CN104617805A - 一种新型功率主电路 - Google Patents

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郑再平
黄玉平
韩继文
于志远
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Abstract

本发明提供了一种新型功率主电路，包括：三相全桥电路、储能电路、以及制动电路，其中，所述三相全桥电路用于根据控制芯片运行SVPWM算法计算出的时序，控制功率开关管通断，把直流母线电压逆变成三相交流电压，从而控制电机的三相电流；所述储能电路用于吸收所述功率电路中的瞬变电压，以及在所述功率电路需要峰值电压时，为所述功率电路提供储存的电能；所述制动电路用于当母线电压上升时，消耗掉母线“泵升”的电能；所述三相全桥电路、所述储能电路、以及所述制动电路并联于为所述功率电路提供母线电压的伺服动力电源。本发明提供的新型功率主电路，解决了功率电压波动大、电流激变、谐振等问题，从而保证伺服***工作稳定。

Description

一种新型功率主电路
技术领域
本发明涉及机电伺服控制技术领域，特别涉及一种新型功率主电路。
背景技术
随着电力电子技术、稀土永磁材料和控制理论的飞速发展，先前一直困扰着交流伺服电动机的控制复杂、调速性能差等问题均取得了突破性的进展，使交流伺服***性能日渐提高，价格进一步降低，交流伺服***逐步取代直流伺服***，尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域，永磁同步电机(PMSM)正在逐步取代步进电机、直流电机而成为伺服驱动的发展方向。
对于永磁同步电机的控制，通常有两种方式。一种是针对电流控制的滞环控制，另一种是电压控制。滞环控制响应速度快，主要用在模拟控制中；电压控制的理论基础是空间矢量PWM控制，这种控制方式提高了逆变器的电压输出能力，可以保持恒定的开关频率，所以非常适合于数字信号处理器(DSP)控制。因此在实际中得到了广泛应用。然而在这种控制方法下，功率管工作在高频开关的模式，会造成功率电压波动大、电流激变、谐振等问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种新型功率主电路，能够解决有效降低母线电压波动的问题。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了一种
本发明一种新型功率主电路，包括：三相全桥电路、储能电路、以及制动电路，其中，所述三相全桥电路中的功率开关管把直流母线电压逆变成三相交流电压，从而控制电机的三相电流，所述储能电路用于吸收所述功率电路中的瞬变电压，以及在所述功率电路需要峰值电压时，为所述功率电路提供储存的电能，所述制动电路用于当母线电压上升时，消耗掉电能，维持母线电压处于预设范围内，所述三相全桥电路、所述储能电路、以及所述制动电路并联于为所述功率电路提供母线电压的伺服动力电源。
优选地，还包括：吸收电路，其与所述三相全桥电路、所述储能电路、以及所述制动电路并联，用于控制功率开关管关断和二极管恢复时产生的浪涌。
优选地，还包括：软启动电路，其与相并联的所述三相全桥电路、所述储能电路、所述制动电路、以及所述吸收电路进行串联，用于减缓所述储能电路充电电流的速度和强度。
优选地，所述三相全桥电路包括：
6个功率开关管，用于根据指令信号控制电机三相电流。
以及，相应的6个续流二极管，用于在所述功率开关管关断时提供电流通路。
其中，所述功率开关管的发射极和集电极中的一个与所述续流二极管的正极和负极中的一个连接，所述功率开关管的发射极和集电极中的另一个与所述续流二极管的正极和负极中的另一个连接。
其中，所述6个功率开关管分为3组，每组2个功率开关管相串联，3组功率开关管相并联。
优选地，所述储能电路包括储能电容。
优选地，所述制动电路包括相串联的泻放电阻和旁路开关，当所述母线“泵升”的电压超过设定值时，所述旁路开关接通，所述母线电压通过所述泻放电阻放电；当所述母线电压小于或者等于所述设定值时，所述旁路开关断开。
优选地，所述吸收电路包括第三电阻、快速恢复二极管、以及第二电容，所述第三电阻和所述快速恢复二极管并联，相并联的所述第三电阻和所述快速恢复二极管与所述第二电容串联。
