CN103078567A - 锥形电机停机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锥形电机停机控制系统，所述锥形电机通过变频器驱动转动，包括电流检测单元、驱动控制单元以及计时器单元，其中：所述电流检测单元，用于采样变频器的输出电流；所述计时器单元，用于计时控制；所述驱动控制单元，用于在锥形电机关闭后的预设时间内，在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元第一组桥臂，并在变频器输出电流小于预设的电流下限阈值时开通所述逆变单元的第一组桥臂。本发明可使锥形电机中的剩磁迅速衰减到不能阻碍其电磁抱闸装置的动作，能有效加快锥形电机停机时的快速抱闸响应，提升了电动葫芦使用安全性。

Description

锥形电机停机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种锥形电机停机控制系统及方法。

背景技术

锥形电机（电动葫芦）是一种自带刹车的定子与转子成锥形的三相异步电动机，其集动力与制动力于一体。这种电机具有结构紧凑，体积小，质量轻，起动转矩大，制动迅速可靠，使用安全等特点，因其结构简单，使用方便，在中小起重现场广泛应用。

锥形电机适应频繁起动，制动和正反转交替运行的场合，其工作原理是：电机的定子内腔与转子外形都呈锥形，构成电磁抱闸装置，电磁抱闸装置根据锥形电机中定、转子之间的电磁力与弹簧力之间的共同作用来实现开闸与抱闸动作。具体地，锥形电机的锥形制动环镶于风扇制动轮上，静制动环镶在后端盖上；定子端通入三相交流电后，产生旋转磁场，同时产生轴向磁拉力，使转子轴向移动并压缩弹簧，使得风扇制动轮上的锥形环与静制动环离开，转子开始转动；定子断电后，轴向磁拉力消失，转子在弹簧作用下，连同风扇制动轮一起复位，使动、静制动环接触，产生摩擦力矩，迫使电机立即停转。

上述锥形电机在断开供电的瞬间还存在剩磁，并按一定的时间常数逐渐衰减。因此定、转子之间的电磁力不会立即消失，这将延缓制动器的抱闸动作，从而导致停机出现额外的下滑量。这个额外的下滑量会影响锥形电机停机时的定位准确性，在一些场合还会产生严重的安全问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述锥形电机停机时无法立即消磁而导致安全隐患的问题，提供一种锥形电机停机控制系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种锥形电机停机控制系统，所述锥形电机通过变频器驱动转动，所述系统包括电流检测单元、驱动控制单元以及计时器单元，其中：所述电流检测单元，用于检测变频器的输出电流；所述计时器单元，用于计时控制；所述驱动控制单元，用于在锥形电机关闭后的预设时间内，在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元第一组桥臂，并在变频器输出电流小于预设的电流下限阈值时开通所述逆变单元的第一组桥臂。

在本发明所述的锥形电机停机控制系统中，所述驱动控制单元包括判断子单元、第一控制子单元、第二控制子单元；所述判断子单元，用于判断变频器输出电流是否大于预设的电流上限阈值及变频器输出电流是否小于预设的电流下限阈值；所述第一控制子单元，用于在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元第一组桥臂；所述第二控制子单元，用于在所述输出电流小于所述预设的电流下限阈值时开通所述逆变单元的第一组桥臂。

在本发明所述的锥形电机停机控制系统中，所述电流检测单元通过检测变频器三相输出中的任意两相输出获得变频器的输出电流。

在本发明所述的锥形电机停机控制系统中，所述第一组桥臂为逆变单元的三相上桥臂或者三相下桥臂。

在本发明所述的锥形电机停机控制系统中，所述电流上限阈值不大于变频器额定电流的150%。

本发明还提供一种锥形电机停机控制方法，所述锥形电机通过变频器驱动转动，包括以下步骤：

（a）在接收到变频器停机命令后关闭变频器逆变单元的第一组桥臂和第二组桥臂；

（b）判断是否达到预设时间，并在达到预设时间前执行步骤（c），否则执行步骤（d）；

（c）在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元的第一组桥臂，并在变频器输出电流小于预设的电流下限阈值时开通所述逆变单元的第一组桥臂；

