[實(shí)用新型]運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220376729.5
• 申請(qǐng)日: 2012-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN202918227U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連孝藩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 施耐德東芝換流器歐洲公司
• 主分類號(hào): H02P4/00
• 分類號(hào): H02P4/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王冉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制領(lǐng)域。具體地，涉及運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在工業(yè)上，特別是在高精度加工和節(jié)能環(huán)境下，通常使用運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備（也稱為“變頻器”）用于電機(jī)速度和位置控制。

圖1是常規(guī)運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備100的框圖。參照?qǐng)D1，運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備100包括控制器110、整流器120、平波電路130、和逆變器140。

整流器120用于將輸入的交流電源變換為直流電源。平板電路130用于對(duì)直流波形進(jìn)行平滑處理。逆變器140用于將經(jīng)平滑處理的直流電變換為交流電以輸出到電機(jī)。控制器110用于控制運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備100的各部件的操作。例如，控制器110可以產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)用于控制逆變器140產(chǎn)生合適的輸出電流。

另外，雖然圖中沒(méi)有顯示，運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備100還可以包括其他組件，例如，預(yù)充電路、制動(dòng)單元、溫度檢測(cè)單元、人機(jī)界面等，其功能和構(gòu)造為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，這里不再贅述。

圖2是運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備100中的逆變器140的電路圖。參照?qǐng)D2，逆變器140包括由6個(gè)絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）G1－G6組成的功率級(jí)結(jié)構(gòu)，用于將輸入的直流電變換為三相交流電提供給三相電機(jī)。

為了確保重要設(shè)備的可靠性，需要為運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備提供冗余系統(tǒng)。傳統(tǒng)的冗余系統(tǒng)僅僅利用兩個(gè)運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備來(lái)構(gòu)建。即，在交流電源與電機(jī)之間連接兩個(gè)運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備，當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備損壞時(shí)，作為備份的另一個(gè)設(shè)備將工作以確保系統(tǒng)狀態(tài)良好。

然而，這樣的冗余系統(tǒng)存在很大的問(wèn)題，在機(jī)柜中安裝兩個(gè)運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備將導(dǎo)致系統(tǒng)的成本和尺寸顯著增加。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)的上述缺陷，提供減低成本和尺寸的運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)，包括：整流器，用于將交流電變換為直流電；平波電路，用于對(duì)整流器輸出的直流電的波形進(jìn)行平滑處理；主功率級(jí)和備用功率級(jí)，并聯(lián)連接在平波電路與電機(jī)之間；以及控制器，在正常工作模式下，驅(qū)動(dòng)主功率級(jí)將來(lái)自平波電路的直流電壓變換為提供給電機(jī)的交流電壓，當(dāng)確定主功率級(jí)發(fā)生故障時(shí)，驅(qū)動(dòng)備用功率級(jí)將來(lái)自平波電路的直流電壓變換為提供給電機(jī)的交流電壓。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括：輸入切換器，連接在平波電路與主功率級(jí)和備用功率級(jí)的輸入端之間；以及輸出切換器，連接在主功率級(jí)和備用功率級(jí)的輸出端與電機(jī)之間，其中在正常工作模式下，輸入切換器和輸出切換器與主功率級(jí)接通且與備用功率級(jí)斷開，當(dāng)確定主功率級(jí)發(fā)生故障時(shí)，控制器控制輸入切換器和輸出切換器接通備用功率級(jí)并斷開主功率級(jí)。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，當(dāng)確定主功率級(jí)發(fā)生故障時(shí)，控制器停止向主功率級(jí)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且在備用功率級(jí)被接通之后向備用功率級(jí)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，當(dāng)確定主功率級(jí)發(fā)生故障時(shí)，控制器先控制輸出切換器切換到備用功率級(jí)的輸出端，再控制輸入切換器切換到備用功率級(jí)的輸入端。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述備用功率級(jí)包括預(yù)充電電路和電壓箝位電路。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述輸入切換器和輸出切換器包括開關(guān)。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述主功率級(jí)和備用功率級(jí)包括絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，主功率級(jí)在檢測(cè)到其IGBT模塊中的電流大于預(yù)定閾值時(shí)關(guān)斷IGBT模塊，并向控制器發(fā)送故障信號(hào)。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制器在接收到故障信號(hào)之后將主功率級(jí)復(fù)位，并驅(qū)動(dòng)主功率級(jí)短時(shí)間工作，如果再次接收到故障信號(hào)，則確定主功率級(jí)發(fā)生故障。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述電機(jī)為三相交流電機(jī)。

本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備的冗余系統(tǒng)的缺點(diǎn)，通過(guò)在運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備中包括備用功率級(jí)來(lái)減低系統(tǒng)的成本和尺寸。

附圖說(shuō)明

通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)示范性實(shí)施例的詳細(xì)描述，將更好地理解本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，所描述的示范性實(shí)施例僅僅是作為說(shuō)明和示例，而本實(shí)用新型不限于此。本實(shí)用新型的精神和范圍由所附權(quán)利要求書的具體內(nèi)容限定。下面描述附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明，其中：

圖1是常規(guī)運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備的框圖；

圖2是常規(guī)運(yùn)動(dòng)與控制設(shè)備中的逆變器的電路圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)的框圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)的框圖；以及