驱动控制器及驱动控制器放电控制方法与流程

文档序号:13427094阅读:880来源:国知局

本发明涉及电子电路领域,具体而言,涉及一种驱动控制器及驱动控制器放电控制方法。



背景技术:

对于驱动控制器,由于被驱动的设备(例如:压缩机)的控制要求,常见的母线电压为380v(单相供电经pfc升压)和540v(三相直接不可控整流),远远大于人类的安全电压,并且一般会在母线上并接有容值较大的多个电解电容,这就导致了在机组每次停机之后,母线依然残存几百伏的电压。而目前常用的母线放电方法是利用驱动板自身的寄生阻抗以及电解电容的esr(等效串联电阻)来自然放电,得需要较长的时间才能把电压消耗到安全电压以下,这对驱动板生产车间的员工或者空调控制器检修人员来说,一是存在人身安全隐患,二是需要花费时间等待放电或者增加一个放电工序,影响工作效率。

针对相关技术中驱动控制器中的驱动电路断电后放电时间较长的问题,目前还没有有效地解决方案。



技术实现要素:

本发明实施例提供了一种驱动控制器及驱动控制器放电控制方法,以至少解决相关技术中驱动控制器中的驱动电路断电后放电时间较长的问题。

根据本发明的一个实施例,提供了一种驱动控制器,包括:驱动电路、开关电源电路,其中,开关电源电路的直流输入端与驱动电路的母线连接,直流输入端用于在驱动控制器断电后从驱动电路获取工作电流,直至母线上的电压小于或者等于开关电源电路的最低工作电压。

可选地,直流输入端的正极与母线中的p线连接,直流输入端的负极与母线中的n线连接。

可选地,开关电源电路包括:交流输入端和整流桥电路,其中,交流输入端与整流桥电路的输入端连接,整流桥电路的输出端与直流输入端连接。

可选地,开关电源电路的最低工作电压设置为36vdc。

可选地,开关电源电路为反激式开关电源。

可选地,驱动控制器还包括:控制电路,其中,控制电路与驱动电路和开关电源电路连接,控制电路用于以pwm控制模式控制开关电源电路工作在电流断续模式。

可选地,开关电源电路中的高频变压器的属性参数是至少根据开关电源电路的最低工作电压配置的。

可选地,属性参数包括:高频变压器的最大导通时间和高频变压器的初级电感值。

可选地,高频变压器的最大导通时间是根据最低工作电压、高频变压器的次级输出电压、高频变压器的复位时间、高频变压器的开关周期以及高频变压器的绕组匝数比配置的,其中,高频变压器的绕组匝数比为高频变压器的初级绕组匝数和高频变压器的次级绕组匝数的比值。

可选地,高频变压器的初级电感值是根据最低工作电压、最大导通时间、高频变压器的开关周期以及高频变压器的最大输出功率配置的。

根据本发明的另一个实施例,提供了一种驱动控制器放电控制方法,包括:当驱动控制器从工作状态断电后,通过驱动控制器的开关电源电路的直流输入端从驱动控制器的驱动电路获取工作电流,其中,直流输入端与驱动电路的母线连接;控制驱动电路放电;当驱动电路的母线上的电压小于或者等于开关电源电路的最低工作电压时,控制开关电源电路停止工作。

可选地,在通过驱动控制器的开关电源电路的直流输入端从驱动控制器的驱动电路获取工作电流之前,方法还包括:

以pwm控制模式控制开关电源电路工作在电流断续模式,其中,开关电源电路为反激式开关电源。

通过本发明,驱动控制器包括:驱动电路、开关电源电路,其中,开关电源电路的直流输入端与驱动电路的母线连接,直流输入端用于在驱动控制器断电后从驱动电路获取工作电流,直至母线上的电压小于或者等于开关电源电路的最低工作电压,由此可见,采用上述方案开关电源电路的直流输入端与驱动电路的母线连接,使得在驱动控制器断电后开关电源电路从驱动电路获取工作电流,继续持续工作,驱动板依然处于工作状态,这样母线的能量一直被快速消耗着,电压便很快从几百伏的高压下降到开关电源电路的最低工作电压以下,因此,减少了驱动控制器中的驱动电路断电后的放电时间,从而解决了相关技术中驱动控制器中的驱动电路断电后放电时间较长的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1是根据本发明实施例的一种驱动控制器的结构框图一;

