一种具有涌流限制的电机控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有涌流限制的电机控制系统，它包括MCU模块、交直流转换电路和功率逆变拓扑电路，所述交直流转换电路的输入端连接电网输入的交流电，所述交直流转换电路的输出端与功率逆变拓扑电路的输入端相连，所述功率逆变拓扑电路的输出端与电机相连；所述交直流转换电路包括可控硅T1、整流桥D和直流电容器CE1，所述整流桥D的两个交流输入端分别连接交流电的火线L和零线N，所述可控硅T1串联在所述整流桥D的一个交流输入端上，所述MCU模块的I/O口与可控硅T1相连。本实用新型专利技术提供一种具有涌流限制的电机控制系统，当电机控制系统接入电网时，对交流转直流电路中大容量直流电容器从零电压充电到最大电压所产生的涌流进行限制。进行限制。进行限制。

【技术实现步骤摘要】
一种具有涌流限制的电机控制系统


[0001]本技术涉及一种具有涌流限制的电机控制系统，属于电机控制领域。

技术介绍

[0002]目前，目前变频技术已在电机驱动行业得到广泛应用，对于电网供电的电机驱动系统需要进行交流转直流再转交流的变换过程(AC
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DC
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AC)。此类具有涌流限制的电机控制系统包括交流转直流电路(AC
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DC)、功率逆变电路(DC
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AC)、给控制电路供电的辅助电源电路、MCU控制电路。
[0003]交流转直流电路(AC
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DC)一般由整流桥及大容量滤波电容器进行整流滤波并输出直流电。其次，直流电再经过由功率半导体开关器件组成的逆变电路转换成更高频率的交流电对电机进行驱动。这一过程将电网输入的低频交流电转换成高频的交流电输出，即实现电机控制的频率转换。
[0004]当具有涌流限制的电机控制系统接入电网时，输入的交流电经由整流桥对大容量直流电容器进行充电，电容器的充电电流与电容器的容值及电容器两端的电压变化速率成正比关系。在容值一定的情况下，降低电容器两端的电压变化速率可减小充电电流。如果输入交流电直接通过整流桥对电容器进行充电，电容器两端的电压将以极快的速度上升并达到交流电压的最大值。因为电容器两端的电压快速上升，根据电容器充放电特性，此时交流电输入端将产生一个较大的涌流，其大小往往是电机控制器系统正常工作电流的10
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20倍。大的涌流会引起交流转直流电路(AC
‑/>DC)中相关器件的损坏，同时也会引起电路中的保护类器件损坏。如损坏保险丝、整流桥及大容量电容等器件。此外，交流端电流的突然变化会导致电网电压下降，造成电网电压波动，使得同一网络的其他负载设备受到干扰，比如灯、显示器的闪烁等现象。为了避免这种干扰现象，IEC61000
‑3‑
3 国际EMC标准规定了相关设备的最大涌流水平以限制设备对电网电压波动的影响。
[0005]现有方案一，所使用的是传统的涌流限制电路解决方案，在整流桥的交流输入端串联一个电阻R1，再在电阻R1上并联一个继电器K1，电容器充电所产生的涌流受到串联在交流端的电阻R1的限制。电阻R1可以是一个定值电阻也可以是热敏电阻。热敏电阻通常使用NTC，因为系统在启动时NTC处于冷态，此时会有一个高电阻值对涌流进行限制。稳态时NTC阻值会降低，减少电阻的功率损耗。另外，使用继电器K1作为电阻R1的旁路开关，当电容完成充电或达到某个电压值时，由MCU对继电器K1进行控制，继电器常开触点吸合并将电阻R1短路，利用继电器触点的低阻抗来代替电阻R1，避免电阻R1在电路中带来的功率损耗。但是该方案存在如下缺点：
[0006]1、电容器充电完成后，继电器需持续导通，所以继电器线圈需持续供电且电流消耗大。
[0007]2、机械振动会引起继电器触点断开风险。
[0008]3、继电器的机械触点易产生噪声。
[0009]4、触点切换产生火花导致易燃环境的爆炸风险。
[0010]5、继电器体积较大，增加PCB设计尺寸。
[0011]6、电阻R1需要承受较大电流冲击，必须选择低阻值大功率的电阻，电阻成本高。如果使用热敏电阻，其成本要远高于普通电阻。另外，如后级负载有过载现象，系统上电瞬间电阻R1会因过载而被烧毁，增加了系统的不可靠性。
[0012]方案二对比方案一是将方案一的继电器K1改为半导体开关可控硅T1，解决了继电器的缺点问题。与方案一相同，涌流限制同样由串联在交流输入端的电阻R1进行限制，当电容器完成充电或达到某个电压值时由MCU控制电路对可控硅T1进行控制，可控硅T1导通，主电极1脚、2脚将电阻R1短路，使负载电流流经T1，避免电阻R1在电路中产生的功率损耗。可控硅导通时会有一定的导通阻抗，当后级负载功率较大时，可控硅会产出功率损耗而发热，为了避免可控硅因过热坏，使用时可控硅需要加装额外散热器。
[0013]方案二虽然解决了方案一使用继电器所带来的问题，但无法避免使用电阻R1所带来的不可靠性问题：
[0014]电阻R1需要承受较大电流冲击，必须选择低阻值大功率的电阻，电阻成本高。如果使用热敏电阻，其成本要远高于普通电阻。另外，如后级负载有过载现象，系统上电瞬间电阻R1会因过载而被烧毁，增加了系统的不可靠性。

