马达驱动系统及控制方法技术方案

本公开为一种马达驱动系统及控制方法，马达驱动系统具有两个安全扭矩关断模块，以实现双路冗余设计，进而提升马达驱动系统的安全性，此外，马达驱动系统更具有诊断功能，以诊断安全扭矩关断模块是否存在故障问题。马达驱动系统确保其安全扭矩关断模块符合相关安全规范。

【技术实现步骤摘要】
马达驱动系统及控制方法
本公开为一种马达驱动系统及控制方法，特别涉及一种具有两个安全扭矩关断模块的马达驱动系统及其控制方法，用以实现双路冗余设计，并可对安全扭矩关断模块进行故障诊断。
技术介绍
在现有技术中，为防止具马达的电动机意外起动，或避免发生有人身损害的事故，人们针对马达系统类的相关产品，例如变频器(inverter)及伺服电机驱动器(servomotordrive)等，提出了安全扭矩关断(Safetytorqueoff)功能的要求。安全扭矩关断功能能使电动机达到无扭矩状态，即安全扭矩关断功能可以用作停止电动机(例如电动机的过热保护、过速保护或紧急停止)的致动过程，也可以用作防止电动机有不期望的启动及致动。因此，如何提高安全扭矩关断电路的安全性，以及如何在安全扭矩关断电路可能存在故障问题导致无法正常运行时，事先进行故障诊断，借此使安全扭矩关断电路符合平均诊断覆盖率(AverageDiagnosticCoverage，DCavg)以及安全故障失效比率(SafeFailureFraction，SFF)的相关安全需求，为目前的研发重点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种马达驱动系统，用于驱动一马达，包含:/n一控制单元；/n一第一安全扭矩关断模块，包括一第一耦合模块，且电连接于该控制单元，用以接收来自该控制单元的一第一控制信号，该第一安全扭矩关断模块转换该第一控制信号为一第一驱动信号；/n一第二安全扭矩关断模块，包括一第二耦合模块，且电连接于该控制单元，用以接收来自该控制单元的一第二控制信号，该第二安全扭矩关断模块转换该第二控制信号为一第二驱动信号；/n一第一栅极驱动电路，电连接于该第一安全扭矩关断模块，以用于接收该第一驱动信号，该第一栅极驱动电路驱动一高压侧开关，该高压侧开关电连接于该马达；/n一第二栅极驱动电路，电连接于该第二安全扭矩关断模块，以...

【技术特征摘要】
20190620 US 62/863,998;20200612 US 16/900,3261.一种马达驱动系统，用于驱动一马达，包含:
一控制单元；
一第一安全扭矩关断模块，包括一第一耦合模块，且电连接于该控制单元，用以接收来自该控制单元的一第一控制信号，该第一安全扭矩关断模块转换该第一控制信号为一第一驱动信号；
一第二安全扭矩关断模块，包括一第二耦合模块，且电连接于该控制单元，用以接收来自该控制单元的一第二控制信号，该第二安全扭矩关断模块转换该第二控制信号为一第二驱动信号；
一第一栅极驱动电路，电连接于该第一安全扭矩关断模块，以用于接收该第一驱动信号，该第一栅极驱动电路驱动一高压侧开关，该高压侧开关电连接于该马达；
一第二栅极驱动电路，电连接于该第二安全扭矩关断模块，以用于接收该第二驱动信号，该第二栅极驱动电路驱动一低压侧开关，该低压侧开关电连接于该马达；以及
一诊断模块，包括一微控制器，且电连接于该第一安全扭矩断开模块及该第二安全扭矩断开模块，以分别接收该第一驱动信号及该第二驱动信号，该诊断模块比较该第一驱动信号与该第二驱动信号，以输出一比较结果；
其中该微控制器依据该比较结果判断该第一安全扭矩关断模块及该第二安全扭矩关断模块中的至少一者是否故障。


