一种电机控制器及其过流保护电路制造技术

本实用新型专利技术属于电气设备及工程技术领域，具体涉及一种电机控制器及其过流保护电路。在电机控制器过流保护电路增设了赋值模块及延时电路，赋值模块位于微处理器内部，可以灵活的调整过流保护的阀值；延时电路用于提供三个上桥功率开关管和三个下桥功率开关管的关断时间间隔；两种措施都可以显著减小功率回路寄生电感的感生电势，更为可靠有效的解决了功率开关管过流损坏的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电机控制器及其过流保护电路
本技术属于电气设备及工程
，具体涉及一种电机控制器及其过流保护电路。
技术介绍
对于一般的电机控制器，例如：变频器，车辆控制器等，普遍采用的功率拓扑回路是三相逆变桥，将直流母线电压逆变为三相交流输出电压以驱动电机运行，目前三相逆变桥普遍使用的功率开关管是MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)和IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，功率开关管的安全可靠性对于电机控制器的安全运行起着关键作用。电机控制器使用过程中，由于电机的绝缘损坏，外部接线短路等原因会引起电机控制器输出过流，过大的输出电流导致功率开关管发热，如果不及时关断功率开关管将导致功率开关管过热损坏。在功率开关管关断时，功率回路的寄生电感将产生感生电势，感生电势的大小与回路的寄生电感量成正比，与回路的电流变化量成正比，与功率开关管的关断时间成反比；该感生电势与母线电压将一起叠加在功率开关管的集电极和发射极之间，使得功率开关管集电极和发射极两端的电压可能超过功率开关管耐压值，导致功率开关管过压损坏。普遍的，MOSFET的耐压和耐电流能力与其本身的温度有关，温度越高，耐压越高，耐电流能力越低；温度越低，耐压越低，耐电流能力越高。目前电机控制器输出过流保护的主要方式是采样输出电流信号，电流信号经过电路调理后送到过流比较器，并与预先设定的硬件过流电压基准进行比较输出过流信号，通过过流信号锁存器锁存，然后将锁存器输出连接到功率开关管门极驱动信号缓冲器的使能端，同时关断由微处理器输出的六路功率开关管门极驱动信号，具体框图见附图1。该电机控制器过流保护的方法存在的问题是在电机控制器运行过程中，当功率回路寄生电感较大，控制器的功率模块温度较低或直流母线电压较高时，功率开关管发生过流，关断功率开关管时，仍有可能引起功率开关管过压损坏。基于上述问题，一般采用降低过流发生时功率开关管的门极关断速度来降低功率开关管关断时寄生电感产生的感生电势。但是该方法需要复杂的电路或者成本较高的专用门极驱动芯片来实现，可靠性较差或者成本较高。
技术实现思路
为了更可靠有效的解决功率开关管过流损坏的问题，本技术提出一种电机控制器过流保护电路及具有该过流保护电路的电机控制器。本技术的技术解决方案是提供一种电机控制器过流保护电路，其特殊之处在于：包括电流信号采样电路、电流信号调理电路、微处理器、过流信号锁存器、延时电路、三相上桥门极驱动信号缓冲器、三相下桥门极驱动信号缓冲器以及三相逆变单元；上述微处理器包括过流比较器、DAC转换器(Digital-to-AnalogConverter，以下简称DAC转换器)及赋值模块；上述赋值模块用于根据控制器功率模块的温度、控制器的输出电流或直流母线电压设定过流电压基准；赋值模块的输出端通过DAC转换器与过流比较器的同相输入端连接；上述电流信号采样电路的输出端与电流信号调理电路的输入端连接；上述电流信号调理电路的输出端与过流比较器的反相输入端连接；过流比较器的输出端与过流信号锁存器的输入端连接；过流信号锁存器的输出端分别与延时电路及三相上桥门极驱动信号缓冲器的输入端或三相下桥门极驱动信号缓冲器的输入端连接，延时电路的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输入端或三相上桥门极驱动信号缓冲器输入端连接，三相上桥门极驱动信号缓冲器的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输出端均与三相逆变单元的输入端连接；过流信号锁存器的输出端的输出信号与延时电路的输出端输出信号之间的延时时间应长于功率开关管关断的时间，同时该延时时间也不应过长，否则过大过久的电流会引起功率开关管过热损坏。