一种安全力矩中断电路及采用安全力矩中断电路的变频器制造技术

本发明专利技术公开了一种带安全力矩中断电路的变频器，涉及变频器领域。目前业界多采用数字电路和控制器实现安全力矩中断功能，但可靠性依赖控制器，失效概率相对较高。本变频器的安全力矩中断电路包括2个独立控制的输入信号端IN1和IN2、通断控制单元、控制逻辑单元、电源控制单元和驱动信号源，IN1和IN2分别连接到控制逻辑单元和电源控制单元，控制逻辑单元与通断控制单元的n个电流放大器件独立连接，电源控制单元与n个电流放大器件独立连接，驱动信号源与电流放大器件独立连接，n个电流放大器件与逆变单元的n×m个m≥1绝缘栅双极型晶体管的门极独立连接以驱动逆变单元的闭合和断开操作。通过硬件电路实现安全力矩中断功能，提升可靠性，降低失效概率。

A safe torque interruption circuit and a frequency converter with safe torque interruption circuit

【技术实现步骤摘要】
一种安全力矩中断电路及采用安全力矩中断电路的变频器
本专利技术涉及变频器领域，尤其涉及一种带安全力矩中断电路的变频器。
技术介绍
变频器是控制交流电动机的转速、电流的控制设备。变频器主要包含整流滤波单元、逆变单元、驱动电路、安全力矩中断电路、保护电路等部分。安全力矩中断功能可用于构建安全或监控电路，在危险的情况下可使传动停车。另一个功能应用是防误启动开关，使传动不需要断电就可以进行短时间的维护操作，如清洁或非电气部件的操作。目前，业界多采用数字电路和控制器来实现安全力矩中断功能，但此方案的安全力矩中断功能的可靠性依赖控制器，无法显著降低危险失效的概率。因此，为克服上述缺陷，设计一种仅使用硬件电路实现的安全力矩中断功能，并具有冗余结构。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种带安全力矩中断电路的变频器，以提升安全力矩中断功能的可靠性为目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。一种安全力矩中断电路，包括2个独立控制的输入信号端IN1和IN2、通断控制单元、控制逻辑单元和电源控制单元，所述的输入信号端IN1连接到控制逻辑单元，输入信号端IN2连接到电源控制单元，所述的控制逻辑单元与通断控制单元的使能端连接以控制使能信号，所述的电源控制单元与通断控制单元的供电端连接以控制通断控制单元的供电；通断控制单元的输入端与驱动信号源连接以输入PWM脉宽调制信号；所述的通断控制单元的输出端与逆变单元连接以驱动逆变单元的闭合和断开操作。通过仅使用硬件电路实现安全力矩中断功能，相比于传统地采用数字电路和控制器实现安全力矩中断功能，可有效提升安全力矩中断功能的可靠性，可显著降低危险失效概率，提升了安全性。作为优选技术手段：所述的通断控制单元包括多个电流放大器件，每个电流放大器件均设有输入端、输出端和使能端，所述的电源控制单元设有一个输出端口与每个电流放大器件的电源端对应连接，所述的控制逻辑单元与每个电流放大器件的使能端独立连接。可有效控制每个电流放大器件的供电和每个电流放大器件的使能信号，在保持电路结构基本不变的前提下，通过采用多个电流放大器件独立连接控制信号，来提供所需的硬件故障裕度，具有良好的灵活性。作为优选技术手段：每个所述的电流放大器件的输入端均与所述的驱动信号源相连。为每个电流放大器件提供独立的PWM脉宽调制信号，经过通断控制单元的电流放大后，用于驱动绝缘栅双极型晶体管的闭合和断开操作，向电机提供所需的电压和电流。作为优选技术手段：所述的电流放大器件数量与逆变单元设的绝缘栅双极型晶体管相对应，每个电流放大器件的输出端连接到对应的绝缘栅双极型晶体管的门极。提供独立控制连接，便于实现独立的闭合和断开操作控制。作为优选技术手段所述的通断控制单元包括n个电流放大器件，每个所述的电流放大器件与逆变单元的m个，其中m≥1；绝缘栅双极型晶体管对应连接。具备两种关断驱动信号路径的能力，提供了简单的冗余电路设计结构，电路可靠性高，成本低。n个电流放大器件与逆变单元的n×m个绝缘栅双极型晶体管的门极独立连接以驱动逆变单元的闭合和断开操作。作为优选技术手段：所述的电流放大器件采用隔离型光电耦合电路或隔离型磁耦合电路。输入端与输出端实现电气隔离，电气稳定性好。作为优选技术手段：每个电流放大器件的使能端信号和电源控制输入端信号均能独立受到控制。互不影响，实现冗余控制。本专利技术的另一个目的是提出一种变频器。一种变频器，包括逆变单元、驱动信号源，还包括前述的安全力矩中断电路。作为优选技术手段：当控制输入信号端IN1接通时，通断控制单元的使能信号被拉低，从而阻断了驱动信号源的驱动信号路径，实现了安全力矩中断功能；当控制输入信号端IN2接通时，电源控制单元断开，切断了通断控制单元的供电，从而阻断了驱动信号源的驱动信号路径，实现了安全力矩中断功能。有益效果：通过仅使用硬件电路实现安全力矩中断功能，相比于传统地采用数字电路和控制器实现安全力矩中断功能，可有效提升安全力矩中断功能的可靠性，可显著降低危险失效概率，提升了安全性；在保持电路结构基本不变的前提下，通过采用多个电流放大器件独立连接控制信号，实现相互独立的控制来提供所需的硬件故障裕度，具有良好的灵活性。