一种制动电路和装置

摘要

本发明提供了一种制动电路和装置，包括：电感器、制动电阻、功率管，其中，所述制动电阻连接所述电感器和所述功率管，所述电感器还与待制动电路电连接，所述功率管与待制动电路电连接，以形成包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路；所述功率管，用于在接收到控制信号后，控制包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路处于导通状态；所述电感器，用于在包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路处于导通状态后，降低流经所述功率管的电流的变化速度。能够防止。

权利要求

1.一种制动电路，其特征在于，包括：电感器、制动电阻、功率管，其中，所述制动电阻分别与所述电感器和所述功率管电连接，所述电感器还与待制动电路电连接，所述功率管与待制动电路电连接，以形成包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路；

所述功率管，用于在接收到控制信号后，控制包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路处于导通状态；

所述电感器，用于在包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路处于导通状态后，降低流经所述功率管的电流的变化速度；

还包括：电容、二极管，其中，

所述二极管与串联连接的制动电阻、电感器并联；

所述电容与串联连接的制动电阻、功率管、电感器并联；

其中，所述制动电阻包括至少一个电阻片，所述至少一个电阻片按照顺时针方向进行连接，或者所述至少一个电阻片按照逆时针方向进行电连接；

每个所述电阻片包括第一连接点和第二连接点，每个电阻片通过第一连接点和与其相邻的上一个电阻片的第一连接点电连接，每个电阻片通过第二连接点和与其相邻的下一个电阻片的第二连接点电连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率管包括源极、栅极、漏极，所述功率管的源极分别与二极管的正极、制动电阻电连接，所述功率管的漏极与电容的负极电连接。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电阻片为冲压加强筋型电阻片。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电感器的电感量为大于或等于5微亨，且小于或等于10微亨。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率管包括金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述制动电阻的材质包括不锈钢、镍络合金和铜。

7.一种制动装置，包括如权利要求1-6中任一项所述的制动电路。

说明书

一种制动电路和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种制动电路和装置。

背景技术

[0002] 在工业控制中，以及电动车辆牵引控制中，为了泄放电机和系统制动产生的能量，通常需要使用制动电路。该制动电路包括串联连接电阻和功率管，该电路并联在直流母线上，当直流母线电压超过预设值时，功率管导通，制动电阻对直流母线放电。根据欧姆定律，流过电阻的电流正比于电阻上的电压，因此在功率管导通的瞬间，功率管上的电压逐渐下降，与此同时，流过电阻的电流即流过功率管的电流迅速上升，导致功率管的损耗很大。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制动电路和制动装置，用于解决现有技术中无法抑制制动电路中功率管的损耗的问题。

[0004] 第一方面，本发明实施例提供一种制动电路，包括：电感器、制动电阻、功率管，其中，

[0005] 所述制动电阻分别与所述电感器和所述功率管电连接，所述电感器还与待制动电路电连接，所述功率管与待制动电路电连接，以形成包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路；

[0006] 所述功率管，用于在接收到控制信号后，控制包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路处于导通状态；

[0007] 所述电感器，用于在包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路处于导通状态后，降低流经所述功率管的电流的变化速度。

[0008] 可选地，还包括：电容、二极管，其中，

[0009] 所述二极管与串联连接的制动电阻、电感器并联；

[0010] 所述电容与串联连接的制动电阻、功率管、电感器并联。

[0011] 可选地，所述功率管包括源极、栅极、漏极，所述功率管的源极分别与二极管的正极、制动电阻电连接，所述功率管的漏极与电容的负极电连接。

[0012] 可选地，所述制动电阻包括至少一个电阻片，每个所述电阻片包括第一连接点和第二连接点，每个电阻片通过第一连接点和与其相邻的上一个电阻片的第一连接点电连接，每个电阻片通过第二连接点和与其相邻的下一个电阻片的第二连接点电连接。

[0013] 可选地，所述电阻片为冲压加强筋型电阻片。

[0014] 可选地，所述至少一个电阻片按照顺时针方向进行连接，或者所述至少一个电阻片按照逆时针方向进行电连接。

[0015] 可选地，所述电感器的电感量为大于或等于5微亨，且小于或等于10微亨。

[0016] 可选地，所述功率管包括金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。

[0017] 可选地，所述制动电阻的材质包括不锈钢、镍络合金和铜。

[0018] 第二方面，本发明实施例提供了一种制动装置，包括如上所述的制动电路。

[0019] 本发明实施例的制动电路，包括：电感器、制动电阻、功率管，其中，所述制动电阻连接所述电感器和所述功率管，所述电感器还与待制动电路电连接，所述功率管与待制动电路电连接，以形成包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路；所述功率管，用于在接收到控制信号后，控制包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路处于导通状态；所述电感器，用于在包括电感器、制动电阻、功率管和待制动电路的闭合回路处于导通状态后，抑制流经所述功率管的电流。本发明实施例提供的制动电路与现有技术中的制动电路相比，在制动电路导通的一瞬间，通过电感器抑制流经功率管的瞬间电流，使得功率管中的电流缓慢上升，显著降低功率管的损耗。

[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

[0022] 图1为本发明实施例提供的一种制动电路的第一种结构示意图；

[0023] 图2为本发明实施例提供的一种制动电路的第二种结构示意图；

[0024] 图3为本发明实施例提供的一种制动电路的第一种应用示意图；

[0025] 图4为本发明实施例提供的一种制动电路的第二种应用示意图；

[0026] 图5为本发明实施例提供的一种电阻片的结构示意图；

[0027] 图6为本发明实施例提供的一种冲压加强筋电阻片的示意图；

[0028] 图7为本发明实施例提供的一种在制动电路导通时的电流-电压示意图具体实施方式

[0029] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 本发明实施例提供了一种制动电路，参考图1，该制动电路包括：电感器11、制动电阻12、功率管13。

