CN105929760A - 一种带有保护装置的电机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有保护装置的电机控制系统，包括中控设备、第二开关和保护装置；所述中控设备连接所述第二开关；所述第二开关连接电机；所述第二开关设置在所述保护装置内部，以防止所述第二开关被误操作，所述控制系统包括一个感测电机转子位置信息的传感器，接收所述传感器感测的信号并根据该信号估算电角度的处理器，以及依据所述电角度生成用于控制电机运行的控制信号生成模块;所述保护装置包括：CPU模块；与所述CPU模块连接的模数转换模块、存储模块、显示模块、可编程逻辑控制器；以及与所述可编程逻辑控制器连接的继电器输出模块；有效避免设备误开机对维修人员的安全威胁，显著提高了设备安全可靠性。

Description

一种带有保护装置的电机控制系统
技术领域
本发明属于电机控制领域，具体涉及一种带有保护装置的电机控制系统。
背景技术
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
在生产新能源汽车电机过程中，常因机器故障或机器检修而需要控制机器停止运行。通常情况下，采用中控设备控制机器停机或者启动。但是，停机后，当维修人员在清理、检修机器的过程中，由于沟通错误或中控室人员的误操作等问题，极易导致在维修人员未离开维修设备的情况下，中控人员误开机，而使维修人员受到伤害。
现有的电机保护装置主要应用于大型机组的电机，而对于中小型机组的电机，还没有专门的保护装置，所以一般采用大机组的保护装置来保护中小型发电机，由于大机组的保护装置配置了过多的保护，甚至双重保护，对于中小型机组不经济、不实用；同时，由于大型机组的运行情况与中小型机组的运行情况不同，所以很多的保护功能在中小型机组中不适应，甚至不需要；这样就造成了很大的浪费，成本高。
因此,需要提供一种带有保护装置的电机控制系统来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种带有保护装置的电机控制系统，以便安全可靠的控制机器设备的停机或者启动，防止因误开机而对维修人员造成伤害。
一种带有保护装置的电机控制系统，所述控制系统包括中控设备、第二开关和保护装置；所述中控设备连接所述第二开关；所述第二开关连接电机；所述第二开关设置在所述保护装置内部，以防止所述第二开关被误操作，所述控制系统包括一个感测电机转子位置信息的传感器，接收所述传感器感测的信号并根据该信号估算电角度的处理器，以及依据所述电角度生成用于控制电机运行的控制信号生成模块，所述保护装置包括：CPU模块；与所述CPU模块连接的模数转换模块、存储模块、显示模块、可编程逻辑控制器；以及与所述可编程逻辑控制器连接的继电器输出模块；
优选地，所述CPU模块进一步包括：分别与所述模数转换模块以及可编程逻辑控制器连接的差动保护模块、复压过流保护模块、定子接地保护模块、失磁保护模块以及逆功率保护模块。
优选地，所述处理器包括接收来自所述传感器所感测的感测信号的传感器信号获取单元，用于获得电机转子转速信息的转速获取单元，以及基于所述感测信号、转速信息估算电角度的计算单元。
优选地，所述处理器包括获取误差参数的误差获取单元。
优选地，所述控制信号生成模块包括根据所述电角度生成波形控制信号的波形生成单元，以及基于所述波形单元输出的信号生成控制信号的驱动单元。
优选地，所述传感器为位置传感器。
优选地，所述位置传感器为霍尔位置传感器。
优选地，所述第二开关为电源开关。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的一种带有保护装置的电机控制系统，通过设置所述保护装置和第二开关，能够有效避免设备误开机对维修人员的安全威胁，显著提高了设备安全可靠性，并且使得中控设备实现联网、单机操作与网络控制、远程管理相结合；嵌入式平台低功耗、发热小、稳定性高；另外本发明利用一个位置传感器来感测转子的位置的零点从而获得其位置信息，从而获得控制电机运行的控制信号，实现了常规技术中以三个传感器进行感测所能达成的性能，亦即在节约成本的同时达成了期望的功效，发电机保护装置将多个保护功能集成在CPU模块中，对于中小型发电机的保护经济可靠，成本低。
具体实施方式
为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
一种带有保护装置的电机控制系统，所述控制系统包括中控设备、保护装置、第二开关，所述中控设备电连接所述第二开关，所述第二开关电连接电机，所述保护装置设置在所述第二开关的外部，并且在所述保护装置上设置有锁。所述保护装置为封闭金属箱体，所述锁用于控制所述箱体开启或者关闭。所述第二开关为电源开关，所述控制系统还一个感测电机转子位置信息的传感器，接收传感器所感测的信号并根据该信号估算电角度的处理器，根据处理器20估算的电角度生成电机控制信号的控制信号生成模块。简言之，电机控制系统与电机耦接，感测电机转子的机械位置变化，基于所感测的位置变化信息最终生成控制电机运行的控制信号。本领域技术人员将理解到，本发明的电机控制系统可用来控制各类电机，所述保护装置包括：CPU模块；与所述CPU模块连接的模数转换模块、存储模块、显示模块、可编程逻辑控制器；以及与所述可编程逻辑控制器连接的继电器输出模块；所述CPU模块进一步包括：分别与所述模数转换模块以及可编程逻辑控制器连接的差动保护模块、复压过流保护模块、定子接地保护模块、失磁保护模块以及逆功率保护模块。
