带安全转矩关断功能的变频器控制装置以及安全变频器系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种带安全转矩关断功能的变频器控制装置，包括控制信号发生模块11、逆变器PWM输出缓冲模块12、逆变桥驱动模块13、驱动电源14，控制信号发生模块11产生用于控制逆变桥2的控制信号，逆变器PWM输出缓冲模块12用于将所述控制信号输入到逆变桥驱动模块13，逆变桥驱动模块13由所述驱动电源14供电，根据所述控制信号，控制所述逆变桥2中桥臂的导通和关断，变频器的安全信号输入所述驱动电源14，并通过光电隔离模块15输入所述控制信号发生模块11和逆变器PWM输出缓冲模块12，安全信号为允许变频器驱动负载的信号，安全信号作为使能信号控制所述驱动电源14的供电，控制控制信号发生模块11和逆变器PWM输出缓冲模块12输出所述控制信号。

Frequency converter control device with safe torque turn off function and safety frequency converter system

The inverter control device of the invention discloses a torque safety shutdown function, including control signal module, 11 PWM inverter output buffer module 12, inverter driver module 13, power supply 14, a control signal generating module 11 is used to control the inverter control signal 2, inverter PWM output buffer module for 12 the control signal input to the inverter driver module 13 module 13 inverter driven by the driving power of the 14 power supply, according to the control signal to control the inverter bridge arm 2 turn-on and turn off, the inverter safety input of the driving power supply 14, and through the photoelectric isolation module 15 the input control signal generation module 11 and module 12 inverter PWM output buffer, safety signal to allow inverter drive load signal, the safety signal as an enable signal to control the drive The power supply 14, the control control signal generation module 11 and the inverter PWM output buffer module 12 output the control signal.

【技术实现步骤摘要】
带安全转矩关断功能的变频器控制装置以及安全变频器系统
本专利技术属于变频器逆变电路的控制
，尤其涉及防止电机等意外启动的安全转矩关断技术。
技术介绍
在利用变频器驱动电机的应用中，为了避免电机意外启动，可以通过撤除电机的驱动电源来实现。根据EN61800-5-2的要求，这类变频器应具备安全转矩关断功能。安全转矩关断功能要求此时能够禁止控制电源对逆变器中功率半导体的供电，以便阻止变频器输出电源而使电机发生意外旋转。目前，大部分变频器中没有内置安全转矩关断功能，只是在变频器外部设置相关功能电路，比如增加安全转矩关断功能模块和变频器输出接触器，在需要时切断变频器输出接触器。这种解决方案在大功率电机，尤其是同步电机应用中可能存在缺陷，比如在变频器输出低频交流电流或直流电流时断开输出接触器，可能导致接触器拉弧或者损坏变频器。另外，这种解决方案也增加了系统成本。一般变频器内置的安全转矩关断功能仅仅是停止逆变器中功率半导体的控制电源，而一般控制电源中都设置了较大容量的电容进行滤波，这就会导致门极电源掉电时间较长，进而加长了停机时间。