CN220043171U - 一种驱动电路和驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种驱动电路和驱动器，驱动电路包括：整流模块、逆变模块、第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路；整流模块的输入端连接电源，输出端通过直流母线连接逆变模块；直流母线包括正直流母线和负直流母线，正直流母线和负直流母线之间连接有电容；第一缓冲保护电路串联连接在正直流母线中，第二缓冲保护电路串联连接在负直流母线中；第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路用于对驱动电路上电时产生的过流进行缓冲。通过设置第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路可以有效的缓解上电瞬间产生的输入冲击电流，同时使得电机绕组U/V/W出现对机壳PE的短路异常时，或电源线误接至电机绕组U/V/W时产生的短路均不会损坏驱动电路中的电子器件。

Description

一种驱动电路和驱动器

技术领域

本实用新型涉及伺服电机技术领域，尤其涉及一种驱动电路和驱动器。

背景技术

随着智能化和自动化的发展，作为行动机构的驱动装置的交流伺服电机也越来越普及，交流伺服电机由交流伺服驱动器进行驱动控制，交流伺服驱动器中使用整流模块对输入的交流电整流成直流电后输入到逆变模块，其中整流模块采用桥式二极管整流电路，使用二极管不可控整流的电压型交流伺服驱动器，直流母线需使用电解电容进行储能滤波，由于电解电容具有电压不能突变的特性，整机上电瞬间的输入冲击电流会很大，这个大冲击电流会对整流桥和母线电容产生不利影响。

目前一般在正直流母线或负直流母线上串联连接缓冲电路解决上电保护问题。但发明人发现在日常使用中驱动器的输出存在对地形成短路的情况，此时上电产生的瞬时大电流会导致驱动电路中的电子器件损坏，增加维修成本，因此提供一种驱动电路来保护驱动器具有十分重要的意义。

实用新型内容

经发明人分析，发现出现上述问题的原因在于，电机绕组U/V/W出现对机壳PE的短路异常。或因误操作，将电源线误接至电机绕组U/V/W时，交流伺服驱动器会形成短路。导致伺服驱动器容易被烧毁，本申请提供了一种驱动电路和驱动器来解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种驱动电路，驱动电路包括：整流模块、逆变模块、第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路；

整流模块的输入端用于连接电源，输出端通过直流母线连接逆变模块；

直流母线包括正直流母线和负直流母线，正直流母线和负直流母线之间连接有电容；

第一缓冲保护电路串联连接在正直流母线中，第二缓冲保护电路串联连接在负直流母线中；第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路用于对驱动电路上电时产生的过流进行缓冲。

本申请提供的一种驱动电路，在整流模块和逆变模块之间的正直流母线和负直流母线中分别串联连接了第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路，通过设置第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路可以有效的缓解上电瞬间产生的输入冲击电流，同时由于在正直流母线和负直流母线中分别串联连接了第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路，使得电机绕组U/V/W出现对机壳PE的短路异常时，或电源线误接至电机绕组U/V/W时产生的短路均不会损坏驱动电路中的电子器件。

可选地，第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路包括：可控缓冲保护电路和被动缓冲保护电路中的至少一种；

可控缓冲保护电路在驱动电路上电时控制可控缓冲保护电路对过流进行缓冲，上电结束后控制可控缓冲保护电路失效；

被动缓冲保护电路在驱动电路上电时根据器件的特性对过流进行缓冲，上电结束后器件失效。

可选地，可控缓冲保护电路包括：主动控制开关，以及与主动控制开关并联的缓冲电路；

当驱动电路上电时主动控制开关断开，缓冲电路与直流母线串联对过流进行缓冲；

当上电结束后主动控制开关闭合，缓冲电路短路使得缓冲电路失效。

可选地，缓冲电路包括：电阻器件、电感器件、阻容吸收电路中的至少一种。

可选地，主动控制开关包括：继电器、接触器、磁性接近开关、三极管、晶闸管和绝缘栅双极型晶体管中的至少一种。

可选地，被动缓冲保护电路包括：热敏感型缓冲保护电路、电压敏感型缓冲保护电路和电流敏感型缓冲保护电路；

热敏感型缓冲保护电路根据温度变化特性对上电时的过流进行缓冲；

电压敏感型缓冲保护电路根据电压变化特性对上电时的过流进行缓冲；

电流敏感型缓冲保护电路根据电流变化特性对上电时的过流进行缓冲。

可选地，热敏感型缓冲保护电路包括热敏电阻，热敏电阻在上电时温度低阻抗大，随着温度的升高阻抗逐渐降低；

电压敏感型缓冲保护电路包括高压阻断器，高压阻断器在上电电压值大于预设电压值时中断，当电压值下降到预设值时恢复连通；

电流敏感型缓冲保护电路包括大电流中断开关，大电流中断开关在上电电流值大于预设电流值时中断，当电流值下降到预设值时恢复连通。

可选地，第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路还包括：可控缓冲保护电路和被动缓冲保护电路的组合电路。

