一种伺服驱动器的保护装置、方法和伺服电机与流程

1.本发明属于电机技术领域，具体涉及一种伺服驱动器的保护装置、方法和伺服电机，尤其涉及一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路、方法和伺服电机。


背景技术：

2.伺服驱动器(servo drives)又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统；一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位。伺服驱驱动器已经在世界上得到非常广泛的应用，涉及到的行业非常多，如机床、机器人、打印技术、智能家居等等。对于伺服驱动器，一般为三相交流电输入，经整流后再逆变，进行三相输出。其中接线端子一般为三相输入、制动、三相输出三部分。
3.在伺服驱动器的使用过程中，很多时候会由于操作人员的粗心大意，导致将三相输入端子接到三相输出端子上，或者将三相输出端子接入到三相输出端子上；大部分伺服驱动器是没有显示部分的，由于三相输出的逆变部分有续流二极管，三相电经续流二极管又可以让母线电压达到正常水平。基于这种情况，即使三相输入与三相输出接错了，操作人员也无法察觉到，这时候若上电，则会有很大的安全隐患(轻则烧坏伺服驱动器，重则母线电容爆炸)。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种伺服驱动器的保护装置、方法和伺服电机，以解决在伺服驱动器的三相输入和三相输出接错的情况下，若上电则会引发安全事故的问题，达到通过在伺服驱动器的三相输入和三相输出接错的情况下，进行反接保护，避免上电后引发安全事故的效果。
6.本发明提供一种伺服驱动器的保护装置中，所述伺服驱动器，包括：整流单元、母线电容单元和逆变单元；所述整流单元、母线电容单元和逆变单元，设置在所述伺服驱动器的三相输入端与所述伺服驱动器的三相输出端之间；所述伺服驱动器的保护装置，包括：检测单元和控制单元；所述检测单元，设置在所述母线电容单元的输出端的母线上；所述检测单元，被配置为检测所述母线电容单元的输出端的母线上的电压，记为检测电压；所述控制单元，被配置为在所述伺服驱动器上电的情况下，根据所述检测电压，确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端是否接反；以及，若所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端已接反，则控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断，以实现对所述伺服驱动器的反接保护；若所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端未接反，则控制所述母线电容单元与所述制动单
元之间接通，以使所述伺服驱动器运行。
7.在一些实施方式中，所述逆变单元，具有驱动电路；所述控制单元，包括：开关单元和控制单元；所述开关单元，包括：第一开关模块和第二开关模块；所述第一开关模块，设置在所述母线电容单元的输出端的母线上，且为常开状态；所述第二开关单元，设置在所述母线电容单元所在线路上，且为常闭状态；其中，所述控制单元，根据所述检测电压，确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端是否接反，包括：所述控制单元，被配置为确定所述检测电压是否超出设定电压范围，若所述检测电压超出所述设定电压范围，则确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端已接反；若所述检测电压未超出所述设定电压范围，则确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端未接反；所述控制单元，控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断，包括：所述控制单元，还被配置为在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出用于断开所述母线电容单元所在线路的母线断开指令，并发出用于关断所述逆变单元的驱动关断指令；所述第二开关模块，被配置为在接收到所述母线断开指令的情况下，使所述第二开关模块自身处于关断状态，以断开所述母线电容单元所在线路；所述逆变单元的驱动电路，被配置为在接收到所述驱动关断指令的情况下，关断所述逆变单元中开关管的驱动信号，以关断所述逆变单元；所述控制单元，控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通，以使所述伺服驱动器运行，包括：所述控制单元，还被配置为在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出正常工作指令；所述第一开关模块，被配置为在接收到所述正常工作指令的情况下，使所述第一开关模块自身处于接通状态，以接通所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端。
8.在一些实施方式中，所述伺服驱动器，还包括：上电缓冲单元；所述上电缓冲单元，位于所述整流单元与所述母线电容单元之间，且设置在所述整流单元的输出端；所述上电缓冲单元，包括：第三开关模块；所述控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出正常工作指令，包括：在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，确定所述第三开关模块是否处于断开状态；若所述第三开关模块处于断开状态，则重新确定所述检测电压是否超出设定电压范围；直至所述检测电压超出所述设定电压范围、且所述第三开关模块处于闭合状态的情况下，发出正常工作指令。
9.在一些实施方式中，所述伺服驱动器，还包括：制动单元；所述制动单元，位于所述母线电容单元与逆变单元之间；所述检测单元，包括：采样电阻模块；所述采样电阻模块，设置在所述母线电容单元的输出端与所述制动单元之间、且与所述逆变单元连接，被配置为检测所述母线电容单元到所述逆变单元中开关管上管的集电极之间的电压的大小和方向，以作为所述检测电压。