有一些变频器内置的安全转矩关断功能还需要2个输入信号，一个信号用来禁止功率半导体的控制电源，另一个信号用来禁止数字信号处理器的PWM输出，电路复杂，且需要软件参与控制，存在可靠性不高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带安全转矩关断功能的变频器控制装置以及安全变频器，旨在解决现有安全转矩关断电路存在的电路复杂、关断时间较长、硬件成本高等问题。本专利技术的第一技术方案为带安全转矩关断功能的变频器控制装置，该变频器控制装置与变频器的逆变桥连接，通过控制逆变桥桥臂的导通和关断，使所述变频器驱动负载，其特征在于包括，控制信号发生模块(11)、缓冲模块(12)、逆变桥驱动模块(13)、驱动电源(14)，所述控制信号发生模块(11)产生用于控制逆变桥(2)的控制信号，所述缓冲模块(12)用于将所述控制信号输入到逆变桥驱动模块(13)，所述逆变桥驱动模块(13)由所述驱动电源(14)供电，根据所述控制信号，控制所述逆变桥(2)中桥臂的导通和关断，变频器的安全信号输入所述驱动电源(14)，并通过光电隔离模块(15)输入所述控制信号发生模块(11)和所述缓冲模块(12)，所述安全信号为允许变频器驱动负载的信号，所述安全信号作为使能信号控制所述驱动电源(14)的供电，控制所述控制信号发生模块(11)和所述缓冲模块(12)输出所述控制信号。第二技术方案基于第一技术方案，其特征在于，所述驱动电源(14)包括第一稳压模块(141)、第二稳压模块(146)、PWM控制模块(142)、逆变电路模块(143)、高频隔离变压器模块(144)、整流模块(145)，所述PWM控制模块(142)输出频率及占空比均固定的PWM信号，用所述PWM信号驱动所述逆变电路模块(143)桥臂的导通和关断，所述逆变电路模块(143)由所述第二稳压模块(146)供电，产生的高频交流电经所述高频隔离变压器模块(144)电气隔离后，由整流模块(145)整流成电压一定的直流电，用于对所述逆变桥驱动模块(13)供电，所述PWM控制模块(142)由所述第一稳压模块(141)供电，所述第一稳压模块(141)的输入电源由所述安全信号获取，所述第二稳压模块(146)的输入电源由变频器内部的低压电源获取，所述安全信号作为使能信号，控制所述第一稳压模块(141)和所述第二稳压模块(146)的供电。第三技术方案基于第二技术方案，其特征在于，所述第二稳压模块(146)的输入电源由所述安全信号获取。第四技术方案基于第二技术方案，其特征在于，逆变桥(2)的各个桥臂由对应的所述逆变桥驱动模块(13)驱动，各个逆变桥驱动模块(13)设置有单独的高频隔离变压器模块(144)和整流模块(145)，各个高频隔离变压器模块(144)的原边与所述逆变电路模块(143)的输出连接，由所述逆变电路模块(143)统一供电。第五技术方案基于第四技术方案，其特征在于，所述第一稳压模块(141)为线性稳压模块或DC/DC稳压模块；所述第二稳压模块(146)线性稳压模块或DC/DC稳压模块。第六技术方案基于第五技术方案，其特征在于，所述PWM控制模块(142)为半桥PWM控制模块，所述逆变电路模块(143)为半桥电路模块。第七技术方案基于第五技术方案，其特征在于，所述PWM控制模块(142)为全桥PWM控制模块，所述逆变电路模块(143)为全桥电路模块。第八技术方案基于第一至第七技术方案中的任一项，其特征在于，所述逆变桥驱动模块(13)为带电气隔离的驱动模块。第九技术方案为安全变频器系统，其特征在于，包括变频器和变频器控制装置，所述变频器控制装置为第一至第八技术方案中的任一带安全转矩关断功能的变频器控制装置(1)。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。图1为带安全转矩关断功能的变频器控制装置的结构框图；图2是实施例的结构框图。具体实施方式本专利技术提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本专利技术的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本专利技术的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本专利技术范围的限制。图1为带安全转矩关断功能的变频器控制装置的结构框图。如图1所示，带安全转矩关断功能的变频器控制装置1与变频器的IGBT逆变桥2连接，控制IGBT逆变桥2各桥臂的导通和关断驱动负载的电机。作为变频器可以是普通的三相变频器或由多个功率单元串联构成的级联型多电平变频器，对变频器的形式没有限制。