制电路的控制下将母线输入的直流电转换成交流电，并反馈至外部电源，减少了起动机驱动过程中的能源浪费。

Description

一种起重机驱动电路

技术领域

本申请涉及集成控制技术领域，特别是涉及一种起重机驱动电路。

背景技术

在传统工程的起重设备中，多是由柴油发动机带动液压泵，从而通过液压的方式分别为起重机中的各部分结构提供动力。但是，随着电机和电驱技术的提升，可以通过多合一集成控制器实现对整个起重机整车的电机进行集中驱动，但是由于起重机的作业模式是属于间歇工作制，整个作业过程中有相当一部分时间是等待作业状态，起重机是针对位能性动作，即在起重机工作的过程中会存在大量势能变化，进而会致使电机存在发电的情况，现有多是采用过溢流的方式消耗掉电机的发电量，一定程度上造成了能源的浪费。故需要一种可以避免能源浪费的解决方案。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种起重机驱动电路，可以实现回收驱动起重机过程中所产生的电能，进而减少起重机驱动过程中的能源浪费。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种起重机驱动电路，所述起重机驱动电路包括：

整流电路，与外部电源连接，用于将所述外部电源输出的交流电转换为低压直流电；

升压电路，与所述整流电路的输出端连接，用于对所述整流电路输出的低压直流电进行升压处理，进而获得高压直流电；

逆变电路和控制电路，所述逆变电路的输入端与所述升压电路连接，所述逆变电路的控制端与所述控制电路连接，所述逆变电路的输出端与外部负载连接，所述逆变电路用于在所述控制电路的控制下对所述高压直流电进行逆变处理，进而获得目标信号并将所述目标信号输出至所述外部负载；

能量回馈电路，所述能量回馈电路的输入端与所述逆变电路输入端连接，所述能量回馈电路的输出端与所述外部电源连接，所述能量回馈电路的控制端与所述控制电路连接，以在所述控制电路的控制下将母线输入的直流电转换成交流电，并反馈至所述外部电源。

进一步地，所述能量回馈电路包括三组并联设置的第一开关桥臂，每个所述第一开关桥臂包括两个串联的开关，每个所述开关的控制端与所述控制电路连接。

进一步地，所述起重机驱动电路还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路连接所述能量回馈电路和所述外部电源，用于对所述能量回馈电路输出的交流电进行滤波处理。

更进一步地，所述第一滤波电路包括LCL滤波器，所述LCL滤波器用于连接所述第一开关桥臂与所述外部电源。

进一步地，所述起重机驱动电路还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路连接所述升压电路和所述逆变电路，以对所述升压电路输出的高压直流电进行滤波处理。

更进一步地，所述起重机驱动电路还包括缓冲电路，所述缓冲电路连接所述整流电路和所述升压电路，所述缓冲电路的控制端与所述控制电路连接，以在所述控制电路的控制下保护所述第二滤波电路。

再进一步地，所述缓冲电路包括并联设置的缓冲开关和缓冲电阻，所述缓冲电阻连接所述整流电路和所述升压电路，所述缓冲开关连接所述整流电路和所述升压电路，所述缓冲开关的控制端连接所述控制电路，所述控制电路用于在所述第二滤波电路的电压小于预设阈值时，控制所述缓冲开关断开，在所述第二滤波电路的电压大于或等于所述预设阈值时，控制所述缓冲开关闭合。

进一步地，所述起重机驱动电路还包括备用电源电路和充电器，所述备用电源电路一端连接所述升压电路的输出端和所述逆变电路，所述备用电源电路的另一端连接所述充电器，所述充电器连接所述外部电源。

更进一步地，所述起重机驱动电路还包括过流保护电路和开关电路，所述过流保护电路连接所述备用电源电路和所述开关电路的一端，所述开关电路的另一端连接所述升压电路的输出端。

