一種驅動器及其母線電容放電電路的製作方法
2023-11-05 06:22:37 1
專利名稱：一種驅動器及其母線電容放電電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械技術領域，特別是涉及一種驅動器及其母線電容放電電路。
背景技術：
驅動器在正常工作時，母線電容存儲了一定的電能，當提供能量給驅動器工作的動力電掉電後，驅動器也停止工作，此時母線電容上存儲的電能作為殘餘的能量如果不能得到立刻釋放，將會帶來觸電的危險並且影響對驅動器調試和檢修的效率。因此在國際標準IEC61800-5-1中的4.3.11節對電容的放電提出了要求，即在動力電掉電後5s內電容上的電壓需降至60V或電荷量低於50uC對於母線電容上所存儲的電能，通常是通過在母線電容的兩端跨接功率電阻以形成能量釋放迴路將該電能消耗掉，但是在驅動器正常工作時能量釋放迴路必須切斷以保證驅動器的正常工作。現有技術中解決電容放電的方法通常有兩種，一種是通過人工手動控制能量釋放迴路的閉合和斷開，即在驅動器停止工作後，手動控制能量釋放迴路閉合以使母線電容放電，在驅動器正常工作時，手動控制能量釋放迴路斷開。另一種方法是通過控制電路進行動力電的監控以及能量釋放迴路的開合控制，即通過控制電路監控動力電是否上電或掉電，在監控到動力電上電時控制能量釋放迴路斷開，在監控到動力電掉電時控制能量釋放迴路閉合。上述方式中，採用人工手動控制的方法控制母線電容的放電需要人工手動操作，對操作人員提出了額外要求，也不符合工業自動化的理念和發展趨勢。而採用控制電路進行動力電監控及能量釋放迴路的開合控制的方法，控制電路需要額外的電源提供能量以對能量釋放電路進行控制，並要求在驅動器的電源斷電後一段時間內正常工作，而這實際應用中較難達到。
發明內容本發明主要解決的技術問題是提供一種驅動器及其母線電容放電電路，能夠不需要額外的能量即可實現母線電容的能量釋放，同時也能提高母線電容放電的及時性。為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是:提供一種驅動器的母線電容放電電路，包括斷電檢測單元和放電單元，所述放電單元包括開關電路以及與所述開關電路電連接的放電元件，所述斷電檢測單元和開關電路的供電端與母線電容連接；所述開關電路與所述斷電檢測單元連接，所述斷電檢測單元與所述驅動器的電源輸入端連接，用於檢測所述驅動器的通電狀態，其中，所述斷電檢測單元在檢測到所述驅動器斷電後控制所述開關電路導通以使所述放電元件與母線電容構成放電迴路，在檢測到所述驅動器上電時控制所述開關電路斷開以使所述放電元件與母線電容斷開。其中，所述斷電檢測單元包括第一光耦元件和第二光耦元件，每個所述光耦元件包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，所述第一光I禹兀件的第一輸出端和第二光耦元件的第一輸出端連接以作為所述斷電檢測單元的供電端的正極與母線電容的正極連接，所述第一光耦元件的第二輸入端和第二光耦元件的第二輸入端連接以作為所述斷電檢測單元的供電端的負極與母線電容的負極連接，所述驅動器的電源輸入端為三相電輸入端，分別為R相輸入端、S相輸入端以及T相輸入端,所述第一光稱兀件的第一輸入端與所述R相輸入端連接，所述第一光耦元件的第二輸入端與所述S相輸入端連接，所述第二光耦元件的第一輸入端與所述S相輸入端連接，所述第二光耦元件的第二輸入端與所述T相輸入端連接；所述開關電路為三端式開關元件，包括控制端、第一端以及第二端，，所述開關電路的第二端作為所述開關電路的供電端的正極通過所述放電元件與母線電容的正極連接，所述開關電路的第一端作為所述開關電路的供電端的負極與所述母線電容的負極連接，所述開關電路的控制端與所述第一光耦元件的第一輸出端和第二光耦元件的第一輸出端連接；所述放電元件的一端與母線電容的正極連接，另一端通過所述開關電路與母線電容的負極連接。