CN110829951A - 马达断电剎车系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种马达断电剎车系统及方法，用以解决现有马达断电剎车的开关操作引发突波破坏马达线圈绕组的问题，其包括：一个电源；一个驱动电路，与该电源电性连接；一个马达线圈，与该驱动电路电性连接；一个电压感测模块，与该电源电性连接，用于测量该电源的电压，并产生一个监测电压值；及一个控制模块，分别与该驱动电路及该电压感测模块电性连接，并接收该监测电压值，该控制模块根据该监测电压值判断该电源即将断电，通过该控制模块产生一个控制信号，切换该驱动电路及该马达线圈形成断路并维持一段持续时间，再切换该驱动电路及该马达线圈形成封闭回路。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统防护方法，尤其涉及一种避免突波导致电路组件损坏的马达断电剎车系统及方法。
背景技术
在电力系统中，开关操作所引起的开关突波（Switching Surge），是电路中的储能组件（电感及电容），在切断或导通电路的瞬间，造成的瞬时电压波或瞬时电流波，突波通常仅存在于电路中多个微秒（microsecond, μs, 即百万分之一秒），而且突波的波幅往往是正常波幅的数十数百倍，因此，突波发生瞬间的高能量冲击会造成电路过载，且为一般电路保护组件所来不及反应，
一般马达的线圈绕组及耦合铁芯包括绝缘成分，当马达断电剎车停止而产生开关突波时，超出马达使用规格的高电压或电流可能破坏组件上的绝缘成分，导致线圈绕组短路。因此，马达反复作启动及停止切换而长时间接收突波干扰，将导致马达的线圈绕组损坏及降低电路组件的使用寿命。
有鉴于此，现有的马达断电剎车系统确实仍有加以改善的必要。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种马达断电剎车系统及方法，可以预测突波发生，并防止突波进入马达线圈绕组。
本发明的马达断电剎车系统，包括：一个电源，该电源产生一个驱动电流；一个驱动电路，该驱动电路与该电源电性连接；一个马达线圈，该马达线圈与该驱动电路电性连接，通过该驱动电路引导该驱动电流通过该马达线圈；一个电压感测模块，该电压感测模块与该电源电性连接，用于测量该电源的电压，并产生一个监测电压值；及一个控制模块，该控制模块分别与该驱动电路及该电压感测模块电性连接，并接收该监测电压值，该控制模块根据该监测电压值判断该电源即将断电，通过该控制模块产生一个控制信号，切换该驱动电路及该马达线圈形成断路并维持一段持续时间，再切换该驱动电路及该马达线圈形成封闭回路。
本发明的马达断电剎车方法，包括：一个运转阶段，通过一个驱动电路引导一个电源的驱动电流进入一个马达线圈，并通过一个电压感测模块测量该电源，而得到一个监测电压值，比较该监测电压值是否大于工作电压，若比较结果为是，则维持该运转阶段，若比较结果为否，则该电压感测模块增加单位时间内读取该监测电压值的次数，并继续比较该监测电压值是否大于停止电压，若比较结果为是，则维持该运转阶段；及一个截止阶段，该运转阶段的该监测电压值不大于该停止电压，则通过该驱动电路形成断路以中止电流经过该马达线圈，并维持一段持续时间。
据此，本发明的马达断电剎车系统及方法，通过监测该电源的电压变化以预测突波发生，并截止该驱动电路以阻断突波进入该马达线圈，而降低突波对线圈绕组及电路组件的干扰，具有避免马达组件损坏及增加马达使用寿命的技术效果。
其中，该电源还分别与多个整流组件电性连接。如此，该整流组件可以防止电流逆流至该电源，具有保护电源的技术效果。
其中，该整流组件并联一个储能组件。如此，该储能组件可以为电容，则电压高时电容充电及电压低时电容放电，具有稳定电压的技术效果。
其中，该驱动电路为H电桥，该驱动电路具有两个上桥单元及两个下桥单元，该两个上桥单元及该两个下桥单元为金属氧化物半导体场效晶体管。如此，通过控制闸极的电压可以切换该两个上桥单元及该两个下桥单元形成导通或断路，具有切换电流正向、逆向、短路或断路等状态的技术效果。
其中，该上桥单元与一个分压回路电性连接，该分压回路与该电源电性连接并串联一个晶体管开关。如此，具有分别控制该两个上桥单元形成导通或断路的技术效果。
其中，该电压感测模块具有一个电压传感器及一个分压回路，该分压回路与该电压传感器电性连接，该分压回路与该电源电性连接。如此，该电压传感器可以通过该分压回路测量降低的电源电压，具有辅助电压监测的技术效果。