10.在一些实施方式中，所述检测单元，还包括：a/d转换模块；所述a/d转换模块，设置在所述采样电阻模块的输出端，被配置为对所述采样电阻模块检测到的所述母线电容单元到所述逆变单元中开关管上管的集电极之间的电压的大小和方向，进行a/d转换后，作为所述检测电压。
11.在一些实施方式中，所述检测电压，包括：第一电位和第二电位；其中，所述第一电位，是所述母线电容单元与所述采样电阻模块之间的连接点处的电位；所述第二电位，是所述采样电阻模块与所述制动单元或所述逆变单元之间的连接点处的电位；所述控制单元，
确定所述检测电压是否超出设定电压范围，包括：确定所述第一电位是否小于所述第二电位，所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值是否大于或等于设定阈值，且所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块是否断开；以：在所述第一电位小于所述第二电位的情况下，或所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值大于或等于设定阈值的情况下，或所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块断开的情况下，确定所述检测电压超出所述设定电压范围；在所述第一电位大于或等于所述第二电位、所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值小于所述设定阈值、且所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块闭合的情况下，确定所述检测电压未超出所述设定电压范围。
12.在一些实施方式中，所述伺服驱动器，还包括：制动单元；所述制动单元，位于所述母线电容单元与逆变单元之间；所述检测单元，还包括：电流检测模块；所述电流检测模块，设置在所述母线电容单元的输出端的母线上，且位于所述第二开关模块与所述伺服驱动器的制动单元之间，被配置为检测所述母线电容单元的输出端的母线上的电流的大小和方向，得到电流信号；并将所述电流信号转换为电压信号，作为所述检测电压。
13.在一些实施方式中，所述检测单元，还包括：运放模块；所述运放模块，设置在所述电流检测模块的输出端，被配置为对所述电流检测模块检测得到的所述电压信号进行处理，以将所述电压信号的幅值转变至所述主控模块能够接收的电压范围内，作为所述检测电压。
14.与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种伺服电机，包括：以上所述的伺服驱动器的保护装置。
15.与上述伺服电机相匹配，本发明再一方面提供一种伺服驱动器的保护方法中，所述伺服驱动器，包括：整流单元、母线电容单元和逆变单元；所述整流单元、母线电容单元和逆变单元，设置在所述伺服驱动器的三相输入端与所述伺服驱动器的三相输出端之间；所述伺服驱动器的保护方法，包括：通过检测单元，检测所述母线电容单元的输出端的母线上的电压，记为检测电压；通过控制单元，在所述伺服驱动器上电的情况下，根据所述检测电压，确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端是否接反；以及，若所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端已接反，则控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断，以实现对所述伺服驱动器的反接保护；若所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端未接反，则控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通，以使所述伺服驱动器运行。
16.在一些实施方式中，所述逆变单元，具有驱动电路；所述控制单元，包括：开关单元和控制单元；所述开关单元，包括：第一开关模块和第二开关模块；所述第一开关模块，设置在所述母线电容单元的输出端的母线上，且为常开状态；所述第二开关单元，设置在所述母线电容单元所在线路上，且为常闭状态；其中，通过控制单元，根据所述检测电压，确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端是否接反，包括：通过控制单元，确定所述检测电压是否超出设定电压范围，若所述检测电压超出所述设定电压范围，则确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端已接反；若所述检测电压未超出所述设定电压范围，则确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端未接反；通过控制单元，控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断，包括：通过控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出用于断
开所述母线电容单元所在线路的母线断开指令，并发出用于关断所述逆变单元的驱动关断指令；通过第二开关模块，在接收到所述母线断开指令的情况下，使所述第二开关模块自身处于关断状态，以断开所述母线电容单元所在线路；通过逆变单元的驱动电路，在接收到所述驱动关断指令的情况下，关断所述逆变单元中开关管的驱动信号，以关断所述逆变单元；通过控制单元，控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通，以使所述伺服驱动器运行，包括：通过控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出正常工作指令；通过第一开关模块，在接收到所述正常工作指令的情况下，使所述第一开关模块自身处于接通状态，以接通所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端。