进一步地，所述逆变电路包括三组并联设置的第二开关桥臂，每个所述第二开关桥臂包括两个串联的开关，每个所述开关的控制端与所述控制电路连接。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的技术方案，通过提供包括：整流电路、升压电路、逆变电路、控制电路和能量回馈电路的起重机驱动电路，并设置整流电路与外部电源连接，以用于将外部电源输出的交流电转换为低压直流电；升压电路与整流电路的输出端连接，用于对整流电路输出的低压直流电进行升压处理，进而获得符合起重机驱动要求的高压直流电；逆变电路的输入端与升压电路连接，逆变电路的控制端与控制电路连接，逆变电路的输出端与外部负载连接，逆变电路在控制电路的控制下对高压直流电进行逆变处理，进而获得目标信号并将目标信号输出至外部负载；设置能量回馈电路的输入端与逆变电路输入端连接，能量回馈电路的输出端与外部电源连接，能量回馈电路的控制端与控制电路连接，进而在控制电路的控制下将驱动起重机的过程中，母线输入至能量回馈电路的直流电转换成交流电，并反馈至外部电源，相比于利用溢流方式消耗该直流电，本申请所提供的技术方案可以较好地回收驱动起重机过程中所产生的电能，进而减少起重机驱动过程中的能源浪费，起到了良好的技术效果。

附图说明

图1为本申请一种起重机驱动电路一实施例中的结构示意图；

图2为本申请一种起重机驱动电路另一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参见图1，图1为本申请一种起重机驱动电路一实施例中的结构示意图。在当前实施例中，本申请所提供的起重机驱动电路100包括整流电路10、升压电路20、逆变电路30、控制电路40和能量回馈电路50。

其中，整流电路10与外部电源1连接，整流电路10用于将外部电源1输出的交流电转换为低压直流电，并将整流所得的低压直流电输出至升压电路20。整流电路10的具体参数需要依据起重机的驱动需求进行确定，在此不做限定。

升压电路20与整流电路10的输出端连接，用于对整流电路10输出的低压直流电进行升压处理，进而获得高压直流电，以使得电压符合待驱动的起重机中的电机(图2中以M代指起重机中的电机)的驱动需求。升压电路20的参数是依据起重机的驱动需求进行设置，在此不做特别限定。

如，在一实施例中，当起重机的额定电压为380V时，则升压电路20可以被设置为用于将整流电路10输出的低压直流电信号升压为380V的高压直流电，以符合起重机的额定电压要求，进而用于驱动起重机。可以理解的是，当在其他的实施例中，当起重机的额定电压为其他数值时，则升压电路20可以适应起重机的额定电压进行设置。

如在一实施例中，低压交流电和高压直流电是以国家标准为准，将250V为高压与低压的分界线，小于或等于250V的为低压，大于250V的为高压。可以理解的是，在其他实施例中高压和低压还可以根据起重机的实际需求经调整，具体在此不做限定。

逆变电路30的输入端与升压电路20连接，逆变电路30的控制端与控制电路40连接，逆变电路30的输出端与外部负载2连接，逆变电路30用于在控制电路40的控制下对升压电路20输出的高压直流电进行逆变处理，进而获得目标信号并将目标信号输出至外部负载2。

其中，外部负载2包括起重机中的至少一个电机。

进一步地，在一实施例中，当起重机中存在多个电机需要被驱动时，可以通过在起重机驱动电路100中同时设置多个并联的逆变电路30，然后分别将一个逆变电路30的输出端与一个电机连接，每个逆变电路30的控制端分别与控制电路40连接。每个逆变电路30在控制电路40的控制下，用于对升压电路20输出的电信号进行逆变处理进而获得多个目标信号，各个逆变电路30分别将所得的目标信号输出至各自所连接的电机处，以用于驱动电机转动。其中，需要说明的是，由于起重机中的各个电机的驱动参数不一定是完全相同，故每个逆变电路30的具体参数可以根据其所连接的电机的驱动参数进行设置。

能量回馈电路50的输入端与逆变电路30输入端连接，能量回馈电路50的输出端与外部电源1连接，能量回馈电路50的控制端与控制电路40连接，能量回馈电路50用于在控制电路40的控制下将母线输入的直流电转换成交流电，并反馈至外部电源1。其中，母线为升压电路20与逆变电路30之间的主接线。具体地，母线可以为图2中AB和CD段，其中，AB为正母线，CD为负母线。