图2是根据本发明实施例的一种驱动控制器的结构框图二;

图3是根据本发明实施例的一种驱动控制器的结构框图三;

图4是根据本发明实施例的一种驱动控制器的结构框图四;

图5是根据本发明可选实施例的驱动控制器示意图;

图6是根据本发明实施例的一种驱动控制器放电控制方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

在本实施例中还提供了一种驱动控制器,图1是根据本发明实施例的一种驱动控制器的结构框图一,如图1所示,该驱动控制器10包括:

驱动电路12、开关电源电路14,其中,

开关电源电路的直流输入端142与驱动电路的母线122连接,直流输入端142用于在驱动控制器断电后从驱动电路12获取工作电流,直至母线上的电压小于或者等于开关电源电路的最低工作电压。

可选地,在本实施例中,上述驱动控制器可以但不限于应用于空调压缩机、冰箱压缩机等设备。

可选地,在本实施例中,上述驱动控制器可以但不限于包括:压缩机驱动板。例如:空调压缩机驱动板、冰箱压缩机驱动板等等。

可选地,在本实施例中,上述驱动电路可以但不限于用于驱动其连接的设备工作,该设备可以但不限于为压缩机等等。

可选地,在本实施例中,上述开关电源电路可以但不限于用于为驱动电路供电。

可见,采用上述方案开关电源电路的直流输入端与驱动电路的母线连接,使得在驱动控制器断电后开关电源电路从驱动电路获取工作电流,继续持续工作,驱动板依然处于工作状态,这样母线的能量一直被快速消耗着,电压便很快从几百伏的高压下降到开关电源电路的最低工作电压以下,因此,减少了驱动控制器中的驱动电路断电后的放电时间,从而解决了相关技术中驱动控制器中的驱动电路断电后放电时间较长的问题。

图2是根据本发明实施例的一种驱动控制器的结构框图二,如图2所示,可选地,直流输入端142的正极与母线中的p线22连接,直流输入端的负极与母线中的n线24连接。

图3是根据本发明实施例的一种驱动控制器的结构框图三,如图3所示,可选地,开关电源电路14包括:交流输入端32和整流桥电路34,其中,

交流输入端32与整流桥电路34的输入端342连接,整流桥电路的输出端344与直流输入端142连接。

可选地,在本实施例中,交流输入端可以与交流电源连接,用于接收交流输入。

可选地,在本实施例中,把驱动控制器板载的开关电源电路交流输入整流后的正、负极分别连接至驱动电路的p线和n线,使开关电源电路和驱动电路处于共母线状态。驱动控制器板载的开关电源电路可以但不限于采样反激式拓扑,其工作的输入电压范围通过计算更改高频变压器的匝比、电感、漏感参数以及工作电流模式实现调整。例如:在本实施例中,对输入电压范围实现的最低工作电压可以为36vdc,输入电压上限可根据相关标准要求进行调整。在机组上电时,开关电源电路先从交流输入电源处取电,通过不可控整流电路整流至大于36vdc,接着开关电源工作起来,使其次级输出建立电压,然后给驱动板上的控制系统以及各级负载供电,接着可控整流电路工作起来,母线电压通过pfc升压至380v,之后开关电源次级的整流桥不工作(不从交流处取电),转为只从驱动电路母线取电工作。

当驱动板断电后,由于开关电源依然从驱动电路的母线取电,开关电源电路会持续工作,此时驱动板上的控制系统、功率模块依然处于工作状态,这样母线的能量一直被快速消耗着,电压便很快从几百伏的高压下降到36v以下,在开关电源不工作后,剩余的36v处于直流安全电压范围,再以自然消耗的形式放电。

