伺服驱动器的主回路输入电源缺相检测电路的制作方法

文档序号:15341898发布日期:2018-09-04 22:17阅读:4239来源:国知局

本实用新型属于交流伺服驱动控制技术领域,具体涉及一种伺服驱动器的主回路输入电源缺相检测电路。



背景技术:

伺服驱动器是伺服控制系统的核心部分。在交流伺服控制器的功能设定中,未设定成单相AC电源输入而输入单相AC电源时,将检测出电源线缺相警报;或某些大功率伺服控制器不支持单相AC电源输入,如果对该伺服控制器输入单相AC电源,将检测出电源线缺相警报;在允许单相AC输入,同时输入单相AC220V电源时伺服电机的转矩-转速特性与输入三相AC电源时的特性应有不同:单相AC220V电源输入时,部分伺服单元需要降低负载率额定值。从而,交流伺服控制器一般应具备输入交流电源状态的检测电路,用于判断输入三相电源是否缺相。

现有技术中,三相交流电源状态的缺相检测电路通常若干电阻模拟三相交流电源的中性点,通过比较该模拟中性点和输入电压并将生成的逻辑信号经数字电路进行处理,判断相位差的方法判定缺相;或采用对整流输出信号进行FFT变换,判断非正常频率成分的方法判定缺相。但上述方法结构复杂,有的涉及到软件算法处理,从而增加CPU负担。

如图5所示,图5为现有的三相电源输入缺相检测电路的电路图。D1~D6构成三相全波整流对输入电源进行整流,电流方向如图中红色箭头表示I。R4~R6为限流电阻。当三相电正常输入时,经D1~D6整流后形成频率为300HZ的六波头波形,且不会到零点。此时U1处于导通状态,给入CPU的信号一直为低电平,CPU判定输入不缺相。

当输入缺相时,经D1~D6整流后形成频率为100HZ的两波头波形,且电平电压会过零点。此时U1有导通和截止两种状态,且副边输出周期性的方波,给入CPU。CPU通过计算方波个数判定输入缺相。

上述现有技术存在以下缺点;三相电源输入缺相检测电路,电路结构复杂,元器件过多,生产成本高。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种伺服驱动器的主回路输入电源缺相检测电路,该伺服驱动器的主回路输入电源缺相检测电路能够降低系统的设计复杂性,并能准确判定伺服控制器主回路输入电源状态。

一种伺服驱动器的主回路输入电源缺相检测电路,包括三相半波不可控整流电路和三相桥式整流电路,以及检测反馈电路,所述的三相半波不可控整流电路包括三个分别阳极与三相电源输入连接的整流二极管,三个所述的整流二极管的并接于共阴极点,所述的检测反馈电路将共阴极点与三相桥式整流电路的输出负极母线连通,其包括依次串联的限流电阻、稳压二极管以及光耦的原边,所述的光耦的副边输出信号输出至控制回路。

在上述技术方案中,所述的主回路输入电源为三相380V AC,所述稳压二极管的齐纳电压或齐纳电压之和不小于135V,不大于269V。

在上述技术方案中,所述稳压二极管为两个ZD1、ZD2,其齐纳电压值均为68V。

在上述技术方案中,所述光耦OP101的原边设置有并联电阻R4。

在上述技术方案中,所述的并联电阻R4阻值为10k欧姆。

在上述技术方案中,所述的限流电阻为依次串联的2-4个。

在上述技术方案中,所述的限流电路为3个,阻值均为300欧姆。

在上述技术方案中,所述的光耦的副边输出信号的信号线上设置有插接件。

在上述技术方案中,后级处理单元为DSP。

在上述技术方案中,所述的整流二极管前分别串设有相限流电阻。

本实用新型的优点和有益效果为:

本实用新型提供的伺服控制器主回路输入电源缺相检测装置是采用主回路的硬件产生缺相检测信号,将信号传输至控制回路进行处理。由于电路简单,功能可靠,同时实现了主回路和控制回路信号之间的电气隔离,因此可以有效产生输入电源缺相判断信号,还可降低系统的设计复杂性,节省硬件空间,并具有实现简单、信号判断迅速、成本低等优点,提高了系统的可靠性,对于伺服控制器的功能实现具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型提供伺服驱动器的主回路输入电源缺相检测装置构成框图。