其中，所述斷電檢測單元還包括第一電阻、第二電阻以及第三電阻，所述第一光耦兀件的第一輸入端通過所述第一電阻與所述R相輸入端連接，所述第一光稱兀件的第二輸入端通過所述第二電阻與所述S相輸入端連接，所述第二光耦元件的第一輸入端通過所述第二電阻與所述S相輸入端連接，所述第二光耦元件的第二輸入端通過所述第三電阻與所述T相輸入端連接。其中，所述斷電檢測單元還包括濾波電容，所述濾波電容的一端與所述第一光耦元件和第二光耦元件的第一輸出端連接，另一端與所述第一光耦元件和第二光耦元件的第二輸出端連接。其中，所述斷電檢測單元還包括第四電阻，所述第一光耦元件和第二光耦元件的第一輸出端通過所述第四電阻與所述開關電路的控制端連接。其中，所述放電單元還包括第五電阻，所述第五電阻的一端與所述開關電路的控制端連接，另一端與母線電容的正極連接。其中，所述放電單元還包括穩壓二極體，所述穩壓二極體的正極與所述開關電路的第一端連接，負極與所述開關電路的控制端連接。其中，所述放電元件為功率電阻，所述功率電阻的一端與所述母線電容的正極連接，另一端與所述開關電路的第二端連接。其中，所述開關電路為場效應管，所述開關電路的控制端對應為場效應管的柵極，所述開關電路的第一端對應為場效應管的源極，所述開關電路的第二端對應為場效應管的漏極。為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是:提供一種驅動器，包括上述任一項所述的母線電容放電電路。本發明的有益效果是:區別於現有技術的情況，本發明驅動器的母線電容放電電路，包括斷電檢測單元和放電單元，其中斷電檢測單元和放電單元的供電端與母線電容連接，使得在驅動器斷電時，即在驅動器的電源斷電的情況下，母線電容的殘餘電能能夠對斷電檢測單元和放電單元進行供電而不需要藉助外部能量進行供電，以保證斷電檢測單元和放電單元能正常工作，並且斷電檢測單元和驅動器的電源輸入端連接，用於檢測驅動器的通電狀態，在檢測到驅動器斷電時能夠及時控制開關電路的導通以使放電元件和母線電容形成放電迴路，從而通過放電元件對母線電容的殘餘電能進行釋放，並且斷電檢測單元在檢測到驅動器上電正常工作時，控制開關電路斷開以使放電元件和母線電容斷開，以保證驅動器的正常工作，通過上述方式，本發明的斷電檢測單元和放電單元不需要藉助外部能量而僅依靠母線電容自身殘餘的電能供電即可實現母線電容的快速放電。
圖1是本發明驅動器的母線電容放電電路示意圖；圖2是圖1中驅動器的母線電容放電電路的具體實現電路圖圖3是本發明驅動器的一實施方式的電路示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖和實施方式對本發明進行詳細描述。參閱圖1，圖1是本發明驅動器的母線電容放電電路的示意圖。本實施方式的母線電容放電電路中，包括斷電檢測單元101和放電單元102。其中，放電單元102包括開關電路1021以及與開關電路1021連接的放電元件1022。放電元件1022用於釋放母線電容103的電能。斷電檢測單元101與驅動器的電源輸入端104連接，用於檢測驅動器的通電狀態，並且斷電檢測單元101還與開關電路1021連接。