一种高压大功率伺服驱动器的保护系统的制作方法

本实用新型涉及伺服驱动器技术领域，具体是一种高压大功率伺服驱动器的保护系统。

背景技术：

随着电力电子技术的发展，伺服驱动器成为现代运动控制的重要组成部分，伺服驱动器广泛应用于注塑机领域、纺织机械、包装机械、数控机床领域，航空航天领域等。尤其是应用于控制永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。大功率伺服驱动器的应用的重要场所，决定了其必须有完善的保护系统及控制方法，使其保证驱动器的自身安全以及用户的人身安全。

传统的保护机制虽然能够起到相应的保护功能，但是其单一、简单、可靠性差，在某些工况频繁随机变化且不同的工作状况有着更高要求的场合，单一的保护能力很难满足系统的需求。常常会因为某些突发因素出现功率管击穿和其他情况，造成保护电路可靠性不高，从而影响控制器的系统性能。除此以外大功率驱动器的启动瞬间大电流问题、母线电压波动问题以及控制系统单一故障问题，也同样影响驱动器的安全性能。

因此，针对以上现状，迫切需要开发一种高压大功率伺服驱动器的保护系统，以克服当前实际应用中的不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高压大功率伺服驱动器的保护系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高压大功率伺服驱动器的保护系统，包括启动控制电路、电压波动保护电路、逆变桥式电路和控制驱动电路；所述启动控制电路的一端与v+相连，启动控制电路的另一端与逆变桥式电路相连，逆变桥式电路的另一端与v-相连；所述电压波动保护电路的与逆变桥式电路并联。

作为本实用新型进一步的方案：所述启动控制电路包括检测点cj1、检测点cj3、igbt1、线圈开关km1、电阻r1和二极管d1，电阻r1的一端接检测点cj1的一端，另一端接igbt1的集电极，igbt1的射极接二极管d1的阴极，二极管d1的阳极接线圈开关km1的一端，线圈开关km1的另一端接检测点cj3，检测点cj3另一端接到v+，igbt1的射极还与检测点cj2连接，检测点cj2的另一端连接有储能电容c1，储能电容c1的另一端与v-相连。

作为本实用新型进一步的方案：所述电压波动保护电路包括igbt2、线圈开关km2、电阻r2、r3和储能电容c2，所述igbt2的集电极与线圈开关km2的一端相连同时与检测点cj2相连，igbt2的射极与km2的另一端相连同时与电阻r2相连，电阻r2的另一端与v-相连；所述电阻r3的一端与检测点cj2相连，电阻r3的另一端与线圈开关km3一端相连同时与储能电容c2相连，线圈开关的另一端与储能电容c2的另一端相连同时与v-相连。

作为本实用新型进一步的方案：所述控制驱动电路与igbt2的门极相连，控制驱动电路包括相互并联的主控制驱动电路和备控制驱动电路，主控制驱动电路包括串联连接主控制电路、继电器ⅰ和主驱动电路，备控制驱动电路包括串联连接的备控制电路、继电器ⅱ和备驱动电路，所述继电器ⅰ还与备驱动电路连接，继电器ⅱ还与主驱动电路连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述控制驱动电路还连接有存储电路。

作为本实用新型进一步的方案：还包括信号调理电流，信号调理电路的内部设置有计算电压电流差值的多路比较器，信号调理电流与rs触发器相连，rs触发器的输入端还与控制驱动电路连接，rs触发器的输出端与km1线圈相连。

作为本实用新型进一步的方案：所述的igbt1、igbt2为大功率、低导通阻抗的功率管，所述线圈开关km1、km2为能够通过大电流的开关，所述二极管d1为功率二极管且前向导通压降小，所述电阻r2为功率电阻，储能电容c1为薄膜大电容。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用多种先进的保护机制，有利于提高驱动器的可靠性，增加启动控制电路，有利于减少启动的冲击，增加了电压波动保护电路，有效的控制了电压的影响，在硬件上实现了双冗余设计，采用了主备控制电路，主备驱动电路，两种电路之间信息互传，提高了大功率控制器的可靠性，保证了在恶劣条件的正常运行，保证了在驱动器损坏时正常工作；

2、采用了启动控制电路，缓冲了启动电流，提高了启动瞬间的安全性，防止了电流的回灌，同时增加了可控性；

3、增加了电压波动保护电路，实现了不同阶段，不同等级波动保护，提高了保护的多重性，延长了桥臂上开关管的寿命；

4、采用了信号调理电路，精确的检测了几个关键点的电流电压，同时对这些信息比较，分类比较，保证了检测的实时性，同时采用了触发器的方式，对数据进行给定，对开关进行控制，保证了系统电路的快速性，提高了处理速度；

5、采用了数字信号控制方式，同时采取了信息存储的模式，提高了控制的速度，缩短了整个系统的相应时间，保证了数据的存储，有利于对数据的提取与分析，提高了大功率伺服驱动器的可维修性能。

附图说明

图1为高压大功率伺服驱动器的保护系统的结构示意图。

图2为高压大功率伺服驱动器的保护系统的控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种高压大功率伺服驱动器的保护系统，包括启动控制电路、电压波动保护电路、逆变桥式电路和控制驱动电路；所述启动控制电路的一端与v+相连，启动控制电路的另一端与逆变桥式电路相连，逆变桥式电路的另一端与v-相连，启动控制电路用于缓冲驱动器上电时产生的大电流以及在驱动器工作故障时切断电压；所述电压波动保护电路的与逆变桥式电路并联，电压波动保护电路在母线电压电流出现较大波动时，消除母线电压波动；

