电机安全转矩关断及封星控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种电机安全转矩关断及封星控制系统，包括隔离式供电单元、上桥隔离单元、下桥隔离单元、封星整合单元、隔离放大单元，其中：所述上桥隔离单元和下桥隔离单元分别用于处理来自处理器的PWM信号；所述隔离式供电单元根据输入的安全转矩关断信号为上桥隔离单元和下桥隔离单元供电；所述封星整合单元根据来自处理器的电子封星信号将下桥隔离单元输出的信号做逻辑整合；所述隔离放大单元将上桥隔离单元和封星整合单元的输出信号隔离放大后控制逆变单元中各个开关元件的通断。本实用新型专利技术通过纯硬件的隔离电路实现转矩切断，并可与封星功能很好的结合，不仅体积小、装配简单，而且安全等级较高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种电机安全转矩关断及封星控制系统。
技术介绍
在电机驱动、电梯控制等场合中，对系统安全的要求越来越高，封星、电机转矩切断成为了必备功能；同时，随着竞争的加剧，低成本、小体积、高安全等级的方案需求越来越迫切。在电机驱动、电梯控制中，一般通过运行接触器实现电机转矩切断，并通过封星接触器实现封星。目前，主要通过机电方式实现转矩切断和封星，但该方式存在体积大、成本高、装配麻烦等缺陷。公开号为20020084766A1的美国专利申请中，公开了通过处理器、逻辑器件、开关器件等实现电机转矩切断和电子封星相结合的方案。但该方案中，由于控制链路中存在处理器、逻辑器件、开关器件等容易失效的器件，且不可做故障排除。此外，上述方案必须配合很完善的诊断、监控功能，需要大量的软件参与处理，且在功能安全的认证、产品的应用方面存在很多困难，造成开发周期、认证周期长及费用浪费，并可能导致产品无法达到较高的安全等级。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对上述转矩切断和封星控制装置体积大、安全等级相对不高的问题，提供一种电机安全转矩关断及封星控制系统。本技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电机安全转矩关断及封星控制系统，包括隔离式供电单元、上桥隔离单元、下桥隔离单元、封星整合单元、隔离放大单元，其中：所述上桥隔离单元和下桥隔离单元分别用于处理来自处理器的PWM信号；所述隔离式供电单元根据输入的安全转矩关断信号为上桥隔离单元和下桥隔离单元供电；所述封星整合单元根据来自处理器的电子封星信号将下桥隔离单元输出的信号做逻辑整合；所述隔离放大单元将上桥隔离单元和封星整合单元的输出信号隔离放大后控制逆变单元中各个开关元件的通断。在本技术所述的电机安全转矩关断及封星控制系统中，所述上桥隔离单元包括非隔离缓冲芯片和隔离元件，所述非隔离缓冲芯片由隔离式供电单元供电，且来自处理器的各路PWM信号分别经由一个隔离元件输入到非隔离缓冲芯片的输入侧的不同信号引脚，所述隔离元件为金属膜电阻或光耦。在本技术所述的电机安全转矩关断及封星控制系统中，所述上桥隔离单元或下桥隔离单元包括数字隔离器，且所述数字隔离器的输出侧供电引脚连接到隔离式供电单元，且来自处理器的各路PWM信号分别输入到数字隔离器的输入侧的不同信号引脚。在本技术所述的电机安全转矩关断及封星控制系统中，所述封星整合单元包括三个或门和三个与门；所述三个或门的一个输入端分别连接经反相器处理的电子封星信号，且该三个或门的另一输入端分别经由金属膜电阻连接经下桥隔离单元处理的上桥PWM信号；所述三个与门的一个输入端分别连接电子封星信号、另一输入端分别连接经下桥隔离单元处理的下桥PWM信号。在本技术所述的电机安全转矩关断及封星控制系统中，所述控制系统包括两个隔离式供电单元，且该两个隔离式供电单元分别为上桥隔离单元供电和下桥隔离单元供电。在本技术所述的电机安全转矩关断及封星控制系统中，所述安全转矩关断信号来自急停开关、安全继电器或用于安全控制的可编程逻辑控制器。在本技术所述的电机安全转矩关断及封星控制系统中，所述两个隔离式供电单元连接到不同的安全转矩关断信号源。在本技术所述的电机安全转矩关断及封星控制系统中，所述隔离放大单元包括多个上桥驱动光耦和多个下桥驱动光耦，且每一所述上桥驱动光耦的输入端连接到经上桥隔离单元处理的一对PWM信号、输出端连接到逆变单元中的一个上桥开关元件；每一所述下桥驱动光耦的输入端连接到经下桥隔离单元和封星整合单元处理的一对PWM信号、输出端连接到逆变单元中的一个下桥开关元件。本技术的电机安全转矩关断及封星控制系统，通过纯硬件隔离电路实现转矩切断，并可与封星功能很好的结合，不仅体积小、装配简单，而且安全等级较高。