[发明专利]桥路过压保护和紧急制动控制装置

说明书

本发明涉及馈电给直流电机并使用没有零二极管（zero    diodes）的全门控固态开关实现的整流器桥路的过电压保护和紧急制动时对直流电机进行控制的装置。

目前所使用的整流器桥路的过电压保护和紧急制动时对直流电机的控制是作为两个独立装置加以实现的。尤其当升降机遇到紧急情况不得不停机时，必须尽可能独立地执行制动而不顾升降机系统的其它部分。在某些国家里，官方安全法规规定使用电子制动。当前电子制动是利用或者机电开关或闸流管将制动电阻接到电机端上而实现的。一种解决途径已在芬兰专利公布号n：076226中提出。制动转矩和电路中流动电流成正比，即，取决于电机端电压和制动电路的总电阻。在其它场合下，制动仅采用一种机械制动装置实现。

本发明的目的是获得一种用于过电压保护和紧急制动的集中装置。本发明的装置，其特征在于：至少保护整流器桥路的全门控固态开关不受过电压，并在紧急制动时控制直流电机。该装置装有通过二极管与直流电路和交流电路两者都连接的电容器，以及与所述电容器并联的全门控的固态开关与一个电阻器的串联电路，所述固态开关由控制装置以这样的方式进行控制，即，当交流或直流电路中至少两个连接点间的电压高于电容器电压时，在所述两连接点间电压高于励磁值时固态开关接通而在该电压低于断开值时固态开关断开，所述电压值取决于干线电压的峰值并高于它，也就是在紧急制动时，使固态开关接通。

本发明使直流驱动的整流器桥路的过电压保护装置能够用作电子制动器，而排除了对独立的制动装置或附加部件的需求。由于该装置可从装置的电容器中得到所需的能量，因此总能与外部电压无关地运行，例如，在紧急制动情况下，电机端电压就足以使控制电子装置通过电阻器获得所需的能量。端电压的相关极限值由所用电阻器大小的适当选择来确定。

下面参考附图，借助实例描述本发明，其中：

图1表示用于过电压保护和紧急制动的装置，

图2说明控制过电压保护的装置，

图3表示一个整流器和一台直流电机，

图4展示如何将过电压保护装置连接到主电路的一个实例。

在本文范围内，名称“使用没有零二极管的全门控功率元件的整流器桥路”是指其作用是没有零二极管可与全门控的开关元件并联连接的那些桥路，即，由门控信号（如GTO闸流管和功率晶体管）启动和关闭的开关，或采用与开关元件串联连接的其它元件来防止寄生零二极管的作用。这种桥路的一个实例是如图3所示的二象限或四象限的脉冲宽度调制（PWM）整流器桥路B2，它由全门控的固态开关K1-K6组成。直流电路包含一个滤波扼流圈L。施以PWM控制是为使直流电机M侧，和主电路L1，L2和L3侧两者的谐波都减至最少。这种桥路的特征在于，当直流电路中电流的流动被中断，如，由于防护作用或控制差错产生的，那么所述电路相当大的电感对所保护的桥路元件会产生一种过压瞬变现象。由于大的电感和中等的电路电流，保护电路必须能够吸收相当大量的能量。

图1表示是在图3中提出的本发明用于过压保护和紧急制动的集中装置S1的基本结构。接插件1-3连接到由二极管D1-D6组成的整流器桥路B1。接插件7连接到和直流电路正端相连的二极管D7与和直流电路负端相连的二极管D8之间的某一点。类似地，接插件8连接到二极管D9和D10之间。晶体管T1由如图2所示结构的控制装置C0控制。

本装置的特征是在连接点1-3或7-8中任两点间电压大于电容器C1两端电压时过压保护就会起作用。与电容器C1并联连接的晶体管T1，当装置中电容器C1两端电压高于激励值就接通，而当电压低于切断值时，管T1就关断。由于使用滞后比较器M2/1，前值略高于后值，作为这种二状态控制是典型的。晶体管T1的接通极限总是略高于干线电源主电压的峰值。这是用图2所示的控制电路实现的，其中，干线电压4-6中主电压峰值是用二极管桥路B1″测量的，该桥路B1″由二极管D1″-D6″，差动放大器M1/3和与之相关的电阻R5，R5′，R6，R7组成。电阻R4使二极管桥路保持连续导通状态。电压通过二极管D20和电阻器R8，进入与电阻器R9和齐纳二极管Z1并联连接的电容器C2，其中齐纳二极管使该基准电压的最大值限定在桥路允许值范围内。