[发明专利]一种大功率控制驱动器的保护装置及控制系统

说明书

技术领域

本发明属于控制驱动器应用技术领域，具体涉及一种大功率控制驱动器的保护装置及控制系统。

背景技术

控制驱动器长时运行于大功率场合，其可靠性的保护措施尤为重要。在控制驱动器中，一般会考虑母线过压与相电流过流、驱动故障等保护措施，当检测到此类故障信号后，比较常用的方法是关闭功率管、停止输出或者通过泄放回路泄放一部分能量以保证控制驱动器的安全，其泄放电路一般由一个大功率IGBT和泄放电阻组成。当电压检测电路检测到泵升电压后，接通IGBT，使得泄放电阻与直流电压直接相连，利用电阻将多余能量消耗掉，从而阻止直流母线电压升高，保护控制驱动器的安全。这种方式原理简单易于实现，但由于泄放电阻阻值固定，泄放能力随着阻值的确定而确定，泄放能力不能根据系统需求进行灵活变化，通常都是一拉到底，泄放方式单一，在某些工况频繁随机变化且不同的工作状况有着不同制动要求的场合，单一的泄放能力很难满足系统的需求。而且传统的这种泄放电路由于缺乏相应的保护机制，常常会因为某些突发因素出现开关管击穿和电阻熔断的情况，造成泄放电路可靠性不高，从而影响控制器的系统性能。

除上述问题外，母线电压的短时间波动会造成母线电流的突然变化，影响大功率控制驱动器长期运行，现有技术中的控制驱动器很少关注这一点。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种大功率控制驱动器的保护装置及控制系统，通过控制场效应管的门极电压可以有效地对母线电流和母线电压进行控制，减少母线电压波动对控制驱动器带来的影响，进一步提高控制驱动器运行的可靠性。

本发明采用的技术方案：

一种大功率控制驱动器的保护装置，包括驱动模块、继电器、泄放电阻、金属屏蔽罩、控制模块、安装板、断路器、风扇组件、柜体、控制信号连接器；柜体内部顶层安装有安装板，驱动模块安装在安装板左侧，驱动模块右侧安装有控制模块和继电器，继电器位于控制模块下端，控制模块外安装有金属屏蔽罩；安装板下安装有泄放电阻和断路器，泄放电阻和断路器通过横梁结构固定在柜体上；柜体外壁上安装有风扇组件和控制信号连接器，控制信号连接器通过线缆与控制模块相连。

通过控制信号连接器不仅可以将控制驱动器的运行状态传输给保护装置，也可以将保护装置的控制状态传输给控制驱动器，同时控制驱动器可以通过该接口对保护装置进行控制。

一种大功率控制驱动器的控制系统，包括检测单元、逻辑状态控制单元、故障保持单元、控制驱动器状态检测单元及功率处理单元；检测单元由检测电路构成，逻辑比较单元由比较电路构成，逻辑控制单元主要由逻辑电路组成，功率处理单元包括隔离驱动电路及MOSFET功率实现回路。

所述MOSFET功率实现回路原理为：CTR1与CTR4两个控制信号控制着大功率场效应管Q1的导通情况；利用MOSFET的输出特性，通过门极电压控制MOSFET的输出电流，抑制母线电流，达到泄放能量控制的目的；通过改变CTR4的电压调节场效应管Q1的输出电流从而达到可以调整泄放速度与泄放能量的作用；场效应管Q2与CTR2组成的支路与Q1功能完全一致，起到分流的作用，通过调节CTR5的电压调节Q2的泄放能力；为保证泄放的高可靠性，加入大功率泄放电阻组成第三条泄放回路，通过三条支路的泄放回路，增强了电路的泄放能力，也提高了系统的可靠性。

控制过程包括如下步骤：

一、保护装置与控制驱动器进行连接，其主要有控制信号和动力信号连接，控制信号中主要包含CAN总线信号和控制器I/O状态输出信号；

二、启动保护装置，待其自检成功后，运行保护装置，首先检测控制驱动器状态，其状态正常时，闭合CTR6启动控制驱动器，运行控制驱动器程序驱动电机，否则传输故障字，运行状态自检；

三、在控制驱动器运行过程中，若由于电机减速制动引起短时能量回灌使得母线电压达到电压阈值，则闭合CTR1，保护装置通过调节CTR4的电压幅值调节场效应管Q1的输出电流，从而达到调整泄放速度与泄放能量的作用；若反灌能量太大，母线电流达到设定阈值1，闭合CTR1、2，通过调节CTR4和CTR5大幅度调整保护装置泄放能量，若母线电流达到设定阈值2或温度达到设计阈值，断开CTR6，闭合CTR3快速泄放母线电容上能量；