17.在一些实施方式中，所述伺服驱动器，还包括：上电缓冲单元；所述上电缓冲单元，位于所述整流单元与所述母线电容单元之间，且设置在所述整流单元的输出端；所述上电缓冲单元，包括：第三开关模块；通过控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出正常工作指令，包括：在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，确定所述第三开关模块是否处于断开状态；若所述第三开关模块处于断开状态，则重新确定所述检测电压是否超出设定电压范围；直至所述检测电压超出所述设定电压范围、且所述第三开关模块处于闭合状态的情况下，发出正常工作指令。
18.在一些实施方式中，所述检测电压，包括：第一电位和第二电位；其中，在所述检测单元包括采样电阻模块的情况下，所述第一电位，是所述母线电容单元与所述采样电阻模块之间的连接点处的电位；所述第二电位，是所述采样电阻模块与所述制动单元或所述逆变单元之间的连接点处的电位；通过控制单元，确定所述检测电压是否超出设定电压范围，包括：确定所述第一电位是否小于所述第二电位，所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值是否大于或等于设定阈值，且所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块是否断开；以：在所述第一电位小于所述第二电位的情况下，或所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值大于或等于设定阈值的情况下，或所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块断开的情况下，确定所述检测电压超出所述设定电压范围；在所述第一电位大于或等于所述第二电位、所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值小于所述设定阈值、且所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块闭合的情况下，确定所述检测电压未超出所述设定电压范围。
19.由此，本发明的方案，通过在伺服驱动器的母线电容单元与制动单元之间设置反接保护电路，在伺服驱动器上电后，获取母线电压，并根据母线电压确定伺服驱动器的三相输入和三相输出是否接反，并在伺服驱动器的三相输入和三相输出是否接反的情况下，控制母线电容单元断开，并控制逆变单元关断，实现对伺服驱动器的保护；从而，通过在伺服驱动器的三相输入和三相输出接错的情况下，进行反接保护，避免上电后引发安全事故。
20.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
21.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
22.图1为本发明的伺服驱动器的保护装置的一实施例的结构示意图；
23.图2为伺服驱动器的一实施例的结构示意图；
24.图3为增加反接保护电路后伺服驱动器的一实施例的结构示意图；
25.图4为增加反接保护电路后伺服驱动器的一实施例的控制流程示意图；
26.图5为增加反接保护电路后驱伺服动器的另一实施例的结构示意图；
27.图6为本发明的伺服驱动器的保护方法的一实施例的流程示意图；
28.图7为本发明的方法中控制所述母线电容单元所在线路断开、并控制所述逆变单元关断的一实施例的流程示意图；
29.图8为本发明的方法中控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
31.根据本发明的实施例，提供了一种伺服驱动器的保护装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述伺服驱动器，包括：整流单元、母线电容单元和逆变单元。所述整流单元、母线电容单元和逆变单元，设置在所述伺服驱动器的三相输入端与所述伺服驱动器的三相输出端之间。
32.图2为伺服驱动器的一实施例的结构示意图。如图2所示，伺服驱动器的三相输入端与三相输出端之间，设置有整流单元、上电缓冲单元、母线电容单元、制动单元和逆变单元。母线电容单元和制动单元并行设置。上电缓冲单元设置在整流单元与母线电容单元之间。整理单元，包括：由二极管构成的整流桥。上电缓冲单元，包括：并联设置的电阻和开关。母线电容单元，包括：并联设置的母线电容。制动单元，包括：二极管和开关管，开关管的集电极与二极管的阳极连接。逆变单元，包括：由开关管(如igbt)构成的逆变桥。
33.也就是说，图2所示的伺服驱动器中，包括：整流单元、上电缓冲单元、母线电容单元、制动单元、逆变单元五个部分。其中，整流单元：将三相输入的交流电经整流变为直流电。上电缓冲单元：上电瞬间将母线回路中串联一个电阻、等母线电压稳定后再通过开关元件将该电阻短接，作用是减少上电瞬间的母线电流尖峰。母线电容单元：稳定母线电压，为后续逆变做准备。制动单元：需要外接一个制动电阻，当电机需要停转时，通过制动部分快速泄放电机上的能量。逆变单元：将直流电逆变为驱动电机所需要的交流电。
34.当实际操作中，若操作人员不慎将三相输入接到三相输出，则逆变部分通过6个续流二极管组成整流桥，同样会给母线电容充电，但这个过程中没有上电缓冲，会有一个很大的电流尖峰，容易烧坏器件。母线电压正常，一些驱动器不能报错，操作人员若继续使驱动器工作，使得逆变部分igbt开通，则会导致三相输入短路，若续流二极管烧坏，则会导致母线电容上施加反向电压，导致母线电容爆炸。
35.所述伺服驱动器的保护装置，包括：检测单元和控制单元。所述检测单元，设置在所述母线电容单元的输出端的母线上。
36.其中，所述检测单元，被配置为检测所述母线电容单元的输出端的母线上的电压，记为检测电压。
37.所述控制单元，被配置为在所述伺服驱动器上电的情况下，根据所述检测电压，确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端是否接反。以及，
38.所述控制单元，具体还被配置为若所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端已接反，则控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断，以实现对所述伺服驱动器的反接保护。
