[发明专利]马达驱动系统及控制方法

说明书

本公开为一种马达驱动系统及控制方法，马达驱动系统具有两个安全扭矩关断模块，以实现双路冗余设计，进而提升马达驱动系统的安全性，此外，马达驱动系统更具有诊断功能，以诊断安全扭矩关断模块是否存在故障问题。马达驱动系统确保其安全扭矩关断模块符合相关安全规范。

技术领域

本公开为一种马达驱动系统及控制方法，特别涉及一种具有两个安全扭矩关断模块的马达驱动系统及其控制方法，用以实现双路冗余设计，并可对安全扭矩关断模块进行故障诊断。

背景技术

在现有技术中，为防止具马达的电动机意外起动，或避免发生有人身损害的事故，人们针对马达系统类的相关产品，例如变频器(inverter)及伺服电机驱动器(servo motordrive)等，提出了安全扭矩关断(Safety torque off)功能的要求。安全扭矩关断功能能使电动机达到无扭矩状态，即安全扭矩关断功能可以用作停止电动机(例如电动机的过热保护、过速保护或紧急停止)的致动过程，也可以用作防止电动机有不期望的启动及致动。

因此，如何提高安全扭矩关断电路的安全性，以及如何在安全扭矩关断电路可能存在故障问题导致无法正常运行时，事先进行故障诊断，借此使安全扭矩关断电路符合平均诊断覆盖率(Average Diagnostic Coverage，DCavg)以及安全故障失效比率(SafeFailure Fraction，SFF)的相关安全需求，为目前的研发重点。

发明内容

本公开的目的为提供一种马达驱动系统及控制方法，其具有两个安全扭矩关断模块，以实现双路冗余设计，进而提升马达驱动系统的安全性。此外，马达驱动系统更具有诊断功能，以诊断安全扭矩关断模块是否存在故障问题。更甚者，本公开有利于提高安全扭矩关断模块的安全性，并在安全扭矩关断模块可能有故障时，提前执行故障诊断，以确保安全扭矩关断模块满足平均诊断覆盖率(DCavg)和安全故障失效比率(SFF)。

为达上述目的，本公开的一实施方式为提供一种马达驱动系统，用于驱动一马达，包含控制单元、第一安全扭矩关断模块、第二安全扭矩关断模块、第一栅极驱动电路、第二栅极驱动电路以及诊断模块。第一安全扭矩关断模块包括第一耦合模块，且电连接于控制单元，用以接收控制单元的第一控制信号，第一安全扭矩关断模块转换第一控制信号为第一驱动信号。第二安全扭矩关断模块包括第二耦合模块，且电连接于控制单元，用以接收控制单元的第二控制信号，第二安全扭矩关断模块转换第二控制信号为第二驱动信号。第一栅极驱动电路电连接于第一安全扭矩关断模块，用于接收第一驱动信号，第一栅极驱动电路驱动一高压侧开关，该高压侧开关电连接于马达。第二栅极驱动电路电连接于第二安全扭矩关断模块，用于接收第二驱动信号，第二栅极驱动电路驱动一低压侧开关，该低压侧开关电连接于马达。诊断模块包括微控制器，且电连接于第一安全扭矩断开模块及该第二安全扭矩断开模块，以分别接收第一驱动信号及第二驱动信号，该诊断模块比较第一驱动信号与第二驱动信号，以输出一比较结果。其中微控制器依据比较结果判断第一安全扭矩关断模块及第二安全扭矩关断模块中的任一者是否故障。

为达上述目的，本公开的另一实施方式为提供一种马达驱动系统的控制方法，包括步骤：利用控制单元，输出第一控制信号与第二控制信号分别至第一安全扭矩断开模块与第二安全扭矩断开模块；利用第一安全扭矩断开模块，根据第一控制信号输出第一驱动信号；利用第二安全扭矩断开模块，根据第二控制信号输出第二驱动信号；利用诊断模块，比较第一驱动信号与第二驱动信号，以输出一比较结果至微控制器；利用微控制器，根据该比较结果判断第一安全扭矩断开模块与第二安全扭矩断开模块为正常运行，其中该比较结果是当第一控制信号与第二控制信号为相同电压电平时，第一驱动信号与第二驱动信号为相同；以及利用微控制器，根据该比较结果判断第一安全扭矩断开模块与第二安全扭矩断开模块中的至少一者为故障，其中该比较结果是当第一控制信号与第二控制信号为相同电压电平时，第一驱动信号与第二驱动信号为相异。

附图说明

图1为本公开第一优选实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。