具体地，在驱动起重机的过程中，因为存在外部势能的变化故常常会出现电机存在发电的情况，此时因外部势能变化所产生的直流电信号被输入至能量回馈电路50，能量回馈电路50会对直流电信号进行转换，直流电信号经过能量回馈电路50后被转换为可以被送入电网的交流电信号，实现电能回收，避免能源的浪费。

本申请图1所提供的技术方案，通过提供包括整流电路10、升压电路20、逆变电路30、控制电路40和能量回馈电路50的起重机驱动电路100，并设置整流电路10与外部电源1连接，以用于将外部电源1输出的交流电转换为低压直流电；升压电路20与整流电路10的输出端连接，用于对整流电路10输出的低压直流电进行升压处理，进而获得符合起重机驱动要求的高压直流电；逆变电路30的输入端与升压电路20连接，逆变电路30的控制端与控制电路40连接，逆变电路30的输出端与外部负载2连接，逆变电路30在控制电路40的控制下对高压直流电进行逆变处理，进而获得目标信号并将目标信号输出至外部负载2；设置能量回馈电路50的输入端与逆变电路30输入端连接，能量回馈电路50的输出端与外部电源1连接，能量回馈电路50的控制端与控制电路40连接，进而在控制电路40的控制下将驱动起重机的过程中，母线输入至能量回馈电路50的直流电转换成交流电，并反馈至外部电源1，相比于利用溢流方式消耗该直流电，本申请所提供的技术方案可以较好地回收驱动起重机过程中所产生的电能，进而减少起重机驱动过程中的能源浪费。

请结合图1，并同时参见图2，图2为本申请一种起重机驱动电路另一实施例中的结构示意图。

在当前实施例中，本申请所提供的起重机驱动电路100中的能量回馈电路50包括三组并联设置的第一开关桥臂(图未标识)，每个第一开关桥臂包括两个串联的开关，每个开关的控制端与控制电路40连接。如图2所示意的，开关T1和开关T2组成一个第一开关桥臂，开关T3和开关T4组成另一个第一开关桥臂，开关T5和开关T6组成第三个第一开关桥臂。

更进一步地，开关包括IGBT开关，IGBT开关在控制电路40的控制下对输入的直流电进行转换，进而获得交流电。

在本申请所提供的技术方案中，整流电路10包括三组并联的第三开关桥臂(图未标识)，每组第三开关桥臂分别与电源的正端和负端连接，且每组第三开关桥臂包括两个串联的开关管。如图2所示意的，D1和D2组成第一个第三开关桥臂，D3和D4组成第二个第三开关桥臂，D5和D6组成第三个第三开关桥臂。

其中，组成第三开关桥臂的开关管可以为二极管。可以理解的是，构成第三开关桥臂的开关管的种类还可以包括其他类型的开关管，具体在此不做限定。

进一步地，起重机驱动电路100还包括第一滤波电路60，第一滤波电路60连接能量回馈电路50和外部电源1，用于对能量回馈电路50输出的交流电进行滤波处理。在当前实施例中，通过设置第一滤波电路60，可以较好地对能量回馈电路50输出的交流电进行滤波处理，以滤除能量回馈电路50输出的交流电中的噪声，使得被回收的电信号更符合电网的输送要求。

更进一步地，第一滤波电路60包括LCL滤波器，LCL滤波器用于连接第一开关桥臂与外部电源1。其中，LCL滤波器的输入端连接于两个开关的连接处，LCL滤波器的输出端与外部电源1连接。具体地，当外部电源1为三相交流电时，则LCL滤波器是由三个电容、三组电感模块组成，每组电感模块输入端分别与开关桥臂连接，具体是连接至开关桥臂中的两个开关的连接处，电感模块的输出端连接外部电源1，每个电感模块包括两个串联的电感。三组电容中的一个的输入端连接至与R线连接的两个电感中间，该电容的输出端分别连接另外两个电容的输入端；剩下的两个电容的输出端分别连接至与S线连接的两个电感中间连接处、以及与T线连接的两个电感中间连接处。

