一种1kW级中等功率助推级舵机用驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种1kW级中等功率助推级舵机用驱动器。涉及电机驱动技术领域。利用吸收电路快速对驱动器母线突波电压、突波电流进行吸收、抑制，降低驱动器中功率器件的电应力，提高驱动器的可靠性以及电磁兼容性。包括：连接三相电的第一功率器件组合、第二功率器件组合和第三功率器件组合。与第一功率器件组合并联的第一吸收电路，与第二功率器件组合并联的第二吸收电路以及与第三功率器件组合并联的第三吸收电路。以及位于驱动器输出端，与三相无刷直流电机连接的滤波电路。其中，第一吸收电路、第二吸收电路和第三吸收电路自三相电的接入端均依次包括薄膜电容、快恢复二极管和无感电阻。其中，快恢复二极管和无感电阻并联后与薄膜电容串联。薄膜电容串联。薄膜电容串联。

【技术实现步骤摘要】
一种1kW级中等功率助推级舵机用驱动器


[0001]本专利技术涉及电机驱动
，尤其涉及1kW级中等功率助推级舵机用驱动器。

技术介绍

[0002]应用在1kW级中等功率助推级舵机上的无刷直流电机在快速启动、加速、换向时，用于驱动无刷直流电机的驱动器所包括的功率器件高频开或关，功率器件以及驱动器功率母线会产生突波电压、突波电流。首先，突波电压以及突波电流会导致功率器件的电压力陡增，进而降低功率器件以及驱动器的可靠性。其次，突波电压以及突波电流会传导、辐射耦合进入弱电控制电路，与弱电控制电路信号发生串扰，从而导致驱动器的电磁兼容性难以满足。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种1kW级中等功率助推级舵机用驱动器，利用吸收电路快速对驱动器母线突波电压、突波电流进行吸收、抑制，降低驱动器中功率器件的电应力，提高驱动器的可靠性以及电磁兼容性。
[0004]第一方面，为了实现上述目的，本专利技术提供了一种1kW级中等功率助推级舵机用驱动器，包括：连接三相电的第一功率器件组合、第二功率器件组合和第三功率器件组合。与第一功率器件组合并联的第一吸收电路，与第二功率器件组合并联的第二吸收电路以及与第三功率器件组合并联的第三吸收电路。以及位于驱动器输出端，与三相无刷直流电机连接的滤波电路。其中，第一吸收电路、第二吸收电路和第三吸收电路自三相电的接入端均依次包括薄膜电容、快恢复二极管和无感电阻。其中，快恢复二极管和无感电阻并联后与薄膜电容串联。
[0005]采用上述技术方案的情况下，本专利技术提供的一种1kW级中等功率助推级舵机用驱动器中配置有吸收电路(包括第一吸收电路、第二吸收电路和第三吸收电路)，且吸收电路是由薄膜电容、快恢复二极管和无感电阻；其中，快恢复二极管和无感电阻并联后与薄膜电容串联，在上述吸收电路的作用下，可以有效的解决常用的多芯组瓷介电容+钽电容的吸收方式存在的电容体积大、钽电容发热严重、驱动器可靠性低的问题。更为重要的是，还可以将驱动器突波电压、突波电流快速吸收及功率耗散，降低驱动器功率母线滤波电容的损耗。除此之外，还可以对舵系统制动过程中的电机产生的反电动势进行抑制，减小驱动器功率母线电压波动，提高舵系统工作稳定性。而且，通过吸收电路的组合设计可在一定程度上降低驱动器母线滤波电容的容量，减小驱动器的体积，提高驱动器的功率体积比。与此同时，还可以减小大功率信号与弱电控制信号的串扰，提高舵系统的电磁兼容性。
[0006]作为一种可能的实现方式，第一吸收电路、第二吸收电路和第三吸收电路还包括第一电感，第一电感设置在与薄膜电容相对的一端，且与并联后的快恢复二极管和无感电阻串联；第一电感为吸收电路等效寄生电感。
[0007]作为一种可能的实现方式，第一功率器件组合、第二功率器件组合和第三功率器
件组合均包括两个串联在一起的功率器件，三相电所包括的火线接入至串联在一起的两个功率器件之间。
[0008]作为一种可能的实现方式，每一功率器件均包括三极管以及与三极管并联的二极管。
[0009]作为一种可能的实现方式，滤波电路包括靠近三相无刷直流电机的第一电容，与第一电容并联的第二电容，以及串联第二电容和第一功率件组合的第二电感；
[0010]其中，第一电容为驱动器功率母线滤波、储能钽电容；第二电容为功率母线吸收电容；第二电感为驱动器功率母线等效寄生电感。
[0011]作为一种可能的实现方式，薄膜电容的容值Cs为：
[0012][0013]其中，Ls为驱动器功率母线等效寄生电感，L2为吸收电路等效寄生电感，I为驱动器功率母线的突波电流，Vpek为驱动器功率母线突波电压，Ud为驱动器功率母线供电电压。
[0014]作为一种可能的实现方式，无感电阻的阻值R为：
