具有安全直流输出停止功能的整流器、驱动电路及系统的制作方法

本实用新型涉及一种电力电子领域，具体来说涉及一种具有安全直流输出停止功能的整流器、驱动电路及系统。

背景技术：

为了解决设备异常电力供应中断时的机器同步停车问题，在驱动器侧目前运用驱动器（包括变频器、伺服控制器等）直流共母线技术，将设备动能转化电能维持设备的同步停车，此时，设备控制部分的电源也要持续供给，一直到设备完全停稳，并可能还需要额外的若干秒来进行一些如数据保存工作。目前在设备电力供应意外中断时，为了保证控制电源继续维持一定时间工作的方法以下两种：

一、控制电源带ups功能，ups即uninterruptiblepowersystem，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。但是，由于ups本身价格比较昂贵，导致设备成本被拉高，而且ups需要进行定期的维护才能维持工作。

二、从驱动器直流母线上取电，然后直接通过直流/直流转换为低压控制电源，该方案的优点是经济、而且易于实现，但是在涉及安全链的控制系统电气设计中，存在初始控制电源难以获得的问题，针对于此，现有技术又有两种不同的针对解决方案。一种解决方案是采用两个控制用的开关电源配合两进一出控制器进行使用，虽然解决了初始控制电源获得的问题，但是由于引入组件多，占用设备体积大，而且成本也较大。另一种解决方案是采用带sto（safetorqueoff，安全转矩关断）功能的驱动器，在交流/直流转换的主整流器前不设置安全链或者安全继电器控制的接触器，而是通过驱动器上的sto来保证驱动的输出被可靠切断，但是该方案要求所有驱动器带sto设置，当驱动器的数量较多时，会导致成本大大增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要提供一种具有安全直流输出停止功能的整流器，其在安全链或安全继电器的控制下，可以安全、经济、有效地切断整流器的直流输出，确保被驱动设备安全停止。

进一步地，本实用新型还提供了一种具有上述整流器的驱动电路，安全性好，关停稳定性高，同时也有效提高了具有该驱动电路的纺织机械驱动系统安全性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种具有安全直流输出停止功能的整流器，包括安全数字量输入系统、可控整流模块、控制单元，所述可控整流模块与交流电源输入相连接，所述安全数字量输入系统的输入端包括至少两个安全输出关断控制信号输入接口。

可选地，所述安全数字量输入系统的输出端与所述控制单元的输入端相连接，用于将安全输入信号输送给所述控制单元，所述控制单元的输出端与所述可控整流模块相连接，用于控制所述可控整流模块的输出信号。

可选地，所述控制单元的控制电源可来自于外部输入控制电源。

可选地，所述控制单元的控制电源可来自于所述整流器内部控制电源。

可选地，所述整流器包括交流/直流转换模块和直流/直流转换模块，所述交流/直流转换模块的输入端与所述交流电源输入相连接，所述交流/直流转换模块的输出端与第一二极管的正极相连接，所述直流/直流转换模块的输入端与所述可控整流模块的输出端相连接，所述直流/直流转换模块的输出端与第二二极管的正极相连接，所述第一二极管与第二二极管的负极均与所述控制单元的第二输入端相连接，用于为所述控制单元提供内部控制电源。

可选地，所述整流器包括可控整流模块、整流模块、第一二极管、第二二极管，所述可控整流模块的输出端与第一二极管的正极相连接，所述整流模块的输出端与第二二极管的正极相连接，所述第一二极管与第二二极管的负极相连接作为直流/直流转换模块的输入。

进一步地，还包括直流/直流转换模块，所述第一二极管与第二二极管的负极均与所述直流/直流转换模块的输入端相连接，所述直流/直流转换模块的输出端与所述控制单元的第二输入端相连接，用于为所述控制单元提供内部控制电源。