图2为三相AC输入正常,不缺相时三相半波不可控整流电路O点到整流侧输出负极母线N的电压波形。

图3为三相AC输入缺相(以a相缺相为例)情况下三相半波不可控整流电路O点到整流侧输出负极母线N的电压波形。

图4为单相输入情况下三相半波不可控整流电路O点到整流侧输出负极母线N的电压波形。

图5为现有的三相电源输入缺相检测电路的电路图。

对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

如图所示,本实用新型的主回路输入电源缺相检测电路,包括分别与输入电源连通的三相半波不可控整流电路和三相桥式整流电路以及用于检测实现相信息反馈的检测反馈电路,所述的三相半波不可控整流电路包括三个分别阳极与三相电源输入连接的整流二极管D7、D8和D9,三个所述的整流二极管的阴极并接于共阴极点O,所述的检测反馈电路将整流二极管的共阴极点O与三相桥式整流电路的输出负极母线N连通,所述的检测反馈电路包括依次串联的限流电阻、稳压二极管以及光耦OP101的原边,所述的光耦OP101的副边输出信号输出至控制回路。其中,所述的稳压二极管的阳极位于临近光耦侧。

其中,所述的三相桥式整流电路由整流二极管D1~D6构成,同时在其输出正极母线P和输出负极母线N间并联有滤波平滑电容C1和滤波平滑电容C2。

本实用新型提供的伺服控制器主回路输入电源缺相检测装置是采用主回路的硬件产生缺相检测信号,将信号传输至控制回路进行处理。由于电路简单,功能可靠,同时实现了主回路和控制回路信号之间的电气隔离,因此可以有效产生输入电源缺相判断信号,还可降低系统的设计复杂性,节省硬件空间,并具有实现简单、信号判断迅速、成本低等优点,提高了系统的可靠性,对于伺服控制器的功能实现具有重要的意义。

实施例二

所述的主回路输入电源为三相380V AC,所述稳压二极管的齐纳电压或齐纳电压之和不小于135V,不大于269V,如,所述稳压二极管为两个ZD1、ZD2,其齐纳电压值均为68V,所述光耦OP101的原边设置有并联电阻R4,所述的并联电阻R4阻值为10k欧姆。所述的限流电阻为依次串联的为3个,即R1,R2和R3,阻值均为300欧姆。

上述主回路输入电源缺相状态检测电路中,A、B、C三个相线上的电压表达式如下:

其中U为电压有效值。

一般的,对于三相输入,相电压有效值为220V。根据电路理论,不缺相的三相电压经三相半波不可控整流电路后共阴极点相对于整流侧输出负极母线N的电压UO波形如图2所示。

在图2中,三相输入,相电压有效值为220V,UO电压的瞬时值最大值为:

UO的瞬时值最小值为:

对于三相输入,相电压有效值为110V。则UO电压的瞬时值最大值为

UO的瞬时值最小值为,

如前所述,三相输入电源经三相半波不可控整流电路后共阴极点后需串联限流电阻R1、R2、R3、稳压二极管ZD1、ZD2、光耦OP101的原边。其中两个稳压二极管的齐纳电压选择均为68V,则降落到限流电阻R1、R2、R3、光耦OP101的原边二极管的电压范围是133.5V~403V,该电压经限流电阻R1、R2、R3、光耦OP101的原边二极管将产生毫安级别的电流,电流约为1.5mA~4.5mA,使得光耦副边一直导通,通过上拉电阻输出电平信号/ACON=“L”。

本实施例中稳压二极管的作用是提高AC输入缺相检测电压值,进而提升可靠性。齐纳电压是根据实际工作情况来选取的,也可以选取1个或多个,但总的齐纳电压的选择是根据实际工作情况确定的,如上述设定,其能输入相电压有效值为220V时的缺相检测,还有检测输入相电压为110V的情况,如通过隔离变压器输入110V的情况,提高故障检测力度。

实施例三

对于380V输入情况,当输入电源缺相时,两相电压经三相半波不可控整流电路后共阴极点相对于整流侧输出负极母线N的电压UO波形如图3所示,从图中可看出,输出电压在半个电周期为零。根据上述分析,输出电压小于两个稳压二极管的齐纳电压之和即136V时,光耦OP101的原边二极管一定是截止的。从而光耦OP101的副边输出经上拉后输出高电平信号/ACON=“H”。

类似的,当输入电源为单相时,单相电压经三相半波不可控整流电路后共阴极点相对于整流侧输出负极母线N的电压UO波形如图4所示,从图中可看出,输出电压在半个电周期为零。根据上述分析,输出电压小于两个稳压二极管的齐纳电压之和即136V时,光耦OP101的原边二极管一定是截止的。从而光耦OP101的副边输出经上拉后输出高电平信号/ACON=“H”。

即:

为便利连接,所述的光耦的副边输出信号的信号线上设置有插接件,同时所述的控制回路为DSP或者其他处理电路。/ACON信号在控制回路中,输入到CPU或DSP的IO口,或经串行到并行信号的转换,经FPGA等芯片处理后,供控制功能采用。

以上对本实用新型做了示例性的描述,应该说明的是,在不脱离本实用新型的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

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