可选地，还包括保险电路，保险电路串联在直流母线中；

保险电路在第一缓冲保护电路和/或第二缓冲保护电路失效时切断直流母线。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种驱动器，驱动器包括本申请提供的驱动电路，以及壳体。

本申请提供的驱动器中设置了本申请提供的驱动电路，使得本申请提供的驱动器可以有效的缓解上电瞬间产生的输入冲击电流，出现电机绕组U/V/W出现对机壳PE的短路异常，或电源线误接至电机绕组U/V/W时产生的短路均不会损坏驱动电路中的电子器件，降低了驱动器损坏的几率，降低了驱动器的使用成本和维护成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种驱动电路的电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种可选的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种可选的电路结构示意图；

图4为本发明实用新型实施例提供的另一种可选的驱动电路的结构示意图；

附图标记说明：

100-整流模块；101-正直流母线；102-负直流母线；200-逆变模块；300-电容；401-第一缓冲保护电路；402-第二缓冲保护电路；404-主动控制开关；403-缓冲电路。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

现有的交流伺服驱动器，在整机上电瞬间的输入冲击电流会很大，这个大冲击电流会对整流桥和母线电容产生不利影响，同时现有的交流伺服驱动无法很好的应对短路的场景。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

本实施例提供了一种驱动电路，驱动电路包括：整流模块100、逆变模块200、第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402；

整流模块100的输入端用于连接电源，输出端通过直流母线连接逆变模块200；

直流母线包括正直流母线101和负直流母线102，正直流母线101和负直流母线102之间连接有电容300；

第一缓冲保护电路401串联连接在正直流母线101中，第二缓冲保护电路402串联连接在负直流母线102中；第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路402用于对驱动电路上电时产生的过流进行缓冲。

可参见图1，图1为本申请提供的一种驱动电路的电路结构示意图。驱动电路包括：整流模块100、逆变模块200、第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402；整流模块100的输入端连接电源，输出端通过直流母线连接逆变模块200；直流母线包括正直流母线101和负直流母线102，正直流母线101和负直流母线102之间连接有电容300；第一缓冲保护电路401串联连接在正直流母线101中，第二缓冲保护电路402串联连接在负直流母线102中；第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路402用于对驱动电路上电时产生的过流进行缓冲。其中图1所示的RST对应为三相交流电源，UVW对应为电机的三个绕组。

本申请提供的一种驱动电路，整流模块100的其中一种可选的电路结构示意图可参见图2。逆变模块200的其中一种可选的电路结构示意图可参见图3。整流模块100的输入端通常与三相交流电源连接，当然在另外一些实施例中也可以接入常规的两相交流电源，交流电源经过整流模块100的整流以后变成直流电输出给逆变模块200，逆变模块200再将直流电调整为特定频率和电压值的交流电输出给电机的绕组，其中在正直流母线101和负直流母线102之间的电容300可以位于第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402的右侧(图示方向为参考，也即靠近逆变模块200)，也可以位于第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402的左侧(图示方向为参考，也即靠近整流模块100)。

本实施例中，第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402通常为相同结构的缓冲保护电路，当然在另外一些实施例中也可以选择不同结构的缓冲保护电路。

本实施例中缓冲保护电路的作用是在上电时平抑大冲击电流，在发生短路时平抑瞬时的短路大电流，从而给工作人员提供足够的反应时间，或者通过控制电路断开直接切断短路大电流的回路。同时由于正直流母线101和负直流母线102之间通过电容300连接在一起，考虑到一些情况下存在交流短路的情况，而交流电可以通过电容300损坏电路中的电子器件，因此需要在正直流母线101和负直流母线102同时设置缓冲电路404以保护电路中的电子器件。

在另一可选实施例中，第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402包括：可控缓冲保护电路和被动缓冲保护电路中的至少一种；

可控缓冲保护电路在驱动电路上电时控制可控缓冲保护电路对过流进行缓冲，上电结束后控制可控缓冲保护电路失效；即在驱动电路接入电源时可控缓冲保护电路呈电阻特性，而在上电后呈开关导通特性；

