TW201541851A - 馬達驅動電路 - Google Patents

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Abstract

一種馬達驅動電路，包含：它變頻器及自變頻器。它變頻器包含：它變頻器整流模組以及它變頻器驅動電路。自變頻器包含：自變頻器驅動電路以及軟啟動保護電路。軟啟動保護電路包含：第一、第二保護二極體、自變頻器電容及自變頻器軟啟動電路。第一保護二極體電性連接於第一它變頻器整流模組輸出端與第一自變頻器驅動電路輸入端間。第二保護二極體電性連接於第二自變頻器驅動電路輸入端與第二它變頻器整流模組輸出端間。自變頻器軟啟動電路與自變頻器電容相電性串聯於第一及第二保護二極體的第一陰極以及第二陽極間。

Description

馬達驅動電路
本發明是有關於一種馬達驅動技術，且特別是有關於一種馬達驅動電路。
馬達驅動電路廣泛地應用在各種電子電機領域中。一般馬達驅動電路在運作時，可能會使變頻器間進行並聯，以使並聯的變頻器將電力反饋回電源，滿足更彈性的設計需求。然而並聯的變頻器間，可能在操作期間產生大電流，對變頻器內部的元件造成損害。如果未有良好的保護機制之設計，則一但遇到上電暫態大電流產生的狀況，將使變頻器曝露在損壞甚至燒燬的風險下。
因此，如何設計一個新的馬達驅動電路，以解決上述的問題，乃為此一業界亟待解決的問題。
因此，本發明之一態樣是在提供一種馬達驅動電路，包含：它變頻器及自變頻器。它變頻器包含：它變頻器整流模組以及它變頻器驅動電路。它變頻器整流模組包含至少一它變頻器整流模組輸入端、第一它變頻器整流模組輸出端以及第二它變頻器整流模組輸出端，它變頻器整流模組輸入端電性連接於電源。驅動電路包含第一它變頻器驅動輸入端、第二它變頻器驅動輸入端以及至少一它變頻器驅動輸出端，第一它變頻器驅動輸入端電性連接於第一它變頻器整流模組輸出端，第二它變頻器驅動輸入端電性連接於第二它變頻器整流模組輸出端，它變頻器驅動輸出端電性連接於馬達。自變頻器包含：自變頻器驅動電路以及軟啟動保護電路。自變頻器驅動電路包含第一自變頻器驅動電路輸入端、第二自變頻器驅動電路輸入端以及至少一自變頻器驅動電路輸出端，自變頻器驅動電路輸出端電性連接於電源。軟啟動保護電路包含：第一保護二極體、第二保護二極體、自變頻器電容以及自變頻器軟啟動電路。第一保護二極體包含第一陽極以及第一陰極，第一陽極電性連接於第一它變頻器整流模組輸出端，第一陰極電性連接於第一自變頻器驅動電路輸入端。第二保護二極體包含第二陽極以及第二陰極，第二陽極電性連接於第二自變頻器驅動電路輸入端，第二陰極電性連接於第二它變頻器整流模組輸出端。自變頻器軟啟動電路與自變頻器電容相電性串聯於第一陰極以及第二陽極間，自變頻器軟啟動電路包含相並聯之自變頻器軟啟動電阻以及自變頻器軟啟動開關。
依據本發明一實施例，馬達驅動電路更包含：它變頻器軟啟動電路以及它變頻器電容。它變頻器軟啟動電路電性連接於第一它變頻器整流模組輸出端與第一它變頻器驅動輸入端間。它變頻器電容電性連接於第一它變頻器驅動輸入端與第二它變頻器整流模組輸出端間。
依據本發明另一實施例，其中馬達更電性連接於負載，自變頻器電容之額定容量係與負載相關。
依據本發明又一實施例，其中它變頻器整流模組分別包含複數對應於上半橋及下半橋之整流單元。
依據本發明再一實施例，其中它變頻器驅動電路以及自變頻器驅動電路分別包含複數對應於上半橋及下半橋之變頻單元。
依據本發明更具有之一實施例，其中功率半導體開關元件為絕緣閘極雙極性電晶體。
依據本發明再具有之一實施例，其中自變頻器將電源之交流電轉換為直流電。
本發明之另一態樣是在提供一種軟啟動保護電路。軟啟動保護電路包含：第一保護二極體、第二保護二極體、電容以及軟啟動電路。第一保護二極體包含第一陽極以及第一陰極。第二保護二極體包含第二陽極以及第二陰極。軟啟動電路與電容相電性串聯於第一陰極以及第二陽極間，軟啟動電路包含相並聯之軟啟動電阻以及軟啟動開關。
