[发明专利]一种交流伺服驱动器主回路

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流伺服驱动器主回路。

背景技术

交流伺服系统主回路基本上都采用“交-直-交”的电路结构。“交-直-交”结构的交流伺服系统可以分为整流电路、逆变电路和中间的连接电路。输入为三相交流电，先经全桥整流电路整流成直流电，然后又经逆变电路“逆变”成频率和电压可变的三相交流电供给电机。一般的交流伺服系统主回路驱动电路比较复杂、开发周期时间长、可靠性及其稳定性效果不佳。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了一种交流伺服驱动器主回路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种交流伺服驱动器主回路由软启动电路，IPM驱动电路和吸收电路组成。

所述软启动电路，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。软启动电路由限流电阻或限流电感和旁路开关组成，这个软启动电路接在整流电路的N端和逆变电路的N端之间。在系统上电之前，旁路开关处于断开状态，当系统上电开关闭合后，限流电阻或限流电感限制流过整流桥和电容的电流。

所述IPM驱动电路，IPM的驱动电路共需要4路独立隔离的+15V稳压电源，上3路桥臂每相需要1路独立电源，下3路桥臂共用1路独立电源。DH01是控制U相上桥臂导通的SVPWM信号，经R22限流，再经高速光耦U22隔离并放大后接入IPM内部驱动电路，控制U相上桥臂的开关管导通工作。

所述吸收电路， IPM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IPM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VCES而损坏IPM。吸收电路的作用就是控制关断和二极管恢复浪涌，以保护器件的安全可靠运行。其关断电压特性主要受母线电感，吸收回路自身的杂散电感和箝位二极管的恢复特性的影响。

本发明的有益效果是，一种交流伺服驱动器主回路，IPM作为一种高效的功率器件在交流伺服系统使用，其驱动电路简单、开发周期短、可靠性高的特点。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是伺服系统主回路电路图。

图2是软启动电路图。

图3是IPM驱动电路图。

图4是吸收电路结构图。

具体实施方式

在图1中，“交-直-交”结构的交流伺服系统可以分为整流电路、逆变电路和中间的连接电路。左边的二极管阵列D1～D6为整流电路，它将电网输入的三相交流电整流成直流电。C1、C2、R1和R2组成了储能滤波电路，将整流输出的直流电平波输出。R3和SW1组成了软启动电路，在上电的瞬间，电容C1和C2在回路中相当于短路，这将产生极大的冲击电流，在极端情况下，可能损坏回路中的整流桥和熔断器。IGBT阵列Q1～Q7组成了逆变电路和制动电路，逆变电路Q1～Q6在控制信号的驱动下，将整流出的直流电逆变成频率和电压可变的交流电输送给电动机。而Q7用于制动电路，在电机因降速或者制动时，其工作于发电机状态，母线上的电压将会被升高，称作“泵升”电压。控制信号检测到这个“泵升”电压后，驱动Q7打开，把这部分“泵升”的电压通过电阻R4消耗掉。

在图2中，由限流电阻和晶闸管作为旁路开关组成的软启动电路，系统上电后，储能电容C13、C14通过限流电阻R13充电。电阻网络R11、R12、RV1组成母线电压取样电路，当母线电压上升升到某一值时，调节RV1，使得光耦U1导通，则继电器RELAY1得电吸合。有+24V电源和电阻R14提供的50mA开通电流注入晶闸管的控制端，使得晶闸管打开，将限流电阻R13短路掉。主回路的电流路径将经过晶闸管。R11和R12阻值的选择参考光耦U1的前向导通电流和继电器RELAY1的吸合电流。限流电阻的选取：对于容量较小的系统，限流电阻取值为50～100；对于容量较大的系统，限流电阻取值为10～40。由软启动电路工作的原理可知，限流电阻中的充电电流是衰减得很快的，并且很快被晶闸管短路，通电的时间很短。因此，限流电阻的容量不必太大，通常，取50～100W即可。电阻值小者取大值，电阻值大者取小值。本发明中的限流电阻R13选取的是100/50W的陶瓷电阻。