一种恒流恒功率直流制动单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种恒流恒功率直流制动单元，包括主电路、并联输入电路和多档电压选择电路，主电路由驱动电路、电压比较器电路、主/从机转换电路和过温保护电路构成，驱动电路包括一IGBT管，电压比较器电路包括一电压比较器，该制动单元还包括接口座，接口座上设有分别对应主/从机转换电路、并联输入电路和多档电压选择电路输出端的接线端子。并联输入电路接出两接入端和一输出端，多档电压选择电路包括串联的若干分压电阻，其输入端与变频器的直流母线电压高电位端连接，各分压电阻的负极端接出有对应电压档位的接线端子。该直流制动单元设有多个电压档位，制动开启电压可根据实际需要进行选择，兼容性强，可实现多台制动单元并联工作。
【专利说明】一种恒流恒功率直流制动单元
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及变频器设备【技术领域】，具体涉及一种具有多段电压检测功能的，可实现多台制动单元并联工作的恒流恒功率直流制动单元。
【背景技术】
[0002]制动单元，全称为“变频器专用型能耗制动单元”，主要用于控制机械负载比较重的、制动速度要求非常快的场合，将电机所产生的再生电能通过制动电阻消耗掉，或者是将再生电流反馈回电流。在某些应用场合，需要快速降速，根据异步电动机原理可知，若滑差越大转矩也越大，同理制动转矩将随着降速速率的加大而增大，使系统降速时间大大缩短，能量回馈大大加快，直流母线电压快速上升，因此必须将该回馈能量迅速消耗掉，保持直流母线电压在某一安全范围以下。制动单元系统的主要功能就是能快速将该能量消耗掉，能量的消耗是通过制动电阻将电能转换成热能散发，它有效的弥补了普通变频器的制动速度慢、制动转矩小的缺点，对于一些需快速制动但频度较低的场合非常适用。
[0003]然而，现有的制动单元存在以下缺陷，1、制动开启电压单一，兼容性差。由于一台制动单元对应一个特定的制动开启电压，往往很难满足客户实际要求。假如制动开启电压过低，制动过于频繁导致制动电阻散热时间不够充足。假如制动开启电压过高，使得变频器母线直流电压放电不够及时而导致设备的损坏；2、制动单元功率受限制，由于最大功率受限制，当客户实际需求大于该最大功率时，该制动单元就无法运用，由此导致的问题就是制动开启和复位速度慢，可能导致变频器直流母线电压瞬间电压过高，可能导致设备一定程度上的损坏。
实用新型内容
[0004]为了解决上述技术存在的缺陷，本实用新型提供一种具有多段电压检测功能的，可实现多台制动单元并联工作的恒流恒功率直流制动单元。
[0005]本实用新型实现上述技术效果所采用的技术方案是:
[0006]一种恒流恒功率直流制动单元，包括主电路，所述主电路由驱动电路、电压比较器电路、主/从机转换电路和过温保护电路构成，所述驱动电路包括一 IGBT管，所述电压比较器电路包括一电压比较器，其中，还包括接口座、并联输入电路和多档电压选择电路，所述接口座上设有分别对应所述主/从机转换电路、所述并联输入电路和所述多档电压选择电路输出端的接线端子，所述接线端子包括电压档位选择端、主从机选择端和信号接口端，所述并联输入电路设有接入端S1、接入端S2和一输出端SLAVE，所述接入端SI和接入端S2接入所述接口座上的信号接口端，所述输出端SLAVE接入所述接口座上的主从机选择端，所述多档电压选择电路包括串联的若干分压电阻，分压电阻的输入端与变频器的直流母线电压高电位端连接，各分压电阻的负极端接出有对应电压档位的接线端子。
[0007]上述的一种恒流恒功率直流制动单元，所述IGBT管的控制管脚与所述电压比较器的电压输出端连接，所述IGBT管的集电极与变频器的直流母线电压高电位端连接，所述IGBT管的发射极与变频器的直流母线电压低电位端连接，所述IGBT管的集电极与所述IGBT管的控制管脚之间接有串联的制动电阻R42和制动电阻R39，制动电阻R39的负极与所述IGBT管的集电极之间串联有电容Cl I，所述IGBT管的集电极和电容Cl I的正极之间设有串联的二极管D7，该二极管D7与串联的制动电阻R42、制动电阻R39构成并联关系。
[0008]上述的一种恒流恒功率直流制动单元，所述并联输入电路包括一光耦PSl，所述光耦PSl的输入端I与所述并联输入电路的接入端SI之间设有串联的电阻R43、电阻R41和稳压二极管ZD5，稳压二极管ZD5的负极端与所述光耦PSl的输入端I连接，所述并联输入电路的另一接入端S2直接与所述光耦PSl的输入端2连接，电阻R43的正极与并联输入电路的接入端S2之间设有电阻R44，电阻R43的负极与所述光耦PSl的输入端2之间设有电容 C14。