（d）关闭所述变频器的逆变单元的第一组桥臂。

在本发明所述的锥形电机停机控制方法中，所述步骤（c）包括：

（c1）判断变频器输出电流是否大于预设的电流上限阈值，并在输出电流大于所述预设的电流上限阈值时执行步骤（c2），否则执行步骤（c3）；

（c2）关闭逆变单元第一组桥臂，并返回步骤（b）；

（c3）判断变频器输出电流是否小于预设的电流下限阈值，并在所述输出电流小于所述预设的电流下限阈值时执行步骤（c4），否则返回步骤（b）

（c4）开通所述逆变单元的第一组桥臂，并返回步骤（b）。

在本发明所述的锥形电机停机控制方法中，所述步骤（c）中的变频器输出电流通过检测变频器三相输出中的任意两相输出获得。

在本发明所述的锥形电机停机控制方法中，所述第一组桥臂为逆变单元的三相上桥臂或者三相下桥臂。

在本发明所述的锥形电机停机控制方法中，所述电流上限阈值不大于变频器额定电流的150%。

本发明的锥形电机停机控制系统及方法，通过在变频器停机时控制三相输出短路对锥形电机进行消磁处理。本发明可使锥形电机中的剩磁迅速衰减到不能阻碍其电磁抱闸装置的动作，能有效加快锥形电机停机时的快速抱闸响应，提升了电动葫芦使用安全性。

附图说明

图1是本发明锥形电机停机控制系统实施例的示意图。

图2是图1中的驱动控制单元实施例的示意图。

图3是本发明锥形电机停机控制方法实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过在锥形电机停机时使控制锥形电机的变频器的逆变单元的三相上桥臂或者三相下桥臂短路，实现锥形电机消磁的控制。

如图1所示，是本发明锥形电机停机控制系统实施例的示意图，其中锥形电机通过变频器驱动转动。本实施例中的锥形电机停机控制系统包括电流检测单元11、驱动控制单元12以及计时器单元13。上述电流检测单元11、驱动控制单元12以及计时器单元13可集成到变频器并结合软件实现。在实际应用中，上述电流检测单元11、驱动控制单元12以及计时器单元13也可通过单独的硬件和软件来实现，其通过向变频器的逆变单元输出控制信号实现锥形电机停机控制。

上述电流检测单元11用于检测变频器的输出电流。具体地，该电流检测单元11连接有两个电流检测元件HL1和HL2，这两个电流检测元件HL1和HL2连接于变频器的U、V、W三相输出线中的任意两相输出线，以检测变频器输出三相电流值。电流检测单元11经由电流检测元件HL1和HL2获取对应输出线上的电流信号，将其做模数转换处理并进行转换计算，获取三相输出线电流提供给驱动控制单元12。

在图1所示系统中，两个电流检测元件HL1和HL2连接于U、V两相输出线，在具体应用中，电流检测元件也可连接于U、W或者其他任意两相输出线上。同理，在具体应用中，也可使用一个采样电阻连接于直流母线进行三相电流检测等其他电流采样方式。

计时器单元13用于计时控制。该计时器单元13设定锥形电机停机控制短路时间，该短路时间根据不同的应用场合设定。具体地，短路时间应该要大于预计的锥形电机消磁时间。

驱动控制单元12用于在锥形电机关闭（即接收到变频器停机命令）后的预设时间（即计数器单元13中设定的短路时间）内，根据检测单元11提供的变频器输出电流，控制变频器中三相桥臂Q1~Q6的开关状态，以变频器内部短路的方式实现锥形电机的快速消磁，从而实现电动葫芦的停机快速抱闸。具体地，该驱动控制单元12在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元第一组桥臂，并在变频器输出电流小于预设的电流下限阈值时开通逆变单元的第一组桥臂。电流上限阈值和电流下限阈值可根据实际工作情况设定，通常电流上限阈值不大于变频器额定电流的150%，并且电流上限阈值越大消磁过程越快。

