[實用新型]一種交流伺服驅動器輸出端相間短路的保護電路

有效

• 申請號: 201922444980.5
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN211830189U
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王頗;李強;曹崇志;李加堅;劉曉東;丁東升;季晨;吉鳳巍
• 申請（專利權）人: 揚州曙光光電自控有限責任公司
• 主分類號: H02H7/085
• 分類號: H02H7/085
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本實用新型公開了一種交流伺服驅動器輸出端相間短路的保護電路。該電路包括STM32F105芯片、伺服電機、U相霍爾傳感器、V相霍爾傳感器、用戶上位機、U相上橋功率管、V相上橋功率管、W相上橋功率管、U相下橋功率管、V相下橋功率管和W相下橋功率管。工作過程為：驅動器上電后，STM32F105芯片發出PWM驅動脈沖，使功率器件上、下橋臂按設定時間寬度和順序依次導通，通過驅動器電流采樣電路將U、V相的相電流送給STM32F105芯片進行讀取，若伺服電機相間出現短路，則驅動器做出輸出短路報警，并上傳至用戶上位機。本實用新型實現方法簡單且故障定位準確，具有實時性高、保護效果好的優點。

技術領域

本實用新型屬于交流伺服驅動器技術領域，特別是一種交流伺服驅動器輸出端相間短路的保護電路。

背景技術

交流伺服驅動器廣泛使用在各種自動控制系統中，如機床、機器人等民用領域，在軍工領域也有較廣的應用，如火炮隨動系統、射控系統、雷達、照射器等。在使用過程中，可能會因為電纜安裝、絕緣層破損等原因，造成驅動器輸出端相間出現短路，如果不進行故障檢測與保護，短時間內功率器件上流過的電流急劇上升，就會造成功率器件的損壞。

目前的交流伺服驅動器產品，大部分不具備驅動器輸出端相間短路的檢測和保護電路，小部分的驅動器具有輸出端相間短路檢測電路。這部分驅動器的檢測原理大多是采用取樣電阻、電流霍爾傳感器或其他電流檢測手段，檢測輸出端的電流，當輸出端發生短路情況時，輸出端的電流急速上升，檢測的電流超過設定閾值后，驅動器進行報警和保護動作。這種檢測手段是建立在功率器件已經發生了因短路引起的過流的基礎上的，而且設定的閾值為了防止誤保護也會高于功率器件的額定電流，保護電路動作需要一定的時間，在保護電路動作未完成時，輸出端電流上升就可能已經因短時過流沖擊，對功率器件內造成不可恢復的損傷，甚至損壞功率器件，影響器件的性能，降低驅動器的可靠性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種實現方法簡單、故障定位準確、實時性高、保護效果好的交流伺服驅動器輸出端相間短路的保護電路，使驅動器避免因短路過流引起的損傷和損壞。

實現本實用新型目的的技術解決方案為：一種交流伺服驅動器輸出端相間短路的保護電路，包括STM32F105芯片、伺服電機、U相霍爾傳感器、V相霍爾傳感器、用戶上位機和功率器件；

所述功率器件與伺服電機通過U相、V相、W相電纜連接，U相電纜穿過U相霍爾傳感器，V相電纜穿過V相霍爾傳感器；

所述U相霍爾傳感器、V相霍爾傳感器分別對U、V相的電流進行采樣，并發送至STM32F105芯片；

所述STM32F105芯片一方面與功率器件連接，采集母線電壓；另一方面通過內置的ADC采樣接口對U、V相的電流進行A/D轉換，并發送驅動信號給功率器件；同時，通過CAN接口向用戶上位機上傳結果。

進一步地，所述功率器件包括U相上橋功率管、V相上橋功率管、W相上橋功率管、U相下橋功率管、V相下橋功率管和W相下橋功率管；

所述U相上橋功率管和U相下橋功率管通過U相電纜與伺服電機連接，V相上橋功率管和V相下橋功率管通過V相電纜與伺服電機連接，W相上橋功率管和W相下橋功率管通過W相電纜與伺服電機連接。

進一步地，所述STM32F105芯片采用STM32F105VCT6芯片。

進一步地，所述U相霍爾傳感器和V相霍爾傳感器采用LEM的霍爾傳感器HAC600-S。

進一步地，所述U相上橋功率管和U相下橋功率管為一個功率器件，所述V相上橋功率管和V相下橋功率管為一個功率器件，所述W相上橋功率管和W相下橋功率管為一個功率器件，均采用英飛凌的雙路集成IGBT，型號為FF600R12ME4，額定電流為600A。