39.所述控制单元，具体还被配置为若所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端未接反，则控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通，以使所述伺服驱动器运行，保证伺服驱动器的可靠且安全运行。
40.考虑到由于操作人员粗心将伺服驱动器的输入输出接反，上电后可能会烧坏一些元件。若伺服驱动器的输入输出接反，在上电后，伺服驱动器中的igbt使能后，母线电容可能会爆炸，引发安全事故。本发明的方案，提出了一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，能在伺服驱动器输入输出接反时有效的保护驱动器。
41.在一些实施方式中，所述逆变单元，具有驱动电路。
42.所述控制单元，包括：开关单元和控制单元。所述开关单元，包括：第一开关模块和第二开关模块。所述第一开关模块，设置在所述母线电容单元的输出端的母线上，且为常开状态。所述第二开关单元，设置在所述母线电容单元所在线路上，且为常闭状态。控制单元，如主控部分，可以采用伺服驱动器的控制器。
43.其中，所述控制单元，根据所述检测电压，确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端是否接反，包括：
44.所述控制单元，被配置为确定所述检测电压是否超出设定电压范围，若所述检测电压超出所述设定电压范围，则确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端已接反；若所述检测电压未超出所述设定电压范围，则确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端未接反。
45.相应地，所述控制单元，控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断，包括：
46.所述控制单元，还被配置为在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出用于断开所述母线电容单元所在线路的母线断开指令，并发出用于关断所述逆变单元的驱动关断指令。
47.所述第二开关模块，被配置为在接收到所述母线断开指令的情况下，使所述第二开关模块自身处于关断状态，以断开所述母线电容单元所在线路。
48.所述逆变单元的驱动电路，被配置为在接收到所述驱动关断指令的情况下，关断所述逆变单元中开关管的驱动信号，以关断所述逆变单元。
49.相应地，所述控制单元，控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通，以使所述伺服驱动器运行，包括：
50.所述控制单元，还被配置为在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出正常工作指令。
51.所述第一开关模块，被配置为在接收到所述正常工作指令的情况下，使所述第一开关模块自身处于接通状态，以接通所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端，即接通所述母线电容单元输出端的母线与所述逆变单元。
52.在一些实施方式中，所述伺服驱动器，还包括：上电缓冲单元。所述上电缓冲单元，位于所述整流单元与所述母线电容单元之间，且设置在所述整流单元的输出端。所述上电缓冲单元，包括：第三开关模块。
53.所述控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出正常工作指令，包括：
54.所述控制单元，具体还被配置为在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，确定所述第三开关模块是否处于断开状态。若所述第三开关模块处于断开状态，则重新确定所述检测电压是否超出设定电压范围。直至所述检测电压超出所述设定电压范围、且所述第三开关模块处于闭合状态的情况下，发出正常工作指令。
55.在一些实施方式中，所述伺服驱动器，还包括：制动单元。所述制动单元，位于所述母线电容单元与逆变单元之间。
56.所述检测单元，包括：采样电阻模块，如采样电阻r1。所述采样电阻模块，设置在所述母线电容单元的输出端与所述制动单元之间、且与所述逆变单元连接，被配置为检测所述母线电容单元到所述逆变单元中开关管上管的集电极之间的电压的大小和方向，以作为所述检测电压。
57.图3为增加反接保护电路后伺服驱动器的一实施例的结构示意图。如图3所示，本发明的方案提供的一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，包括：采样电阻r1、第一开关s1、第二开关s2。第一开关s1设置在母线电容单元的输出端上，且位于母线电容单元与逆变单元之间。采样电阻r1与第一开关s1并行设置，采样电阻r1设置在母线电容单元的输出端与制动单元之间，具体是位于母线电容单元的输出端与制动单元中二极管的阴极之间。采样电阻r1与母线电容单元连接的一端为a点，采样电阻r1与制动单元连接的一端为b点。主控部分连接至驱动电路。驱动电路连接至逆变电源。第二开关s2串联在母线电容单元所在线路上，且靠近第一开关s1设置。上电缓冲单元中，电阻r2和第三开关s3并联设置在整流单元的输出端与母线电容单元之间。
58.在图3所示的例子中，主控部分，用于控制整个驱动器的运行、保护，等等。驱动电路，用于通过主控部分施加的信号，控制逆变单元中igbt的开通、关断。
59.在图3所示的反接保护电路中，采样电阻r1，用于检测母线电容到逆变单元中igbt上管的集电极之间的电压的大小与方向。其中，通过判断a点与b点的电位实现，若a点电位高于b点电位，则电压方向为从a点到b点，当a点电位小于b点电位时，电压方向为从b点到a点。
60.在图3所示的反接保护电路中，第一开关s1、第二开关s2，可以选用软开关(如继电器)，可通过主控部分控制其开通或关断。其中，第一开关s1为常开开关，第二开关s2为常闭开关。