[0009]上述的一种恒流恒功率直流制动单元，所述光耦PSl的集电极直接与所述并联输入电路的输出端SLAVE连接，所述光耦PSl的发射极接地，所述光耦PSl的集电极和所述光耦PSl的发射极之间设有电容C12。
[0010]上述的一种恒流恒功率直流制动单元，所述多档电压选择电路包括依次串联的分压电阻RU R2、R3、R4、R5、R15、R20、R26、R30、R35和R18，其中，分压电阻R15的负极端设有接线X4，分压电阻R20的负极端设有接线X3，分压电阻R26的负极端设有接线X2，分压电阻R30的负极端设有接线XI，分压电阻R35的负极端设有接线GG，分压电阻R18的负极端接地，分压电阻R18的正极端与分压电阻R18的负极端之间设有电容CS，分压电阻R3的负极端接有电容C2，电容C2的负极端接地。
[0011]上述的一种恒流恒功率直流制动单元，所述接口座包括接口座J1、接口座J2和接口座J3，接口座J1、接口座J2和接口座J3均为10针接口，接口座Jl上的电压档位选择端分别对应接线端子I至6，所述接口座Jl上的主从机选择端对应接线端子10，该主从机选择端连接所述并联输入电路的输出端SLAVE。
[0012]本实用新型的有益效果为:该直流制动单元设有380V、400V、415V、440V以及460V五个制动电压档位，客户可以根据实际要求选择合适的电压档位，避免了制动开启电压过低导致制动过于频繁，或者制动开启电压过高使得变频器母线电压放电不够及时而导致损坏设备，兼容性强。同时，可并联的模块化设计可实现多台制动单元并联工作。当单台最大功率的制动单元无法满足要求或者单台制动单元距离实际要求还差一点的时候，此时可以用到并联模块化设计，利用两台或者两台以上制动单元进行并联工作。例如客户需要60KW的制动单元时，我们可以考虑用两台U7系列30KW的制动单元实现。只要将其中一台制动单元设置为主机，剩余几台设置为从机，再将每台制动开启电压设定在同一档位，然后将直流输入电压都并在变频器直流母线电压上，每台都接上合适的制动电阻就可以进行联动工作了 ；另外，制动单元以自动电压跟踪工作方式快速启动和复位。当变频器直流母线电压高于制动开启电压时，快速导通IGBT管使得制动电阻开始放电工作，当变频器直流母线电压低于制动开启电压时，快速关断IGBT管使得制动电阻退出工作。如此工作使得变频器直流母线电压一直保持在正常工作电压范围内。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型所述的主电路结构图；[0014]图2为本实用新型所述的并联输入电路结构图；
[0015]图3为本实用新型所述的多档电压选择电路结构图；
[0016]图4为本实用新型所述的接口座结构图；
[0017]图5为多台制动单兀并联的结构不意图；
[0018]图中:1-驱动电路、2-电压比较器电路、3-主/从机转换电路、4-过温保护电路。【具体实施方式】
[0019]下面参照说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明:
[0020]参照图1至图5所示，一种恒流恒功率直流制动单元，包括主电路，所述主电路由驱动电路、电压比较器电路、主/从机转换电路和过温保护电路构成，所述驱动电路包括一IGBT管，所述电压比较器电路包括一电压比较器，其中，还包括接口座、并联输入电路和多档电压选择电路，所述接口座上设有分别对应所述主/从机转换电路、所述并联输入电路和所述多档电压选择电路输出端的接线端子，所述接线端子包括电压档位选择端、主从机选择端和信号接口端，所述并联输入电路设有接入端S1、接入端S2和一输出端SLAVE，所述接入端SI和接入端S2接入所述接口座上的信号接口端，所述输出端SLAVE接入所述接口座上的主从机选择端，所述多档电压选择电路包括串联的若干分压电阻，分压电阻的输入端与变频器的直流母线电压高电位端连接，各分压电阻的负极端接出有对应电压档位的接线端子。所述IGBT管的控制管脚与所述电压比较器的电压输出端连接，所述IGBT管的集电极与变频器的直流母线电压高电位端连接，所述IGBT管的发射极与变频器的直流母线电压低电位端连接，所述IGBT管的集电极与所述IGBT管的控制管脚之间接有串联的制动电阻R42和制动电阻R39，制动电阻R39的负极与所述IGBT管的集电极之间串联有电容C11，所述IGBT管的集电极和电容Cll的正极之间设有串联的二极管D7，该二极管D7与串联的制动电阻R42、制动电阻R39构成并联关系。
