專利名稱：基于可控硅整流的伺服智能電源控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型主要應用于整流和逆變分離的單軸或多軸的交流伺服驅動和主軸驅動器中，具體是基于可控硅整流的智能電源的控制電路。
背景技術：
隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，各種開關器件技術在不斷提高。開關型電力電子變換器在最近幾十年，已在日常生活、工業(yè)、交通、軍事設備及尖端科技等領域得到廣泛應用。在交流電機變頻、變壓調(diào)速系統(tǒng)中，主要采用交流一直流一交流的拓撲結構。而目前，在交流直流整流部分主要采用不控整流電路，軟起動主要采用熱敏電阻或大功率水泥電阻充電模式加繼電器旁路。在熱敏電阻方案中，在連續(xù)幾次上電后，因熱敏電阻過熱，致使不能上電(需等待散熱后才可再上電)。而在水泥電阻充電方案中，可以解決熱敏電阻不能連續(xù)多次上電的問題，但在后級電路出現(xiàn)故障如短路、制動故障時，因充電電路不可控，最終燒壞充電電阻，發(fā)生二次故障。其次，因為繼電器是電磁元件，其工作時對外部造成電磁干擾。另外，因為不控整流電路輸出電壓不可調(diào)，導致用戶在使用不同電壓等級的伺服驅動時(例如220V交流電)，需增減大功率隔離變壓器，用來實現(xiàn)電壓轉換(380V AC—220V AC)，從而增加了用戶的開支和設備復雜性。更重要的是，在稍大功率的驅動器中(如100A或200A)，因為隔離變壓器的容量限制(考慮到變壓器的成本)，導致驅動器在大負載運行時出現(xiàn)直流母線電壓下降的情況，影響驅動器性能，甚至無法達到三倍過載能力。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供基于可控硅整流的伺服智能電源控制電路，旨在解決交流直流整流部分采用不控整流電路而使輸出電壓不可調(diào)，軟起動采用熱敏電阻而無法連續(xù)上電或采用大功率水泥電阻而容易發(fā)生二次故障的技術問題。本實用新型控制電路所采用的技術方案如下:基于可控硅整流的伺服智能電源控制電路，包括與電源連接的可控硅陣列、微控制單元MCU、信號處理電路、采樣電路、ADC轉換電路、報警處理電路及可控硅觸發(fā)電路，其中微控制單元MCU分別與信號處理電路、ADC轉換電路、報警處理電路及可控硅觸發(fā)電路連接，采樣電路分別與信號處理電路、ADC轉換電路連接，可控硅觸發(fā)電路及采樣電路分別與可控硅陣列連接；采樣電路用于采集交流母線電壓、直流母線電壓和電流信號，并將所采集的信號提供給信號處理電路以及ADC轉換電路；信號處理電路用于對采樣電路所采集的信號進行整形以及比較處理，為微控制單元MCU提供對應相交流母線的自然換相點；ADC轉換電路用于對交流母線電壓、直流母線電壓和直流母線電流進行量化計算；微控制單元MCU用于對來自信號處理電路、ADC轉換電路的信號進行處理，然后通過可控硅觸發(fā)電路控制可控硅陣列。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:1、本實用新型采用可控硅整流方案，通過采樣電路對各重要信號進行采樣，提供給信號處理電路整形處理，同時提供給ADC轉換器進行數(shù)值化，然后供給MCU。MCU通過相關計算，對信號是否正常進行判斷，若正常，對觸發(fā)單元或制動單元發(fā)出控制信號，控制單元執(zhí)行相關的指令，同時顯示相關的狀態(tài)信息；若不正常，則進入相關的報警處理，同時顯示相關狀態(tài)信息。2、本實用新型智能軟啟動可代替現(xiàn)有的軟啟動電路，并實現(xiàn)智能啟動保護，避免