优选地，所述软启动电路包括第一开关、第二开关、以及限流电阻，所述第二开关与所述限流电阻串联，相串联的所述第二开关和所述限流电阻与所述第一开关并联；当所述功率电路上电时，所述第一开关断开，所述第二开关接通，通过所述限流电阻进行限流，当所述功率电路的电压上升到预定值时，断开所述第二开关，接通所述第一开关，进行正常供电。
(三)有益效果
本发明提供的新型功率主电路，解决了功率电压波动大、电流激变、谐振等问题，从而保证伺服***工作稳定。
附图说明
下面参照附图并结合实例来进一步描述本发明。其中：
图1示出了本发明的新型功率主电路的原理图；
标号说明：S1-伺服动力电源、T1-第一开关、T2-第二开关、T3-旁路开关、R1-限流电阻、R2-泻放电阻、R3-第三电阻、C1-储能电容、C2-第二电容、P1-第一功率开关管、P2-第二功率开关管、P3-第三功率开关管、P4-第四功率开关管、P5-第五功率开关管、P6-第六功率开关管、D1-第一续流二极管、D2-第二续流二极管、D3-第三续流二极管、D4-第四续流二极管、D5-第五续流二极管、D6-第六续流二极管、D7-快速恢复二极管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供了一种新型功率主电路，包括：三相全桥电路、储能电路、以及制动电路，三者并联于为所述功率电路提供母线电压的伺服动力电源S1。
其中，所述三相全桥电路为所述功率电路的核心，其用于三相全桥电路用于根据控制芯片运行SVPWM算法计算出的时序，控制功率开关管通断，把直流母线电压逆变成三相交流电压，从而控制电机的三相电流。
根据该实施例，所述三相全桥电路包括：6个MOSFET功率开关管P1～P6，用于根据控制芯片计算出的PWM占空比控制电机三相电流；以及，相应的6个续流二极管D1～D6，用于在所述功率开关管关断时提供电流通路；其中，所述功率开关管P1～P6的发射极和集电极中的一个与所述续流二极管D1～D6的正极和负极中的一个连接，所述功率开关管P1～P6的发射极和集电极中的另一个与所述续流二极管D1～D6的正极和负极中的另一个连接；其中，所述6个功率开关管P1～P6分为3组，每组2个功率开关管相串联，3组功率开关管相并联。
其中，所述储能电路用于吸收所述功率电路中的瞬变电压，以及在所述功率电路需要峰值电压时，为所述功率电路提供储存的电能。
根据该实施例，所述储能电路包括储能电容C1，在需要峰值电流时电容C1释放出电能。
当电动机的转速由高速向低速调节或者停车时，电动机将作为发电机作用，此时母线电压将上升。因此，所述制动电路用于当母线电压上升时，消耗掉母线“泵升”的电能。
根据该实施例，所述制动电路包括相串联的泻放电阻R2和旁路开关T3，当所述母线“泵升”的电压超过设定值时，通过控制端使得所述旁路开关T3接通，所述母线电压通过所述泻放电阻R2放电；当所述母线电压小于或者等于所述设定值时，所述旁路开关T3断开。制动时间与母线上“泵升”的电压和泻放电阻值有关。母线“泵升”的电压越高，制动时间越长；泻放电阻值越大，制动时间越长。
根据本发明提供的实施例，所述功率电路还可以包括：吸收电路，其与所述三相全桥电路、所述储能电路、以及所述制动电路并联，用于控制功率开关管关断和二极管恢复时产生的浪涌。功率开关管在高频开关时，由于关断浪涌和二极管恢复浪涌的影响，会在功率开关管的P、N两端产生很高的瞬变电压，在极端情况下可能会超过耐压值而损坏IPM。吸收电路的作用就是控制关断和二极管恢复时产生的浪涌，以保护器件的安全可靠运行。
根据该实施例，所述吸收电路包括第三电阻R3、快速恢复二极管D7、以及第二电容C2，所述第三电阻R3和所述快速恢复二极管D7并联，相并联的所述第三电阻R3和所述快速恢复二极管D7与所述第二电容C2串联。在小功率主回路设计中，纯电容电路是一种成本低并且有效的控制瞬变电压的电路。但是，当功率增加时，由于主回路杂散电感的作用，电路将产生谐振。这时，我们应使用RDC电路，电路中的快速恢复二极管D7能有效箝住瞬变电压，抑制谐振。其RC时间常数应约为开关周期的1/3。
根据本发明提供的实施例，所述功率电路还可以包括：软启动电路，其与相并联的所述三相全桥电路、所述储能电路、所述制动电路、以及所述吸收电路进行串联，用于减缓所述储能电路充电电流的速度和强度。在正常运行下，储能电容值越大，母线上的电压抖动就越小。但是电容值越大，其阻抗也就越小。所述功率电路上电的瞬间，通过电容的电流将急剧上升，可能将输入线路前端的器件损坏。在母线中串联一个软启动电路可以减缓电容充电电流的速度和强度。