上述第一组桥臂可以为变频器逆变单元的三相上桥臂Q1、Q3、Q5，也可以是变频器逆变单元的三相下桥臂Q2、Q4、Q6。在第一组桥臂为三相上桥臂时，第二组桥臂为三相下桥臂；而在第一组桥臂为三相下桥臂时，第二组桥臂为三相上桥臂。

上述锥形电机停机控制系统通过在变频器停机后的设定时间内进行短路控制，保证实现锥形电机内部完全消磁，能有效加快锥形电机停机时的快速抱闸响应，提升了电动葫芦使用安全性。

此外，电流检测单元11也可使用转换计算得到的单相输出最大电流。而驱动控制单元12则根据上述单向输出最大电流进行逆变单元短路控制。

如图2所示，上述锥形电机停机控制系统的驱动控制单元12在具体实现时，可包括判断子单元121、第一控制子单元122、第二控制子单元123。判断子单元121用于判断变频器输出电流是否大于预设的电流上限阈值及该变频器输出电流是否小于预设的电流下限阈值。第一控制子单元122用于在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元的第一组桥臂。第二控制子单元123用于在输出电流小于所述预设的电流下限阈值时开通逆变单元的第一组桥臂。上述第一组桥臂可以为变频器逆变单元的三相上桥臂Q1、Q3、Q5，也可以是变频器逆变单元的三相下桥臂Q2、Q4、Q6。

本发明还提供一种对应的锥形电机停机控制方法，其中锥形电机通过变频器驱动转动，其在接收到变频器停机命令后关闭变频器逆变单元的第一组桥臂和第二组桥臂，并在达到预设时间前：若变频器输出电流大于预设的电流上限阈值，则关闭逆变单元第一组桥臂，若变频器输出电流小于预设的电流下限阈值，则开通所述逆变单元的第一组桥臂。在达到预设时间后，关闭变频器的逆变单元的第一组桥臂。

上述方法中，第一组桥臂可以为变频器逆变单元的三相上桥臂Q1、Q3、Q5，也可以是变频器逆变单元的三相下桥臂Q2、Q4、Q6。在第一组桥臂为三相上桥臂时，第二组桥臂为三相下桥臂；而在第一组桥臂为三相下桥臂时，第二组桥臂为三相上桥臂。

如图3所示，是上述锥形电机停机控制方法实施例的示意图。该方法包括以下步骤：

步骤S31：在收到变频器停机命令后，关闭三相上桥臂Q1、Q3、Q5与三相下桥臂Q4、Q2、Q6，确保变频器的输出完全关闭。

步骤S32：根据定时器的时间设定，判断是否已经达到短路控制完成时间。如果已经到达控制完成时间，则执行步骤S38；如果尚未到达控制完成时间，则执行步骤S33。

步骤S33：检测变频器输出电流，并继续执行步骤S34。该步骤中的变频器输出电流通过检测变频器三相输出中的任意两相输出获得。

步骤S34：判断变频器输出电流是否大于预设的电流上限阈值，并在输出电流大于预设的电流上限阈值时执行步骤S35，否则执行步骤S36。电流上限阈值可根据实际工作情况设定，通常电流上限阈值不大于变频器额定电流的150%，并且电流上限阈值越大消磁过程越快。

步骤S35：关闭变频器逆变单元三相下桥臂Q4、Q6、Q2，并返回步骤S32。

步骤S36：进一步判断变频器输出电流是否小于预设的电流下限阈值，并在输出电流小于预设的电流下限阈值时执行步骤S37，否则返回步骤S32（即在输出电流介于电流上限阈值和电流下限阈值之间时，使变频器逆变单元三相下桥臂Q4、Q6、Q2保持原来状态）。电流下限阈值可根据实际工作情况设定，通常下限阈值越大消磁过程越快。