二次故障。智能軟起動無充電電阻，可以減少電源發(fā)熱。其次，可以實現(xiàn)輸出直流電壓可調(diào)，滿足用戶應用中同一交流輸入電壓、不同輸出電壓等級用電設備的需求。更重要的是，在交流220V電壓等級的驅動中采用可控硅相控整流，可以保證其容量范圍內(nèi)電壓恒定不變，無論多大電流等級(一般220V電壓等級的最大為200A)的驅動，均能輕易達到三倍過載能力，且無需隔尚變壓器。

圖1是本實用新型結構框圖；圖2是本實用新型控制程序流程圖；圖3是本實用新型相控整流控制流程圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例如圖1所示，本實用新型基于可控硅整流的伺服智能電源控制電路，包括微控制單元MCU、信號處理電路、采樣電路、ADC轉換電路、報警處理電路、顯示電路及CSR觸發(fā)電路(即可控硅觸發(fā)電路)，其中微控制單元MCU分別與信號處理電路、ADC轉換電路、報警處理電路、顯示電路及CSR觸發(fā)電路連接，采樣電路分別與信號處理電路、ADC轉換電路連接，CSR觸發(fā)電路及采樣電路分別與CSR陣列(即可控硅陣列)連接。MCU通過連接信號處理電路、采樣電路，報警處理電路和CSR觸發(fā)電路，并通過CSR觸發(fā)電路連接CSR陣列，構成一個完整的控制系統(tǒng)。當然，其中還包括為系統(tǒng)供電的開關電源。所述采樣電路主要由運算放大器及其外圍電路構成，用于采集交流母線電壓、直流母線電壓和電流信號，并將所采集的信號提供給信號處理電路以及ADC轉換電路。其中運算放大器用來對采集的信號進行放大處理，屬于常用電路。所述信號處理電路，主要由相連接的求和電路和比較電路構成，先進行求和運算，再進行比較處理，用于對相關信號進行整形以及比較處理，為MCU提供對應相交流母線的自然換相點。所述ADC轉換電路，主要用于對交流母線電壓、直流母線電壓和直流母線電流進行量化計算，以便MCU實現(xiàn)對交流母線電壓、直流母線電壓和直流母線電流的監(jiān)測。報警處理電路主要由軟件完成，輔以相關的接口電路，主要用于完成系統(tǒng)的所有報警檢測及相關報警信息輸出，其中包括交流欠壓、過壓、缺相，直流欠壓、過壓、過流，負載短路和整流故障以及制動故障等。顯示電路用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息及報警信息。如圖2、3所示，本實用新型基于可控硅整流的伺服智能電源控制方法，包括以下步驟:S1、在上電時，MCU初始化。S2、MCU初始化后，檢測交流母線的電壓和缺相是否正常，即圖2的報警檢測1，若正常則轉入步驟S3 ；S3、開始軟起動，首先對可控硅陣列進行自檢，并由微控制單元MCU對后級負載進行短路檢測，同時對制動電路進行檢測，若均正常，則轉入步驟S4 ；S4、繼續(xù)軟啟動，對直流母線上的電容進行充電和電壓監(jiān)測，直至充電電壓達到啟動門限電壓為止，轉入步驟S5;若直流母線電壓出現(xiàn)相關報警，則進行相關報警處理，即圖2的報警檢測2，包括CSR自診斷、短路及制動故障的檢測。在對直流母線上的電容進行充電的過程中，為了避免沖擊電流過大，需要對直流母線上的電容電壓進行階梯上升控制，即:S41、首先對已進入自然換相區(qū)域的某相交流母線電壓值進行AD轉換，并與上一次轉換后直流母線電壓值(在第一次充電時此值為零)進行求和計算，當交流母線電壓值和直流母線電壓值之差在階梯上升電壓值范圍內(nèi)時，對相應相的CSR觸發(fā)電路輸出觸發(fā)脈沖，控制對應相的CSR陣列導通。S42、然后，對直流母線電流值進行多次連續(xù)轉換處理，求取加權平均值。