CN209217701U - 低压交流电机控制器过压保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低压交流电机控制器过压保护装置，包括电压检测电路、电压控制电路以及蓄电池，所述电压检测电路的其中一个输入端与电机控制器的输入侧的直流母线电连接，另外一个输入端与蓄电池的两端电连接，输出端与所述电压控制电路电连接，所述电压控制电路包括控制器以及用于控制直流母线给蓄电池充电的第一电开关和用于用于控制蓄电池向直流母线放电的第二电开关，所述控制器与所述第一电开关和所述第二电开关电连接。本实用新型采用蓄电池与直流母线之间进行能量交换，既能保持直流母线电压稳定，提高电机控制器的控制性能，又能使电机能量回收利用，具有良好的经济性，且该装置结构简单，生产成本低。

Description

低压交流电机控制器过压保护装置

技术领域

本实用新型涉及电机控制领域，尤其涉及一种低压交流电机控制器过压保护装置。

背景技术

目前，低压交流电机作为电机的一个重要分支，在小家电以及小型机器人领域的应用越来越广泛。低压交流电机控制器是通过将低压直流电转换成为三相交流电从而控制电机转动，由于在许多电机应用中需要电机急速停止或者急速启动，这样就会造成电机在控制过程中偶尔会处于发电模式，使电机控制器的输入侧直流电压瞬时升高，一旦该直流电压值超过电机控制器的输入电压允许值，就会造成电机控制器内部器件损坏，因此现实应用中应避免使低压电机控制器的输入侧直流电压升的过高。

为了实现电机能够急速停止或者急速启动，同时避免电机控制器的输入侧直流电压升的过高，目前比较常见的做法有两种，一种是在设计电机控制器时使用耐压值较高的元器件，从而提高整个电机控制器的耐压能力，但是这样无疑就提高了电机控制器的生产成本以及设计难度；另外一种是在电机控制器的输入侧直流母线上连接制动单元，该制动单元的原理是当直流母线上的电压超过一定值时，制动单元通过其内部的制动电阻将多余的电能消耗掉从而使直流母线电压恢复到正常范围，由于该方法是通过电阻消耗能量，因此其会在装置内部产生大量的热量，使得整个装置温度升高导致装置的可靠性降低，并且对于要求低功耗的应用场合，该方法并不适用。因此设计一种节能型、成本低、结构简单的低压交流电机控制器过压保护装置是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低压交流电机控制器过压保护装置，旨在用于提供一种节能型、成本低、结构简单的低压交流电机控制器过压保护装置。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种低压交流电机控制器过压保护装置，包括电压检测电路、电压控制电路以及蓄电池，所述电压检测电路的其中一个输入端与电机控制器的输入侧的直流母线电连接，另外一个输入端与蓄电池的两端电连接，输出端与所述电压控制电路电连接，所述电压控制电路包括控制器以及用于控制直流母线给蓄电池充电的第一电开关和用于用于控制蓄电池向直流母线放电的第二电开关，所述控制器与所述第一电开关和所述第二电开关电连接。

进一步地，所述直流母线与所述蓄电池之间通过线路连接成充放电回路，所述第一电开关和所述第二电开关均连接在所述充放电回路上。

进一步地，所述第一电开关和所述第二电开关均为晶体管电开关且二者反向并联连接。

进一步地，所述第一电开关和所述第二电开关均为N沟道MOSFET。

进一步地，所述电压检测电路包括第一差分放大电路和第二差分放大电路，所述第一差分电路的两个输入端分别与所述直流母线的正负两端电连接，输出端与所述控制器电连接，所述第二差分电路的两个输入端分别与所述蓄电池的正负两端电连接，输出端与所述控制器电连接。