其中，该电压传感器并联一个储能组件。如此，该储能组件可以稳定电压，以避免电压震荡影响测量，具有降低电压监测误判机率的技术效果。
其中，该电压传感器及该控制模块为一个微控制器。如此，具有整合控制功能并节省安装空间的技术效果。
其中，该电压传感器及该控制模块与该电源电性连接。如此，该电源可以供应该控制模块及该电压传感器所使用的电力，具有节省安装空间的技术效果。
该马达断电剎车方法还包括一个减速阶段，该截止阶段维持该持续时间后，进入该减速阶段，通过该驱动电路及该马达线圈形成封闭回路。如此，马达惯性旋转而该马达线圈可以产生反向感应磁场，具有马达剎车的技术效果。
附图说明
图1为本发明一个较佳实施例的系统方块图。
图2为本发明一个较佳实施例的电路图。
图3为本发明一个较佳实施例的方法流程图。
附图标记说明
1电源
11整流组件 12储能组件
2驱动电路
21、22上桥单元 23、24下桥单元
25接地端 26分压回路
27晶体管开关
3马达线圈
3a、3b接电端
4电压感测模块
41电压传感器 42分压回路
43储能组件
5控制模块
Vcc直流电供应源 M微控制器
D驱动电流 V监测电压值
C控制信号 S1运转阶段
S2截止阶段 S3减速阶段
V1工作电压 V2停止电压
T持续时间。
具体实施方式
为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参照图1所示，其为本发明的马达断电剎车系统的较佳实施例，包括一个电源1、一个驱动电路2、一个马达线圈3、一个电压感测模块4及一个控制模块5，该电源1分别与该驱动电路2及该电压感测模块4电性连接，该驱动电路2与该马达线圈3电性连接，该控制模块5分别与该驱动电路2及该电压感测模块4电性连接。
请参照图2所示，该电源1包括一个直流电供应源Vcc，该电源1还可以包括多个整流组件11，该直流电供应源Vcc分别与该多个整流组件11电性连接，该整流组件11可以为整流二极管，该多个整流组件11可以防止电流逆流至该直流电供应源Vcc；各整流组件11还可以并联一个储能组件12，该储能组件12可以为电容，具有稳定电压的技术效果。
该驱动电路2可以为H电桥（H-bridge），该驱动电路2具有两个上桥单元21、22及两个下桥单元23、24，该两个上桥单元21、22及该两个下桥单元23、24可以为金属氧化物半导体场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET），该两个上桥单元21、22的源极与该电源1电性连接，该两个下桥单元23、24的源极与一个接地端25电性连接。另外，该两个上桥单元21、22的闸极还可以分别与一个分压回路26电性连接，各分压回路26与该电源1电性连接并串联一个晶体管开关27，如此，该电源1、该分压回路26及该晶体管开关27可以控制该闸极的电压，具有分别控制该两个上桥单元21、22形成导通或断路的技术效果。
该马达线圈3通过金属导线缠绕形成多个绕线组，本实施例中该马达线圈3具有两个接电端3a、3b，用于单相马达，但是，本发明还可以应用于双相、三相等马达，不以此为限。该马达线圈3的该接电端3a与该上桥单元21的汲极及该下桥单元23的汲极电性连接，该接电端3b与该上桥单元22的汲极及该下桥单元24的汲极电性连接，该马达线圈3通过该驱动电路2通电产生电磁场，可以与永久磁铁作用，产生磁力推动马达旋转。
该电压感测模块4通过一个电压传感器41与一个分压回路42电性连接，该分压回路42与该电源1电性连接，该电压传感器41可以监测该电源1的电压变化，另外，该电压传感器41还可以并联一个储能组件43，该储能组件43可以为电容，具有稳定电压的技术效果。
该控制模块5分别与该两个晶体管开关27的基极及该两个下桥单元23、24的闸极电性连接，该控制模块5可以分别控制该两个晶体管开关27及下桥单元23、24为通路或断路，用于切换该马达线圈3通过该驱动电路2形成不同电流方向的通路、封闭回路及断路等状态。另外，该控制模块5及该电压传感器41较佳整合为一个微控制器（Micro ControlUnit, MCU）M，且该微控制器M与该电源1电性连接，可以通过该电源1供应该控制模块5及该电压传感器41所使用的电力。