变频器控制装置1具有数字信号处理器模块(控制信号发生模块)11、逆变器PWM输出缓冲模块(缓冲模块)12、IGBT隔离驱动及保护模块(逆变桥驱动模块)13、驱动电源14、光电隔离模块15。数字信号处理器模块11为变频器数字化控制的核心，产生和输出用于控制IGBT逆变桥2的控制信号。控制信号由逆变器PWM输出缓冲模块12输入IGBT隔离驱动及保护模块13。IGBT隔离驱动及保护模块13与IGBT逆变桥2连接，驱动IGBT逆变桥2各桥臂的导通和关断，IGBT隔离驱动及保护模块13的高压驱动电源由驱动电源14提供。驱动电源14包括线性稳压模块(第一稳压模块)141、DC/DC稳压模块(第二稳压模块)146、半桥PWM控制模块(PWM控制模块)142、半桥电路模块(逆变电路模块)143、高频隔离变压器模块144、整流模块145。半桥PWM控制模块142输出频率及占空比均固定的2路互补的PWM信号用于驱动半桥电路模块143中的2只MOSFET(桥臂)的导通和关断，半桥电路模块143由DC/DC稳压模块146供电，产生的高频交流电经高频隔离变压器模块144电气隔离后，由整流模块145整流成电压一定的直流电，为IGBT隔离驱动及保护模块13供电。半桥PWM控制模块142由线性稳压模块141供电。由于半桥PWM控制模块142所需的电流较小，线性稳压模块141既可以以变频器内部的低压电源作为其输入电源也可以利用安全信号作为其输入电源。DC/DC稳压模块146以变频器内部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
带安全转矩关断功能的变频器控制装置，该变频器控制装置与变频器的逆变桥连接，通过控制逆变桥桥臂的导通和关断，使所述变频器驱动负载，其特征在于变频器控制装置包括，控制信号发生模块(11)、缓冲模块(12)、逆变桥驱动模块(13)、驱动电源(14)，所述控制信号发生模块(11)产生用于控制逆变桥(2)的控制信号，所述缓冲模块(12)用于将所述控制信号输入到逆变桥驱动模块(13)，所述逆变桥驱动模块(13)由所述驱动电源(14)供电，根据所述控制信号，控制所述逆变桥(2)中桥臂的导通和关断，变频器的安全信号输入所述驱动电源(14)，并通过光电隔离模块(15)输入所述控制信号发生模块(11)和所述缓冲模块(12)，所述安全信号为允许变频器驱动负载的信号，所述安全信号作为使能信号控制所述驱动电源(14)的供电，控制所述控制信号发生模块(11)和所述缓冲模块(12)输出所述控制信号。

【技术特征摘要】
1.带安全转矩关断功能的变频器控制装置，该变频器控制装置与变频器的逆变桥连接，通过控制逆变桥桥臂的导通和关断，使所述变频器驱动负载，其特征在于变频器控制装置包括，控制信号发生模块(11)、缓冲模块(12)、逆变桥驱动模块(13)、驱动电源(14)，所述控制信号发生模块(11)产生用于控制逆变桥(2)的控制信号，所述缓冲模块(12)用于将所述控制信号输入到逆变桥驱动模块(13)，所述逆变桥驱动模块(13)由所述驱动电源(14)供电，根据所述控制信号，控制所述逆变桥(2)中桥臂的导通和关断，变频器的安全信号输入所述驱动电源(14)，并通过光电隔离模块(15)输入所述控制信号发生模块(11)和所述缓冲模块(12)，所述安全信号为允许变频器驱动负载的信号，所述安全信号作为使能信号控制所述驱动电源(14)的供电，控制所述控制信号发生模块(11)和所述缓冲模块(12)输出所述控制信号。2.根据权利要求1所述的带安全转矩关断功能的变频器控制装置，其特征在于，所述驱动电源(14)包括第一稳压模块(141)、第二稳压模块(146)、PWM控制模块(142)、逆变电路模块(143)、高频隔离变压器模块(144)、整流模块(145)，所述PWM控制模块(142)输出频率及占空比均固定的PWM信号，用所述PWM信号驱动所述逆变电路模块(143)桥臂的导通和关断，所述逆变电路模块(143)由所述第二稳压模块(146)供电，产生的高频交流电经所述高频隔离变压器模块(144)电气隔离后，由整流模块(145)整流成电压一定的直流电，用于对所述逆变桥驱动模块(13)供电，所述PWM控制模块(142)由所述第一稳压模块(141)供电，所述第一稳压模块(141)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：段三丁，陈瑜，许利芝，凡波，
申请(专利权)人：北京合康亿盛技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11