在斷電檢測單元101檢測到驅動器斷電時，即電源輸入端104無電壓信號輸入，此時斷電檢測單元101發出控制信號以控制開關電路1021導通，使得放電元件1022和母線電容103構成放電迴路，從而通過放電元件1022將母線電容的殘餘電能進行釋放；當斷電檢測單元101檢測到驅動器上電時，即電源輸入端104有電壓信號輸入，此時斷電檢測單元101發出控制信號以控制開關電路1021斷開，使得放電元件1022和母線電容103斷開，以保證驅動器的正常工作。通過上述方式，斷電檢測單元101直接與驅動器的電源輸入端104連接，能夠及時地檢測出驅動器斷電和上電狀態，從而能夠及時地控制開關電路1021的導通和閉合，進而使得母線電容103在驅動器斷電時能夠及時釋放殘餘的電能，在驅動器上電時能夠及時切斷放電元件1022和母線電容103所構成的放電迴路，以保證驅動器的正常工作。此外，斷電檢測單元101和開關電路1021的供電端與母線電容103連接，使得在驅動器斷電時，僅依靠母線電容103的殘餘電能供電以進行工作，而不需要藉助額外的電源對斷電檢測單元101和開關電路1021進行供電。因此，本實施方式中，在驅動器斷電時，僅需要藉助母線電容103的殘餘電能即可對斷電檢測單元101和開關電路1021進行供電，以保證斷電檢測單元101和開關電路1021能正常工作，進而對母線電容103的殘餘電能進行釋放。下面將進一步對本發明驅動器的母線電容放電電路進行詳細說明，參閱圖2，圖2是圖1中驅動器的母線電容放電電路的具體實現電路圖。本實施方式中斷電檢測單元101包括第一光耦元件1011和第二光耦元件1012，開關電路為三端式開關元件，包括控制端、第一端以及第二端，本實施方式的開關電路為場效應管Q1，開關電路的控制端對應為場效應管的柵極G，第一端對應為場效應管的源極S』，第二端對應為場效應管的漏極D，在柵極G為高電平時，場效應管Ql導通。驅動器的電源輸入端104為三相電輸入端，分別為R相輸入端、S相輸入端以及T相輸入端。[0025]其中，斷電檢測單元101還包括第一電阻Rl至第三電阻R3。斷電檢測單元101的每個光I禹兀件均包括第一輸入端Al、第二輸入端A2、第一輸出端C和第二輸出端E。第一光率禹兀件1011的第一輸入端Al通過第一電阻Rl與驅動器的電源輸入端104的R相輸入端連接，第二輸入端A2通過第二電阻R2與電源輸入端104的S相輸入端連接。第二光耦元件1012的第一輸入端Al與第一光稱兀件1011的第二輸入端A2連接,均通過第二電阻R2與電源輸入端104的S相輸入端連接，第二光耦元件1012的第二輸入端A2通過第三電阻R3與電源輸入端104的T相輸入端連接。第一光稱兀件1011的第一輸出端C與第二光率禹元件1012的第一輸出端C連接以作為斷電檢測單元101的供電端的正極與母線電容103的正極P連接，第一光I禹兀件1011的第二輸出端E與第二光I禹兀件1012的第二輸出端E連接以作為斷電檢測單元101的供電端的負極與母線電容103的負極NI連接。進一步地，斷電檢測單元101還包括第四電阻R4和濾波電容Cl。第一光耦元件1011和第二光耦元件1012的第一輸出端C均與第四電阻R4的一端連接，第四電阻R4的另一端與母線電容103的正極P連接。濾波電容Cl的一端與第一光稱兀件1011和第二光稱兀件1012的第一輸出端C連接，另一端與第二輸出端E連接。放電單元102還包括穩壓二極體Dl和第五電阻R5，放電元件為功率電阻R6。其中，第五電阻R5的一端與場效應管Ql的柵極G連接，另一端與母線電容103的正極P連接，穩壓二極體Dl的正極與場效應管Ql的源極S』連接，負極與場效應管Ql的柵極G連接。