多电机驱动系统的断路保护装置制造方法
【专利摘要】一种多电机驱动系统的断路保护装置，多电机驱动系统为多台电机串联驱动执行机构的系统，断路保护装置安装在每台电机的电源线两端上，断路保护装置包括断路保护电路，断路保护电路包括运算放大器、MOS场效应晶体管以及电阻，电阻串接在两个相邻的电机之间，MOS场效应晶体管的漏极与一个电机的正极相连接，MOS场效应晶体管的源极与相邻的下一个电机的正极相连接，运算放大器的正向输入端与负向输入端接在电阻的两端，运算放大器的负向输入端连接在电阻与该一个电机的负极之间，运算放大器的正向输入端连接在电阻与该相邻的下一个电机的正极之间，运算放大器的输出端与MOS场效应晶体管的栅极相连接。
【专利说明】多电机驱动系统的断路保护装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种断路保护装置，具体地说是一种多电机驱动系统的断路保护装置。
【背景技术】
[0002]多电机变速传动系统作为运动控制研究领域的重要内容之一，广泛地应用于地铁、机车牵引、挤压机组、机器人、纺织、卷绕、轧钢及造纸工业等应用场合。目前多电机传动系统分为两种情况:一种情况是多个逆变器并联在同一直流母线电源上，每台电机由各自的逆变器独立驱动，可允许电机具有不同的额定值以及不同的负载或转速，但缺点是需要多个逆变器及其控制电路，不利于降低系统的成本和体积等。第二种情况是只用一台逆变器驱动多台并联的三相交流电动机，但不能保证各台电机具有不同的额定值以及不同的负载或转速，该系统要求每台电机的转速以及负载必须严格地完全相同。
[0003]推出技术性能优良的机车牵引、机器人、纺织、造纸等工业驱动系统，不能仅仅针对同一逆变器供电下单台电机的控制问题开展研究，而必须解决同一直流母线电源及同一逆变器供电的多台电机驱动系统中各电机能同时独立运行的问题。根据电机理论，如果采用多于五相的多相电机取代传统的三相电机，以多台电机串联的方式则可以实现单逆变器驱动的多台电机的独立解耦运行。
[0004]由于现代电力电子等相关学科的发展，交流电机的相数不再受供电相数的限制。特别在低直流母线电压、大功率、高可靠性的场合，多相电机电机驱动系统比三相驱动系统更有优势。所以当前多电机变速传动系统作为运动控制研究领域的重要内容之一，在地铁、机车牵孔、挤压机组、机器人、纺织、卷绕、轧钢及造纸工业等应月场合都有广泛应月。较传统三相系统，多相系统存在以下突出优点:用低压器件实现大功率，在供电电压受限时可用单管实现大容量，转矩脉动小，系统动、静特性提高，系统整体可靠性提高，转子谐波耗损减小，每安培转矩输出增加等。
[0005]鉴于多相系统具有以上诸多优点，各国科技人员从多个方面对其展开了研究。早在20世纪70年代初，高阶(HPO)即多于三相的系统就得到了广泛的研究。后来，多相励磁电机组就很快从理论研究走向实践。多相永磁同步电机在继承了上述优点的同时.还具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、功率因数高、转矩/重量比高、转动惯量低、易散热以及易保养等优点。当前对多相电机研究的内容之一便是单逆变器驱动的多台多相电机串联技术。这种技术是基于多相逆变器的物理量(电压、电流、磁链等)经过转换，可以分解到相互正交、解耦的若干个平面上，而又恰好分别控制的不同电机的励磁和转矩。这种多相电机串联技术的概念是在2000年由S.Gataric提出的，后来IEEE、Trans等多家杂志社的编辑、英国利物浦约翰摩端斯大学的Emillevi教授所在的课题组利月多相感应电动机对新型驱动系统进行了卓有成效的研究。
[0006]本申请就是基于这种多相电机串联技术提出的。多台电机串联运行，会存在这样的问题:如果其中一台电机发生故障需要维修，或者其中一台电机电路发生断路，整个多电机驱动系统将无法运行，整个运行系统陷入瘫痪，因此需要设置断路保护装置，以防止因其中某个电机发生断路异常而对系统运行造成影响，降低生产效率。
实用新型内容
[0007]鉴于此，本申请的目的在于提供一种简单的在其中一台电机电路发生断路时多电机驱动系统能够继续运转换的多电机驱动系统的断路保护装置，在发生断路时，能够使整个多电机驱动系统的其他部分不受影响。
[0008]本申请解决其技术问题所采取的技术方案是:一种多电机驱动系统的断路保护装置，其中，多电机驱动系统为多台电机串联驱动执行机构的系统，所述断路保护装置安装在每台电机的电源线两端上，断路保护装置包括断路保护电路，所述断路保护电路包括运算放大器、MOS场效应晶体管以及电阻，所述电阻串接在两个相邻的电机之间，所述MOS场效应晶体管的漏极与一个电机的正极相连接，MOS场效应晶体管的源极与相邻的下一个电机的正极相连接，所述运算放大器的正向输入端与负向输入端接在所述电阻的两端，运算放大器的负向输入端连接在所述电阻与该一个电机的负极之间，运算放大器的正向输入端连接在所述电阻与该相邻的下一个电机的正极之间，运算放大器的输出端与MOS场效应晶体管的栅极相连接。
[0009]其中，该MOS场效应晶体管为N沟槽耗尽型MOS场效应晶体管。
[0010]其中，一延迟电路串接在MOS场效应晶体管的漏极与该一个电机的正极之间。
[0011]其中，所述多电机驱动系统采用恒流源供电。
[0012]本申请还要求保护一种如上所述的多电机驱动系统的断路保护装置的断路保护方法，其中，当该一个电机发生意外而断路时，所述电阻两端的压降为零，使所述运算放大器的负向输入端的电压等于运算放大器的正向输入端的电压，导致运算放大器的输出端为零，MOS场效应晶体管将由截止状态变为导通状态，使电流从MOS场效应晶体管中流过，从而流到其他电机中，带动其他电机仍然运行；在MOS场效应晶体管导通后，由于运算放大器的输入阻抗较大，电阻两端仍然没有电流流过，使得电阻两端的压降继续保持为零，从而使得MOS场效应晶体管继续保持导通状态。
