[发明专利]交流伺服驱动器母线电压的软启动方法及装置

说明书

技术领域：

本发明涉及交流伺服驱动器领域，具体涉及到交流伺服驱动器母线电压的软启动方法及装置。

背景技术

目前，交流伺服电机广泛地应用在工业的各个领域，交流伺服电机的控制需要使用交流伺服驱动器。在通用交流伺服驱动器中，一般采用交流—直流—交流的结构，即两相或者三相交流输入电压经过二极管等整流装置转化成直流，在直流正负母线之间，根据伺服驱动器的功率，并连一定容量的滤波电容，它具有滤波和储存能量的作用。当驱动器功率较大的时候，直流侧的滤波电容容量很大。在驱动器上电的一瞬间，为了防止过大的充电电流对驱动器中的保险管、铜排、印制电路板上的导线等造成损坏，同时也为了保护驱动器的整流器件和母线的滤波电容，必须限制上电一瞬间的充电电流。

目前，最常用的软启动方案是在母线充电回路中，串联一定阻值的热敏电阻，如图1。上电后，交流输入电压经过不控整流，再通过串接在母线上的热敏电阻对母线滤波电容进行缓慢充电。当充电结束后，与热敏电阻并联的继电器或者可控硅模块将热敏电阻短路，驱动器进入正常工作状态。该方案的缺点是需要在母线排上串接热敏电阻，这增加了母线排设计的难度和复杂度。此外，和热敏电阻并联的继电器或者可控硅，增加了驱动器的体积，并且使系统的可靠性降低。当驱动器的功率较大时，难以找到合适的继电器。

除此之外，还有另外一种母线电压软启动方式，即整流采用半控整流的方式，通过控制半控整流桥的可控硅开通和关断，控制启动时母线的电流。它省去了母线上的热敏电阻和与热敏电阻并联的继电器或可控硅，使得驱动器结构紧凑，系统更加安全可靠。法国施耐德公司推出的变频器ATV58系列变频器，内部就使用了这种软启动的方式。在软启动过程中，它采用了专用的集成芯片控制半控整流桥。这种方式比较可靠，但是集成芯片外围电路比较复杂，集成芯片价格昂贵，因此，难以在较大范围得到推广使用。

发明内容

本发明的目的之一是提出了一种在大功率交流伺服驱动器母线电压的软启动方法，采用三相半控整流和可控硅移相触发的方法，使用通用的数字控制器控制半控整流桥，从而对直流母线电压进行充电。本发明解决了传统方法中驱动器母线排设计困难、结构冗余的缺点，具有结构紧凑、可靠性高和易于推广的突出特点，可以有效地解决在电网电压不平衡时的缺相和相序检测问题，可靠性高，实用性强。

本发明解决其技术问题采用的方案如下：

一种交流伺服驱动器直流母线的软启动方法，利用三相半控整流桥的其中任一相的可控硅对母线电压进行控制，实现直流母线的软启动，其具体包括：

确定输入的三相交流电压任一个周期的起始时刻，即：根据三相交流电压获得等周期的同步脉冲信号，同步脉冲信号的上升沿对应的时刻即为相电压的正向过零点的时刻，也即三相交流电压任一个周期的起始时刻。

判断输入三相交流电压的相序，并根据相序确定出三相交流电压中任一相在所述三相半控整流桥中所对应的可控硅；

根据三相交流电压中该任一相的起始时刻，逐步减小其对应的可控硅的移相触发角，并在相应的移相触发角时刻控制所述对应的可控硅导通，使得直流母线的电压逐渐上升，实现软启动。

作为本发明的改进，所述判断输入三相交流电压的相序的具体过程为：

将三相交流电压的电压周期平均分成六个子周期，每个子周期中所述三路同步脉冲存在一个状态组合，根据六个子周期对应的六个状态组合出现的顺序，即可判断出三相交流电压的相序。

作为本发明的改进，在相应的移相触发角时刻产生触发脉冲串，从而控制所述对应的可控硅导通。

作为本发明的改进，所述触发脉冲串先进行隔离和功率放大后，再触发可控硅导通。

本发明的目的之二在于提出一种交流伺服驱动器直流母线的软启动装置，其利用三相半控整流桥的其中任一相的可控硅对母线电压进行控制，实现直流母线的软启动，具体包括：

同步脉冲信号生成模块，其根据输入的三相交流电压产生等周期的同步脉冲信号；

同步脉冲信号相位检测模块，其用于确定所述同步脉冲信号的上升沿，进而获得三相交流电压的正向过零点的时刻；

同步脉冲信号相序检测模块，其用于判断输入三相交流电压的相序，并根据相序确定出三相交流电压中任一相在所述三相半控整流桥中所对应的可控硅；

触发脉冲产生模块，其根据设定的逐步减小的移相触发角产生相应的触发脉冲串，控制对应的可控硅导通，使得直流母线的电压逐渐上升，实现软启动。