被动缓冲保护电路在驱动电路上电时根据器件的特性对过流进行缓冲，上电结束后器件失效。

本实施例中，第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402可以为可控缓冲保护电路，可控缓冲保护电路可以通过控制开关电路的通断在驱动电路上电时控制可控缓冲保护电路对过流进行缓冲，上电结束后控制可控缓冲保护电路失效，从而达到上电时缓冲过流的效果。被动缓冲保护电路通常只能根据电子器件和电路设计通过电子器件本身的特性在驱动电路上电时根据器件的特性对过流进行缓冲，上电结束后器件失效，从而达到上电时缓冲过流的效果，例如热敏电阻，电感线圈和电容300等器件，均可以对瞬时大电流起到有效的阻隔作用。本申请中器件失效或电路失效指的是器件或电路的功能丧失，或者器件或电路对直流母线的影响可以忽略不计。

在另一可选实施例中，可控缓冲保护电路包括：主动控制开关404，以及与主动控制开关404并联的缓冲电路403；

当驱动电路上电时主动控制开关404断开，缓冲电路403与直流母线串联对过流进行缓冲；

当上电结束后主动控制开关404闭合，缓冲电路403短路使得缓冲电路403失效。

可参见图4，图4为本实施例提供的另一种可选的驱动电路的结构示意图。其中图4以第一缓冲保护电路401为可控缓冲保护电路为例进行说明，可控制缓冲保护电路包括主动控制开关404，以及并联的缓冲电路403，其中的当主动控制开关404断开时，缓冲电路403串联接入到正直流母线101中，此时驱动电路上电会对正直流母线101中的大电流进行缓冲抑制，当上电结束正直流母线101中的电流恢复到正常状态时主动控制开关404闭合，缓冲电路403短路使得缓冲电路403失效，消除缓冲电路403对正直流母线101的影响。需要说明的是，这里提出的驱动电路上电结束指的是电流恢复到正常工作电流时的电路状态。

在另一可选实施例中，缓冲电路403包括：电阻器件、电感器件、阻容吸收电路中的至少一种。

本实施例中缓冲电路403可以是由单个元器件组成的电路，也可以是由多个元器件组成的电路功能单元，其中电阻器件是比较常规的缓冲大电流和大电压的元器件，电感器件对突然变化的大电流和大电压会产生明显的阻抗效果，阻容吸收电路可以有效的应对大电流，大电压和交流电的情形。可以理解的是，本申请提供的驱动电路中对缓冲电路403的选择需要根据具体的应用场景，以及电路特性进行调整，并不局限于上述提到的缓冲电路403方案。

在另一可选实施例中，主动控制开关404包括：继电器、接触器、磁性接近开关、三极管、晶闸管和绝缘栅双极型晶体管中的至少一种。

在另一可选实施例中，被动缓冲保护电路包括：热敏感型缓冲保护电路、电压敏感型缓冲保护电路和电流敏感型缓冲保护电路；

热敏感型缓冲保护电路根据温度变化特性对上电时的过流进行缓冲；

电压敏感型缓冲保护电路根据电压变化特性对上电时的过流进行缓冲；

电流敏感型缓冲保护电路根据电流变化特性对上电时的过流进行缓冲。

在另一可选实施例中，热敏感型缓冲保护电路包括热敏电阻，热敏电阻在上电时温度低阻抗大，随着温度的升高阻抗逐渐降低；

电压敏感型缓冲保护电路包括高压阻断器，高压阻断器在上电电压值大于预设电压值时中断，当电压值下降到预设值时恢复连通；

电流敏感型缓冲保护电路包括大电流中断开关，大电流中断开关在上电电流值大于预设电流值时中断，当电流值下降到预设值时恢复连通。

本实施例中被动缓冲保护电路是通过电路元器件本身的特性来实现大电流缓冲效果，热敏感型缓冲保护电路中可选的包括但不限于热敏电阻，当电路中没有电流通过(未上电)时热敏电阻温度较低，此时的电阻值较大，此时上电会对产生的大电流产生比较明显的阻抗作用，随着热敏电阻工作时间的增加，温度逐步的上升，电阻值也开始降低，直到电流稳定以后热敏电阻的发热也变得稳定，此时的电阻值可以降到足够低，以降低对电路的影响(近似于器件失效)。电压敏感型缓冲保护电路可选的包括但不限于高压阻断器，当上电产生的瞬时电压值大于高压阻断器的预设电压值时高压阻断器会断开起到保护电路的作用，直到电压值下降到预设电压值时高压阻断器重新恢复连通。电流敏感型缓冲保护电路可选的包括但不限于大电流中断开关，当上电产生的瞬时电流值大于大电流中断开关的预设电流值时中断，直到电流值下降到预设值时恢复连通。可以理解的是，这里设置的预设电压值和预设电流值要小于电路中元器件工作时允许通过的最大电压值和最大电流值。