微处理器的上桥门极驱动信号输出端与三相上桥门极驱动信号缓冲器连接，微处理器的下桥门极驱动信号输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器连接。三相上桥门极驱动信号缓冲器和三相下桥门极驱动信号缓冲器，两者具有相同的内部结构，同时具有信号输出使能端，当输出使能端使能时，封闭门极信号输出。三相逆变单元的功率开关管根据门极驱动信号的电平高低状态开通或关断。该方案中，微处理器的型号为TMS320F28035，包含内部比较器，DAC转换器，比较器的反相输入端接收电流信号调理电路输出的信号Icur，比较器的同相输入端接收DAC模块的输出值AREF，DAC的输入值是软件赋值DREF，DREF值可以根据控制器功率模块的温度、控制器的输出电流或直流母线电压调整(不限于这三个条件，设计人员可进行灵活的设计)；过流比较器通过比较Icur和AREF的值输出过流信号OC。同时，该微处理器也负责产生和输出门极驱动信号到门极驱动信号缓冲器。本技术还提供另外一种电机控制器过流保护电路，其特殊之处在于：包括电流信号采样电路、电流信号调理电路、DAC转换器、过流比较器、微处理器、过流信号锁存器、延时电路、三相上桥门极驱动信号缓冲器、三相下桥门极驱动信号缓冲器以及三相逆变单元；上述微处理器包括赋值模块，微处理器的上桥门极驱动信号输出端与三相上桥门极驱动信号缓冲器连接，微处理器的下桥门极驱动信号输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器连接；上述赋值模块用于根据控制器功率模块的温度、控制器的输出电流或直流母线电压设定过流电压基准；赋值模块的输出端通过DAC转换器与过流比较器的同相输入端连接；上述电流信号采样电路的输出端与电流信号调理电路的输入端连接；上述电流信号调理电路的输出端与过流比较器的反相输入端连接；过流比较器的输出端与过流信号锁存器的输入端连接；过流信号锁存器的输出端分别与延时电路及三相上桥门极驱动信号缓冲器的输入端或三相下桥门极驱动信号缓冲器的输入端连接，延时电路的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输入端或三相上桥门极驱动信号缓冲器输入端连接，三相上桥门极驱动信号缓冲器的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输出端均与三相逆变单元的输入端连接。该方案中的微处理器不包括过流比较器和DAC模块，需要引入一个外部过流比较器和DAC模块，同样该DAC模块的输入值可通过赋值模块灵活修改。进一步地，上述过流信号锁存器包括RS触发器，RS触发器包括两个与非门U4A和U4B，RS触发器的置位端连接过流比较器的输出端，复位端连接到微处理器的输出引脚，微处理器负责复位RS触发器。触发器的输出端分别与三相上桥门极驱动信号缓冲器或三相下桥门极驱动信号缓冲器的使能端及延时电路的输入端连接；延时电路的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器或三相上桥门极驱动信号缓冲器的使能端连接，三相下桥门极驱动信号缓冲器和三相上桥门极驱动信号缓冲器的输出端分别驱动三路下桥功率开关管和三路上桥功率开关管。进一步地，上述延时电路为RC滤波电路，包括电阻R20和电容C20，U4A的输出端与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端与三相下桥门极驱动信号缓冲器或三相上桥门极驱动信号缓冲器的使能端连接；电容C20的高压端与电阻R20的另一端连接，电容C20的低压端接地。进一步地，上述电流信号采样电路采样输出电流，包括电流霍尔传感器和信号采样电路，电流霍尔传感器的作用是将输出电流转换为电压信号并实现电气隔离，信号采样电路包含一个运算放大器，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机控制器过流保护电路，其特征在于：包括电流信号采样电路、电流信号调理电路、微处理器、过流信号锁存器、延时电路、三相上桥门极驱动信号缓冲器、三相下桥门极驱动信号缓冲器以及三相逆变单元；所述微处理器包括过流比较器、DAC转换器及赋值模块；所述赋值模块用于根据控制器功率模块的温度、控制器的输出电流或直流母线电压设定过流电压基准；赋值模块的输出端通过DAC转换器与过流比较器的同相输入端连接；所述电流信号采样电路的输出端与电流信号调理电路的输入端连接；所述电流信号调理电路的输出端与