步骤S37：开通变频器逆变单元三相下桥臂Q4、Q6、Q2，并返回步骤S32。

步骤S38：关闭变频器逆变单元的三相下桥臂Q4、Q6、Q2，完成短路控制流程。整个过程中，变频器逆变单元的三相上桥臂Q1、Q3、Q5保持关闭。

上述方法中采用了关闭变频器逆变单元三相上桥臂Q1、Q3、Q5，同时开通变频器逆变单元三相下桥臂Q4、Q6、Q2进行短路的方式实现消磁控制。在具体应用中，也可以采用关闭变频器逆变单元三相下桥臂Q4、Q6、Q2，同时开通变频器逆变单元三相上桥臂Q1、Q3、Q5进行短路的方式实现消磁控制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种锥形电机停机控制系统，所述锥形电机通过变频器驱动转动，其特征在于：所述系统包括电流检测单元、驱动控制单元以及计时器单元，其中：所述电流检测单元，用于检测变频器的输出电流；所述计时器单元，用于计时控制；所述驱动控制单元，用于在锥形电机关闭后的预设时间内，在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元第一组桥臂，并在变频器输出电流小于预设的电流下限阈值时开通所述逆变单元的第一组桥臂。

2.根据权利要求1所述的锥形电机停机控制系统，其特征在于：所述驱动控制单元包括判断子单元、第一控制子单元、第二控制子单元；所述判断子单元，用于判断变频器输出电流是否大于预设的电流上限阈值及变频器输出电流是否小于预设的电流下限阈值；所述第一控制子单元，用于在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元第一组桥臂；所述第二控制子单元，用于在所述输出电流小于所述预设的电流下限阈值时开通所述逆变单元的第一组桥臂。

3.根据权利要求1所述的锥形电机停机控制系统，其特征在于：所述电流检测单元通过检测变频器三相输出中的任意两相输出获得变频器的输出电流。

4.根据权利要求1所述的锥形电机停机控制系统，其特征在于：所述第一组桥臂为逆变单元的三相上桥臂或者三相下桥臂。

5.根据权利要求1所述的锥形电机停机控制系统，其特征在于：所述电流上限阈值不大于变频器额定电流的150%。

6.一种锥形电机停机控制方法，所述锥形电机通过变频器驱动转动，其特征在于：包括以下步骤：

（a）在接收到变频器停机命令后关闭变频器逆变单元的第一组桥臂和第二组桥臂；

（b）判断是否达到预设时间，并在达到预设时间前执行步骤（c），否则执行步骤（d）；

（c）在变频器输出电流大于预设的电流上限阈值时关闭逆变单元的第一组桥臂，并在变频器输出电流小于预设的电流下限阈值时开通所述逆变单元的第一组桥臂；

（d）关闭所述变频器的逆变单元的第一组桥臂。

7.根据权利要求6所述的锥形电机停机控制方法，其特征在于：所述步骤（c）包括：

（c1）判断变频器输出电流是否大于预设的电流上限阈值，并在输出电流大于所述预设的电流上限阈值时执行步骤（c2），否则执行步骤（c3）；

（c2）关闭逆变单元第一组桥臂，并返回步骤（b）；

（c3）判断变频器输出电流是否小于预设的电流下限阈值，并在所述输出电流小于所述预设的电流下限阈值时执行步骤（c4），否则返回步骤（b）

（c4）开通所述逆变单元的第一组桥臂，并返回步骤（b）。

8.根据权利要求6所述的锥形电机停机控制方法，其特征在于：所述步骤（c）中的变频器输出电流通过检测变频器三相输出中的任意两相输出获得。

9.根据权利要求6所述的锥形电机停机控制方法，其特征在于：所述第一组桥臂为逆变单元的三相上桥臂或者三相下桥臂。

10.根据权利要求6所述的锥形电机停机控制方法，其特征在于：所述电流上限阈值不大于变频器额定电流的150%。

Images