根据该实施例，所述软启动电路包括第一开关T1、第二开关T2、以及限流电阻R1，所述第二开关T2与所述限流电阻R1串联，相串联的所述第二开关T2和所述限流电阻R1与所述第一开关T1并联；当所述功率电路上电时，电流急剧上升，这个时刻通过控制端使得所述第一开关T1断开，所述第二开关T2接通，通过所述限流电阻R1进行限流，限流电阻R1承担了大部分电流，当所述功率电路的电压上升到预定值时，断开所述第二开关T2，接通所述第一开关T1，进行正常供电。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种新型功率主电路，其特征在于，包括：三相全桥电路、储能电路、以及制动电路，其中，
所述三相全桥电路中的功率开关管把直流母线电压逆变成三相交流电压，从而控制电机的三相电流；
所述储能电路用于吸收所述功率电路中的瞬变电压，以及在所述功率电路需要峰值电压时，为所述功率电路提供储存的电能；
所述制动电路用于当母线电压上升时，消耗掉电能，维持母线电压处于预设范围内；
所述三相全桥电路、所述储能电路、以及所述制动电路并联于为所述功率电路提供母线电压的伺服动力电源。
2.如权利要求1所述的新型功率主电路，其特征在于，还包括：吸收电路，其与所述三相全桥电路、所述储能电路、以及所述制动电路并联，用于控制功率开关管关断和二极管恢复时产生的浪涌。
3.如权利要求2所述的新型功率主电路，其特征在于，还包括：软启动电路，其与相并联的所述三相全桥电路、所述储能电路、所述制动电路、以及所述吸收电路进行串联，用于减缓所述储能电路充电电流的速度和强度。
4.如权利要求1～3任一项所述的新型功率主电路，其特征在于，所述三相全桥电路包括：
6个功率开关管，用于根据指令信号控制电机三相电流；
以及，相应的6个续流二极管，用于在所述功率开关管关断时提供电流通路；
其中，所述功率开关管的发射极和集电极中的一个与所述续流二极管的正极和负极中的一个连接，所述功率开关管的发射极和集电极中的另一个与所述续流二极管的正极和负极中的另一个连接；
其中，所述6个功率开关管分为3组，每组2个功率开关管相串联，3组功率开关管相并联。
5.如权利要求1～3任一项所述的新型功率主电路，其特征在于，所述储能电路包括储能电容。
6.如权利要求1～3任一项所述的新型功率主电路，其特征在于，所述制动电路包括相串联的泻放电阻和旁路开关，当所述母线“泵升”的电压超过设定值时，所述旁路开关接通，所述母线电压通过所述泻放电阻放电；当所述母线电压小于或者等于所述设定值时，所述旁路开关断开。
7.如权利要求2或3所述的新型功率主电路，其特征在于，所述吸收电路包括第三电阻、快速恢复二极管、以及第二电容，所述第三电阻和所述快速恢复二极管并联，相并联的所述第三电阻和所述快速恢复二极管与所述第二电容串联。
8.如权利要求3所述的新型功率主电路，其特征在于，所述软启动电路包括第一开关、第二开关、以及限流电阻，所述第二开关与所述限流电阻串联，相串联的所述第二开关和所述限流电阻与所述第一开关并联；当所述功率电路上电时，所述第一开关断开，所述第二开关接通，通过所述限流电阻进行限流，当所述功率电路的电压上升到预定值时，断开所述第二开关，接通所述第一开关，进行正常供电。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108540022A (zh) * 2018-05-03 2018-09-14 张懿 一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法及装置
CN108551281A (zh) * 2018-05-03 2018-09-18 张懿 一种无刷直流电机精确换相的方法及装置
CN108880205A (zh) * 2017-05-10 2018-11-23 美国亚德诺半导体公司 用于在通电期间控制电流的***和方法
CN109787298A (zh) * 2019-03-18 2019-05-21 合肥为民电源有限公司 一种变流器及其控制方法
CN109861573A (zh) * 2019-03-07 2019-06-07 苏州赛得尔智能科技有限公司 一种低开关损耗功率逆变器
CN109921652A (zh) * 2019-03-12 2019-06-21 广东美的制冷设备有限公司 电机供电电路和具有其的家用电器
CN110481353A (zh) * 2019-08-13 2019-11-22 科华恒盛股份有限公司 一种直流缓启动装置及方法
