阅读说明：本技术 一种共直流母线电压无极再生控制装置 (Common direct current bus voltage electrodeless regeneration control device ) 是由 刘政 秦奥伟 隋亮 李昆鹏 杨新论 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明装置为工业控制领域,涉及一种共直流母线电压无极再生控制装置,包括电压采样电路、电压设置电路、电源电路、数码管显示电路、MOS驱动电路和微控制器；所述微控制器包含ADC模块,所述ADC模块采集运放电路、光耦隔离电路处理后的电压信号和可调电位器的电压信号；所述电压采样电路通过电阻分压的方法采集直流母线电压；所述电源电路与微控制器、电压设置电路、数码管显示电路和MOS驱动电路相连,用于将外部提供的直流电压转化成不同的电压。本发明专利解决当多台电机处于协同工作状态时,直流母线电压升高的问题,降低了电源电压的波动,提高了设备运行的稳定性。(The invention relates to the field of industrial control, in particular to a common direct current bus voltage electrodeless regeneration control device, which comprises a voltage sampling circuit, a voltage setting circuit, a power supply circuit, a nixie tube display circuit, an MOS (metal oxide semiconductor) drive circuit and a microcontroller; the microcontroller comprises an ADC module, and the ADC module acquires voltage signals processed by the operational amplifier circuit and the optical coupling isolation circuit and voltage signals of the adjustable potentiometer; the voltage sampling circuit collects the voltage of the direct current bus by a resistance voltage division method; the power supply circuit is connected with the microcontroller, the voltage setting circuit, the nixie tube display circuit and the MOS drive circuit and is used for converting direct-current voltage provided by the outside into different voltages. The invention solves the problem that the voltage of the direct current bus is increased when a plurality of motors are in a cooperative working state, reduces the fluctuation of the power voltage and improves the stability of the operation of equipment.)

一种共直流母线电压无极再生控制装置

技术领域

本发明装置为工业控制领域，涉及一种共直流母线电压无极再生控制装置，尤其涉及到伺服驱动器系统中，多电机处于协同工作状态，保证了直流母线电压的稳定性。

背景技术

对于高精度机床等设备，需要多电机协同工作的场景。多电机拖动的变频调速系统，每台电机处于不同的工作状态，当多台电机处于发电状态时，直流母线电压会瞬间升高。当直流母线的电压高于额定电压时，就会对电源设备和机械设备产生不可逆的损坏。为了避免直流母线电压的大幅度波动，当直流母线电压高于额定电压时，直流母线与再生电阻处于接通状态，降低直流母线的电压，提高电源电压的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共直流母线电压无极再生控制装置，自动检测直流母线电压变化，当直流母线电压超过额定电压时，装置将直流母线与再生电阻切换到连接状态，降低直流母线电压。本发明专利解决当多台电机处于协同工作状态时，直流母线电压升高的问题，降低了电源电压的波动，提高了设备运行的稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种共直流母线电压无极再生控制装置，包括电压采样电路、电压设置电路、电源电路、数码管显示电路、MOS驱动电路和微控制器；