更进一步地，所述至少两个安全输出关断控制信号输入接口的控制信号来自于安全链或者安全继电器输出信号。

特别地，本实用新型还提供了一种驱动电路，包括如上所述的整流器。

特别地，本实用新型提供了一种纺织机械驱动系统，包括如上所述的驱动电路及与所述驱动电路电连接的纺织机械。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型的整流器，具有安全直流输出停止的功能，通过在整流器中设置具有至少两个安全输出关断控制信号输入接口的安全数字量输入系统，而所述安全数字量输入系统再将安全输入信号输入给控制单元，控制单元则与可控整流模块相连、用于控制可控整流模块的输出，也就是说通过安全数字量输入系统所具有的冗余的至少两个安全输入信号最终实现对于可控整流模块的输出的分级关断，实现驱动设备的可靠停机，同时取消主电源通断接触器以及驱动器上sto的投入，有效降低设备成本。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的整流器应用于驱动电路的原理框图；

图2是根据本实用新型一个实施例的整流器应用于驱动电路的原理框图；

图3是根据本实用新型一个实施例的整流器应用于驱动电路的原理框图。

其中，附图标记说明如下：

1、安全数字量输入系统，11、安全输出关断控制信号输入接口，2、可控整流模块，3、控制单元，4、交流/直流转换模块，5、直流/直流转换模块，6、第一二极管，7、第二二极管，8、安全链或者安全继电器输出。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1：

本实施例描述了一种具有安全直流输出停止功能的整流器，如图1所示，包括安全数字量输入系统1、可控整流模块2、控制单元3，所述可控整流模块2与交流电源输入相连接，所述安全数字量输入系统1的输入端包括两个安全输出关断控制信号输入接口11，所述两个安全输出关断控制信号输入接口11的控制信号来自于安全链或者安全继电器8输出信号。所述安全数字量输入系统1的输出端与所述控制单元3的输入端相连接，用于将安全输入信号输送给所述控制单元3，所述控制单元3的输出端与所述可控整流模块2相连接，用于控制所述可控整流模块2的输出信号。所述整流器可具有可关断直流输出端，所述整流器还具有不间断直流输出端，输出的是不间断低压直流。

所述控制单元3的控制电源可来自于所述整流器内部控制电源。具体说来，所述整流器还包括交流/直流转换模块4和直流/直流转换模块5，所述交流/直流转换模块4的输入端与所述交流电源输入相连接，所述交流/直流转换模块4的输出端与所述第一二极管6的正极相连接，所述直流/直流转换模块5的输入端与所述可控整流模块2的输出端相连接，所述直流/直流转换模块5的输出端与第二二极管7的正极相连接，所述第一二极管6与第二二极管7的负极均与所述控制单元3的第二输入端相连接，用于为所述控制单元3提供内部控制电源，所述不间断低压直流输出端与所述第一二极管6及第二二极管7的负极均相连接。

本实施例中，纺纱机逆变器的直流电气母线通过整流器连接到交流电源电网中，当交流电源电网提供的交流电中断的情况下，为使纺纱机继续运行一段时间使纺纱机的电机受控减速停止，本实施例引出整流器中的不间断低压直流输出（通常为24v）直接连接安全继电器8，而安全继电器8的输出经所述安全输出关断控制信号输入接口11向所述安全数字量输入系统1输出不间断电源，如此能够省去sto设备的投入，不但省去了昂贵的ups（不间断电源），也能够克服大量的设备sto的投入，节约设备制造成本。同时，所述安全数字量输入系统1具备两个安全输出关断控制信号输入接口11，使得本实施例的整流器通过冗余的至少两个安全信号在实现了降低成本的同时保证了工作安全性和可靠性，有望满足特定（如欧盟）的电气安全标准。

实施例2：

本实施例描述了一种具有安全直流输出停止功能的整流器，如图2所示，包括安全数字量输入系统1、可控整流模块2、控制单元3，所述可控整流模块2与交流电源输入相连接，所述安全数字量输入系统1的输入端包括两个安全输出关断控制信号输入接口11，所述两个安全输出关断控制信号输入接口11的控制信号来自于安全链或者安全继电器8输出信号。所述安全数字量输入系统1的输出端与所述控制单元3的输入端相连接，用于将安全输入信号输送给所述控制单元3，所述控制单元3的输出端与所述可控整流模块2相连接，用于控制所述可控整流模块2的输出信号。所述直流/直流转换模块5的输出端与所述控制单元3的第二输入端相连接，用于为所述控制单元3提供内部控制电源。