61.在图3所示的例子中，只是增加了反接保护电路，但在主控部分要相应增加反接保护电路的信号接收端，主控部分和驱动电路在图2中也是有的，只是没有画出来。当检测到反接后，主控部分收到反接保护电路给出的信号，然后控制驱动电路关断igbt。必须有的是开关器件如第一开关s1、第二开关s2、以及阻性元件如采样电阻r1。
62.在一些实施方式中，所述检测单元，还包括：a/d转换模块。所述a/d转换模块，设置在所述采样电阻模块的输出端，被配置为对所述采样电阻模块检测到的所述母线电容单元
到所述逆变单元中开关管上管的集电极之间的电压的大小和方向，进行a/d转换后，作为所述检测电压。
63.如图3所示，本发明的方案提供的一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，还包括：a/d转换模块。a/d转换模块设置在采样电阻r1与主控部分之间。在图3所示的反接保护电路中，a/d转换模块，可以将采样电阻r1两端的模拟量转化为数字量，反馈给主控部分。
64.在图3所示的例子中，a/d转换模块是数模转换的作用。在一些主控部分是没有a/d转换模块的，所以需要单独设置a/d转换模块。
65.在一些实施方式中，所述检测电压，包括：第一电位和第二电位。其中，所述第一电位，是所述母线电容单元与所述采样电阻模块之间的连接点处的电位。所述第二电位，是所述采样电阻模块与所述制动单元或所述逆变单元之间的连接点处的电位。所述第一电位，如a点的电位u
a
。所述第二电位，如b点的电位u
b
。
66.所述控制单元，确定所述检测电压是否超出设定电压范围，包括：
67.所述控制单元，具体还被配置为确定所述第一电位是否小于所述第二电位，所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值是否大于或等于设定阈值，且所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块是否断开。如所述设定阈值，如检测电压裕量a。以：
68.在所述第一电位小于所述第二电位的情况下，或所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值大于或等于设定阈值的情况下，或所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块断开的情况下，确定所述检测电压超出所述设定电压范围。
69.在所述第一电位大于或等于所述第二电位、所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值小于所述设定阈值、且所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块闭合的情况下，确定所述检测电压未超出所述设定电压范围。
70.图4为增加反接保护电路后伺服驱动器的一实施例的控制流程示意图，即运用了图3所示的反接电路后的控制流程图。如图4所示，增加反接保护电路后伺服驱动器的控制流程，包括：
71.步骤1、使伺服驱动器上电。
72.步骤2、设定检测电压裕量a。设置检测电压裕量a的目的是防止电压波动导致a点与b点的电位有略微差别导致的保护电路误动作。
73.步骤3、判断a点的电位u
a
与b点的电位u
b
是否满足：u
a
＜u
b
∩|u
a
‑
u
b
|≥a∩第三开关s3是否断开。
74.若是，则主控部分控制第二开关s2断开，且主控部分发出关断指令使逆变单元中6路igbt强制关断。只有当这三个条件都满足时，反接保护电路才会工作，当该三个条件任意一个条件不满足时，则反接保护电路不工作，再判断s3是否闭合，s3断开时，上电缓冲电路工作，待母线电压充到一定值时，s3闭合，说明上电缓冲已经完成，然后将s1闭合(此时已经确保了输入输出没有接反，因此通过闭合s1使得反接保护电路被短路，以防止其影响驱动器正常工作)，使得反接保护电路短路，驱动器正常工作。开关s3一般情况下为继电器，可以通过继电器的信号端来判断(一般为信号端为高电平时，s3闭合，反之s3断开)或者s3为晶闸管时，也可判断晶闸管的驱动信号为高低电平来实现，其他开关器件同理。
75.否则，在第三开关s3未断开的情况下，控制第一开关s1闭合。
76.具体地，当伺服驱动器的输入输出接反时，同样逆变部分(即逆变单元)通过6个续
流二极管组成整流桥，将三相输入的交流电整流成直流，增加了反接保护电路后，由于第一开关s1为常开开关，其反接后形成的直流回路中串联了采样电阻r1，采样电阻r1在上电瞬间给该回路缓冲，使得电流尖峰减小，大大降低因输入输出反接而烧坏元件的风险。
77.然后通过a/d转换模块采集采样电阻r1两端的电压，若检测到b点电位u
b
大于a点电位u
a
、且超出设定值a(|u
a
‑
u
b
|＞a)，则主控部分将控制驱动电路把逆变单元中的6个igbt全部强制施加关断信号(期间对主控部分进行任何操作都不能开通逆变单元中的6个igbt，直到图4中的三个条件(即u
a
＜u
b
∩|u
a
‑
u
b
|≥a∩第三开关s3是否断开)任意一个条件不满足，后再判断第三开关s3闭合的情况下，才可使得主控部分控制逆变单元中的6个igbt进行开通操作。与此同时，将第二开关s2断开，使得母线断掉(即断开母线电容单元所在线路)，对伺服驱动器形成保护。
78.当驱动器正常接入输入输出信号时，当检测到第三开关s3闭合后，第一开关s1也随之闭合，反接保护电路被短掉，不会影响设备正常工作。
79.这样，本发明的方案提供的一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，包括：开关(如第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3等)，电阻(如采样电阻r1)，以及a/d转换模块等，当伺服驱动器的输入输出接反时，会在采样电阻r1上产生一个电压，该电压经过a/d转换模块反馈到伺服驱动器的主控部分，主控部分发出指令强制给伺服驱动器中所有igbt施加关断指令，并切断母线回路，达到保护驱动器的效果。这样，本发明的方案提供的一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，可以在伺服驱动器输出输入接反时，切断伺服驱动器中igbt的驱动信号与母线回路，使得伺服驱动器得到有效的保护。