进一步地，所述第一差分放大电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第一放大器，所述第一放大器的正输入端通过所述第二电阻与所述直流母线的正端连接，负输入端通过所述第一电阻与所述直流母线的负端连接，输出端与所述控制器连接，且负输入端与所述输出端之间通过所述第三电阻连接，正输入端还通过所述第四电阻接地；所述第二差分放大电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第二放大器，所述第二放大器的正输入端通过所述第五电阻与所述蓄电池的正端连接，负输入端通过所述第六电阻与所述蓄电池的负端连接，输出端与所述控制器连接，且负输入端与所述输出端之间通过所述第八电阻连接，正输入端还通过所述第七电阻接地。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的这种低压交流电机控制器过压保护装置，采用蓄电池与直流母线之间进行能量交换，既能保持直流母线电压稳定，提高电机控制器的控制性能，又能使电机能量回收利用，具有良好的经济性，且该装置结构简单，生产成本低。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种低压交流电机控制器过压保护装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种低压交流电机控制器过压保护装置使用时的***连接图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种低压交流电机控制器过压保护装置，包括电压检测电路、电压控制电路以及蓄电池，所述电压检测电路的其中一个输入端与电机控制器的输入侧的直流母线电连接，另外一个输入端与蓄电池的两端电连接，输出端与所述电压控制电路电连接，所述电压检测电路用于实时检测电机控制器输入侧的直流母线电压值和蓄电池两端电压值，并输出给电压控制电路，所述电压控制电路包括控制器以及用于控制直流母线给蓄电池充电的第一电开关Q1和用于用于控制蓄电池向直流母线放电的第二电开关Q2，所述控制器与所述第一电开关Q1和所述第二电开关Q2电连接，所述控制器用于根据检测到的直流母线电压值和蓄电池两端电压值来控制所述第一电开关Q1和所述第二电开关Q2的开闭。具体地，当控制器判断直流母线电压值大于标准值一定量，并且蓄电池两端电压小于额定值时，控制第一电开关Q1打开第二电开关Q2关闭，以通过直流母线给蓄电池充电，当控制器判断直流母线电压值小于标准值或者蓄电池两端电压大于额定值时，控制第二电开关Q2打开第一电开关Q1关闭，让蓄电池向直流母线放电，当控制器判断直流母线电压值在标准值附近时，控制第一电开关Q1和第一电开关Q1均关闭，蓄电池既不充电也不放电。

该装置使用时的***连接图如图2所示，通过使用该过压保护装置，当电机急速停止处于发电模式时，直流母线电压值升高，通过给蓄电池充电存储电机发出的电能，降低直流母线的电压，从而保护电机控制器；当电机急速启动时，电机需要比较大的电流，会造成直流母线电压轻微跌落，此时蓄电池可通过电压控制电路向直流母线输出电流，从而保持直流母线电压稳定，提高电机控制器的控制性能。

细化所述电压检测电路的结构，所述电压检测电路包括第一差分放大电路和第二差分放大电路，所述第一差分电路的两个输入端分别与所述直流母线的正负两端电连接，输出端与所述控制器电连接，所述第二差分电路的两个输入端分别与所述蓄电池的正负两端电连接，输出端与所述控制器电连接。所述第一差分放大电路用于检测直流母线上的电压并输出给控制器，所述第二差分放大电路用于检测蓄电池两端的电压并输出给控制器。

具体地，所述第一差分放大电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第一放大器Q1，所述第一放大器Q1的正输入端通过所述第二电阻R2与所述直流母线的正端连接，负输入端通过所述第一电阻R1与所述直流母线的负端连接，输出端与所述控制器连接，且负输入端与所述输出端之间通过所述第三电阻R3连接，正输入端还通过所述第四电阻R4接地；所述第二差分放大电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8以及第二放大器Q2，所述第二放大器Q2的正输入端通过所述第五电阻R5与所述蓄电池的正端连接，负输入端通过所述第六电阻R6与所述蓄电池的负端连接，输出端与所述控制器连接，且负输入端与所述输出端之间通过所述第八电阻R8连接，正输入端还通过所述第七电阻R7接地。