所述控制单元3的控制电源可来自于所述整流器内部控制电源。具体说来，所述整流器包括可控整流模块2、整流模块9、第一二极管6、第二二极管7和直流/直流转换模块5，所述可控整流模块2的输出端与第一二极管6的正极相连接，所述整流模块9的输出端与第二二极管7的正极相连接，所述第一二极管6与第二二极管7的负极相连接作为直流/直流转换模块5的输入。所述第一二极管6与第二二极管7的负极均与所述直流/直流转换模块5的输入端相连接，所述直流/直流转换模块5的输出端与所述控制单元3的第二输入端相连接，用于为所述控制单元3提供内部控制电源。

本实施例所述的整流器可具有可关断直流输出端，所述整流器还可以配置不间断直流输出端，这一不间断直流输出端的输出可以是不间断高压直流，也可以不间断低压直流，可根据所述不间断直流输出端的设置位置不同而调整，当所述不间断直流输出端的输出是不间断高压直流时，所述不间断高压直流输出端与所述第一二极管6及第二二极管7的负极均相连接；而所述不间断直流输出端的输出是不间断低压直流时，所述不间断低压直流输出端与所述直流/直流转换模块5的输出端相连接。而具体采用何种设置，可根据设备需要，如安全继电器8等需要不间断直流供电的元件的性质参数来确定。

本实施例中，纺纱机逆变器的直流电气母线通过整流器连接到交流电源电网中，当交流电源电网提供的交流电中断的情况下，为使纺纱机继续运行一段时间使纺纱机的电机受控减速停止，本实施例引出整流器中的不间断高压直流输出经过直流直流/转换成低压控制电源或者不间断低压直流输出（通常为24v）直接连接安全继电器8，而安全继电器8的输出经所述安全输出关断控制信号输入接口11向所述安全数字量输入系统1输出不间断电源，如此能够省去sto设备的投入，不但省去了昂贵的ups（不间断电源），也能够克服大量的sto设备的投入，节约设备制造成本。同时，所述安全数字量输入系统1具备冗余的两个安全输出关断控制信号输入接口11，使得本实施例的整流器通过冗余的至少两个安全信号在实现了降低成本的同时保证了工作安全性和可靠性，有望满足特定（如欧盟）的电气安全标准。

实施例3：

本实施例描述了一种具有安全直流输出停止功能的整流器，如图3所示，包括安全数字量输入系统1、可控整流模块2、控制单元3，所述可控整流模块2与交流电源输入相连接，所述安全数字量输入系统1的输入端包括两个安全输出关断控制信号输入接口11，所述两个安全输出关断控制信号输入接口11的控制信号来自于安全链或者安全继电器8输出信号。所述安全数字量输入系统1的输出端与所述控制单元3的输入端相连接，用于将安全输入信号输送给所述控制单元3，所述控制单元3的输出端与所述可控整流模块2相连接，用于控制所述可控整流模块2的输出信号。所述控制单元3的控制电源可来自于外部输入控制电源。

所述安全数字量输入系统1具备两个安全输出关断控制信号输入接口11，使得本实施例的整流器通过冗余的至少两个安全信号在实现了降低成本的同时保证了工作安全性和可靠性，有望满足特定（如欧盟）的电气安全标准。

实施例4：

本实施例提供了一种驱动电路，包括如上所述的整流器。该驱动电路的整流器通过冗余的至少两个安全信号在实现了降低成本的同时保证了工作安全性和可靠性，有望满足特定（如欧盟）的电气安全标准。

实施例5：

本实施例提供了一种纺织机械驱动系统，包括如上所述的驱动电路及与所述驱动电路电连接的纺织机械。通过安全数字量输入系统所具有的冗余的至少两个安全输入信号最终实现对于可控整流模块的输出的分级关断，实现设备的缓步停机，同时取消动力电源主接触器以及sto的投入，有效地降低设备成本。

综上可知，本实用新型的整流器，具有安全直流输出停止的功能，通过在整流器中设置具有至少两个安全输出关断控制信号输入接口的安全数字量输入系统，而所述安全数字量输入系统再将安全输入信号输入给控制单元，控制单元则与可控直流模块相连、用于控制可控整流模块的输出，也就是说通过安全数字量输入系统所具有的冗余的至少两个安全输入信号最终实现对于可控整流模块的输出的分级关断，实现设备的缓步停机，同时取消动力电源主接触器以及sto的投入，有效降低设备成本。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。