[0031] 所述制动电阻12分别与所述电感器11和所述功率管13电连接，所述电感器11还与待制动电路电连接，所述功率管13与待制动电路电连接，以形成包括电感器11、制动电阻12、功率管13和待制动电路的闭合回路；

[0032] 所述功率管13，用于在接收到控制信号后，控制包括电感器11、制动电阻12、功率管13和待制动电路的闭合回路处于导通状态；

[0033] 所述电感器11，用于在包括电感器11、制动电阻12、功率管13和待制动电路的闭合回路处于导通状态后，降低流经所述功率管13的电流的变化速度。

[0034] 具体地，电流的变化速度可以为电流值在单位时间内的上升速度，电流的上升速度越快，制动电路中功率管的损耗越大，电流的上升速度越慢，制动电路中功率管的损耗越小，电压曲线与电流曲线之间的重叠面积可以表征功率管的损耗，参考图7，电流1为电流值在单位时间内上升速度比较快的曲线，电流2为电流值在单位时间内上升速度比较慢的曲线，电流1与电压曲线之间的重叠面积1的大于电流2与电压曲线之间的重叠面积2，即，电流上升速度缓慢时功率管的损耗比较低。

[0035] 进一步地，所述电感器的电感量为大于或等于5微亨，且小于或等于10微亨。电感器的电感量比较大时，使得功率管关断后续流时间较长，电流存续到在下次功率管开通后，会导致续流二极管产生较大的反向恢复损耗。这样，可有效降低二极管的反向恢复损耗。

[0036] 进一步地，所述功率管13包括金属氧化物半导体场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。不过应当理解，本发明对此不与限制。

[0037] 进一步地，所述制动电阻的材质可以是为金属，例如，不锈钢、镍络合金和铜，等。

[0038] 电感器俗称电感线圈，电感器在电路中具有感抗特性，感抗如同电阻一样阻碍电流流动，但是感抗与流过电感器的电流频率相关，还与电感器本身的电感量相关。电感对直流呈通路，而对于交流却呈现很大阻碍作用，通常我们称之为感抗，XL＝2πfL，其中，XL为电感的感抗；f为流过电感交流电的频率；L为电感的电感量。在电感量确定的前提下，f越大，感抗越大即阻碍作用就越大。

[0039] 当流过电感器的电流变化时，电感器中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感器的电流增大时，电感器产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感器的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。

[0040] 电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗为零。电感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上，用来平滑电流。电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰。

[0041] 本发明实施例提供的制动电路与现有技术中的制动电路相比，在制动电路导通的一瞬间，通过电感器抑制流经功率管的瞬间电流，使得功率管中的电流缓慢上升，显著降低功率管的损耗。

[0042] 本发明实施例提供了一种制动电路，参考图2，该制动电路与图1提供的制动电路相比，还包括：电容14、二极管15，其中，

[0043] 所述二极管15与串联连接的制动电阻12、电感器11并联；

[0044] 所述电容14与串联连接的制动电阻12、功率管13、电感器11并联。

[0045] 可选地，功率管13也可以与一个二极管并联(图中未示出)，可视实际情况而定。

[0046] 进一步地，所述功率管13的源极分别与二极管15的正极、制动电阻12电连接，所述功率管13的漏极分别与电容14的负极、待制动电路的负极输出端电连接。其中，功率管13还可以与二极管16并联，二极管16的负极分别与电容的正极、待制动电路的正极输出端、电感器电连接，电感器与电感器的正极输出端连接，具体应用时的电路图可参考图3，该制动电路可用于释放电机和待制动电路在制动时产生的能量。

[0047] 或者，所述功率管13的源极分别与电容的正极、二极管16的负极、待制动电路的正极输出端电连接，所述功率管13的漏极分别与二极管15的正极、制动电阻电连接。二极管16的正极分别与待制动电路的负极、电感器电连接，电感器与制动电阻电连接。具体应用时的电路图可参考图4，该制动电路可用于释放电机和待制动电路在制动时产生的能量。

[0048] 进一步地，参考图5，所述制动电阻12包括至少一个电阻片，每个所述电阻片包括第一连接点121和第二连接点122，每个电阻片通过第一连接点121和与其相邻的上一个电阻片的第一连接点122电连接，每个电阻片通过第二连接点122和与其相邻的下一个电阻片的第二连接点122电连接。

[0049] 进一步地，所述电阻片为冲压加强筋型电阻片。具体的电阻片可参考图6。

[0050] 进一步地，所述至少一个电阻片按照顺时针方向进行连接，或者所述至少一个电阻片按照逆时针方向进行电连接。

[0051] 在电流通路上，磁通相互叠加，能够形成较大的抑制电感。上述逆时针型电阻片，可由顺时针型电阻片翻转180度得到。在电阻片堆叠时，需要注意使用耐热绝缘支架对电阻片进行有效的支撑，以保证其抗振性能。制动电阻片由于总长度较大，宽度较小，如采用一般的平板构型，其机械刚度较差，一般采用冲压加强筋的方式提高机械刚度。

[0052] 本发明中的各个电子器件，电感器、制动电阻、功率管、电容、第一二极管、第二二极管通过直流母线连接。

[0053] 本发明还公开了一种制动装置，包括如上的制动电路。

[0054] 在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0055] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0056] 另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

[0057] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0058] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0059] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。