细化所述电压控制电路的结构，所述直流母线与所述蓄电池之间通过线路连接成充放电回路，所述第一电开关Q1和所述第二电开关Q2均连接在所述充放电回路上，优选地，所述第一电开关Q1和所述第二电开关Q2均为晶体管电开关且二者反向并联连接，第一电开关Q1导通、第二电开关Q2关闭时，直流母线给蓄电池充电，第二电开关Q2导通、第一电开关Q1关闭时，蓄电池向直流母线放电。进一步优选地，所述第一电开关Q1和所述第二电开关Q2均为N沟道MOSFET。

优选地，所述控制器采用微控制器MCU，用于计算电压检测电路输出的直流母线电压值和蓄电池电压值，并控制第一电开关Q1和第二电开关Q2的开闭。下面举例说明其控制方式：直流母线的电压假设为DC24V，过压保护装置连接在24V直流母线的正负两端，蓄电池采用+26V蓄电池。当直流母线上的电压V1≥26V并且蓄电池两端电压V2<26V时，MCU驱动第一电开关Q1导通第二电开关Q2关闭，此时通过直流母线给蓄电池充电，使直流母线的电压降到26V以内，从而保护电机控制器；当V1<24V或V2≥26V，MCU驱动第二电开关Q2导通第一电开关Q1关闭，此时蓄电池向直流母线放电，给电机控制器补充电能，维持直流母线电压的稳定；当24V≤V1<26V时，MCU驱动第一电开关Q1和第二电开关Q2均关闭，蓄电池既不充电也不放电，整个过压保护装置处于休眠状态。

其中蓄电池的容量可根据电机额定功率以及电机运行的工况来进行选择，电机额定功率越大，电机处于发电工况越频繁，所选蓄电池容量就越大，反之，蓄电池容量可适当减小。此外，为了防止蓄电池过充损坏，当蓄电池处于充满电状态时，可控制蓄电池主动向直流母线放电，给电机控制器提供能量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低压交流电机控制器过压保护装置，其特征在于：包括电压检测电路、电压控制电路以及蓄电池，所述电压检测电路的其中一个输入端与电机控制器的输入侧的直流母线电连接，另外一个输入端与蓄电池的两端电连接，输出端与所述电压控制电路电连接，所述电压控制电路包括控制器以及用于控制直流母线给蓄电池充电的第一电开关和用于用于控制蓄电池向直流母线放电的第二电开关，所述控制器与所述第一电开关和所述第二电开关电连接。

2.如权利要求1所述的低压交流电机控制器过压保护装置，其特征在于：所述直流母线与所述蓄电池之间通过线路连接成充放电回路，所述第一电开关和所述第二电开关均连接在所述充放电回路上。

3.如权利要求2所述的低压交流电机控制器过压保护装置，其特征在于：所述第一电开关和所述第二电开关均为晶体管电开关且二者反向并联连接。

4.如权利要求3所述的低压交流电机控制器过压保护装置，其特征在于：所述第一电开关和所述第二电开关均为N沟道MOSFET。

5.如权利要求1所述的低压交流电机控制器过压保护装置，其特征在于：所述电压检测电路包括第一差分放大电路和第二差分放大电路，所述第一差分电路的两个输入端分别与所述直流母线的正负两端电连接，输出端与所述控制器电连接，所述第二差分电路的两个输入端分别与所述蓄电池的正负两端电连接，输出端与所述控制器电连接。

6.如权利要求5所述的低压交流电机控制器过压保护装置，其特征在于：所述第一差分放大电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第一放大器，所述第一放大器的正输入端通过所述第二电阻与所述直流母线的正端连接，负输入端通过所述第一电阻与所述直流母线的负端连接，输出端与所述控制器连接，且负输入端与所述输出端之间通过所述第三电阻连接，正输入端还通过所述第四电阻接地；所述第二差分放大电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第二放大器，所述第二放大器的正输入端通过所述第五电阻与所述蓄电池的正端连接，负输入端通过所述第六电阻与所述蓄电池的负端连接，输出端与所述控制器连接，且负输入端与所述输出端之间通过所述第八电阻连接，正输入端还通过所述第七电阻接地。