具体的，本实施例中，所述启动控制电路包括检测点cj1、检测点cj3、igbt1、线圈开关km1、电阻r1和二极管d1，电阻r1的一端接检测点cj1的一端，另一端接igbt1的集电极，igbt1的射极接二极管d1的阴极，二极管d1的阳极接线圈开关km1的一端，线圈开关km1的另一端接检测点cj3，检测点cj3另一端接到v+；所述igbt1的射极还与检测点cj2连接，检测点cj2的另一端连接有储能电容c1，储能电容c1的另一端与v-相连，检测点cj1用于检测igbt1支路的电流和电压，检测点cj2用于检测母线电流和电压，检测点cj3检测km1支路的电流和电压，驱动器上电后，检测点cj1、cj2检测到两点间电流差大于设定值时，线圈开关km1处于打开状态，km1支路不导通，igbt1打开，电流流经igbt1支路并向储能电容c1充电，检测点cj1、cj2检测到两点间电流差小于设定值时，igbt1关闭，线圈开关km1闭合，电流通过km1支路流入后续电路中为逆变桥式电路供电，同时二极管d1的设置能够防止电流倒流；

所述电压波动保护电路包括igbt2、线圈开关km2、电阻r2、r3和储能电容c2，所述igbt2的集电极与线圈开关km2的一端相连同时与检测点cj2相连，igbt2的射极与km2的另一端相连同时与电阻r2相连，电阻r2的另一端与v-相连；所述电阻r3的一端与检测点cj2相连，电阻r3的另一端与线圈开关km3一端相连同时与储能电容c2相连，线圈开关的另一端与储能电容c2的另一端相连同时与v-相连，检测点cj2、cj3对两点之间的电压电流进行检测，当检测差值异常时，控制线圈开关km2、km3闭合或者控制igbt2开通，使波动的电压消耗在电阻r2上，或者被储能电容c2吸收；

所述控制驱动电路与igbt2的门极相连，用于控制igbt2的开启和关闭，控制驱动电路还与km2、km3线圈相连，用于控制线圈开关km2、km3的打开和闭合；所述控制驱动电路包括相互并联的主控制驱动电路和备控制驱动电路，主控制驱动电路包括串联连接主控制电路、继电器ⅰ和主驱动电路，备控制驱动电路包括串联连接的备控制电路、继电器ⅱ和备驱动电路，所述继电器ⅰ还与备驱动电路连接，继电器ⅱ还与主驱动电路连接，从而共同构成双冗余、双备份的冗余设计，同一时刻主控制驱动电路与备控制驱动电路只有一个工作，主控制驱动电路与备控制驱动电路各控制一个继电器，即继电器ⅰ与继电器ⅱ，每个继电器既能控制主驱动电路也能控制备驱动电路，同时主备控制驱动电路之间可以相互通讯，同时此电路做了双控制，双驱动的冗余，以及电路中的数据双备份，保证了系统的正常运行，增加了控制的多重性；

所述控制驱动电路还连接有存储电路，主、备控制驱动电路之间可以相互通讯，同时把信息存储到存储电路中，不管主控制驱动电路与备控制驱动电路哪个工作，都可以在存储电路中调用相应的信息，保证了控制的时效性；

为了对检测点cj1、cj2和cj3三处的电压电流进行检测，保护系统还包括信号调理电流，信号调理电路的内部设置有计算电压电流差值的多路比较器；所述信号调理电流与rs触发器相连，rs触发器的输入端还与控制驱动电路连接，rs触发器的输出端与km1线圈相连，从而控制线圈开关km1的打开和闭合；

具体的，本实施例中，所述的igbt1、igbt2为大功率、低导通阻抗的功率管，所述线圈开关km1、km2为能够通过大电流的开关，所述二极管d1为功率二极管且前向导通压降小，所述电阻r2为功率电阻，储能电容c1为薄膜大电容，可以滤波储能，充电次数多，电阻小。

实施例2

请参阅图1-2，如实施例1所述的高压大功率伺服驱动器的保护系统的控制方法，包括以下步骤：

s1、驱动器开启工作，信号调理电路检测得到检测点cj1、cj2和cj3处的电流电压值，并计算检测点cj1和检测点cj2之间的差值，差值大于设定值时，线圈开关km1处于打开状态，km1支路不导通，igbt1打开，电流流经igbt1支路并向储能电容c1充电，差值小于设定值时，igbt1关闭，线圈开关km1闭合，电流通过km1支路流入后续电路中为逆变桥式电路供电；

s2、信号调理电路检测到检测点cj2和cj3处的电流电压值，若数值正常，保持现状继续工作，若不正常，打开igbt2，使波动值消耗在电阻r1上，运行几个周期；

s3、信号调理电路再次检测检测点cj2和cj3处的电流电压值，若数值正常，则关闭igbt2，若还不正常说明消耗能量太弱，闭合线圈开关km2和/或km3，一起消耗波动，并运行几个周期；

s4、信号调理电路再次检测检测点cj2和cj3的电流电压，如果恢复正常则进行工作，如果依旧不正常则切断线圈开关km1，停止工作。

以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。