可选地,上述开关电源电路的最低工作电压的取值范围可以但不限于为0-48vdc。例如:开关电源电路的最低工作电压可以设置为36vdc。

可选地,上述开关电源电路可以但不限于为反激式开关电源。

图4是根据本发明实施例的一种驱动控制器的结构框图四,如图4所示,可选地,驱动控制器还包括:控制电路42,其中,

控制电路42与驱动电路12和开关电源电路14连接,控制电路42用于以pwm控制模式控制开关电源电路工作在电流断续模式。

可选地,开关电源电路中的高频变压器的属性参数是至少根据开关电源电路的最低工作电压配置的。

可选地,上述属性参数可以但不限于包括:高频变压器的最大导通时间和高频变压器的初级电感值。

可选地,高频变压器的最大导通时间是根据最低工作电压、高频变压器的次级输出电压、高频变压器的复位时间、高频变压器的开关周期以及高频变压器的绕组匝数比配置的,其中,高频变压器的绕组匝数比为高频变压器的初级绕组匝数和高频变压器的次级绕组匝数的比值。

在一个可选的实施方式中,上述高频变压器初次匝数比可相应调节或不调节。

vds(max)=vin(max)+(np/ns)*(vo+1)(1)

其中,vds(max)为mosfet最大的漏、源极电压应力(这里先不考虑漏感尖峰的叠加);vin(max)为初级最大输出直流电压;vo为次级输出电压;np为初级绕组匝数;ns为次级绕组匝数。

高频变压器初次匝数比是根据主拓扑中功率mosfet的最大耐压应力而定,由于开关电源电路的最高工作电压不变动,只是向低电压方向扩大范围,变压器的匝比可不需调动。

在本可选的实施方式中,mosfet的最大导通时间需要比原来增大。

为了保证磁芯不饱和,变压器的导通期间的伏秒积要与复位伏秒积要相等:

(vin(min)-1)*tmax=(vo+1)*tr*(np/ns)(2)

又为了保证电路始终工作于dcm(电流断续模式),必须保证在最低输入电压,最大输出功率时的最大开通时间满足下式:

tmax+tr=0.8t(3)

vin(min)为初级最小的输入直流电压;tmax为mosfet的最大开通时间;vo为次级输出电压;tr为变压器的复位时间;t为开关周期;

结合式(2)和式(3),可得最大导通时间:

tmax=(vo+1)*(np/ns)*(0.8t)/((vmin-1)+(vo+1)*(np/ns))(4)

由于vin(min)、vo由给定条件确定,(np/ns)由式(1)确定,因为vin(min)要减小,则最大导通时间tmax相应要增大。

可选地,高频变压器的初级电感值是根据最低工作电压、最大导通时间、高频变压器的开关周期以及高频变压器的最大输出功率配置的。

在上述可选的实施方式中,变压器初级电感值比原来减小。

假设电源的效率为80%,则有

pin(max)=1.25*po(max)=0.5*(lp*ip2)/t(5)

因为最大导通时间出现在输入电压最低的时候,则有

ip=vin(min)*tmax/lp(6)

代入式(4)得

lp=(vin(min)*tmax)2/(2.5*t*po(max))(7)

pin(max)为与最大输出功率相对应的最大输入功率;po(max)为最大输出功率;lp为初级电感值;ip为mosfet开通时初级电感的电流峰值;

由于po(max)、t可由给定设计条件确定,vin(min)要减小到36vdc,vin(min)减小的幅度远大于tmax增大的幅度,所以由式(7)知,lp要相应增大。

