[发明专利]一种安全力矩中断电路及采用安全力矩中断电路的变频器

说明书

本发明公开了一种带安全力矩中断电路的变频器，涉及变频器领域。目前业界多采用数字电路和控制器实现安全力矩中断功能，但可靠性依赖控制器，失效概率相对较高。本变频器的安全力矩中断电路包括2个独立控制的输入信号端IN1和IN2、通断控制单元、控制逻辑单元、电源控制单元和驱动信号源，IN1和IN2分别连接到控制逻辑单元和电源控制单元，控制逻辑单元与通断控制单元的n个电流放大器件独立连接，电源控制单元与n个电流放大器件独立连接，驱动信号源与电流放大器件独立连接，n个电流放大器件与逆变单元的n×m个m≥1绝缘栅双极型晶体管的门极独立连接以驱动逆变单元的闭合和断开操作。通过硬件电路实现安全力矩中断功能，提升可靠性，降低失效概率。

技术领域

本发明涉及变频器领域，尤其涉及一种带安全力矩中断电路的变频器。

背景技术

变频器是控制交流电动机的转速、电流的控制设备。变频器主要包含整流滤波单元、逆变单元、驱动电路、安全力矩中断电路、保护电路等部分。安全力矩中断功能可用于构建安全或监控电路，在危险的情况下可使传动停车。另一个功能应用是防误启动开关，使传动不需要断电就可以进行短时间的维护操作，如清洁或非电气部件的操作。

目前，业界多采用数字电路和控制器来实现安全力矩中断功能，但此方案的安全力矩中断功能的可靠性依赖控制器，无法显著降低危险失效的概率。

因此，为克服上述缺陷，设计一种仅使用硬件电路实现的安全力矩中断功能，并具有冗余结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种带安全力矩中断电路的变频器，以提升安全力矩中断功能的可靠性为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种安全力矩中断电路，包括2个独立控制的输入信号端IN1和IN2、通断控制单元、控制逻辑单元和电源控制单元，所述的输入信号端IN1连接到控制逻辑单元，输入信号端IN2连接到电源控制单元，所述的控制逻辑单元与通断控制单元的使能端连接以控制使能信号，所述的电源控制单元与通断控制单元的供电端连接以控制通断控制单元的供电；通断控制单元的输入端与驱动信号源连接以输入PWM脉宽调制信号；所述的通断控制单元的输出端与逆变单元连接以驱动逆变单元的闭合和断开操作。通过仅使用硬件电路实现安全力矩中断功能，相比于传统地采用数字电路和控制器实现安全力矩中断功能，可有效提升安全力矩中断功能的可靠性，可显著降低危险失效概率，提升了安全性。

作为优选技术手段：所述的通断控制单元包括多个电流放大器件，每个电流放大器件均设有输入端、输出端和使能端，所述的电源控制单元设有一个输出端口与每个电流放大器件的电源端对应连接，所述的控制逻辑单元与每个电流放大器件的使能端独立连接。可有效控制每个电流放大器件的供电和每个电流放大器件的使能信号，在保持电路结构基本不变的前提下，通过采用多个电流放大器件独立连接控制信号，来提供所需的硬件故障裕度，具有良好的灵活性。

作为优选技术手段：每个所述的电流放大器件的输入端均与所述的驱动信号源相连。为每个电流放大器件提供独立的PWM脉宽调制信号，经过通断控制单元的电流放大后，用于驱动绝缘栅双极型晶体管的闭合和断开操作，向电机提供所需的电压和电流。

作为优选技术手段：所述的电流放大器件数量与逆变单元设的绝缘栅双极型晶体管相对应，每个电流放大器件的输出端连接到对应的绝缘栅双极型晶体管的门极。提供独立控制连接，便于实现独立的闭合和断开操作控制。

作为优选技术手段所述的通断控制单元包括n个电流放大器件，每个所述的电流放大器件与逆变单元的m个，其中m≥1；绝缘栅双极型晶体管对应连接。具备两种关断驱动信号路径的能力，提供了简单的冗余电路设计结构，电路可靠性高，成本低。n个电流放大器件与逆变单元的n×m个绝缘栅双极型晶体管的门极独立连接以驱动逆变单元的闭合和断开操作。