所述微控制器包含ADC模块，所述ADC模块采集运放电路、光耦隔离电路处理后的电压信号和可调电位器的电压信号；

所述电压采样电路通过电阻分压的方法采集直流母线电压；

所述电源电路与微控制器、电压设置电路、数码管显示电路和MOS驱动电路相连，用于将外部提供的直流电压转化成不同的电压；

所述数码管显示电路与微控制器相连，微控制器将采集的可调电位器的电压变化，通过数码管显示屏显示出来；

所述MOS驱动电路与微控制器和MOS管连接。

进一步的，电压采样电路采集的电压信号由运放电路和光耦电路进行信号放大和信号隔离，经过放大和隔离的电压信号用于微控制器通过ADC模块采集电压信号。

进一步的，所述电压设置电路通过调节可调电位器的阻值引起电压的变化，可调电位器产生的电压信号用于微控制器通过ADC模块采集可调电位器的电压信号。

进一步的，当直流母线电压高于额定电压时，微控制器发出控制信号给MOS驱动电路，MOS驱动电路控制MOS管的导通和关断。

进一步的，所述装置包括外壳、PCB和再生电阻。

进一步的，所述外壳为铝材加工的六面体，包括背板、前板和侧板；

所述背板为L型，所述背板上设置有多个固定位孔；

所述前板上设置有数码管显示屏；

所述PCB包括该装置电路和电子元器件，其正面含有数码管显示和可调电位器，其侧面含有直流母线电压接口、电源接口和外接再生电阻接口；

所述再生电阻的两端与PCB相连。

进一步的，所述侧板上设置有散热网面，所述散热孔侧方设置有直流母线接口；所述直流母线接口的下方是直流电源接口，所述直流电源接口的下方设置有外接再生电阻接口。

进一步的，所述数码管显示屏下方设置有可调电位器。

进一步的，所述固定位孔为U型，所述固定位孔内径为3.5mm。

进一步的，所述装置采用24V直流电源供电。

有益效果：

对于多电机拖动的变频调速系统中，多电机采用共用直流母线的设计。当多台电机同时工作时，由于每台电机处于不同的工作状态，并不会使直流母线的电压产生大幅度电压波动。但是，当多台电机同时处于减速状态和电机处于发电状态时，会使得直流母线的电压瞬间升高。当直流母线的电压高于额定电压时，就会对电源设备和机械设备产生不可逆的损坏。针对这种情况的发生，一种共直流母线电压无极再生控制装置会自动检测直流母线电压变化，当直流母线电压超过额定电压时，装置将直流母线与再生电阻切换到连接状态，降低直流母线电压。本发明专利解决当多台电机处于协同工作状态时，直流母线电压升高的问题，降低了电源电压的波动，提高了设备运行的稳定性。

附图说明

图1为一种共直流母线电压无极再生控制装置的系统框图；

图2为一种共直流母线电压无极再生控制装置的正视图；

图3为一种共直流母线电压无极再生控制装置的侧视图；

图4为一种共直流母线电压无极再生控制装置的俯视图；

图5为一种共直流母线电压无极再生控制装置的立体图。

附图标记说明

1、背板；2、数码管显示屏；3、可调电位器；4、前板；5、固定位孔；6、侧板；7、直流母线电压接口；8、直流电源接口；9、外接再生电阻接口；10、散热孔。

具体实施方式

一种共直流母线电压无极再生控制装置，包括外壳、PCB和再生电阻。

所述外壳为铝材加工的六面体，包括背板1、前板4和侧板6；

所述背板1为L型，所述背板1由L型铝材加工而来。所述背板1上设置有多个固定位孔5，所述固定位孔5为U型，所述固定位孔5内径为3.5mm；通过M3十字沉头螺钉固定外壳；可以多角度安装固定本设备；所述固定位孔5设置于背板的上下两侧，每侧的固定位孔设置有2个。

所述前板4上设置有数码管显示屏2，所述数码管显示屏2可以显示3位电压数字，可以更加方便设置额定电压和直观的显示电压；

所述数码管显示屏2下方设置有可调电位器3，可以通过一字螺丝刀或十字螺丝刀扭动可调电位器的旋钮设置额定电压的大小。所述可调电位器3的调节装置位于共直流母线电压无极再生控制装置的内部，必须通过螺丝刀深入装置的内部进行调节，这样的设计避免误触可调电位器的旋钮，导致设备的损坏或其他不可逆的后果。

所述侧板6上设置有散热网面，所述散热网面上设置有多个散热孔10，所述散热孔10可以将再生电阻和其他电子元器件产生的热量导出，降低一种共直流母线电压无极再生控制装置整体的温度，避免因为高温导致装置性能下降或损坏；

所述散热孔侧方设置有直流母线接口7，从上到下分别是BUS+、FG和BUS-。所述直流母线接口7的下方是直流电源接口8，所述直流电源接口8从上到下分别为24V直流电源的正极和负极；所述24V直流电源接口的下方设置有外接再生电阻接口9，所述外接再生电阻接口9从上到下分别为电阻的正极和负极。

所述PCB包括该装置电路和电子元器件，其正面含有数码管显示和可调电位器，其侧面含有直流母线电压接口、电源接口和外接再生电阻接口。在PCB的四角加工有内径为3.5mm的固定孔，用于PCB的固定。PCB四角的固定孔通过M3十字沉头螺钉与背板进行固定。

所述再生电阻的两边设置有对称的固定孔，每边含有3个3.5mm内径的固定孔，用于再生电阻的固定。所述再生电阻的6个固定孔通过M3十字沉头螺钉与背板进行固定。再生电阻的两端通过1平方毫米的导线与PCB相连，用于PCB和再生电阻的电气连接。