在本可选的实时方式中,只需减小初级电感值、增大最大开通时间等变压器参数,便可实现向低输入电压工作范围的扩张,从而实现安全高效的驱动板母线电压放电。

可选地,上述驱动电路可以但不限于包括:整流电路、电容组电路和逆变电路,其中,整流电路、电容组电路和逆变电路并联。

可选地,上述整流电路可以但不限于为可控整流电路。

可选地,上述开关电源电路的输出端可以但不限于与整流电路连接。

可选地,上述开关电源电路的输出端可以但不限于与逆变电路连接。

可选地,本实施例还提供了一种空调设备,其中,该空调设备包括本实施例中的上述任意一种驱动控制器。

下面结合本发明可选实施例进行详细说明。

本发明可选实施例提供了一种驱动控制器。图5是根据本发明可选实施例的驱动控制器示意图,如图5所示,以驱动控制器为压缩机驱动板,开关电源电路的最低工作电压设置为36vdc为例,该压缩机驱动板包括驱动电路、开关电源电路、dsp控制系统,其中,驱动电路中包括可控整流器、电容组和逆变模块,逆变模块与电机pmsm连接,可控整流器、开关电源电路和dsp控制系统与交流电源连接。开关电源电路的直流输入端的正负极分别与驱动电路母线的p、n线连接,使开关电源和驱动电路处于共母线状态。通常驱动板载的开关电源采样反激式拓扑,其工作的输入电压范围通过计算更改高频变压器的匝比、电感、漏感参数以及工作电流模式实现调整,对输入电压范围要求实现的最低工作电压为36vdc,输入电压上限可根据相关标准要求进行调整。在机组上电时,开关电源先从交流输入电源处取电,通过不可控整流至大于36vdc,接着开关电源工作起来,使其次级输出建立电压,然后给驱动板上的控制系统以及各级负载供电,接着可控整流模块工作起来,母线电压通过pfc升压至380v,之后开关电源次级的整流桥不工作(不从交流处取电),转为只从主回路母线取电工作。

当驱动板断电后,由于开关电源依然从主回路母线取电,开关电源会持续工作,此时驱动板上的控制系统、功率模块依然处于工作状态,这样母线的能量一直被快速消耗着,电压便很快从几百伏的高压下降到36v以下,在开关电源不工作后,剩余的36v处于直流安全电压范围,再以自然消耗的形式放电。

本可选实施例的放电方法只需在驱动板的基础上修改pcb布线线路以及修改高频变压器的关键参数,改变开关电源的工作电压范围,便可实现母线电压的快速放电,对驱动板的生产效率、人身安全都带来很大的便利。

通过减小初级电感值、增大最大开通时间等变压器参数,便可实现向低输入电压工作范围的扩张,从而实现安全高效的母线电压放电。

本驱动控制器通过开关电源从母线取电方式,并增大开关电源的工作电压范围(向低压扩展),利用驱动板上整个控制系统的运行来消耗母线能量,可以解决当驱动板掉电时,母线放电过慢导致的安全隐患问题以及驱动板生产效率问题。

综上所述,本可选实施例提供的驱动控制器在不增加硬件成本的情况下,增加开关电源的直流取电方式,并通过重新设计开关电源高频变压器的匝比、漏感、电感等参数,增大开关电源工作的输入电压范围(最低工作电压减小至36vdc),使驱动板断电后,母线电压迅速下降至36v以下,省去了额外设置的母线放电电路,且解决驱动板母线自然放电带来的安全隐患以及生产效率低问题。

实施例2

在本实施例中提供了一种驱动控制器放电控制方法,图6是根据本发明实施例的一种驱动控制器放电控制方法的流程图,如图6所示,该流程包括如下步骤:

步骤s602,当驱动控制器从工作状态断电后,通过驱动控制器的开关电源电路的直流输入端从驱动控制器的驱动电路获取工作电流,其中,直流输入端与驱动电路的母线连接;

步骤s604,控制驱动电路放电;