技术实现思路

[0015]本技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种具有涌流限制的电机控制系统，当电机控制系统接入电网时，对交流转直流电路中大容量直流电容器从零电压充电到最大电压所产生的涌流进行限制。
[0016]为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是：
[0017]一种具有涌流限制的电机控制系统，它包括MCU模块、交直流转换电路和功率逆变拓扑电路，所述交直流转换电路的输入端连接电网输入的交流电，所述交直流转换电路的输出端与功率逆变拓扑电路的输入端相连，所述功率逆变拓扑电路的输出端与电机相连；
[0018]所述交直流转换电路包括可控硅T1、整流桥D和直流电容器CE1，所述整流桥D 的两个交流输入端分别连接交流电的火线L和零线N，所述可控硅T1串联在所述整流桥D的一个交流输入端上；
[0019]所述MCU模块用于对交直流转换电路输出的直流母线电压进行检测，并根据母线电压的大小对可控硅T1进行相移控制。
[0020]进一步，还包括AC
‑
DC隔离辅助电源电路，所述AC
‑
DC隔离辅助电源电路的输入端与电网输入的交流电相连，所述AC
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DC隔离辅助电源电路的输出端与MCU模块的电源端口相连。
[0021]进一步，所述AC
‑
DC隔离辅助电源电路包括EMI滤波器、整流桥D和反激式隔离开关电源，所述EMI滤波器的输入端与交流电的火线L以及零线N相连，所述整流桥 D的输入端与EMI滤波器的输出端相连，所述反激式隔离开关电源的输入端与整流桥D 的输出端相连，所述反激式隔离开关电源的输出端为MCU模块供电。
[0022]进一步，所述反激式隔离开关电源包括电容Ci、MOS管Q7、变压器B1、二极管 D9和电容Co，所述变压器B1的输入端与整流桥D的输出端相连，所述电容Ci并联在变压器B1的两个输入端之间，所述MOS管Q7串联在变压器B1的一个输入端上，所述变压器B1的输出端为
MCU模块供电，所述电容Co并联在变压器B1的两个输出端之间，所述二极管D9串联在变压器B1的一个输出端上。
[0023]进一步，所述功率逆变拓扑电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS 管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6，所述MOS管Q1与MOS管Q2串联成一组，所述 MOS管Q3与MOS管Q4串联成一组，所述MOS管Q5与MOS管Q6串联成一组，所述MOS管Q1的D极、MOS管Q3的D极和MOS管Q5的D极均连接电源+HV，所述MOS管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有涌流限制的电机控制系统，其特征在于，它包括MCU模块、交直流转换电路和功率逆变拓扑电路，所述交直流转换电路的输入端连接电网输入的交流电，所述交直流转换电路的输出端与功率逆变拓扑电路的输入端相连，所述功率逆变拓扑电路的输出端与电机相连；所述交直流转换电路包括可控硅T1、整流桥D和直流电容器CE1，所述整流桥D的两个交流输入端分别连接交流电的火线L和零线N，所述可控硅T1串联在所述整流桥D的一个交流输入端上；所述MCU模块用于对交直流转换电路输出的直流母线电压进行检测，并根据母线电压的大小对可控硅T1进行相移控制。2.根据权利要求1所述的一种具有涌流限制的电机控制系统，其特征在于：还包括AC
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DC隔离辅助电源电路，所述AC
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DC隔离辅助电源电路的输入端与电网输入的交流电相连，所述AC
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DC隔离辅助电源电路的输出端与MCU模块的电源端口相连。3.根据权利要求2所述的一种具有涌流限制的电机控制系统，其特征在于：所述AC
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DC隔离辅助电源电路包括EMI滤波器、整流桥D和反激式隔离开关电源，所述EMI滤波器的输入端与交流电的火线L以及零线N相连，所述整流桥D的输入端与EMI滤波器的输出端相连，所述反激式隔离开关电源的输入端与整流桥D的输出端相连，所述反激式隔离开关电源的输出端为MCU模块供电。4.根据权利要求3所述的一种具有涌流限制的电机控制系统，其特征在于：所述反激式隔离开关电源包括电容Ci、MOS管Q7、变压器B1、二极管D9和电容Co，所述变压器B1的输入端与整流桥D的输出端相连，所述电容Ci并联在变压器B1的两个输入端之间，所述MOS管Q7串联在变压器B1的一个输入端上，所述变压器B1的输出端为MCU模块供电，所述电容Co并联在变压器B1的两个输出端之间，所述二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学，张俊杰，刘超，
申请(专利权)人：江苏雷利电机股份有限公司，
类型：新型
国别省市：