在另一可选实施例中，第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402还包括：可控缓冲保护电路和被动缓冲保护电路的组合电路。

本实施例中第一缓冲保护电路401和第二缓冲保护电路402除了可采用可控缓冲保护电路和被动缓冲保护电路其中的一种电路结构作为缓冲保护电路以外，还可以采用可控缓冲保护电路和被动缓冲保护电路的组合电路作为缓冲保护电路，从而进一步提高缓冲保护电路的可靠性。

在另一可选实施例中，驱动电路还包括保险电路，保险电路串联在直流母线中；

保险电路在第一缓冲保护电路401和/或第二缓冲保护电路402失效时切断直流母线。

本实施例中在直流母线串联保险电路，即是在正直流母线101和负直流母线102上分别串联保险电路，这样在第一缓冲保护电路401和/或第二缓冲保护电路402失效时也可以及时的通过保险电路切断直流母线的电路连接，保险电路可选的包括但不限于保险管。

本申请另一实施例

本实施例提供了一种驱动器，驱动器包括本申请提供的驱动电路，以及壳体。

本申请提供的驱动器，其中设置了本申请提供的驱动电路，使得本申请提供的驱动器可以有效的缓解上电瞬间产生的输入冲击电流，发生电机绕组U/V/W出现对机壳PE的短路异常时，或电源线误接至电机绕组U/V/W时产生的短路均不会损坏驱动电路中的电子器件，降低了驱动器损坏的几率，降低了驱动器的使用成本和维护成本。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：整流模块、逆变模块、第一缓冲保护电路和第二缓冲保护电路；

所述整流模块的输入端用于连接电源，输出端通过直流母线连接所述逆变模块；

所述直流母线包括正直流母线和负直流母线，所述正直流母线和所述负直流母线之间连接有电容；

所述第一缓冲保护电路串联连接在所述正直流母线中，所述第二缓冲保护电路串联连接在所述负直流母线中；所述第一缓冲保护电路和所述第二缓冲保护电路用于对所述驱动电路上电时产生的过流进行缓冲。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一缓冲保护电路和所述第二缓冲保护电路包括：可控缓冲保护电路和被动缓冲保护电路中的至少一种；

所述可控缓冲保护电路在所述驱动电路上电时控制所述可控缓冲保护电路对过流进行缓冲，上电结束后控制所述可控缓冲保护电路失效；

所述被动缓冲保护电路在所述驱动电路上电时根据器件的特性对过流进行缓冲，上电结束后器件失效。

3.如权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述可控缓冲保护电路包括：主动控制开关，以及与所述主动控制开关并联的缓冲电路；

当所述驱动电路上电时所述主动控制开关断开，所述缓冲电路与所述直流母线串联对过流进行缓冲；

当上电结束后所述主动控制开关闭合，所述缓冲电路短路使得所述缓冲电路失效。

4.如权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述缓冲电路包括：电阻器件、电感器件、阻容吸收电路中的至少一种。

5.如权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述主动控制开关包括：继电器、接触器、磁性接近开关、三极管、晶闸管和绝缘栅双极型晶体管中的至少一种。

6.如权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述被动缓冲保护电路包括：热敏感型缓冲保护电路、电压敏感型缓冲保护电路和电流敏感型缓冲保护电路；

所述热敏感型缓冲保护电路根据温度变化特性对上电时的过流进行缓冲；

所述电压敏感型缓冲保护电路根据电压变化特性对上电时的过流进行缓冲；

所述电流敏感型缓冲保护电路根据电流变化特性对上电时的过流进行缓冲。

7.如权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，所述热敏感型缓冲保护电路包括热敏电阻，所述热敏电阻在上电时温度低阻抗大，随着温度的升高阻抗逐渐降低；

所述电压敏感型缓冲保护电路包括高压阻断器，所述高压阻断器在上电电压值大于预设电压值时中断，当电压值下降到预设值时恢复连通；

所述电流敏感型缓冲保护电路包括大电流中断开关，所述大电流中断开关在上电电流值大于预设电流值时中断，当电流值下降到预设值时恢复连通。

8.如权利要求2-7任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述第一缓冲保护电路和所述第二缓冲保护电路还包括：所述可控缓冲保护电路和所述被动缓冲保护电路的组合电路。

9.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，还包括保险电路，所述保险电路串联在所述直流母线中；

所述保险电路在所述第一缓冲保护电路和/或所述第二缓冲保护电路失效时切断所述直流母线。

10.一种驱动器，其特征在于，所述驱动器包括如权利要求1-9任一项所述的驱动电路，以及壳体。