[0013]本申请的断路保护装置应用于多电机驱动系统的每台电机的电源线两端，如果其中一台电机发生故障或者断路，其他电机不会受到影响，整个驱动系统继续运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为多电机驱动系统的断路保护装置的示意图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，为多电机驱动系统的断路保护装置的示意图，示出了多台串联电机
11、12、......驱动执行机构的系统，其中本申请的断路保护装置安装在每台电机的两端上。
[0016]所述多电机驱动系统的断路保护装置包括断路保护电路110、120、......，这些断路保护电路都是相同的，图中仅示出了两个断路保护电路110、120，断路保护电路110接在电机11的两端上，断路保护电路120接在电机12的两端上。图中示出的是两相电源线的连接。对于三相电源来说，断路保护电路可以分别连接在X相和Y相电源线上。
[0017]断路保护电路110包括运算放大器11UM0S场效应晶体管112以及电阻113。MOS场效应晶体管112为N沟槽耗尽型MOS场效应晶体管，当其栅极不施加电压时，MOS场效应晶体管112处于导通状态，其漏极和源极之间的电阻值很小；当在其栅极施加正电压时，MOS场效应晶体管112处于截止状态，其漏极和源极之间的电阻值很大。电阻113串接在电机11与电机12之间。MOS场效应晶体管112的漏极与电机11的正极相连接，MOS场效应晶体管112的源极与电机12的正极相连接。运算放大器111的正向输入端与负向输入端接在电阻113的两端。运算放大器111的负向输入端连接在电阻113与电机11负极之间，运算放大器111的正向输入端连接在电阻113与电机12正极之间。运算放大器111的输出端与MOS场效应晶体管112的栅极相连接。
[0018]下面详细介绍本申请技术方案的工作过程。
[0019]在正常工作时，对整个由电机11所组成的串联电路施加一个工作电压V+，电机11将会有电流流过而运行。流过电机11的电流在电阻113上形成一定的压降，使运算放大器111的负向输入端的电压要大于运算放大器111的正向输入端的电压。因此运算放大器111的输出端将呈现高态，输出正电压，使MOS场效应晶体管112截止。断路保护电路110不触发。
[0020]若电机11发生意外而断路，将不会有电流流过电阻113，电阻113两端的压降为零，使运算放大器111的负向输入端的电压等于运算放大器111的正向输入端的电压，此时，运算放大器111的输出端为零。此时，MOS场效应晶体管112将由截止状态变为导通状态，使电流从MOS场效应晶体管112中流过，从而流到其他电机中，带动其他电机仍然运行。
[0021]在MOS场效应晶体管112导通后，由于运算放大器111的输入阻抗较大，电阻113两端将没有电流流过，使得电阻113两端的压降继续保持为零，从而使得MOS场效应晶体管112继续保持导通状态。
[0022]为了防止断路保护电路110在启动时候的误操作，断路保护电路110还可以进一步包括一延迟电路，该延迟电路可以与运算放大器111串联，也可以与MOS场效应晶体管112串联。在一实施例中，延迟电路串接在MOS场效应晶体管112的漏极与电机11的正极之间，该延迟电路可避免在电源接通的同时因运算放大器111的误判断而使MOS场效应晶体管112导通。
[0023]根据需要，整个多电机驱动系统可以采用恒流源供电，使得无论在正常工作状态或者在其中一个或者多个电机发生断路或故障的时候，系统电流保持一致。
[0024]由此本申请提供了一种简单、节能、成本低、效率高的压缩机短路保护装置，在发生短路时，其能快速、有效地保护压缩机不受损坏。并且在短路排除后，能自动启动压缩机运行，重新进入保护状态。
【权利要求】
1.一种多电机驱动系统的断路保护装置，其特征在于，多电机驱动系统为多台电机串联驱动执行机构的系统，所述断路保护装置安装在每台电机的电源线两端上，断路保护装置包括断路保护电路，所述断路保护电路包括运算放大器、MOS场效应晶体管以及电阻，所述电阻串接在两个相邻的电机之间，所述MOS场效应晶体管的漏极与一个电机的正极相连接，MOS场效应晶体管的源极与相邻的下一个电机的正极相连接，所述运算放大器的正向输入端与负向输入端接在所述电阻的两端，运算放大器的负向输入端连接在所述电阻与该一个电机的负极之间，运算放大器的正向输入端连接在所述电阻与该相邻的下一个电机的正极之间，运算放大器的输出端与MOS场效应晶体管的栅极相连接。
2.如权利要求1所述的多电机驱动系统的断路保护装置，其特征在于，该MOS场效应晶体管为N沟槽耗尽型MOS场效应晶体管。
3.如权利要求1或2所述的多电机驱动系统的断路保护装置，其特征在于，一延迟电路串接在MOS场效应晶体管的漏极与该一个电机的正极之间。
4.如权利要求1或2所述的多电机驱动系统的断路保护装置，其特征在于，所述多电机驱动系统采用恒流源供电。
【文档编号】H03K17/687GK204068910SQ201420533167
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】陈翀, 甘权, 刘帆 申请人:国家电网公司, 国网湖北省电力公司咸宁供电公司