應用本發明之優點在於藉由馬達驅動電路之設計，由第一保護二極體及第二保護二極體提供過電流保護的機制，使它變頻器與自變頻器不致因電路操作產生的過電流燒燬，而輕易地達到上述之目的。
1‧‧‧軟啟動保護電路
100‧‧‧電容
102‧‧‧軟啟動電路
104A‧‧‧第一保護二極體
104B‧‧‧第二保護二極體
106A‧‧‧軟啟動電阻
106B‧‧‧軟啟動開關
2‧‧‧馬達驅動電路
200‧‧‧它變頻器整流模組
201‧‧‧它變頻器整流模組輸入端
202‧‧‧第一它變頻器整流模組輸出端
203‧‧‧第二它變頻器整流模組輸出端
204A、204B‧‧‧整流單元
205‧‧‧整流元件
206‧‧‧它變頻器電容
207‧‧‧它變頻器軟啟動電路
208A‧‧‧它變頻器軟啟動電阻
208B‧‧‧它變頻器軟啟動開關
210‧‧‧它變頻器驅動電路
211‧‧‧第一它變頻器驅動輸入端
212‧‧‧第二它變頻器驅動輸入端
213‧‧‧它變頻器驅動輸出端
214A、214B‧‧‧它變頻器變頻單元
216‧‧‧它變頻器功率半導體開關元件
220‧‧‧自變頻器
221‧‧‧第一自變頻器驅動電路輸入端
222‧‧‧第二自變頻器驅動電路輸入端
223‧‧‧自變頻器驅動電路輸出端
224A、224B‧‧‧自變頻器變頻單元
226‧‧‧自變頻器功率半導體開關元件
230‧‧‧自變頻器電容
231‧‧‧自變頻器軟啟動電路
232A‧‧‧它變頻器軟啟動電阻
232B‧‧‧它變頻器軟啟動開關
240A‧‧‧第一保護二極體
240B‧‧‧第二保護二極體
250‧‧‧電源
260‧‧‧馬達
270‧‧‧負載
280‧‧‧電感
2000‧‧‧它變頻器
2001‧‧‧自變頻器
2002‧‧‧軟啟動保護電路
第1圖為本發明一實施例中，一種軟啟動保護電路之電路圖；
第2圖為本發明一實施例中，一種馬達驅動電路之電路圖；
第3A圖為本發明一實施例中，馬達驅動電路的部份電路圖；以及
第3B圖為本發明一實施例中，馬達驅動電路的部份電路圖。
請參照第1圖。第1圖為本發明一實施例中，一種軟啟動保護電路1之電路圖。
軟啟動保護電路1包含：電容100、軟啟動電路102、第一保護二極體104A以及第二保護二極體104B。第一保護二極體104A包含第一陽極A1以及第一陰極C1。第二保護二極體104B包含第二陽極A2以及第二陰極C2。
軟啟動電路102與電容100電性串聯於第一陰極C1與第二陽極A2間。軟啟動電路102包含軟啟動電阻106A以及軟啟動開關106B。
於一實施例中，軟啟動保護電路1可藉由第一保護二極體104A以及第二保護二極體104B電性連接於兩個電路模組間，例如但不限於一個變頻器整流模組以及一個變頻器驅動電路間。於其他實施例中，軟啟動保護電路1可應用以電性連接其他類型的電路模組。
第一保護二極體104A及第二保護二極體104B由於具有限制電流方向之作用，避免負載能量來源由自變頻器路徑提供。軟啟動電路102可提供軟啟動的機制，避免電容100在軟啟動保護電路1所電性連接的電路模組剛啟始運作時由於大電流而受損。
請參照第2圖。第2圖為本發明一實施例中，一種馬達驅動電路2之電路圖。馬達驅動電路2包含：它變頻器2000及自變頻器2001。
它變頻器2000包含：它變頻器整流模組200以及它變頻器驅動電路210。
它變頻器整流模組200包含它變頻器整流模組輸入端201、第一它變頻器整流模組輸出端202以及第二它變頻器整流模組輸出端203。其中，它變頻器整流模組輸入端201電性連接於電源250。於一實施例中，電源250為三相交流電源。
它變頻器整流模組200可包含對應於上半橋的整流單元204A。於一實施例中，上半橋的整流單元204A之數目可為三個，並分別對應三相交流電源的其中一相。它變頻器整流模組200進一步可包含對應於下半橋的整流單元204B。於一實施例中，下半橋的整流單元204B之數目可為三個，並分別對應三相交流電源的其中一相。