場效應管Ql的柵極G通過斷電檢測單元101的第四電阻R4與第一光耦元件1011和第二光耦元件1012的第一輸出端C連接，源極S』作為場效應管Ql的供電端的負極與母線電容103的負極NI連接，漏極D作為場效應管Ql的供電端的正極通過功率電阻R6與母線電容103的正極P連接。放電單元102的放電元件為功率電阻R6，功率電阻R6的一端與母線電容103的正極P連接，另一端通過場效應管Ql與母線電容103的負極NI連接，通過功率電阻R6對母線電容103的電能進行釋放，使得母線電容103的電能以熱量消耗的形式釋放掉。通過上述的電路，在驅動器斷電時，能夠利用母線電容103自身殘餘的能量而不需要額外的電源對斷電檢測單元101和場效應管Ql進行供電，以使得斷電檢測單元101和場效應管Ql能夠正常工作進而釋放母線電容103的殘餘能量。具體地，驅動器的電源為三相電電源，通常為380V的交流電壓信號。第一電阻Rl至第三電阻R3是電阻值為30k Ω、功率為2W較大阻值的電阻器件，用於限流，以防止電源輸入端104的輸入電壓過大而損壞兩個光稱兀件1011和1012。當R相輸入端和S相輸入端電壓差的絕對值大於設定閾值時，第一光耦元件1011導通，當S相輸入端和T相輸入端電壓差的絕對值大於設定閾值時，第二光耦元件1012導通。本實施方式中，設定閾值設定為60V。此外，本實施方式中兩個光耦元件1011、1012為集電極開路輸出的光耦器件，例如TOSHIBA的TLP280光耦，即第一輸出端C為集電極輸出端，兩個光耦元件1011和1012的第一輸出端C相連接作為斷電檢測單元101的輸出與場效應管Ql的柵極G連接，並且兩個光耦元件1011和1012的輸出為邏輯「與」的關係，即只要至少有一個光耦元件導通，則斷電檢測單元101的輸出為低電平，而在兩個光耦元件1011和1012都不導通時斷電檢測單元101的輸出為高電平。濾波電容Cl連接在兩個光耦元件1011和1012的第一輸出端C和第二輸出端E之間，用於防止電源輸入端104的輸入波動時導致後端誤動作。穩壓二極體Dl連接在場效應管Ql的柵極G和源極S』之間，用於防止場效應管Ql的柵極G和源極S』之間的電壓過大而損壞場效應管Q1，並且穩壓二極體Dl同時也是連接在兩個光耦元件1011和1012的第一輸出端C和第二輸出端E之間,用於防止第一輸出端C和第二輸出端E之間的電壓過大而損壞光耦元件。在驅動器上電時，即電源輸入端104有電壓信號輸入，由於輸入的是交流電壓信號，因此第一光耦元件1011和第二光耦元件1012周期性導通，導通時間相互覆蓋，使得驅動器正常工作時斷電檢測單元101的輸出為低電平信號，該低電平信號經過第四電阻R4傳輸至場效應管Ql的柵極G以控制場效應管Ql斷開，使得功率電阻R6和母線電容103斷開，保證了驅動器的正常工作。在驅動器斷電時，電源輸入端104沒有電壓信號輸入，此時兩個光耦元件1011和1012均不導通，斷電檢測單元101的輸出為高電平信號，該高電平信號經過第四電阻R4傳輸至場效應管Ql的柵極G，使得場效應管Ql導通，進而使功率電阻R6和母線電容103形成放電迴路，通過功率電阻R6將母線電容103的殘餘電能以熱消耗的形式釋放掉。此外，本實施方式的斷電檢測單元101和場效應管Ql不需要外接電源供電,斷電檢測單元101中的兩個光耦元件1011和1012的第一輸出端C與母線電容103的正極P連接，兩個光耦元件1011和1012的第二輸出端E與母線電容103的負極NI連接，第一輸出端C和第二輸出端E分別作為斷電檢測單元101的供電端的正極和負極。