附图说明图1是本专利技术变频器电路原理框图。图中：1-控制逻辑单元；2-电源控制单元；3-通断控制单元；4-逆变单元；5-驱动信号源；301-电流放大器件；401-绝缘栅双极型晶体管。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。如图1所示，一种安全力矩中断电路，包括2个独立控制的输入信号端IN1和IN2、通断控制单元3、控制逻辑单元1和电源控制单元2，所述的输入信号端IN1连接到控制逻辑单元1，输入信号端IN2连接到电源控制单元2，所述的控制逻辑单元1与通断控制单元3的使能端连接以控制使能信号，所述的电源控制单元2与通断控制单元3的供电端连接以控制通断控制单元3的供电；通断控制单元3的输入端与驱动信号源5连接以输入PWM脉宽调制信号；所述的通断控制单元3的输出端与逆变单元4连接以驱动逆变单元4的通断操作。采用上述安全力矩中断电路的变频器，包括整流滤波单元、逆变单元4、驱动电路、安全力矩中断电路和保护电路。为了实现硬件故障裕度，通断控制单元3包括n个电流放大器件301，每个电流放大器件301均设有输入端、输出端和使能端，电源控制单元2设有1个输出端口与每个电流放大器件301的电源端对应连接，控制逻辑单元1与每个电流放大器件301的使能端独立连接，每个电流放大器件301的使能端信号和电源输入端均可以独立受到控制，逆变单元4设有n×m个,其中m≥1；绝缘栅双极型晶体管401，每个电流放大器件301的输出端连接到对应m个的绝缘栅双极型晶体管401的门极，驱动信号源5与每个电流放大器件301的驱动信号端独立连接,为每个电流放大器件301提供独立的PWM脉宽调制信号，经过通断控制单元3的电流放大后，用于驱动绝缘栅双极型晶体管401的闭合和断开操作，向电机提供所需的电压和电流。可有效实现对每个电流放大器件301的供电和控制每个电流放大器件301的使能信号，在保持电路结构基本不变的前提下，通过采用n个电流放大器件301独立连接控制信号，实现每个绝缘栅双极型晶体管401独立的闭合和断开操作控制，来提供所需的硬件故障裕度，具有良好的灵活性。当控制输入信号端IN1接通时，通断控制单元3的使能信号被拉低，从而阻断了驱动信号源5的驱动信号路径，实现了安全力矩中断功能。当控制输入信号端IN2接通时，电源控制单元2断开，切断了通断控制单元3的供电，从而阻断了驱动信号源5的驱动信号路径，实现了安全力矩中断功能。通过仅使用硬件电路实现安全力矩中断功能且具有冗余控制硬件电路结构，相比于传统地采用数字电路和控制器实现安全力矩中断功能，可有效提升安全力矩中断功能的可靠性，可显著降低危险失效概率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全力矩中断电路，其特征在于：包括2个独立控制的输入信号端IN1和IN2、通断控制单元（3）、控制逻辑单元（1）和电源控制单元（2），所述的输入信号端IN1连接到控制逻辑单元（1），输入信号端IN2连接到电源控制单元（2），所述的控制逻辑单元（1）与通断控制单元（3）的使能端连接以控制使能信号，所述的电源控制单元（2）与通断控制单元（3）的供电端连接以控制通断控制单元（3）的供电；通断控制单元（3）的输入端与驱动信号源（5）连接以输入PWM脉宽调制信号；所述的通断控制单元（3）的输出端与逆变单元（4）连接以驱动逆变单元（4）的通断操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种安全力矩中断电路，其特征在于：包括2个独立控制的输入信号端IN1和IN2、通断控制单元（3）、控制逻辑单元（1）和电源控制单元（2），所述的输入信号端IN1连接到控制逻辑单元（1），输入信号端IN2连接到电源控制单元（2），所述的控制逻辑单元（1）与通断控制单元（3）的使能端连接以控制使能信号，所述的电源控制单元（2）与通断控制单元（3）的供电端连接以控制通断控制单元（3）的供电；通断控制单元（3）的输入端与驱动信号源（5）连接以输入PWM脉宽调制信号；所述的通断控制单元（3）的输出端与逆变单元（4）连接以驱动逆变单元（4）的通断操作。


2.根据权利要求1所述的一种安全力矩中断电路，其特征在于：所述的通断控制单元（3）包括多个电流放大器件（301），每个电流放大器件（301）均设有输入端、输出端和使能端，所述的电源控制单元（2）设有一个输出端口与每个电流放大器件（301）的电源端对应连接，所述的控制逻辑单元（1）与每个电流放大器件（301）的使能端独立连接。


3.根据权利要求2所述的一种安全力矩中断电路，其特征在于：每个所述的电流放大器件（301）的输入端均与所述的驱动信号源相连。


4.根据权利要求2所述的一种安全力矩中断电路，其特征在于：所述的电流放大器件（301）数量与逆变单元（4）设...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾立荣，方阳，赵宝社，严伟灿，
申请(专利权)人：卧龙电气驱动集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33