各整流單元204A及204B於本實施例中分別包含整流元件205。需注意的是，上述的它變頻器整流模組200結構僅為一範例，於其他實施例中，亦可能以其他的電路結構來實現它變頻器整流模組200。
它變頻器驅動電路210包含第一它變頻器驅動輸入端211、第二它變頻器驅動輸入端212以及它變頻器驅動輸出端213。第一它變頻器驅動輸入端211電性連接於第一它變頻器整流模組輸出端202，第二它變頻器驅動輸入端212電性連接於第二它變頻器整流模組輸出端203，它變頻器驅動輸出端213電性連接於馬達260。於一實施例中，馬達260為三相馬達，並更電性連接於負載270
於一實施例中，它變頻器驅動電路210可包含對應於上半橋的變頻單元214A。於一實施例中，上半橋的變頻單元214A之數目可為三個，並分別對應馬達260的其中一相。它變頻器驅動電路210進一步可包含對應於下半橋的變頻單元214B。於一實施例中，下半橋的變頻單元214B之數目可為三個，並分別對應馬達260的其中一相。
其中，各變頻單元214A及214B於本實施例中分別包含它變頻器功率半導體開關元件216。需注意的是，上述的它變頻器驅動電路210結構僅為一範例，於其他實施例中，亦可能以其他的電路結構來實現它變頻器驅動電路210。
自變頻器2001包含：自變頻器驅動電路220以及軟啟動保護電路2002。自變頻器驅動電路220包含：第一自變頻器驅動電路輸入端221、第二自變頻器驅動電路輸入端222以及自變頻器驅動電路輸出端223。其中，自變頻器驅動電路輸出端223電性連接於電源250。於一實施例中，馬達驅動電路2更包含電感280，電性連接於自變頻器驅動電路輸出端223及電源250間。因此，自變頻器驅動電路輸出端223實際上係透過電感280電性連接於電源250。
於一實施例中，自變頻器驅動電路220可包含對應於上半橋的轉換單元224A。於一實施例中，上半橋的變頻單元224A之數目可為三個，並分別對應三相交流電源的其中一相。自變頻器驅動電路220進一步可包含對應於下半橋的轉換單元224B。於一實施例中，下半橋的變頻單元224B之數目可為三個，並分別對應三相交流電源的其中一相。
各變頻單元224A及224B於本實施例中分別自變頻器功率半導體開關元件226。需注意的是，上述的自變頻器驅動電路220的結構僅為一範例，於其他實施例中，亦可能以其他的電路結構來實現自變頻器驅動電路220。
軟啟動保護電路2002與第1圖所示的軟啟動保護電路1的結構實質上相同。於本實施例中，軟啟動保護電路2002包含：自變頻器電容230、自變頻器軟啟動電路231、第一保護二極體240A以及第二保護二極體240B。
第一保護二極體240A包含第一陽極A1以及第一陰極C1，第一陽極A1電性連接於第一它變頻器整流模組輸出端202，第一陰極C1電性連接於第一自變頻器驅動電路輸入端221。第二保護二極體240B包含第二陽極A2以及第二陰極C2，第二陽極A2電性連接於第二自變頻器驅動電路輸入端222，第二陰極C2電性連接於第二它變頻器整流模組輸出端203。
自變頻器軟啟動電路231與自變頻器電容230電性串聯於第一陰極C1與第二陽極A2間。自變頻器軟啟動電路231包含自變頻器軟啟動電阻232A以及自變頻器軟啟動開關232B。自變頻器軟啟動電路231提供軟啟動的機制，避免自變頻器電容230在自變頻器驅動電路220上電暫態由於大電流而受損。
於一實施例中，馬達驅動電路2更包含它變頻器電容206以及它變頻器軟啟動電路207。其中，它變頻器軟啟動電路207包含它變頻器軟啟動電阻208A以及它變頻器軟啟動開關208B，電性連接於第一它變頻器整流模組輸出端202以及第一它變頻器驅動輸入端211間。它變頻器電容206之兩端電性連接於第一它變頻器驅動輸入端211與第二它變頻器整流模組輸出端203間。它變頻器軟啟動電路207提供軟啟動的機制，避免它變頻器電容206在自變頻器驅動電路220上電暫態由於大電流而受損。