具体地，如图2所示意的，L1和L2组成一个电感模块，L3和L4组成一个电感模块，L5和L6组成一个电感模块，电容C2的输入端连接至与L5和L6的连接点，电容C2的输出端分别连接另外两个电容C3和C4的输入端；电容C3和C4的输出端分别连接至与电感L3和L4的连接处、以及电感L1和L2的连接处。

在另一实施例中，第一滤波电路60还可以包括其他形式的滤波器。如，在第一滤波电路60还可以包括三组并联的电感。在又一实施例中，第一滤波电路60还可以包括LC滤波器。

请继续参见图2，本申请所提供的起重机驱动电路100还包括第二滤波电路110，第二滤波电路110连接升压电路20和逆变电路30，以对升压电路20输出的高压直流电进行滤波处理，以滤除升压电路20输出的直流电中的噪声。

进一步地，第二滤波电路110可以包括第一电容C1，第一电容C1用于对升压电路20输出的直流电中的噪声进行滤波处理。具体地，第一电容C1设置于升压电路20之后，第一电容C1的两端分别连接正母线AB和负母线CD。其中，进行滤波处理的第一电容C1的参数具体可以依据实际的需求进行设置，在此不做限定。

请继续参见图2，为了避免上电时瞬时电压变化对于第二滤波电路110和/或逆变电路30中的器件的冲击，本申请所提供的起重机驱动电路100还包括缓冲电路90。其中，缓冲电路90连接整流电路10和升压电路20，缓冲电路90的控制端与控制电路40连接，以在控制电路40的控制下保护第二滤波电路110和/或逆变电路30，避免第二滤波电路110和/或逆变电路30损坏。

进一步地，缓冲电路90包括并联设置的缓冲开关K1和缓冲电阻R1，缓冲电阻R1连接整流电路10和升压电路20，缓冲开关K1连接整流电路10和升压电路20，缓冲开关K1的控制端连接控制电路40，控制电路40用于在第二滤波电路110的电压小于预设阈值时，控制缓冲开关K1断开，在第二滤波电路110的电压大于或等于预设阈值时，控制缓冲开关K1闭合，以使得电流信号经过缓冲开关K1所在回路流入至升压电路20。

请继续参见图2，起重机驱动电路100还包括备用电源电路70和充电器80，备用电源电路70一端连接升压电路20的输出端和逆变电路30，备用电源电路70的另一端连接充电器80，充电器80连接外部电源1。其中，充电器80是用于为备用电源电路70进行充电。进一步地，充电器80可以与控制电路40连接，用于在控制电路40的控制下对备用电源电路70进行充电。通过设置备用电源电路70与逆变电路30连接，实现在外部电源1无法为起重机中的电机进行供电时，可直接控制备用电源电路70输出直流电信号至逆变电路30，进而为起重机中的电机进行供电。在当前实施例中，通过设置备用电源电路70和充电器80，利用备用电源电路70预先储备电能，实现在外部电源1无法进行供电时，可以基于备用电源电路70所储备电能继续驱动起重机中的电机运转。

进一步地，备用电源电路70包括电池。其中，电池的参数具体可以依据起重机中的电机参数设定，在此不做限定。

更进一步地，起重机驱动电路100还包括过流保护电路120和开关电路K2，过流保护电路120连接备用电源电路70和开关电路K2的一端，开关电路K2的另一端连接升压电路20的输出端。过流保护电路120用于保护备用电源电路70，避免备用电源电路70因电流过大被损坏。

再进一步地，在一实施例中，过流保护电路120进一步包括保险丝。

再进一步地，在另一实施例中，过流保护电路120进一步包括采样电路(图未示)、MOS管(图未示)和采样控制电路(图未示)。MOS管的输入端与备用电源电路70连接，采样电路分别连接MOS管的输出端和逆变电路30，用于在备用电源电路70为逆变电路30进行供电时，采样备用电源电路70通过MOS管输入至逆变电路30的电信号，采样控制电路分别与MOS管的控制端和采样电路连接，用于响应于采样电路采样所得的电信号，控制MOS管的输入端与输出端之间的通路断开或导通，进而控制备用电源电路70与逆变电路30断开或导通。