80.在一些实施方式中，所述伺服驱动器，还包括：制动单元。所述制动单元，位于所述母线电容单元与逆变单元之间。
81.所述检测单元，还包括：电流检测模块。电流检测模块，如电流传感器。运放模块，如运算放大器。所述电流检测模块，设置在所述母线电容单元的输出端的母线上，且位于所述第二开关模块与所述伺服驱动器的制动单元之间，被配置为检测所述母线电容单元的输出端的母线上的电流的大小和方向，得到电流信号。并将所述电流信号转换为电压信号，作为所述检测电压。
82.在一些实施方式中，所述检测单元，还包括：运放模块。运放模块，如运算放大器。所述运放模块，设置在所述电流检测模块的输出端，被配置为对所述电流检测模块检测得到的所述电压信号进行处理，以将所述电压信号的幅值转变至所述主控模块能够接收的电压范围内，作为所述检测电压。
83.本发明的方案，仅仅列举出一种实现保护的电路，若改为其他检测器件(如电流传感器)也可实现该保护功能。图5为增加反接保护电路后驱伺服动器的另一实施例的结构示意图。在如图5所示的增加反接保护电路后驱伺服动器中，第一开关s1设置在母线电容单元的输出端上，电流传感器设置在母线电容单元的输出端上，电流传感器经运算放大器后连接至主控部分。主控部分连接至驱动电路。驱动电路连接至逆变电源。第二开关s2串联在母线电容单元所在线路上，且靠近第一开关s1设置。上电缓冲单元中，电阻r2和第三开关s3并联设置在整流单元的输出端与母线电容单元之间。
84.如图5所示，更改为电流传感器后，电流传感器检测母线上的电流大小和方向，经电流传感器内部将电流信号转换为电压信号，再经过运算放大器将电压信号转变为主控板
可接收的电压范围，实现控制。
85.相关方案中，设置用于四象限变频器的错相检测电路，能够识别并解决四象限变频器和lc滤波电路之间可能存在的错误接线问题，可以广泛应用于电气工程中。该方案是检测u、v、w相序接错时，电路进行一系列的应对措施；我们的方案是u、v、w(输出)与l1、l2、l3(输入)接反时，进行的应对措施；u、v、w接错不会导致电路短路，只是电机失速，风险很小，但若输出与输入接反，有较大安全隐患，可能会烧坏驱动器。
86.经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在伺服驱动器的母线电容单元与制动单元之间设置反接保护电路，在伺服驱动器上电后，获取母线电压，并根据母线电压确定伺服驱动器的三相输入和三相输出是否接反，并在伺服驱动器的三相输入和三相输出是否接反的情况下，控制母线电容单元断开，并控制逆变单元关断，实现对伺服驱动器的保护。从而，通过在伺服驱动器的三相输入和三相输出接错的情况下，进行反接保护，避免上电后引发安全事故。
87.根据本发明的实施例，还提供了对应于伺服驱动器的保护装置的一种伺服电机。该伺服电机可以包括：以上所述的伺服驱动器的保护装置。
88.由于本实施例的伺服电机所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
89.经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在伺服驱动器的母线电容单元与制动单元之间设置反接保护电路，在伺服驱动器上电后，获取母线电压，并根据母线电压确定伺服驱动器的三相输入和三相输出是否接反，并在伺服驱动器的三相输入和三相输出是否接反的情况下，控制母线电容单元断开，并控制逆变单元关断，实现对伺服驱动器的保护，能在伺服驱动器输入输出接反时有效的保护驱动器。
90.根据本发明的实施例，还提供了对应于伺服电机的一种伺服驱动器的保护方法，如图6所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述伺服驱动器，包括：整流单元、母线电容单元和逆变单元。所述整流单元、母线电容单元和逆变单元，设置在所述伺服驱动器的三相输入端与所述伺服驱动器的三相输出端之间。
91.图2为伺服驱动器的一实施例的结构示意图。如图2所示，伺服驱动器的三相输入端与三相输出端之间，设置有整流单元、上电缓冲单元、母线电容单元、制动单元和逆变单元。母线电容单元和制动单元并行设置。上电缓冲单元设置在整流单元与母线电容单元之间。整理单元，包括：由二极管构成的整流桥。上电缓冲单元，包括：并联设置的电阻和开关。母线电容单元，包括：并联设置的母线电容。制动单元，包括：二极管和开关管，开关管的集电极与二极管的阳极连接。逆变单元，包括：由开关管(如igbt)构成的逆变桥。
92.也就是说，图2所示的伺服驱动器中，包括：整流单元、上电缓冲单元、母线电容单元、制动单元、逆变单元五个部分。其中，整流单元：将三相输入的交流电经整流变为直流电。上电缓冲单元：上电瞬间将母线回路中串联一个电阻、等母线电压稳定后再通过开关元件将该电阻短接，作用是减少上电瞬间的母线电流尖峰。母线电容单元：稳定母线电压，为后续逆变做准备。制动单元：需要外接一个制动电阻，当电机需要停转时，通过制动部分快速泄放电机上的能量。逆变单元：将直流电逆变为驱动电机所需要的交流电。
93.当实际操作中，若操作人员不慎将三相输入接到三相输出，则逆变部分通过6个续
流二极管组成整流桥，同样会给母线电容充电，但这个过程中没有上电缓冲，会有一个很大的电流尖峰，容易烧坏器件。母线电压正常，一些驱动器不能报错，操作人员若继续使驱动器工作，使得逆变部分igbt开通，则会导致三相输入短路，若续流二极管烧坏，则会导致母线电容上施加反向电压，导致母线电容爆炸。
94.所述伺服驱动器的保护方法，包括：步骤s110至步骤s140。
95.在步骤s110处，通过检测单元，检测所述母线电容单元的输出端的母线上的电压，记为检测电压。
96.在步骤s120处，通过控制单元，在所述伺服驱动器上电的情况下，根据所述检测电压，确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端是否接反。以及，
97.在步骤s130处，通过控制单元，若所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端已接反，则控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断，以实现对所述伺服驱动器的反接保护。