过流比较器的反相输入端连接；过流比较器的输出端与过流信号锁存器的输入端连接；过流信号锁存器的输出端分别与延时电路及三相上桥门极驱动信号缓冲器的输入端或三相下桥门极驱动信号缓冲器的输入端连接，延时电路的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输入端或三相上桥门极驱动信号缓冲器输入端连接，三相上桥门极驱动信号缓冲器的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输出端均与三相逆变单元的输入端连接；微处理器的上桥门极驱动信号输出端与三相上桥门极驱动信号缓冲器连接，微处理器的下桥门极驱动信号输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器连接。

【技术特征摘要】
1.一种电机控制器过流保护电路，其特征在于：包括电流信号采样电路、电流信号调理电路、微处理器、过流信号锁存器、延时电路、三相上桥门极驱动信号缓冲器、三相下桥门极驱动信号缓冲器以及三相逆变单元；所述微处理器包括过流比较器、DAC转换器及赋值模块；所述赋值模块用于根据控制器功率模块的温度、控制器的输出电流或直流母线电压设定过流电压基准；赋值模块的输出端通过DAC转换器与过流比较器的同相输入端连接；所述电流信号采样电路的输出端与电流信号调理电路的输入端连接；所述电流信号调理电路的输出端与过流比较器的反相输入端连接；过流比较器的输出端与过流信号锁存器的输入端连接；过流信号锁存器的输出端分别与延时电路及三相上桥门极驱动信号缓冲器的输入端或三相下桥门极驱动信号缓冲器的输入端连接，延时电路的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输入端或三相上桥门极驱动信号缓冲器输入端连接，三相上桥门极驱动信号缓冲器的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输出端均与三相逆变单元的输入端连接；微处理器的上桥门极驱动信号输出端与三相上桥门极驱动信号缓冲器连接，微处理器的下桥门极驱动信号输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器连接。2.一种电机控制器过流保护电路，其特征在于：包括电流信号采样电路、电流信号调理电路、DAC转换器、过流比较器、微处理器、过流信号锁存器、延时电路、三相上桥门极驱动信号缓冲器、三相下桥门极驱动信号缓冲器以及三相逆变单元；所述微处理器包括赋值模块，微处理器的上桥门极驱动信号输出端与三相上桥门极驱动信号缓冲器连接，微处理器的下桥门极驱动信号输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器连接；所述赋值模块用于根据控制器功率模块的温度、控制器的输出电流或直流母线电压设定过流电压基准；赋值模块的输出端通过DAC转换器与过流比较器的同相输入端连接；所述电流信号采样电路的输出端与电流信号调理电路的输入端连接；所述电流信号调理电路的输出端与过流比较器的反相输入端连接；过流比较器的输出端与过流信号锁存器的输入端连接；过流信号锁存器的输出端分别与延时电路及三相上桥门极驱动信号缓冲器的输入端或三相下桥门极驱动信号缓冲器的输入端连接，延时电路的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输入端或三相上桥门极驱动信号缓冲器输入端连接，三相上桥门极驱动信号缓冲器的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器输出端均与三相逆变单元的输入端连接。3.根据权利要求1或2所述的电机控制器过流保护电路，其特征在于：所述过流信号锁存器包括RS触发器，RS触发器包括两个与非门U4A和U4B，RS触发器的置位端连接过流比较器的输出端，复位端连接到微处理器的输出引脚；触发器的输出端分别与三相上桥门极驱动信号缓冲器或三相下桥门极驱动信号缓冲器的使能端及延时电路的输入端连接；延时电路的输出端与三相下桥门极驱动信号缓冲器或三相上桥门极驱动信号缓冲器的使能端连接，三相下桥门极驱动信号缓冲器和三相上...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪之文，谢红普，胡世忠，张随保，刘健，
申请(专利权)人：谢红普，
类型：新型
国别省市：陕西,61