2.如权利要求1所述的马达驱动系统，其中该第一安全扭矩断开模块包含:
一第一限流电阻，电连接于该控制单元；
一第二限流电阻，电连接于该第一限流电阻与该控制单元之间；
一第一滤波电容，与该第二限流电阻并联连接；
该第一耦合模块的一第一光耦合器，电连接于该第一限流电阻与该控制单元之间；以及
一第一转换电路，电连接于该第一耦合模块的该第一光耦合器及该第一栅极驱动电路之间，且用以依据该第一控制信号输出该第一驱动信号；以及
其中，该第二安全扭矩断开模块包含:
一第三限流电阻，电连接于该控制单元；
一第四限流电阻，电连接于该第三限流电阻与该控制单元之间；
一第二滤波电容，与该第四限流电阻并联连接；
该第二耦合模块的一第一光耦合器，电连接于该第三限流电阻与该控制单元之间；以及
一第二转换电路，电连接于该第二耦合模块的该第一光耦合器及该第二栅极驱动电路之间，且用以依据该第二控制信号输出该第二驱动信号。


3.如权利要求2所述的马达驱动系统，其中该第一转换电路包含：
一第一调节电阻，电连接于该第一耦合模块的该第一光耦合器与一电压源之间；
一第二调节电阻，电连接于该第一调节电阻与该第一耦合模块的该第一光耦合器之间；
一第一PNP双极性晶体管，该第一PNP双极性晶体管的一基极电连接于该第二调节电阻，该第一PNP双极性晶体管的一射极电连接于该电压源，该第一PNP双极性晶体管的一集极电连接于该第一栅极驱动电路；
一第一稳压电容，电连接于该第一PNP双极性晶体管的该集极及一接地端之间；以及
一第三调节电阻，电连接于该第一PNP双极性晶体管的该集极及该接地端之间，且与该第一稳压电容并联连接；以及
其中，该第二转换电路包含：
一第四调节电阻，电连接于该第二耦合模块的该第一光耦合器与一电压源之间；
一第五调节电阻，电连接于该第二调节电阻与该第二耦合模块的该第一光耦合器之间；
一第二PNP双极性晶体管，该第二PNP双极性晶体管的一基极电连接于该第五调节电阻，该第二PNP双极性晶体管的一射极电连接于该电压源，该第二PNP双极性晶体管的一集极电连接于该第二栅极驱动电路；
一第二稳压电容，电连接于该第二PNP双极性晶体管的该集极及该接地端之间；以及
一第六调节电阻，电连接于该第二PNP双极性晶体管的该集极与该接地端之间，且与该第二稳压电容并联连接。


4.如权利要求3所述的马达驱动系统，其中该诊断模块还包括一反或闸电路，该反或闸电路计算该第一驱动信号与该第二驱动信号，以输出一诊断信号至该控制单元，该控制单元比较该诊断信号、该第一控制信号与该第二控制信号，以判断该第一安全扭矩关断模块或该第二安全扭矩关断模块是否故障。


5.如权利要求4所述的马达驱动系统，其中该第一转换电路还包含:
一第七调节电阻，电连接于该电压源；
一第一NPN双极性晶体管，该第一NPN双极性晶体管的一基极电连接于该第一调节电阻，该第一NPN双极性晶体管的一射极电连接于该接地端，该第一NPN双极性晶体管的一集极电连接于该第七调节电阻；
一第八调节电阻，电连接于该电压源；以及
一第二NPN双极性晶体管，该第二NPN双极性晶体管的一基极电连接于该第七调节电阻与该第一NPN双极性晶体管的该集极之间，该第二NPN双极性晶体管的一射极电连接于该接地端，该第二NPN双极性晶体管的一集极电连接于该第八调节电阻；以及
其中该第二转换电路还包含：
一第九调节电阻，电连接于该电压源；
一第三NPN双极性晶体管，该第三NPN双极性晶体管的一基极电连接于该第四调节电阻，该第三NPN双极性晶体管的一射极电连接于该接地端，该第三NPN双极性晶体管的一集极电连接于该第九调节电阻；
一第十调节电阻，电连接于该电压源；以及
一第四NPN双极性晶体管，该第四NPN双极性晶体管的一基极电连接于该第九调节电阻与该第三NPN双极性晶体管的该集极之间，该第四NPN双极性晶体管的一射极电连接于该接地端，该第四NPN双极性晶体管的一集极电连接于该第十调节电阻。


6.如权利要求3所述的马达驱动系统，其中该第一安全扭矩断开模块还包含：
一第五限流电阻，电连接于该控制单元；
一第六限流电阻，串联连接于该第一限流电阻及该第五限流电阻之间，且与该第二限流电阻并联连接；以及
该第一耦合模块的一第二光耦合器，电连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奕然，周逸凯，江伯崧，陈建豪，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71