CN112582990A - 一种隔离型直流母线双向过电流保护电路和方法 - Google Patents
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Abstract
一种隔离型直流母线双向过电流保护电路和方法，隔离型直流母线保护电路包括：电流采样单元、滤波单元、第一光电耦合单元和第二光电耦合单元，电流采样单元与直流母线串联，滤波单元的输入端与电流采样单元的输入端连接，第一光电耦合单元的输入端与滤波单元的第一输出端连接，第二光电耦合单元的输入端与滤波单元的第二输出端连接，滤波单元的第二输出端与电流采样单元的输出端连接；当直流母线中的正向电流达到阈值时，第一光电耦合单元输出过流信号，当直流母线中的反向电流达到阈值时，第二光电耦合单元输出过流信号。本申请可以监测直流母线上任一方向的电流，并使输出信号和直流母线在电气上隔离，保障了电机驱动器的高性能和高安全。
Description
技术领域
本发明涉及电机驱动器电路硬件设计领域，特别涉及一种隔离型直流母线双向过电流保护电路和方法。
背景技术
电机驱动器一般用于交直流电机的驱动控制中，用来控制电机的驱动和停止，应用较为广泛。一般电机驱动器都采用直流母线供电，如果驱动器发生短路，母线上会产生大的短路电流而导致开关器件烧毁，为安全起见，一般都会为直流母线设置保护电路，而驱动电机在电动运行和发电运行时，直流母线流过的电流方向相反，但是现有的两种常见直流母线保护电路：共地线母线电流采样和在高边母线电流采样都只能判断单向的直流母线电流过流，而不能响应双向的过电流信号，并且不能为直流母线和过电流信号输出提供电气隔离，因此并不能完全适用。
因此，如何为电机驱动器的直流母线提供一种双向检测并实现电气隔离的过流保护电路，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种隔离型直流母线双向过电流保护电路和方法，旨在解决直流母线的双向过流保护以及保护信号电气隔离的问题。
第一方面，本申请提供了一种隔离型直流母线双向过电流保护电路，包括：电流采样单元、滤波单元、第一光电耦合单元和第二光电耦合单元，其中，
电流采样单元与直流母线串联，滤波单元的输入端与电流采样单元的输入端连接，第一光电耦合单元的输入端与滤波单元的第一输出端连接，第二光电耦合单元的输入端与滤波单元的第二输出端连接，滤波单元的第二输出端与电流采样单元的输出端连接；当直流母线中的正向电流达到阈值时，第一光电耦合单元输出过流信号，当直流母线中的反向电流达到阈值时，第二光电耦合单元输出过流信号。
一种实施方式中，电流采样单元包括与直流母线串联的采样电阻。
一种实施方式中，滤波单元包括由电阻和电容组成的阻容滤波电路，电阻的输入端与采样电阻的输入端连接，电容的输入与电阻的输出端连接于第一输出端，电容的输出与采样电阻的输出端连接于第二输出端。
一种实施方式中，第一光电耦合单元和第二光电耦合单元中分别设置有一个发光二极管，阈值为发光二极管的开启阈值，当滤波后的电压信号大于发光二极管的开启阈值时，发光二极管输出光信号，第一光电耦合单元和第二光电耦合单元中还分别设置有一个光敏接收三极管，光敏接收三极管接收发光二极管发出的光信号后，输出过流信号。
第二方面，本申请还提供了一种隔离型直流母线双向过电流保护方法，包括：
电流采样单元采样母线的电流信号，将电流信号转换为电压信号；
滤波单元接收电压信号后，滤除电压信号的杂讯，并将滤波后的电压信号发送给光电耦合单元；
光电耦合单元接收滤波后的电压信号，当正向电流对应的电压信号达到阈值时，第一光电耦合单元输出过流信号，当反向电流对应的电压信号达到阈值时，第二光电耦合单元输出过流信号。