而場效應管Ql的漏極D與母線電容103的正極P連接，源極S』與母線電容103的負極NI連接，漏極D和源極S』分別為場效應管Ql的供電端的正極和負極。在驅動器斷電時，母線電容103的殘餘電能通過由第五電阻R5、第四電阻R4所形成的支路對斷電檢測單元101進行供電，同時在通過功率電阻R6進行能量釋放的同時對場效應管Ql進行供電。第五電阻R5和第四電阻R4均用於限制電路電流過大，以防止電流過大而導致光耦元件1011和1012以及場效應管Ql損壞。本實施方式中，斷電檢測單元101通過第四電阻R4所在的支路對場效應管Ql發出控制信號，而母線電容103也通過第四電阻R4所在的支路對斷電檢測單元101進行供電，即斷電檢測單元101的信號線和電源線為同一條，在其他實施方式中，也可以將斷電檢測單元101的信號線和電源線分開，此處不進行限制。綜上所述，本實施方式驅動器的母線電容放電電路，在驅動器斷電時，能夠藉助母線電容103自身殘餘的電能對斷電檢測單元101和場效應管Ql進行供電，以釋放母線電容103的殘餘能量，並且斷電檢測單元101與驅動器的電源輸入端104連接，能夠及時檢測驅動器的斷電狀態，進而控制場效應管Ql的導通，有利於提高母線電容103放電的及時性，而在驅動器正常工作時，能夠控制場效應管Ql斷開，以切斷功率電阻R6和母線電容103的連接，以不對母線電容103放電，保證了驅動器的正常工作。值得注意的是，上述實施方式中，放電元件採用的功率電阻，使得母線電容殘餘的電能以熱消耗的形式釋放掉，在其他實施方式中，母線電容殘餘的電能也可以採用風扇轉化為動能的形式進行釋放，即放電元件不限於是功率電阻，也可以是將母線電容的殘餘電能轉化為動能釋放的其他元件。此外，上述實施方式的斷電檢測單元採用電壓檢測光耦隔離的方式檢測驅動器的通電狀態，並根據驅動器的通電狀態控制場效應管的導通或斷開，在其他實施方式中，也可以採用電流檢測磁隔離等方式實現斷路檢測單元的檢測與控制功能，對此不做具體限制。對於開關電路，也不限於上述實施方式的場效應管，也可以是三極體等其他三端式控制開關。參閱圖3，本發明驅動器的一實施方式中，驅動器包括上述各實施方式的母線電容放電電路。其中，在圖3所示的驅動器中，斷電檢測單元401具有與圖2所示的斷電檢測單元一樣的電路結構，放電單元402具有與圖2所示的放電單元的電路結構。以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求1.一種驅動器的母線電容放電電路，其特徵在於，包括斷電檢測單元和放電單元，所述放電單元包括開關電路以及與所述開關電路電連接的放電元件，所述斷電檢測單元和開關電路的供電端與母線電容連接； 所述開關電路與所述斷電檢測單元連接，所述斷電檢測單元與所述驅動器的電源輸入端連接，用於檢測所述驅動器的通電狀態，其中，所述斷電檢測單元在檢測到所述驅動器斷電後控制所述開關電路導通以使所述放電元件與母線電容構成放電迴路，在檢測到所述驅動器上電時控制所述開關電路斷開以使所述放電元件與母線電容斷開。
