一种电容充放电电路及机电伺服系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电容充放电电路及机电伺服系统。当机电伺服系统启动时，预充电电路从直流电源中获取电能为支撑电容预充电，以避免直流电源两端电压直接加在支撑电容上，从而减小了系统启动时的冲击电流，提高了整个系统的可靠性及使用寿命；在支撑电容预充电完成后，放电开关电路将支撑电容接入直流母线上，以保证支撑电容在系统正常工作时能够起到支撑直流母线电压的作用；在系统长时制动时，放电开关电路将支撑电容接入直流母线上，制动电路可消耗掉系统的制动能量及支撑电容上的能量；在系统短时制动时，放电开关电路断开支撑电容与直流母线的连接，制动电路只消耗掉系统的制动能量，使支撑电容上的能量基本不损失，从而保证系统的快速性。从而保证系统的快速性。从而保证系统的快速性。

【技术实现步骤摘要】
一种电容充放电电路及机电伺服系统


[0001]本专利技术涉及机电伺服系统领域，特别是涉及一种电容充放电电路及机电伺服系统。

技术介绍

[0002]目前，由直流电源(如电池)直接供电的机电伺服系统得到较好的发展。请参照图1，图1为现有技术中的一种由直流电源直接供电的机电伺服系统的结构示意图。图1中，在伺服系统处于工作状态时，支撑电容用于支撑为伺服系统供电的直流母线的电压；在伺服系统处于制动状态时，开启制动电路，伺服系统反馈的能量和支撑电容上的能量均通过制动电路消耗。
[0003]但是，当直流电源开始为伺服系统供电使系统启动时，直流电源两端电压将会直接加在支撑电容上，导致出现较大的电流冲击，严重时将会损坏制动电路及直流电源的部件，使得伺服系统无法正常启动，从而降低了整个系统的使用寿命。而且，伺服系统无论是处于长时制动还是短时制动，均会将支撑电容上的能量通过制动电路消耗，但伺服系统短时制动时会很快回到工作状态，此时支撑电容因消耗掉部分能量需重新充电，从而影响伺服系统的快速性。
[0004]因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种电容充放电电路及机电伺服系统，减小了系统启动时的冲击电流，提高了整个系统的可靠性及使用寿命；保证支撑电容在系统正常工作时能够起到支撑直流母线电压的作用；在系统长时制动时，制动电路可消耗掉系统制动时反馈的能量及支撑电容上的能量；在系统短时制动时，制动电路只消耗掉系统制动时反馈的能量，从而保证机电伺服系统的快速性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电容充放电电路，应用于由直流电源供电且包含支撑电容的机电伺服系统，包括：
[0007]第一端与所述直流电源的正端连接、第二端与所述支撑电容的第一端连接的预充电电路，用于当所述机电伺服系统启动时，从所述直流电源中获取电能为所述支撑电容预充电；其中，所述支撑电容的第二端接入所述直流电源的负端；
[0008]与所述预充电电路并联的放电开关电路，用于在所述支撑电容预充电完成后或在所述机电伺服系统的制动时间不小于预设时间阈值时，导通自身所在支路；在所述制动时间小于所述预设时间阈值时，断开自身所在支路；
[0009]第一端与所述直流电源的正端连接、第二端与所述直流电源的电源负端连接的制动电路，用于在所述机电伺服系统处于制动时进入工作状态，以消耗掉所述机电伺服系统制动时反馈的能量或所述支撑电容上的能量。
[0010]优选地，所述制动电路包括第一防反灌电路、制动电阻及制动开关电路；其中：
[0011]所述第一防反灌电路的第一端作为所述制动电路的第一端，所述第一防反灌电路的第二端与所述制动电阻的第一端连接，所述制动电阻的第二端与所述制动开关电路的第一端连接，所述制动开关电路的第二端作为所述制动电路的第二端；其中，所述第一防反灌电路只允许电流从自身的第一端流向第二端；
[0012]所述制动开关电路用于在所述机电伺服系统处于制动时，导通自身所在支路；在所述机电伺服系统处于非制动时，断开自身所在支路。
[0013]优选地，所述预充电电路包括所述第一防反灌电路、所述制动电阻及第二防反灌电路；其中：
[0014]所述第一防反灌电路的第一端作为所述预充电电路的第一端，所述制动电阻的第二端分别与所述制动开关电路的第一端和所述第二防反灌电路的第一端连接，所述第二防反灌电路的第二端作为所述预充电电路的第二端；其中，所述第二防反灌电路只允许电流从自身的第一端流向第二端。
[0015]优选地，所述第一防反灌电路和所述第二防反灌电路均为二极管；其中：
[0016]所述二极管的阳极作为所述第一防反灌电路和所述第二防反灌电路的第一端，所述二极管的阴极作为所述第一防反灌电路和所述第二防反灌电路的第二端。
[0017]优选地，所述制动开关电路包括第一开关管；其中：
[0018]所述第一开关管的第一端作为所述制动开关电路的第一端，所述第一开关管的第二端作为所述制动开关电路的第二端，所述第一开关管的控制端接入用于控制所述第一开关管导通状态的制动信号；其中，所述第一开关管在所述机电伺服系统处于制动时处于导通状态；在所述机电伺服系统处于非制动时处于断开状态。