本申请提出的一种隔离型直流母线双向过电流保护电路和方法，通过电流采样单元采集直流母线上的电流信号，并转换为电压信号，然后通过滤波单元滤除电压信号的杂讯，使得电压信号更准确，当直流母线上流过的正向电流过流时，则第一光电耦合单元会发出过流信号，当直流母线上流过的反向电流过流时，则第二光电耦合单元会发出过流信号，该电路可以响应双向的过流信号，从而对直流母线进行双向过流保护，而且，该直流母线过电流保护电路的电流采样和信号输出之间的通讯信号在电气上完全隔离，电流采样电路从母线电流上分流取电，无须从外部供给电源，可以有效解决功率电路和控制电路间电平转换和信号匹配的问题，大大增加了电机驱动器的可靠性和安全系数，保障了电机驱动器的高性能和高安全。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面的描述中的附图是本申请的一些实施例，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附图。
图1为本申请实施例提供的一种隔离型直流母线双向过电流保护电路的框架结构图；
图2为本申请实施例提供的一种隔离型直流母线双向过电流保护电路图；
图3为本申请实施例提供的一种隔离型直流母线双向过电流保护方法的流程图；
主要元件及符号说明：
1、采样电阻；2、电阻；3、电容；4、第一光电耦合单元；5、第二光电耦合单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参见图1实施例所示一种隔离型直流母线双向过电流保护电路图，电流采样单元与直流母线串联，滤波单元的输入端与电流采样单元的输入端连接，第一光电耦合单元4的输入端与滤波单元的第一输出端连接，第二光电耦合单元5的输入端与滤波单元的第二输出端连接，滤波单元的第二输出端与电流采样单元的输出端连接；当直流母线中的正向电流达到阈值时，第一光电耦合单元4输出过流信号，当直流母线中的反向电流达到阈值时，第二光电耦合单元5输出过流信号。
参见图2实施例所示一种隔离型直流母线双向过电流保电路图，电流采样单元包括与母线串联的采样电阻1，滤波单元包括由电阻2和电容3组成的阻容滤波电路，电阻2的输入端与采样电阻1的输入端连接，电容3的输入端与电阻2的输出端连接于第一输出端，电容3的输出端与采样电阻1的输出端连接于第二输出端，第一光电耦合单元4的输入端与第一输出端连接，第二光电耦合单元5的输入端与第二输出端连接，当直流母线中的正向电流达到阈值时，第一光电耦合单元4输出过流信号，当直流母线中的反向电流达到阈值时，第二光电耦合单元5输出过流信号。
在一实施例中，用户可以通过改变采样电阻1的阻值来改变转换比例，从而改变过流保护点，以适用于不同场合的直流母线电路，而且，电流采样单元直接与母线串联，使得该保护电路可以直接从母线电流上分流取电，无须另设供给电源，使用更加方便。
在一实施例中，用户可以根据需求选择电感滤波电路、RC滤波电路或者LC滤波电路来对电压信号进行滤波处理，使得电压信号受到的外界影响降低，得到特定频率的电压信号。
在一实施例中，第一光电耦合单元4中设置有第一发光二极管，第一发光二极管的输入端与第一输出端连接，第一发光二极管的输出端与第二输出端连接，第一发光二极管的一侧还设置有第一光敏接收三极管，第一光敏接收三极管的一端接地，一端连接信号输出装置，第二光电耦合单元5中设置有第二发光二极管，第二发光二极管的输入端与第二输出端连接，第二发光二极管的输出端与第一输出端连接，第二发光二极管的一侧还设置有第二光敏接收三极管，第二光敏接收三极管的一端接地，一端连接信号输出装置。发光二极管在电压信号没有达到开启阈值时不会发光，可以起到滤除弱的电压信号的效果。
在一实施例中，当直流母线中的正向电流达到阈值时，第一发光二极管发光，第二发光二极管不发光，第一光敏接收三极管接收第一发光二极管发出的光，然后输出过流信号；当直流母线中的反向电流达到阈值时，第二发光二极管发光，第一发光二极管不发光，第二光敏接收三极管接收第二发光二极管发出的光，然后输出过流信号，以此来提醒工作人员，实现了对直流母线双向过电流保护，另外，该模块实现了直流母线电流采样信号和过流信号输出信号的电气隔离，有效地隔离了功率电路和控制电路，提高了过流保护的可靠性。
在一实施例中，第一光敏接收三极管连接第一信号输出装置，第二光敏接收三极管连接第二信号输出装置，用户可以根据不同的输出装置各自对应的信号，来判断过流信号的性质。