以下就馬達驅動電路2的運作進行說明。
於一實施例中，電源250為三相交流電源。自變頻器驅動電路220將電源250之三相交流電轉換為直流電並輸出至第一自變頻器驅動電路輸入端221以及第二自變頻器驅動電路輸入端222。它變頻器驅動電路210進一步根據來自自變頻器驅動電路220的直流電驅動馬達260運轉。於一實施例中，由於它變頻器驅動電路210的變頻單元214A及214B包含它變頻器功率半導體開關元件216，因此藉由其高效率及切換速度快的特性，得以有效率地驅動馬達260。
軟啟動電路231在上述的運作過程中，將根據電容230之跨壓運作。於一實施例中，自變頻器軟啟動開關232B在電容230之跨壓小於一預設值時為開路，並在大於或等於此預設值時為短路。於一實施例中，當電源250起始供電於自變頻器驅動電路220時，自變頻器電容230之跨壓較小。此時自變頻器軟啟動開關232B可為開路，讓電流可經由自變頻器軟啟動電阻232A穩定地充電至自變頻器電容230，並在電路狀況穩定後，使自變頻器軟啟動開關232B成為短路。
於一實施例中，自變頻器電容230之額定容量係與馬達260進一步電性連接的負載270相關。
第一保護二極體240A、第二保護二極體240B及軟啟動電阻106A由於具有限流之作用，可將流過的電流限制在一特定範圍內，因此可提供它變頻器整流模組200和自變頻器驅動電路220一個過電流保護的機制。
請參照第3A圖。第3A圖為本發明一實施例中，馬達驅動電路2的部份電路圖。於本實施例中，為便於說明，係未將它變頻器驅動電路210、馬達260及負載270繪示於第3A圖。
當它變頻器整流模組200與自變頻器驅動電路220的架構並不相同，且它變頻器整流模組200的串聯路徑上並未設置有軟啟動電路，則它變頻器整流模組200與自變頻器驅動電路220上電時，電流將經由電流路徑P1，由它變頻器整流模組200的整流單元204A直接對自變頻器驅動電路220中的電容206充電，並造成它變頻器整流模組200的整流單元204A燒燬。因此，第一保護二極體240A及軟啟動電阻106A係可達到避免此電流路徑P1上的電流過大的功效，以進一步達到保護整流單元204A的作用。
請參照第3B圖。第3B圖為本發明一實施例中，馬達驅動電路2的部份電路圖。於本實施例中，為便於說明，係未將它變頻器驅動電路210、馬達260及負載270繪示於第3B圖。
當它變頻器整流模組200與自變頻器驅動電路220的架構並不相同，且它變頻器整流模組200的串聯路徑上並未設置有軟啟動電路，如自變頻器驅動電路220由直流輸出端（即第一自變頻器驅動電路輸入端221以及第二自變頻器驅動電路輸入端222）上電時，則會沿電流路徑P2造成大電流的突波，並造成它變頻器整流模組200的整流單元204A燒燬。因此，第一保護二極體240A、第二保護二極體240A及軟啟動電阻106A係可達到避免此電流路徑P2上的電流過大的功效，以進一步達到對整流單元204A保護的作用。
因此，本發明之優點在於藉由馬達驅動電路之設計，由第一保護二極體240A及第二保護二極體240B提供過電流保護的機制，使它變頻器整流模組200與自變頻器驅動電路220不致因電路操作產生的過電流燒燬。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2‧‧‧馬達驅動電路
200‧‧‧它變頻器整流模組
201‧‧‧它變頻器整流模組輸入端
202‧‧‧第一它變頻器整流模組輸出端
203‧‧‧第二它變頻器整流模組輸出端
204A、204B‧‧‧整流單元
205‧‧‧整流元件
206‧‧‧它變頻器電容
207‧‧‧它變頻器軟啟動電路