CN110581572A (zh) * 2018-06-07 2019-12-17 株洲中车时代电气股份有限公司 一种能量吸收装置及地铁再生制动能量混合能吸设备
CN111697810A (zh) * 2020-05-20 2020-09-22 惠州拓邦电气技术有限公司 一种大功率逆变器缓启动控制装置及控制方法
CN113471949A (zh) * 2021-07-05 2021-10-01 四川航天烽火伺服控制技术有限公司 一种电容充放电电路及机电伺服***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2511937Y (zh) * 2002-01-14 2002-09-18 华腾数控有限公司 火炮交流伺服装置
CN101051814A (zh) * 2006-04-04 2007-10-10 上海雷诺尔电气有限公司 能抑制产生谐波的变频调速器
CN102006007A (zh) * 2010-12-10 2011-04-06 深圳市航盛电子股份有限公司 一种电动汽车电机控制***
CN103515977A (zh) * 2013-03-21 2014-01-15 王林兵 单相一体化能量回馈装置
CN204119051U (zh) * 2014-07-22 2015-01-21 北京首聚能源科技发展有限公司 一种低压变频器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2511937Y (zh) * 2002-01-14 2002-09-18 华腾数控有限公司 火炮交流伺服装置
CN101051814A (zh) * 2006-04-04 2007-10-10 上海雷诺尔电气有限公司 能抑制产生谐波的变频调速器
CN102006007A (zh) * 2010-12-10 2011-04-06 深圳市航盛电子股份有限公司 一种电动汽车电机控制***
CN103515977A (zh) * 2013-03-21 2014-01-15 王林兵 单相一体化能量回馈装置
CN204119051U (zh) * 2014-07-22 2015-01-21 北京首聚能源科技发展有限公司 一种低压变频器

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108880205A (zh) * 2017-05-10 2018-11-23 美国亚德诺半导体公司 用于在通电期间控制电流的***和方法
CN108540022A (zh) * 2018-05-03 2018-09-14 张懿 一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法及装置
CN108551281A (zh) * 2018-05-03 2018-09-18 张懿 一种无刷直流电机精确换相的方法及装置
CN110581572A (zh) * 2018-06-07 2019-12-17 株洲中车时代电气股份有限公司 一种能量吸收装置及地铁再生制动能量混合能吸设备
CN109861573A (zh) * 2019-03-07 2019-06-07 苏州赛得尔智能科技有限公司 一种低开关损耗功率逆变器
CN109921652A (zh) * 2019-03-12 2019-06-21 广东美的制冷设备有限公司 电机供电电路和具有其的家用电器
CN109787298A (zh) * 2019-03-18 2019-05-21 合肥为民电源有限公司 一种变流器及其控制方法
CN110481353A (zh) * 2019-08-13 2019-11-22 科华恒盛股份有限公司 一种直流缓启动装置及方法
CN111697810A (zh) * 2020-05-20 2020-09-22 惠州拓邦电气技术有限公司 一种大功率逆变器缓启动控制装置及控制方法
CN113471949A (zh) * 2021-07-05 2021-10-01 四川航天烽火伺服控制技术有限公司 一种电容充放电电路及机电伺服***
CN113471949B (zh) * 2021-07-05 2023-08-25 四川航天烽火伺服控制技术有限公司 一种电容充放电电路及机电伺服***

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