开关电路K2的控制端与控制电路40连接，用于在控制电路40的控制下接通备用电源电路70和逆变电路30，以利用备用电源电路70电机供电。

进一步地，请继续参见图2，本身所提供的起重机驱动电路100中的逆变电路30包括三组并联设置的第二开关桥臂(图未标识)，每个第二开关桥臂分别连接正母线AB和负母线CD。其中，每个第二开关桥臂包括两个串联的开关，每个开关的控制端分别与控制电路40连接，以在控制电路40的控制下对升压电路20输入的高压直流电信号进行转换，进而获得目标信号。

如图2所示意的，开关T1和开关T2组成了第一个第二开关桥臂，开关T3和开关T4组成了第二个第二开关桥臂，开关T5和开关T6组成了第三个第二开关桥臂。

其中，第二开关桥臂中的开关可以包括IGBT开关。可以理解的是，在其他实施例中，第二开关桥臂中的开关还可以包括其他类型的开关。

以上仅为本申请的实施方式，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，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。

Claims (10)

1.一种起重机驱动电路，其特征在于，所述起重机驱动电路包括：

整流电路，与外部电源连接，用于将所述外部电源输出的交流电转换为低压直流电；

升压电路，与所述整流电路的输出端连接，用于对所述整流电路输出的低压直流电进行升压处理，进而获得高压直流电；

逆变电路和控制电路，所述逆变电路的输入端与所述升压电路连接，所述逆变电路的控制端与所述控制电路连接，所述逆变电路的输出端与外部负载连接，所述逆变电路用于在所述控制电路的控制下对所述高压直流电进行逆变处理，进而获得目标信号并将所述目标信号输出至所述外部负载；

能量回馈电路，所述能量回馈电路的输入端与所述逆变电路输入端连接，所述能量回馈电路的输出端与所述外部电源连接，所述能量回馈电路的控制端与所述控制电路连接，以在所述控制电路的控制下将母线输入的直流电转换成交流电，并反馈至所述外部电源。

2.根据权利要求1所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述能量回馈电路包括三组并联设置的第一开关桥臂，每个所述第一开关桥臂包括两个串联的开关，每个所述开关的控制端与所述控制电路连接。

3.根据权利要求2所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述起重机驱动电路还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路连接所述能量回馈电路和所述外部电源，用于对所述能量回馈电路输出的交流电进行滤波处理。

4.根据权利要求3所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括LCL滤波器，所述LCL滤波器用于连接所述第一开关桥臂与所述外部电源。

5.根据权利要求1所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述起重机驱动电路还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路连接所述升压电路和所述逆变电路，以对所述升压电路输出的高压直流电进行滤波处理。

6.根据权利要求5所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述起重机驱动电路还包括缓冲电路，所述缓冲电路连接所述整流电路和所述升压电路，所述缓冲电路的控制端与所述控制电路连接，以在所述控制电路的控制下保护所述第二滤波电路。

7.根据权利要求6所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述缓冲电路包括并联设置的缓冲开关和缓冲电阻，所述缓冲电阻连接所述整流电路和所述升压电路，所述缓冲开关连接所述整流电路和所述升压电路，所述缓冲开关的控制端连接所述控制电路，所述控制电路用于在所述第二滤波电路的电压小于预设阈值时，控制所述缓冲开关断开，在所述第二滤波电路的电压大于或等于所述预设阈值时，控制所述缓冲开关闭合。

8.根据权利要求1所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述起重机驱动电路还包括备用电源电路和充电器，所述备用电源电路一端连接所述升压电路的输出端和所述逆变电路，所述备用电源电路的另一端连接所述充电器，所述充电器连接所述外部电源。

9.根据权利要求8所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述起重机驱动电路还包括过流保护电路和开关电路，所述过流保护电路连接所述备用电源电路和所述开关电路的一端，所述开关电路的另一端连接所述升压电路的输出端。

10.根据权利要求1所述的起重机驱动电路，其特征在于，所述逆变电路包括三组并联设置的第二开关桥臂，每个所述第二开关桥臂包括两个串联的开关，每个所述开关的控制端与所述控制电路连接。

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