[0019]优选地，所述放电开关电路包括第二开关管；其中：
[0020]所述第二开关管的第一端分别与所述直流电源的正端和所述预充电电路的第一端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述支撑电容的第一端和所述预充电电路的第二端连接，所述第二开关管的控制端接入用于控制所述第二开关管导通状态的驱动信号；其中，所述第二开关管在所述支撑电容预充电完成后或在所述机电伺服系统的制动时间不小于预设时间阈值时处于导通状态；在所述制动时间小于所述预设时间阈值时处于断开状态。
[0021]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种机电伺服系统，包括支撑电容及上述任一种电容充放电电路。
[0022]本专利技术提供了一种电容充放电电路，包括预充电电路、放电开关电路及制动电路。当直流电源开始为机电伺服系统供电使系统启动时，预充电电路从直流电源中获取电能为支撑电容预充电，以避免直流电源两端电压直接加在支撑电容上，从而减小了系统启动时的冲击电流，提高了整个系统的可靠性及使用寿命；在支撑电容预充电完成后，放电开关电路将支撑电容接入直流母线上，以保证支撑电容在系统正常工作时能够起到支撑直流母线电压的作用；在系统长时制动时，放电开关电路将支撑电容接入直流母线上，制动电路可消耗掉系统制动时反馈的能量及支撑电容上的能量；在系统短时制动时，放电开关电路断开支撑电容与直流母线的连接，制动电路只消耗掉系统制动时反馈的能量，使支撑电容上的能量基本不损失，此时系统再次回到工作状态时支撑电容无需重新充电，从而保证机电伺
服系统的快速性。
[0023]本专利技术还提供了一种机电伺服系统，与上述电容充放电电路具有相同的有益效果。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为现有技术中的一种由直流电源直接供电的机电伺服系统的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例提供的一种电容充放电电路的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例提供的一种电容充放电电路的具体结构示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例提供的一种电容充放电电路的常规结构示意图；
[0029]图5(a)为本专利技术实施例提供的一种支撑电容预充电时的开关导通状态图；
[0030]图5(b)为本专利技术实施例提供的一种支撑电容预充电完成后的开关导通状态图；
[0031]图5(c)为本专利技术实施例提供的一种机电伺服系统短时制动时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容充放电电路，其特征在于，应用于由直流电源供电且包含支撑电容的机电伺服系统，包括：第一端与所述直流电源的正端连接、第二端与所述支撑电容的第一端连接的预充电电路，用于当所述机电伺服系统启动时，从所述直流电源中获取电能为所述支撑电容预充电；其中，所述支撑电容的第二端接入所述直流电源的负端；与所述预充电电路并联的放电开关电路，用于在所述支撑电容预充电完成后或在所述机电伺服系统的制动时间不小于预设时间阈值时，导通自身所在支路；在所述制动时间小于所述预设时间阈值时，断开自身所在支路；第一端与所述直流电源的正端连接、第二端与所述直流电源的电源负端连接的制动电路，用于在所述机电伺服系统处于制动时进入工作状态，以消耗掉所述机电伺服系统制动时反馈的能量或所述支撑电容上的能量。2.如权利要求1所述的电容充放电电路，其特征在于，所述制动电路包括第一防反灌电路、制动电阻及制动开关电路；其中：所述第一防反灌电路的第一端作为所述制动电路的第一端，所述第一防反灌电路的第二端与所述制动电阻的第一端连接，所述制动电阻的第二端与所述制动开关电路的第一端连接，所述制动开关电路的第二端作为所述制动电路的第二端；其中，所述第一防反灌电路只允许电流从自身的第一端流向第二端；所述制动开关电路用于在所述机电伺服系统处于制动时，导通自身所在支路；在所述机电伺服系统处于非制动时，断开自身所在支路。3.如权利要求2所述的电容充放电电路，其特征在于，所述预充电电路包括所述第一防反灌电路、所述制动电阻及第二防反灌电路；其中：所述第一防反灌电路的第一端作为所述预充电电路的第一端，所述制动电阻的第二端分别与所述制动开...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟令辉，华仕容，李莎莎，孙恒博，刘华峰，
申请(专利权)人：四川航天烽火伺服控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：