98.在步骤s140处，通过控制单元，若所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端未接反，则控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通，以使所述伺服驱动器运行，保证伺服驱动器的可靠且安全运行。
99.考虑到由于操作人员粗心将伺服驱动器的输入输出接反，上电后可能会烧坏一些元件。若伺服驱动器的输入输出接反，在上电后，伺服驱动器中的igbt使能后，母线电容可能会爆炸，引发安全事故。本发明的方案，提出了一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，能在伺服驱动器输入输出接反时有效的保护驱动器。
100.在一些实施方式中，所述逆变单元，具有驱动电路。
101.所述控制单元，包括：开关单元和控制单元。所述开关单元，包括：第一开关模块和第二开关模块。所述第一开关模块，设置在所述母线电容单元的输出端的母线上，且为常开状态。所述第二开关单元，设置在所述母线电容单元所在线路上，且为常闭状态。控制单元，如主控部分，可以采用伺服驱动器的控制器。
102.其中，步骤s120中通过控制单元，根据所述检测电压，确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端是否接反，包括：通过控制单元，确定所述检测电压是否超出设定电压范围，若所述检测电压超出所述设定电压范围，则确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端已接反；若所述检测电压未超出所述设定电压范围，则确定所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端未接反。
103.相应地，步骤s130中通过控制单元，控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断的具体过程，参见以下示例性说明。
104.下面结合图7所示本发明的方法中控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s130中控制所述母线电容单元所在线路断开，并控制所述逆变单元关断的具体过程，包括：步骤s210至步骤s230。
105.步骤s210，通过控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出用于断开所述母线电容单元所在线路的母线断开指令，并发出用于关断所述逆变单元的驱动关断指令。
106.步骤s220，通过第二开关模块，在接收到所述母线断开指令的情况下，使所述第二开关模块自身处于关断状态，以断开所述母线电容单元所在线路。
107.步骤s230，通过逆变单元的驱动电路，在接收到所述驱动关断指令的情况下，关断所述逆变单元中开关管的驱动信号，以关断所述逆变单元。
108.相应地，步骤s140中通过控制单元，控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通，以使所述伺服驱动器运行的具体过程，参见以下示例性说明。
109.下面结合图8所示本发明的方法中控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s140中控制所述母线电容单元与所述制动单元之间接通的具体过程，包括：步骤s310和步骤s320。
110.步骤s310，通过控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出正常工作指令。
111.步骤s320，通过第一开关模块，在接收到所述正常工作指令的情况下，使所述第一开关模块自身处于接通状态，以接通所述伺服驱动器的三相输入端和所述伺服驱动器的三相输出端，即接通所述母线电容单元输出端的母线与所述逆变单元。
112.在一些实施方式中，所述伺服驱动器，还包括：上电缓冲单元。所述上电缓冲单元，位于所述整流单元与所述母线电容单元之间，且设置在所述整流单元的输出端。所述上电缓冲单元，包括：第三开关模块。
113.步骤s310中通过控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，发出正常工作指令，包括：通过控制单元，在所述检测电压超出所述设定电压范围的情况下，确定所述第三开关模块是否处于断开状态。若所述第三开关模块处于断开状态，则重新确定所述检测电压是否超出设定电压范围。直至所述检测电压超出所述设定电压范围、且所述第三开关模块处于闭合状态的情况下，发出正常工作指令。
114.图3为增加反接保护电路后伺服驱动器的一实施例的结构示意图。如图3所示，本发明的方案提供的一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，包括：采样电阻r1、第一开关s1、第二开关s2。第一开关s1设置在母线电容单元的输出端上，且位于母线电容单元与逆变单元之间。采样电阻r1与第一开关s1并行设置，采样电阻r1设置在母线电容单元的输出端与制动单元之间，具体是位于母线电容单元的输出端与制动单元中二极管的阴极之间。采样电阻r1与母线电容单元连接的一端为a点，采样电阻r1与制动单元连接的一端为b点。主控部分连接至驱动电路。驱动电路连接至逆变电源。第二开关s2串联在母线电容单元所在线路上，且靠近第一开关s1设置。上电缓冲单元中，电阻r2和第三开关s3并联设置在整流单元的输出端与母线电容单元之间。
115.在图3所示的例子中，主控部分，用于控制整个驱动器的运行、保护，等等。驱动电路，用于通过主控部分施加的信号，控制逆变单元中igbt的开通、关断。
116.在图3所示的反接保护电路中，采样电阻r1，用于检测母线电容到逆变单元中igbt上管的集电极之间的电压的大小与方向。
117.在图3所示的反接保护电路中，第一开关s1、第二开关s2，可以选用软开关(如继电器)，可通过主控部分控制其开通或关断。其中，第一开关s1为常开开关，第二开关s2为常闭开关。
118.在图3所示的例子中，只是增加了反接保护电路，但在主控部分要相应增加反接保护电路的信号接收端，主控部分和驱动电路在图2中也是有的，只是没有画出来。当检测到反接后，主控部分收到反接保护电路给出的信号，然后控制驱动电路关断igbt。必须有的是