[0015][0016]其中，Ls为驱动器功率母线等效寄生电感，L2为吸收电路等效寄生电感，Cs为薄膜电容的容值，f为PWM调制频率。
[0017]作为一种可能的实现方式，快恢复二极管的额定直流电流Id为：
[0018][0019]其中，Io为驱动器功率母线关断电流，tf为第一功率器件组合、第二功率器件组合和第三功率器件组合开通到达米勒平台时间，f为PWM调制频率。
[0020]作为一种可能的实现方式，快恢复二极管的反向耐压与第一功率器件组合、第二功率器件组合以及第三功率器件组合的电压等级一致；反向恢复时间trr小于第一功率器件组合、第二功率器件组合以及第三功率器件组合导通时到达米勒开通平台时间tf。
[0021]作为一种可能的实现方式，第一吸收电路、第二吸收电路和第三吸收电路中器件的设计参数如下：
[0022]驱动器中第一功率器件组合、第二功率器件组合和第三功率器件组合稳态导通时储存于薄膜电容Cs中的能量理论值为：
[0023][0024]驱动器供电主回路第二电感Ls及吸收电路中的第二电感L2中储存的能量为：
[0025][0026]消耗于吸收电路中无感电阻
Rs
上的能量为：
[0027][0028]其中，Io为驱动器功率母线关断电流、Ud为驱动器功率母线供电电压、f为PWM调制频率，Ls为驱动器功率母线等效寄生电感，L2为吸收电路等效寄生电感，C为第一吸收电路、第二吸收电路和第三吸收电路中的吸收电容。
附图说明
[0029]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0030]图1为本专利技术实施例提供的一种1kW级中等功率助推级舵机用驱动器的电路图。
[0031]附图标记：
[0032]10
‑
第一功率器件组合，11
‑
第二功率器件组合，12
‑
第三功率器件组合，
[0033]20
‑
第一吸收电路，21
‑
第二吸收电路，22
‑
第三吸收电路，
[0034]30
‑
滤波电路；
[0035]Cs
‑
薄膜电容，Ds
‑
快恢复二极管，Rs
‑
无感电阻；
[0036]Mn
‑
三极管，n＝1～6，
[0037]C1
‑
驱动器功率母线滤波、储能钽电容，C2
‑
功率母线吸收电容；
[0038]Ls
‑
驱动器功率母线等效寄生电感，L2
‑
吸收电路等效寄生电感。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0040]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1kW级中等功率助推级舵机用驱动器，其特征在于，包括：连接三相电的第一功率器件组合、第二功率器件组合和第三功率器件组合；与第一功率器件组合并联的第一吸收电路，与第二功率器件组合并联的第二吸收电路以及与第三功率器件组合并联的第三吸收电路；以及位于所述驱动器输出端，与三相无刷直流电机连接的滤波电路；其中，第一吸收电路、第二吸收电路和第三吸收电路自所述三相电的接入端均依次包括薄膜电容、快恢复二极管和无感电阻；其中，所述快恢复二极管和无感电阻并联后与所述薄膜电容串联。2.根据权利要求1所述的1kW级中等功率助推级舵机用驱动器，其特征在于，所述第一吸收电路、第二吸收电路和第三吸收电路还包括第一电感，所述第一电感设置在与所述薄膜电容相对的一端，且与并联后的所述快恢复二极管和无感电阻串联；所述第一电感为吸收电路等效寄生电感。3.根据权利要求1所述的1kW级中等功率助推级舵机用驱动器，其特征在于，所述第一功率器件组合、第二功率器件组合和第三功率器件组合均包括两个串联在一起的功率器件，三相电所包括的火线接入至串联在一起的两个所述功率器件之间。4.根据权利要求1所述的1kW级中等功率助推级舵机用驱动器，其特征在于，每一所述功率器件均包括三极管以及与所述三极管并联的二极管。5.根据权利要求2所述的1kW级中等功率助推级舵机用驱动器，其特征在于，所述滤波电路包括靠近所述三相无刷直流电机的第一电容，与所述第一电容并联的第二电容，以及串联所述第二电容和第一功率器件组合的第二电感；其中，所述第一电容为驱动器功率母线滤波、储能钽电容；第二电容为功率母线吸收电容；第二电感为驱动器功率母线等效寄生电感。6.根据权利要求1所述的1kW级中等功率助推级舵机用驱动器，其特征在于，所述薄膜电容的容值Cs为：其中，Ls为驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德浩，李正喜，姜杰，杨志伏，赵中华，王家恋，
申请(专利权)人：贵州航天控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：