一种共直流母线电压无极再生控制装置，包括电压采样电路、电压设置电路、电源电路、数码管显示电路、MOS驱动电路和微控制器(MCU)；所述电压采样电路通过电阻分压的方法采集直流母线电压，电压采样电路采集的电压信号由运放电路和光耦电路进行信号放大和信号隔离，经过放大和隔离的电压信号与微控制器(MCU)的ADC模块相连，用于微控制器(MCU)通过ADC模块采集电压信号；所述电压设置电路是通过调节可调电位器的阻值，可调电位器阻值的变化引起电压的变化，可调电位器产生的电压信号与微控制器(MCU)的ADC模块相连，用于微控制器(MCU)通过高速ADC模块采集可调电位器的电压信号；所述微控制器包含ADC模块，ADC模块采集运放电路、光耦隔离电路处理后的电压信号和可调电位器的电压信号；所述电源电路与微控制器、电压设置电路、数码管显示电路和MOS驱动电路相连，用于将外部提供的24V直流电压转化成不同的电压，为上述电路提供电源；所述数码管显示电路与微控制器(MCU)相连，将微控制器采集的可调电位器的电压变化，通过3位数码管显示屏显示出来；所述MOS驱动电路与微控制器和MOS管连接，用于当直流母线电压高于额定电压时，MCU将发出控制信号给MOS驱动电路，MOS驱动电路控制MOS管的导通和关断。

多电机拖动的变频调速系统中，当直流母线电压高于额定电压时，共直流母线电压无极再生控制装置通过微控制器发出控制信号给MOS驱动电路，MOS驱动电路控制MOS管的导通，从而控制直流母线与再生电阻的接通，直流母线上的电压通过再生电阻，将多余的能量耗散在再生电阻上，降低直流母线上的电压。

首先，需要通过可调电位器设置直流母线的额定电压，设置的直流母线额定电压通过数码管显示，直观显示设置的电压数字。高性能的微控制器通过高速ADC模块采集可调电位器的电压，与采集的直流母线的电压进行对比，判断直流母线电压是否高于设置的额定电压。直流母线电压采集是通过电阻分压电路，通过运算放大器将电阻分压得到的毫伏级的电压进行放大。运算放大器采集到的电压通过线性光耦，线性光耦将本装置的高压侧和低压侧进行电路隔离，避免高压侧对控制电路造成影响。微控制器的高速ADC模块对通过线性光耦的电压信号进行多次的采集，得到直流母线的电压变化。微控制器通过高速ADC模块对直流母线电压和可调电位器电压的采集，将采集到的电压数据进行比较。当直流母线的电压高于设置的额定电压时，微控制器发出控制信号给MOS驱动电路，MOS驱动电路控制MOSFET导通，直流母线与再生电阻处于接通状态，降低直流母线的电压。当直流母线接通再生电阻时，随着时间变化直流母线的电压逐渐降低，微控制器通过高速ADC模块采集到直流母线电压，直流母线电压低于设置的额定电压，微控制器将发出控制信号给MOS驱动电路，MOS驱动电路控制MOSFET关断，直流母线与再生电阻处于断开状态。当直流母线电压低于设置的额定电压时，微控制器将不发送控制信号给MOS驱动电路，MOSFET始终处于关断状态，直流母线也与再生电阻处于断开状态。

本装置采用24V直流电源供电，内部通过不同的电源芯片转换不同等级的电压，为内部芯片提供电源。

本装置内置再生电阻，当直流母线上挂载的电机数量和电机容量超过装置的要求时，本装置可外接再生电阻，设备存在外挂再生电阻的接口，方便满足不同用户的需求。

对于多电机拖动的变频调速系统中，多电机采用共用直流母线的设计。当多台电机同时工作时，由于每台电机处于不同的工作状态，并不会使直流母线的电压产生大幅度电压波动。但是，当多台电机同时处于减速状态和电机处于发电状态时，会使得直流母线的电压瞬间升高。当直流母线的电压高于额定电压时，就会对电源设备和机械设备产生不可逆的损坏。针对这种情况的发生，一种共直流母线电压无极再生控制装置会自动检测直流母线电压变化，当直流母线电压超过额定电压时，装置将直流母线与再生电阻切换到连接的状态，降低直流母线电压。本发明专利解决当多台电机处于协同工作状态时，直流母线电压升高的问题，降低了电源电压的波动，提高了设备运行的稳定性。