[0021]具体地,实施时，所述并联输入电路包括一光稱PSl,所述光稱PSl的输入端I与所述并联输入电路的接入端SI之间设有串联的电阻R43、电阻R41和稳压二极管ZD5，稳压二极管ZD5的负极端与所述光耦PSl的输入端I连接，所述并联输入电路的另一接入端S2直接与所述光耦PSl的输入端2连接，电阻R43的正极与并联输入电路的接入端S2之间设有电阻R44，电阻R43的负极与所述光耦PSl的输入端2之间设有电容C14。所述光耦PSl的集电极直接与所述并联输入电路的输出端SLAVE连接，所述光耦PSl的发射极接地，所述光耦PSl的集电极和所述光耦PSl的发射极之间设有电容C12。所述多档电压选择电路包括依次串联的分压电阻RU R2、R3、R4、R5、R15、R20、R26、R30、R35和R18，其中，分压电阻Rl5的负极端设有接线X4，分压电阻R20的负极端设有接线X3，分压电阻R26的负极端设有接线X2，分压电阻R30的负极端设有接线XI，分压电阻R35的负极端设有接线GG，分压电阻R18的负极端接地，分压电阻R18的正极端与分压电阻R18的负极端之间设有电容CS，分压电阻R3的负极端接有电容C2，电容C2的负极端接地。所述接口座包括接口座J1、接口座J2和接口座J3，接口座J1、接口座J2和接口座J3均为10针接口，接口座Jl上的电压档位选择端分别对应接线端子I至6，所述接口座Jl上的主从机选择端对应接线端子10，该主从机选择端连接所述并联输入电路的输出端SLAVE。
[0022]具体地，实施时，过温保护电路包括一温度开关TMP，该温度开关TMP预设的触发临界温度值为75°C，该温度开关TMP —端接地，另一端与所述驱动电路连接，主/从机转换电路包括一拨码开关，该拨码开关一端与主电路连接，两触点端分别为触点端ERRl和触点端ERR2。接口座J3上的接线端子I对应于并联输入电路的接入端SI，接口座J3上的接线端子2对应于并联输入电路的接入端S2。接口座J3上的接线端子9对应于拨码开关的触点端ERR1，接口座J3上的接线端子10对应于拨码开关的触点端ERR2。
[0023]该制动单元的工作原理为:在电压比较器正向端接一个稳定的基准电压。电压比较器负向端经过电阻分压对变频器直流母线电压进行采样。当直流母线电压超过设定的制动开启电压时，电压比较器的负向端电压高于其正向端电压，电压比较器输出为低电压信号。然后电压比较器将低电压信号经过驱动电路使IGBT管导通，使制动电阻并联在直流母线电压两端开始放电工作。当直流母线电压经过制动电阻放电之后，直流母线的电压低于制动开启电压，则电压比较器的正向端电压高于负向端电压，比较器输出为高电压信号。然后高电压信号经过驱动电路使IGBT管关断，制动电阻退出工作进入自然冷却状态。在制动单元工作过程中，当铝块散热器温度高于75°C时。温度开关TMP由常开转为常闭，使得IGBT管关断，制动电阻退出工作，电路关断进行过热保护输出。该制动单元工作过程为:制动单元上电前，先将各连接线接好。主电路的P端接到变频器直流母线电压的高电位端上，主电路的N端接到变频器直流母线电压的低电位端上，制动单元的R ( + )、R (_)端接到合适的制动电阻上。通过主/从机转换电路上的拨码开关进行主从机选择，(如需要两台以上制动单元可在此进行主从机选择)。然后再用跳线帽选择接口座Jl和多档电压选择电路上对应的接线端子，选择合适的制动开启电压。上电后电源指示灯POWER亮红光，制动单元相当于是一个控制开关。当变频器直流母线电压高于设定的制动开启电压时，开关导通。制动指示灯亮红光，制动电阻开始放电工作。当直流母线电压低于设定的制动开启电压时，开关关断，制动电阻退出工作。当温度过高时，开关关断，进行过热保护输出功能，故障指示灯亮红光。在多台制动单元并联工作时，选好主机之后，再将各制动单元的高电位端P分别接到变频器的直流母线电压正极，将各制动单元的低电位端N分别接到变频器的直流母线电压负极，最后分别在制动单元的R (+)、R (_)端接上合适的制动电阻。最后，末端的制动单元的并联输入电路上的接入端SI接入上游制动单元主电路的Ml端子，接入端S2接入上游的制动单元的M2端子,各制动单元依次按照此连接顺序连接。