208A‧‧‧它變頻器軟啟動電阻
208B‧‧‧它變頻器軟啟動開關
210‧‧‧它變頻器驅動電路
211‧‧‧第一它變頻器驅動輸入端
212‧‧‧第二它變頻器驅動輸入端
213‧‧‧它變頻器驅動輸出端
214A、214B‧‧‧它變頻器變頻單元
216‧‧‧它變頻器功率半導體開關元件
220‧‧‧自變頻器
221‧‧‧第一自變頻器驅動電路輸入端
222‧‧‧第二自變頻器驅動電路輸入端
223‧‧‧自變頻器驅動電路輸出端
224A、224B‧‧‧自變頻器變頻單元
226‧‧‧自變頻器功率半導體開關元件
230‧‧‧自變頻器電容
231‧‧‧自變頻器軟啟動電路
232A‧‧‧它變頻器軟啟動電阻
232B‧‧‧它變頻器軟啟動開關
240A‧‧‧第一保護二極體
240B‧‧‧第二保護二極體
250‧‧‧電源
260‧‧‧馬達
270‧‧‧負載
280‧‧‧電感
2000‧‧‧它變頻器
2001‧‧‧自變頻器
2002‧‧‧軟啟動保護電路

Claims (7)

  1. 一種軟啟動保護電路，包含：
    一第一保護二極體，包含一第一陽極以及一第一陰極；
    一第二保護二極體，包含一第二陽極以及一第二陰極；
    一電容；以及 
    一軟啟動電路，與該自變頻器電容相電性串聯於該第一陰極以及該第二陽極間，該軟啟動電路包含相並聯之一軟啟動電阻以及一軟啟動開關。
  2. 一種馬達驅動電路，包含：
    一它變頻器，包含：
    一它變頻器整流模組，包含至少一它變頻器整流模組輸入端、一第一它變頻器整流模組輸出端以及一第二它變頻器整流模組輸出端，該它變頻器整流模組輸入端電性連接於一電源；以及
    一它變頻器驅動電路，包含一第一它變頻器驅動輸入端、一第二它變頻器驅動輸入端以及至少一它變頻器驅動輸出端，該第一它變頻器驅動輸入端電性連接於該第一它變頻器整流模組輸出端，該第二它變頻器驅動輸入端電性連接於該第二它變頻器整流模組輸出端，該它變頻器驅動輸出端用以電性連接於一馬達；以及
    一自變頻器，包含：
    一自變頻器驅動電路，包含一第一自變頻器驅動電路輸入端、一第二自變頻器驅動電路輸入端以及至少一自變頻器驅動電路輸出端，該自變頻器驅動電路輸出端電性連接於該電源；以及
    一軟啟動保護電路，包含：
    一第一保護二極體，包含一第一陽極以及一第一陰極，該第一陽極電性連接於該第一它變頻器整流模組輸出端，該第一陰極電性連接於該第一自變頻器驅動電路輸入端；
    一第二保護二極體，包含一第二陽極以及一第二陰極，該第二陽極電性連接於該第二自變頻器驅動電路輸入端，該第二陰極電性連接於該第二它變頻器整流模組輸出端；
    一自變頻器電容；以及
    一自變頻器軟啟動電路，與該自變頻器電容相電性串聯於該第一陰極以及該第二陽極間，該自變頻器軟啟動電路包含相並聯之一自變頻器軟啟動電阻以及一自變頻器軟啟動開關。
  3. 如請求項2所述之馬達驅動電路，更包含：
    一它變頻器軟啟動電路，電性連接於該第一它變頻器整流模組輸出端與該第一它變頻器驅動輸入端間；以及
    一它變頻器電容，電性連接於該第一它變頻器驅動輸入端與該第二它變頻器整流模組輸出端間。
  4. 如請求項2所述之馬達驅動電路，其中該馬達更用以電性連接於一負載，該自變頻器電容之一額定容量係與該負載相關。
  5. 如請求項2所述之馬達驅動電路，其中該它變頻器整流模組分別包含複數對應於一上半橋及一下半橋之整流單元。
  6. 如請求項2所述之馬達驅動電路，其中該它變頻器驅動電路以及該自變頻器驅動電路分別包含複數對應於一上半橋及一下半橋之變頻單元。
  7. 如請求項2所述之馬達驅動電路，其中該自變頻器係用以將該電源之一交流電轉換為一直流電。
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