步骤s606,当驱动电路的母线上的电压小于或者等于开关电源电路的最低工作电压时,控制开关电源电路停止工作。

可选地,在本实施例中,上述驱动控制器控制方法可以但不限于应用于空调压缩机、冰箱压缩机等设备。

可选地,在本实施例中,上述驱动控制器可以但不限于包括:压缩机驱动板。例如:空调压缩机驱动板、冰箱压缩机驱动板等等。

可选地,在本实施例中,上述驱动电路可以但不限于用于驱动其连接的设备工作,该设备可以但不限于为压缩机等等。

可选地,在本实施例中,上述开关电源电路可以但不限于用于为所述驱动电路供电。

可选地,上述开关电源电路的最低工作电压的取值范围可以但不限于为0-48vdc。例如:开关电源电路的最低工作电压可以设置为36vdc。

通过上述步骤,当驱动控制器从工作状态断电后,通过驱动控制器的开关电源电路的直流输入端从驱动控制器的驱动电路获取工作电流,其中,直流输入端与驱动电路的母线连接;控制驱动电路放电;当驱动电路的母线上的电压小于或者等于开关电源电路的最低工作电压时,控制开关电源电路停止工作,由此可见,采用上述方案开关电源电路的直流输入端与驱动电路的母线连接,使得在驱动控制器断电后开关电源电路从驱动电路获取工作电流,继续持续工作,驱动板依然处于工作状态,这样母线的能量一直被快速消耗着,电压便很快从几百伏的高压下降到开关电源电路的最低工作电压以下,因此,减少了驱动控制器中的驱动电路断电后的放电时间,从而解决了相关技术中驱动控制器中的驱动电路断电后放电时间较长的问题。

可选地,在上述步骤s602之前,可以但不限于以pwm控制模式控制开关电源电路工作在电流断续模式,其中,开关电源电路为反激式开关电源。

可选地,在上述步骤s602之前,可以但不限于至少根据最低工作电压配置开关电源电路中的高频变压器的属性参数。

可选地,上述属性参数可以但不限于包括:高频变压器的最大导通时间和高频变压器的初级电感值,属性参数可以但不限于通过下述方式配置:

对于最大导通时间,可以但不限于根据最低工作电压、高频变压器的次级输出电压、高频变压器的复位时间、高频变压器的开关周期以及高频变压器的绕组匝数比配置最大导通时间,其中,高频变压器的绕组匝数比为高频变压器的初级绕组匝数和高频变压器的次级绕组匝数的比值;

对于初级电感值,可以但不限于根据最低工作电压、最大导通时间、高频变压器的开关周期以及高频变压器的最大输出功率配置初级电感值。

在一个可选的实施方式中,上述高频变压器初次匝数比可相应调节或不调节。

vds(max)=vin(max)+(np/ns)*(vo+1)(1)

其中,vds(max)为mosfet最大的漏、源极电压应力(这里先不考虑漏感尖峰的叠加);vin(max)为初级最大输出直流电压;vo为次级输出电压;np为初级绕组匝数;ns为次级绕组匝数。

高频变压器初次匝数比是根据主拓扑中功率mosfet的最大耐压应力而定,由于开关电源电路的最高工作电压不变动,只是向低电压方向扩大范围,变压器的匝比可不需调动。

在本可选的实施方式中,mosfet的最大导通时间需要比原来增大。

为了保证磁芯不饱和,变压器的导通期间的伏秒积要与复位伏秒积要相等:

(vin(min)-1)*tmax=(vo+1)*tr*(np/ns)(2)

又为了保证电路始终工作于dcm(电流断续模式),必须保证在最低输入电压,最大输出功率时的最大开通时间满足下式:

tmax+tr=0.8t(3)

vin(min)为初级最小的输入直流电压;tmax为mosfet的最大开通时间;vo为次级输出电压;tr为变压器的复位时间;t为开关周期;

结合式(2)和式(3),可得最大导通时间:

tmax=(vo+1)*(np/ns)*(0.8t)/((vmin-1)+(vo+1)*(np/ns))(4)

由于vin(min)、vo由给定条件确定,(np/ns)由式(1)确定,因为vin(min)要减小,则最大导通时间tmax相应要增大。

在上述可选的实施方式中,变压器初级电感值比原来减小。

假设电源的效率为80%,则有

pin(max)=1.25*po(max)=0.5*(lp*ip2)/t(5)

因为最大导通时间出现在输入电压最低的时候,则有

ip=vin(min)*tmax/lp(6)

代入式(4)得

lp=(vin(min)*tmax)2/(2.5*t*po(max))(7)

pin(max)为与最大输出功率相对应的最大输入功率;po(max)为最大输出功率;lp为初级电感值;ip为mosfet开通时初级电感的电流峰值;

由于po(max)、t可由给定设计条件确定,vin(min)要减小到36vdc,vin(min)减小的幅度远大于tmax增大的幅度,所以由式(7)知,lp要相应增大。

在本可选的实时方式中,只需减小初级电感值、增大最大开通时间等变压器参数,便可实现向低输入电压工作范围的扩张,从而实现安全高效的驱动板母线电压放电。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围,本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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