S43、再檢測直流母線的當前直流電壓值和當前直流電流值；通過當前直流電壓值和當前直流電流值進行判斷，若當前直流電流值為零、當前直流電壓值為零或當前直流電壓值未變，則說明整流電路出現(xiàn)故障；若當前直流電流值不為零而當前直流電壓值為零，則說明負載過大或負載短路故障；若當前直流電流值不為零，當前直流電壓值大于上一次電壓值，則說明電路正常，進行下一充電循環(huán)周期。按S41-43重復，直至充電電壓達到啟動門限電壓為止，轉入步驟S5進入正常整流狀態(tài)。S5、在軟啟動完成以后，將進行正常的相控整流，在相控整流過程中，同時對各類報警進行實時監(jiān)測、處理，即圖2的報警檢測3，包括交流過壓、欠壓、缺相，直流過壓、欠壓、過流、短路及制動故障的檢測。在正常整流時，主要運用相控整流的原理，通過電壓閉環(huán)和PID調(diào)節(jié)完成。如圖3所示，相控整流的步驟具體如下:S51、檢測當前相的實際交直流母線電壓值(處在自然換相點的某相交直流母線電壓值)，將所述實際交直流母線電壓值與直流母線理論電壓值求和；S52、采用PID調(diào)節(jié)算法對步驟S51的求和結果進行處理，計算出當前相延遲導電角；S53、通過外部轉換電路提供的相位信號計算出自然換相角，將步驟S52所述的當前相延遲導電角與自然換相角進行求和，得到當前相的導電角；然后通過CSR觸發(fā)電路控制CSR陣列，從而控制直流母線電壓恒定。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.基于可控硅整流的伺服智能電源控制電路，包括與電源連接的可控硅陣列，其特征在于，還包括微控制單元MCU、信號處理電路、采樣電路、ADC轉換電路、報警處理電路及可控硅觸發(fā)電路，其中微控制單元MCU分別與信號處理電路、ADC轉換電路、報警處理電路及可控硅觸發(fā)電路連接，采樣電路分別與信號處理電路、ADC轉換電路連接，可控硅觸發(fā)電路及采樣電路分別與可控硅陣列連接； 采樣電路用于采集交流母線電壓、直流母線電壓和電流信號，并將所采集的信號提供給信號處理電路以及ADC轉換電路；信號處理電路用于對采樣電路所采集的信號進行整形以及比較處理，為微控制單元MCU提供對應相交流母線的自然換相點；ADC轉換電路用于對交流母線電壓、直流母線電壓和直流母線電流進行量化計算；微控制單元MCU用于對來自信號處理電路、ADC轉換電路的信號進行處理，然后通過可控硅觸發(fā)電路控制可控硅陣列。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制電路，其特征在于，還包括與微控制單元MCU連接的顯示電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述信號處理電路包括相連接的求和電路和比較電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述采樣電路包括用于對采集的信號進行放大處理的運算放大器。
專利摘要本實用新型為基于可控硅整流的伺服智能電源控制電路，其包括MCU、信號處理電路、采樣電路、ADC轉換電路、報警處理電路及可控硅觸發(fā)電路；采樣電路采集交直流母線電壓和電流信號，將采集信號提供給信號處理電路及ADC轉換電路；信號處理電路對采集信號進行整形及比較處理，為MCU提供對應相交流母線的自然換相點；MCU對來自信號處理電路、ADC轉換電路的信號進行處理，通過可控硅觸發(fā)電路控制可控硅陣列。本實用新型解決了交流直流整流部分采用不控整流電路而使輸出電壓不可調(diào)，軟起動采用熱敏電阻而無法連續(xù)上電或采用大功率水泥電阻而容易發(fā)生二次故障的技術問題。
文檔編號H02M7/155GK203057000SQ20122073938
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者劉強 申請人:廣州數(shù)控設備有限公司