[0024]综上所述，本实用新型所述的制动单元设有380V、400V、415V、440V以及460V五个制动电压档位，客户可以根据实际要求选择合适的电压档位，避免了制动开启电压过低导致制动过于频繁，或者制动开启电压过高使得变频器母线电压放电不够及时而导致损坏设备，兼容性强。同时，可并联的模块化设计可实现多台制动单元并联工作。当单台最大功率的制动单元无法满足要求或者单台制动单元距离实际要求还差一点的时候，此时可以用到并联模块化设计，利用两台或者两台以上制动单元进行并联工作。例如客户需要60KW的制动单元时，我们可以考虑用两台U7系列30KW的制动单元实现。只要将其中一台制动单元设置为主机，剩余几台设置为从机，再将每台制动开启电压设定在同一档位，然后将直流输入电压都并在变频器直流母线电压上，每台都接上合适的制动电阻就可以进行联动工作了 ；另外，制动单元以自动电压跟踪工作方式快速启动和复位。当变频器直流母线电压高于制动开启电压时，快速导通IGBT管使得制动电阻开始放电工作，当变频器直流母线电压低于制动开启电压时，快速关断IGBT管使得制动电阻退出工作。如此工作使得变频器直流母线电压一直保持在正常工作电压范围内。
[0025]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种恒流恒功率直流制动单元，包括主电路，所述主电路由驱动电路、电压比较器电路、主/从机转换电路和过温保护电路构成，所述驱动电路包括一 IGBT管，所述电压比较器电路包括一电压比较器，其特征在于，还包括接口座、并联输入电路和多档电压选择电路，所述接口座上设有分别对应所述主/从机转换电路、所述并联输入电路和所述多档电压选择电路输出端的接线端子，所述接线端子包括电压档位选择端、主从机选择端和信号接口端，所述并联输入电路设有接入端S1、接入端S2和一输出端SLAVE，所述接入端SI和接入端S2接入所述接口座上的信号接口端，所述输出端SLAVE接入所述接口座上的主从机选择端，所述多档电压选择电路包括串联的若干分压电阻，分压电阻的输入端与变频器的直流母线电压高电位端连接，各分压电阻的负极端接出有对应电压档位的接线端子。
2.根据权利要求1所述的一种恒流恒功率直流制动单元，其特征在于，所述IGBT管的控制管脚与所述电压比较器的电压输出端连接，所述IGBT管的集电极与变频器的直流母线电压高电位端连接，所述IGBT管的发射极与变频器的直流母线电压低电位端连接，所述IGBT管的集电极与所述IGBT管的控制管脚之间接有串联的制动电阻R42和制动电阻R39，制动电阻R39的负极与所述IGBT管的集电极之间串联有电容Cl I，所述IGBT管的集电极和电容Cll的正极之间设有串联的二极管D7，该二极管D7与串联的制动电阻R42、制动电阻R39构成并联关系。
3.根据权利要求1所述的一种恒流恒功率直流制动单元，其特征在于，所述并联输入电路包括一光耦PS1，所述光耦PSl的输入端I与所述并联输入电路的接入端SI之间设有串联的电阻R43、电阻R41和稳压二极管ZD5，稳压二极管ZD5的负极端与所述光耦PSl的输入端I连接，所述并联输入电路的另一接入端S2直接与所述光耦PSl的输入端2连接，电阻R43的正极与并联输入电路的接入端S2之间设有电阻R44，电阻R43的负极与所述光耦PSl的输入端2之间设有电容C14。
4.根据权利要求3所述的一种恒流恒功率直流制动单元，其特征在于，所述光耦PSl的集电极直接与所述并联输入电路的输出端SLAVE连接，所述光耦PSl的发射极接地，所述光耦PSl的集电极和所述光耦PSl的发射极之间设有电容C12。
5.根据权利要求1所述的一种恒流恒功率直流制动单元，其特征在于，所述多档电压选择电路包括依次串联的分压电阻Rl、R2、R3、R4、R5、Rl5、R20、R26、R30、R35和R18，其中，分压电阻R15的负极端设有接线X4，分压电阻R20的负极端设有接线X3，分压电阻R26的负极端设有接线X2，分压电阻R30的负极端设有接线XI，分压电阻R35的负极端设有接线GG，分压电阻R18的负极端接地，分压电阻R18的正极端与分压电阻R18的负极端之间设有电容C8，分压电阻R3的负极端接有电容C2，电容C2的负极端接地。
6.根据权利要求1所述的一种恒流恒功率直流制动单元，其特征在于，所述接口座包括接口座J1、接口座J2和接口座J3，接口座J1、接口座J2和接口座J3均为10针接口，接口座Jl上的电压档位选择端分别对应接线端子I至6，所述接口座Jl上的主从机选择端对应接线端子10，该主从机选择端连接所述并联输入电路的输出端SLAVE。
7.根据权利要求1所述的一种恒流恒功率直流制动单元，其特征在于，所述电压档位选择端分别对应为380V、400V、415V、440V以及460V五个电压档位。
【文档编号】H02M1/08GK203674970SQ201320890507
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】谢继友, 谢继国, 林信富 申请人:台州市菱士达电器有限公司