在一实施例中，信号输出装置可以为电机驱动器的运算处理单元或逻辑控制单元的故障输入端，当直流母线中的电流过流时接收该过流信号，并及时做出保护动作。
参见图3实施例所示一种隔离型直流母线双向过电流保护方法的流程图，该方法包括以下步骤：
S101、电流采样单元采样母线的电流信号，将电流信号转换为电压信号，并将电压信号发送给滤波单元。
在一实施例中，考虑到电流信号和电压信号之间的转化比例，用户可以根据需求选择不同参数的电流采样单元。
S102、滤波单元接收电压信号后，滤除电压信号的杂讯，并将滤波后的电压信号发送给光电耦合单元。
在一实施例中，用户可以根据需求选择不同的滤波方法对电压信号进行滤波，得到一个频率较为稳定的电压信号，以便于后续对电压信号进行处理。
S103、光电耦合单元接收滤波后的电压信号，当正向电流对应的电压信号达到阈值时，第一光电耦合单元输出过流信号，当反向电流对应的电压信号达到阈值时，第二光电耦合单元输出过流信号。
如果滤波后的电压信号为母线上的正向电流对应的电压信号且大于阈值，第一光电耦合单元通过光电耦合器的作用，将电压信号转化为光信号，再转化为电信号，即过流信号并输出。
如果该电压信号为母线上的反向电流对应的电压信号且大于阈值，第二光电耦合单元通过光电耦合器的作用，将电压信号转化为光信号，再转化为电信号，即过流信号并输出，在保护电路的同时，还能实现电流信号采样和信号输出信号的电气隔离。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种隔离型直流母线双向过电流保护电路，其特征在于，包括：电流采样单元、滤波单元、第一光电耦合单元和第二光电耦合单元，其中，
所述电流采样单元与直流母线串联，所述滤波单元的输入端与所述电流采样单元的输入端连接，所述第一光电耦合单元的输入端与所述滤波单元的第一输出端连接，所述第二光电耦合单元的输入端与所述滤波单元的第二输出端连接，所述滤波单元的第二输出端与所述电流采样单元的输出端连接；当直流母线中的正向电流达到阈值时，所述第一光电耦合单元输出过流信号，当直流母线中的反向电流达到阈值时，所述第二光电耦合单元输出过流信号。
2.根据权利要求1所述的隔离型直流母线双向过电流保护电路，其特征在于：所述电流采样单元包括与直流母线串联的采样电阻。
3.根据权利要求2所述的隔离型直流母线双向过电流保护电路，其特征在于：所述滤波单元包括由电阻和电容组成的阻容滤波电路，所述电阻的输入端与所述采样电阻的输入端连接，所述电容的输入与所述电阻的输出端连接于所述第一输出端，所述电容的输出端与所述采样电阻的输出端连接于所述第二输出端。
4.根据权利要求3所述的隔离型直流母线双向过电流保护电路，其特征在于：所述第一光电耦合单元和第二光电耦合单元中分别设置有一个发光二极管，所述阈值为发光二极管的开启阈值，当所述滤波后的电压信号大于发光二极管的开启阈值时，发光二极管输出光信号，所述第一光电耦合单元和第二光电耦合单元中还分别设置有一个光敏接收三极管，所述光敏接收三极管接收所述发光二极管发出的光信号后，输出过流信号。
5.一种隔离型直流母线双向过电流保护方法，其特征在于，包括：
电流采样单元采样母线的电流信号，将所述电流信号转换为电压信号，并将所述电压信号发送给滤波单元；
所述滤波单元接收所述电压信号后，滤除所述电压信号的杂讯，并将滤波后的电压信号发送给光电耦合单元；
所述光电耦合单元接收所述滤波后的电压信号，当正向电流对应的电压信号达到阈值时，第一光电耦合单元输出过流信号，当反向电流对应的电压信号达到阈值时，第二光电耦合单元输出过流信号。
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| CN108845178A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种三相交流电机的过流检测电路及实时检测控制方法 |
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