传感器设置在电机中，用以感测转子的位置信息。在此，位置信息是转子的机械位置变化信息，也可以描述为转子相对于指定零点的信息，其中，指定零点的位置可以由用户设置。传感器是可以感测位置信息的任何类型的传感器，如霍尔位置传感器、光纤传感器等。根据本发明，只需要一个传感器，与常规技术中需要三个位置传感器相比，大大降低了在电机中设置传感器的操作难度，节约了成本。根据本示例，传感器获取电机转子对于指定零点的信息，该信息例如包括经过零点的时间点、角速度等信息。为清楚起见，在以下描述中，将电机转子对于指定零点的信息称为零点信息。
处理器接收传感器所感测的信号，亦即所感测的位置信息，并根据该信号估算转子的电角度。优选地，处理器在所述位置信息之外，还结合转子的前转速和目标转速来估算转子的电角度。更优选地，在估算时还结合误差参数。处理器可进一步包括传感器信号获取单元，转速获取单元，误差获取单元，以及计算单元。传感器信号获取单元接收来自传感器的信号，转速获取单元获得前转速及目标转速，误差获取单元用以获取误差参数，亦即误差累积。此处所述的误差累计可以是基于经验数据以及基于对实际系统的具体分析而获得的误差修正因子。对前转速的获取，可例如采用如下方式：可记录转子在前一周旋转时触发指定零点的时间T1，并记录转子 在本周旋转时触发指定零点的时间T2，时间T2与T1之间的差即为转子旋转一周的时间，在转子旋转一周的距离已知的情况下，转速获取单元即可粗略算出转子在前一周的转速；在此，对时间的记录可由定时器获得，也可以从传感器所感测的零点信息中获取。而目标转速可以例如根据用户的预先设定来确定。计算单元根据传感器信号获取单元、转速获取单元、以及误差获取单元所提供的信息，计算转子的电角度。在本文中，术语“电角度”与本领域普通技术人员的理解一致，亦即每一次磁场变化时，转子转过的机械角度。
控制信号生成模块接收点处理器传送的电角度信号，并据此生成控制电机运行的控制信号。作为示例，控制信号生成模块可包括波形生成单元和驱动单元。作为选择，除电角度，控制信号生成模块在生成控制信号时，也可同时参照用户例如通过用户界面输入的相关控制信息。波形生成单元基于传送来的电角度生成波形控制信号，如脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)信号。该脉宽调制信号被送到驱动单元，进行放大之后生成PWM驱动信号。PWM驱动信号被送入电机以控制电机运行。实际应用中，以上各模块、单元可以实现为硬件，也可以软件，或软件与硬件相结合的方式实现。
如上所述，本发明所述的电机控制系统由一个传感器感测电机转子的位置信息，再由处理器基于该电机控制系统所感测的位置信息估算电机转子的电角度，据此获得励磁和力矩参数，从而最终获得控制电机运行的控制信号。由于仅采用一个传感器，与通过三个传感器获得位置信息的常规控制系统相比较，减少了电机安装的难度，降低了成本。
所述电机控制系统的工作原理如下：当因机械故障或者设备检修而需要使所述电机停机时，同时通过所述中控设备和第二开关控制电源电路断路，并且维修人员锁闭所述保护装置，从而使其他人员无法控制所述第二开关；维修完毕后，维修人员打开所述保护装置，闭合所述第二开关，所述中控设备可以正常控制所述电机开启。因此，通过设置所述第二开关和保护装置，即使中控人员对所述中控设备误操作，也不会导致所述电机非正常启动；同时，如果维修人员操作失误，所述中控设备也能保证电源电路开路，对维修人员给予双重保护。
本发明实施例所述电机控制系统主要为用于饲料生产的电机控制系统，通过设置所述保护装置和第二开关，能够有效避免设备误开机对维修人员的安全威胁，显著提高了设备安全可靠性。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带有保护装置的电机控制系统，其特征在于，所述控制系统包括中控设备、第二开关和保护装置；所述中控设备连接所述第二开关；所述第二开关连接电机；所述第二开关设置在所述保护装置内部，以防止所述第二开关被误操作，所述控制系统包括一个感测电机转子位置信息的传感器，接收所述传感器感测的信号并根据该信号估算电角度的处理器，以及依据所述电角度生成用于控制电机运行的控制信号生成模块;所述保护装置包括：CPU模块；与所述CPU模块连接的模数转换模块、存储模块、显示模块、可编程逻辑控制器；以及与所述可编程逻辑控制器连接的继电器输出模块。
2.根据权利要求1所述的带有保护装置的电机控制系统，其特征在于，所述CPU模块进一步包括：分别与所述模数转换模块以及可编程逻辑控制器连接的差动保护模块、复压过流保护模块、定子接地保护模块、失磁保护模块以及逆功率保护模块。
3.根据权利要求1所述的带有保护装置的电机控制系统，其特征在于，所述处理器包括接收来自所述传感器所感测的感测信号的传感器信号获取单元，用于获得电机转子转速信息的转速获取单元，以及基于所述感测信号、转速信息估算电角度的计算单元。
4.根据权利要求3所述的带有保护装置的电机控制系统，其特征在于，所述处理器包括获取误差参数的误差获取单元。
5.根据权利要求1所述的带有保护装置的电机控制系统，其特征在于，所述控制信号生成模块包括根据所述电角度生成波形控制信号的波形生成单元，以及基于所述波形单元输出的信号生成控制信号的驱动单元。
6.根据权利要求1所述的带有保护装置的电机控制系统，其特征在于，所述传感器为位置传感器。
7.根据权利要求6所述的带有保护装置的电机控制系统，其特征在于，所述位置传感器为霍尔位置传感器。
8.根据权利要求1所述的带有保护装置的电机控制系统，其特征在于，所述第二开关为电源开关。
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