开关器件如第一开关s1、第二开关s2、以及阻性元件如采样电阻r1。
119.如图3所示，本发明的方案提供的一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，还包括：a/d转换模块。a/d转换模块设置在采样电阻r1与主控部分之间。在图3所示的反接保护电路中，a/d转换模块，可以将采样电阻r1两端的模拟量转化为数字量，反馈给主控部分。
120.在图3所示的例子中，a/d转换模块是数模转换的作用。在一些主控部分是没有a/d转换模块的，所以需要单独设置a/d转换模块。
121.在一些实施方式中，所述检测电压，包括：第一电位和第二电位。其中，在所述检测单元包括采样电阻模块的情况下，所述第一电位，是所述母线电容单元与所述采样电阻模块之间的连接点处的电位。所述第二电位，是所述采样电阻模块与所述制动单元或所述逆变单元之间的连接点处的电位。所述第一电位，如a点的电位u
a
。所述第二电位，如b点的电位u
b
。
122.步骤s120中通过控制单元，确定所述检测电压是否超出设定电压范围，还包括：通过控制单元，确定所述第一电位是否小于所述第二电位，所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值是否大于或等于设定阈值，且所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块是否断开；如所述设定阈值，如检测电压裕量a；以：
123.在所述第一电位小于所述第二电位的情况下，或所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值大于或等于设定阈值的情况下，或所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块断开的情况下，确定所述检测电压超出所述设定电压范围。
124.在所述第一电位大于或等于所述第二电位、所述第一电位与所述第二电位的差值的绝对值小于所述设定阈值、且所述伺服驱动器中上电缓冲单元的第三开关模块闭合的情况下，确定所述检测电压未超出所述设定电压范围。
125.图4为增加反接保护电路后伺服驱动器的一实施例的控制流程示意图，即运用了图3所示的反接电路后的控制流程图。如图4所示，增加反接保护电路后伺服驱动器的控制流程，包括：
126.步骤1、使伺服驱动器上电。
127.步骤2、设定检测电压裕量a。设置检测电压裕量a的目的是防止电压波动导致a点与b点的电位有略微差别导致的保护电路误动作。
128.步骤3、判断a点的电位u
a
与b点的电位u
b
是否满足：u
a
＜u
b
∩|u
a
‑
u
b
|≥a∩第三开关s3是否断开。
129.若是，则主控部分控制第二开关s2断开，且主控部分发出关断指令使逆变单元中6路igbt强制关断。
130.否则，在第三开关s3断开的情况下，重新判断a点的电位u
a
与b点的电位u
b
是否满足：u
a
＜u
b
∩|u
a
‑
u
b
|≥a∩第三开关s3是否断开。在第三开关s3未断开的情况下，控制第一开关s1闭合。
131.具体地，当伺服驱动器的输入输出接反时，同样逆变部分(即逆变单元)通过6个续流二极管组成整流桥，将三相输入的交流电整流成直流，增加了反接保护电路后，由于第一开关s1为常开开关，其反接后形成的直流回路中串联了采样电阻r1，采样电阻r1在上电瞬间给该回路缓冲，使得电流尖峰减小，大大降低因输入输出反接而烧坏元件的风险。
132.然后通过a/d转换模块采集采样电阻r1两端的电压，若检测到b点电位u
b
大于a点
电位u
a
、且超出设定值a(|u
a
‑
u
b
|＞a)，则主控部分将控制驱动电路把逆变单元中的6个igbt全部强制施加关断信号(期间对主控部分进行任何操作都不能开通逆变单元中的6个igbt，直到图4中的三个条件(即ua＜ub∩|ua
‑
ub|≥a∩第三开关s3是否断开)任意一个条件不满足，后再判断第三开关s3闭合的情况下，才可使得主控部分控制逆变单元中的6个igbt进行开通操作。与此同时，将第二开关s2断开，使得母线断掉(即断开母线电容单元所在线路)，对伺服驱动器形成保护。
133.当驱动器正常接入输入输出信号时，当检测到第三开关s3闭合后，第一开关s1也随之闭合，反接保护电路被短掉，不会影响设备正常工作。
134.这样，本发明的方案提供的一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，包括：开关(如第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3等)，电阻(如采样电阻r1)，以及a/d转换模块等，当伺服驱动器的输入输出接反时，会在采样电阻r1上产生一个电压，该电压经过a/d转换模块反馈到伺服驱动器的主控部分，主控部分发出指令强制给伺服驱动器中所有igbt施加关断指令，并切断母线回路，达到保护驱动器的效果。这样，本发明的方案提供的一种伺服驱动器输入输出的反接保护电路，可以在伺服驱动器输出输入接反时，切断伺服驱动器中igbt的驱动信号与母线回路，使得伺服驱动器得到有效的保护。
135.由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述伺服电机的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
136.经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过在伺服驱动器的母线电容单元与制动单元之间设置反接保护电路，在伺服驱动器上电后，获取母线电压，并根据母线电压确定伺服驱动器的三相输入和三相输出是否接反，并在伺服驱动器的三相输入和三相输出是否接反的情况下，控制母线电容单元断开，并控制逆变单元关断，实现对伺服驱动器的保护，使得伺服驱动器得到有效的保护。
137.综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
138.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。