2.根據權利要求1所述的放電電路，其特徵在於， 所述斷電檢測單元包括第一光耦元件和 第二光耦元件，每個所述光耦元件包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端,所述第一光I禹兀件的第一輸出端和第二光耦元件的第一輸出端連接以作為所述斷電檢測單元的供電端的正極與母線電容的正極連接，所述第一光耦元件的第二輸入端和第二光耦元件的第二輸入端連接以作為所述斷電檢測單元的供電端的負極與母線電容的負極連接，所述驅動器的電源輸入端為三相電輸入端，分別為R相輸入端、S相輸入端以及T相輸入端,所述第一光稱兀件的第一輸入端與所述R相輸入端連接，所述第一光耦元件的第二輸入端與所述S相輸入端連接，所述第二光耦兀件的第一輸入端與所述S相輸入端連接,所述第二光稱兀件的第二輸入端與所述T相輸入端連接； 所述開關電路為三端式開關元件，包括控制端、第一端以及第二端，，所述開關電路的第二端作為所述開關電路的供電端的正極通過所述放電元件與母線電容的正極連接，所述開關電路的第一端作為所述開關電路的供電端的負極與所述母線電容的負極連接，所述開關電路的控制端與所述第一光耦元件的第一輸出端和第二光耦元件的第一輸出端連接； 所述放電元件的一端與母線電容的正極連接，另一端通過所述開關電路與母線電容的負極連接。
3.根據權利要求2所述的放電電路，其特徵在於， 所述斷電檢測單元還包括第一電阻、第二電阻以及第三電阻，所述第一光耦元件的第一輸入端通過所述第一電阻與所述R相輸入端連接，所述第一光耦元件的第二輸入端通過所述第二電阻與所述S相輸入端連接，所述第二光耦元件的第一輸入端通過所述第二電阻與所述S相輸入端連接，所述第二光耦元件的第二輸入端通過所述第三電阻與所述T相輸入端連接。
4.根據權利要求2所述的放電電路，其特徵在於， 所述斷電檢測單元還包括濾波電容，所述濾波電容的一端與所述第一光耦元件和第二光耦元件的第一輸出端連接，另一端與所述第一光耦元件和第二光耦元件的第二輸出端連接。
5.根據權利要求2所述的放電電路，其特徵在於，包括: 所述斷電檢測單元還包括第四電阻，所述第一光耦元件和第二光耦元件的第一輸出端通過所述第四電阻與所述開關電路的控制端連接。
6.根據權利要求1和2任一項所述的放電電路，其特徵在於， 所述放電單元還包括第五電阻，所述第五電阻的一端與所述開關電路的控制端連接，另一端與母線電容的正極連接。
7.根據權利要求6所述的放電電路，其特徵在於， 所述放電單元還包括穩壓二極體，所述穩壓二極體的正極與所述開關電路的第一端連接，負極與所述開關電路的控制端連接。
8.根據權利要求1和2任一項所述的放電電路，其特徵在於， 所述放電元件為功率電阻，所述功率電阻的一端與所述母線電容的正極連接，另一端與所述開關電路的第二端連接。
9.根據權利要求2所述的放電電路，其特徵在於， 所述開關電路為場效應管，所述開關電路的控制端對應為場效應管的柵極，所述開關電路的第一端對應為場效應管的源極，所述開關電路的第二端對應為場效應管的漏極。
10.一種驅動器，其特徵在於，包括如權利要求1-9任一項所述的母線電容放電電路。
專利摘要本實用新型公開了一種驅動器的母線電容放電電路，包括斷電檢測單元和放電單元，所述放電單元包括開關電路以及與所述開關電路電連接的放電元件，所述斷電檢測單元和開關電路的供電端與母線電容連接；斷電檢測單元與所述驅動器的電源輸入端連接，並在檢測到所述驅動器斷電後控制所述開關電路導通以使所述放電元件與母線電容構成放電迴路，在檢測到所述驅動器上電時控制所述開關電路斷開以使所述放電元件與母線電容斷開。本實用新型還提供一種驅動器。通過上述方式，本實用新型能夠不需要藉助外部能量而僅依靠母線電容自身殘餘的電能即可實現母線電容的快速放電，同時能提高母線電容放電的及時性。
文檔編號H02M1/32GK203056953SQ20122075033
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者楊書生 申請人:北京配天大富精密機械有限公司