本技术不需软件参与器件失效监控及处理，简化了功能安全认证过程，方便了产品的方案借用和移植；同时硬件电路上保证了同一桥臂的IGBT的互锁逻辑，提高了产品可靠性。附图说明图1是本技术电机安全转矩关断及封星控制系统实施例的示意图。图2是图1中上桥隔离单元的电路示意图。图3是图1中下桥隔离单元的电路示意图。图4是图1中隔离整合单元的电路示意图。图5是图1中隔离放电电路及与逆变单元的电路示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，是本技术电机安全转矩关断及封星控制系统实施例的示意图，该控制系统可应用于电机驱动和电梯控制等。本实施例中的电机安全转矩关断及封星控制系统包括隔离式供电单元11、上桥隔离单元12、下桥隔离单元13、封星整合单元14、隔离放大单元15，其中：上桥隔离单元12和下桥隔离单元13连接到处理器20的PWM信号输出端口(例如PU+、PU-、PV+、PV-、PW+、PW-，分别对应电机UVW三相的上下桥，在本实施例中以低电平有效为例)，以分别处理来自处理器20的PWM信号；隔离式供电单元11连接到安全转矩关断信号源(例如电机或电梯系统中的急停开关、安全继电器或用于安全控制的可编程逻辑控制器等)，以根据输入的安全转矩关断信号(SafeTorqueOff，STO)为上桥隔离单元12和下桥隔离单元13供电；封星整合单元14连接处理器20的电子封星信号(DYNAMIC_BRAKING，在本实施例中以低电平有效为例)输出端口，以根据来自处理器20的电子封星信号将下桥隔离单元13输出的信号做逻辑整合；隔离放大单元15连接上桥隔离单元12和封星整合单元14的输出端口，以将上桥隔离单元12和封星整合单元14的输出信号隔离放大后控制逆变单元30中各个开关元件(例如IGBT)的通断。上述的电机安全转矩关断及封星控制系统在兼容电子封星的前提下，用纯硬件的方式实现STO功能，在任何单点甚至是多点故障的情况下都不会使系统进入危险状态，保证了系统非常高的安全完整度，且不需软件参与器件失效监控及处理。特别地，上述电机安全转矩关断及封星控制系统可包括两个隔离式供电单元11，且该两个隔离式供电单元11分别为上桥隔离单元12供电和下桥隔离单元13供电，从而可实现两种不同类型的STO信号处理(两个隔离式供电单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机安全转矩关断及封星控制系统，其特征在于：包括隔离式供电单元、上桥隔离单元、下桥隔离单元、封星整合单元、隔离放大单元，其中：所述上桥隔离单元和下桥隔离单元分别用于处理来自处理器的PWM信号；所述隔离式供电单元根据输入的安全转矩关断信号为上桥隔离单元和下桥隔离单元供电；所述封星整合单元根据来自处理器的电子封星信号将下桥隔离单元输出的信号做逻辑整合；所述隔离放大单元将上桥隔离单元和封星整合单元的输出信号隔离放大后控制逆变单元中各个开关元件的通断。

【技术特征摘要】
1.一种电机安全转矩关断及封星控制系统，其特征在于：包括隔离式供
电单元、上桥隔离单元、下桥隔离单元、封星整合单元、隔离放大单元，其中：
所述上桥隔离单元和下桥隔离单元分别用于处理来自处理器的PWM信号；所
述隔离式供电单元根据输入的安全转矩关断信号为上桥隔离单元和下桥隔离
单元供电；所述封星整合单元根据来自处理器的电子封星信号将下桥隔离单元
输出的信号做逻辑整合；所述隔离放大单元将上桥隔离单元和封星整合单元的
输出信号隔离放大后控制逆变单元中各个开关元件的通断。
2.根据权利要求1所述的电机安全转矩关断及封星控制系统，其特征在于：
所述上桥隔离单元包括非隔离缓冲芯片和隔离元件，所述非隔离缓冲芯片由隔
离式供电单元供电，且来自处理器的各路PWM信号分别经由一个隔离元件输
入到非隔离缓冲芯片的输入侧的不同信号引脚，所述隔离元件为金属膜电阻或
光耦。
3.根据权利要求1所述的电机安全转矩关断及封星控制系统，其特征在于：
所述上桥隔离单元或下桥隔离单元包括数字隔离器，且所述数字隔离器的输出
侧供电引脚连接到隔离式供电单元，且来自处理器的各路PWM信号分别输入
到数字隔离器的输入侧的不同信号引脚。
4.根据权利要求1所述的电机安全转矩关断及封星控制系统，其特征在于：
所述封星整合单元包括三个或门和三个...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文纪，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32