请参照图1所示，通过前述结构，该电源1产生驱动电流D，通过该驱动电路2引导该驱动电流D通过该马达线圈3，该电压感测模块4用于测量该电源1的电压，并产生一个监测电压值V，通过该控制模块5接收该监测电压值V，该控制模块5根据该监测电压值V产生一个控制信号C，再通过该驱动电路2接收该控制信号C，该驱动电路2根据该控制信号C切换该马达线圈3的导通状态。
请参照图1及图2所示，该驱动电路2根据该控制信号C可以使该上桥单元21及该下桥单元24为通路，且该上桥单元22及该下桥单元23为断路，使该驱动电流D通过该接电端3a往接电端3b的方向通过该马达线圈3；或使该上桥单元22及该下桥单元23为通路，且该上桥单元21及该下桥单元24为断路，使该驱动电流D通过该接电端3b往接电端3a的方向通过该马达线圈3。如此，该驱动电路2根据该控制信号C轮流切换该马达线圈3上的电流方向，可以使该马达线圈3产生的磁极变化，持续推动马达的转子旋转。
该驱动电路2根据该控制信号C还可以使该两个上桥单元21、22及该两个下桥单元23、24均为断路，使该马达线圈3成断电状态。如此，开关操作所引起的开关突波无法进入该马达线圈3，具有避免突波造成绕组损坏的技术效果，而马达的转子会因为惯性作用继续旋转。
该驱动电路2根据该控制信号C还可以使该两个上桥单元21、22为断路，使该两个下桥单元23、24及该马达线圈3形成封闭回路，如此，当马达的转子因为惯性作用旋转而使通过该马达线圈3的磁通量变化时，该马达线圈3产生反向感应磁场，用于抵销通过该马达线圈3的磁通量变化，而反向的磁场具有马达剎车的技术效果。
请参照图3所示，其为本发明的马达断电剎车方法的较佳实施例的流程图，包括一个运转阶段S1、一个截止阶段S2及一个减速阶段S3。
该运转阶段S1，通过该驱动电路2引导该电源1的该驱动电流D进入该马达线圈3，且该电压感测模块4读取该监测电压值V，再通过该控制模块5比较该监测电压值V是否大于工作电压V1，若比较结果为是，则维持该运转阶段S1，若比较结果为否，则该电压感测模块4增加单位时间内读取该监测电压值V的次数，并继续比较该监测电压值V是否大于停止电压V2，若比较结果为是，则维持该运转阶段S1，若比较结果为否，则进入该截止阶段S2。其中，该工作电压V1大于该停止电压V2。
该截止阶段S2，通过该控制模块5以该控制信号C切换该驱动电路2形成断路，使电流无法进入该马达线圈3，该截止阶段S2维持一段持续时间T后，进入该减速阶段S3。在该截止阶段S2中，突波无法进入该马达线圈3，具有避免突波造成马达线圈3的绕组损坏的技术效果。
该减速阶段S3，通过该控制模块5以该控制信号C切换该驱动电路2及该马达线圈3形成封闭回路。该马达线圈3根据惯性旋转而产生反向感应磁场，具有剎停马达旋转的技术效果。
综上所述，本发明的马达断电剎车系统及方法，通过监测该电源的电压变化以预测突波发生，并截止该驱动电路以阻断突波进入该马达线圈，而降低突波对线圈绕组及电路组件的干扰，具有避免马达组件损坏及增加马达使用寿命的技术效果。
虽然本发明已利用上述较佳实施例公开，但其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种更动与修改仍属于本发明所保护的技术范畴，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所界定为准。
Claims (11)
1.一种马达断电剎车系统，其特征在于，包括：
一个电源，该电源产生驱动电流；
一个驱动电路，该驱动电路与该电源电性连接；
一个马达线圈，该马达线圈与该驱动电路电性连接，通过该驱动电路导引该驱动电流通过该马达线圈；
一个电压感测模块，该电压感测模块与该电源电性连接，用于测量该电源的电压，并产生一个监测电压值；及
一个控制模块，该控制模块分别与该驱动电路及该电压感测模块电性连接，并接收该监测电压值，该控制模块根据该监测电压值判断该电源即将断电，通过该控制模块产生一个控制信号，切换该驱动电路及该马达线圈形成断路并维持一段持续时间，再切换该驱动电路及该马达线圈形成封闭回路。
2.如权利要求1所述的马达断电剎车系统，其特征在于，该电源还分别与多个整流组件电性连接。
3.如权利要求2所述的马达断电剎车系统，其特征在于，该整流组件并联一个储能组件。
4.如权利要求1所述的马达断电剎车系统，其特征在于，该驱动电路为H电桥，该驱动电路具有两个上桥单元及两个下桥单元，该两个上桥单元及该两个下桥单元为金属氧化物半导体场效晶体管。
5.如权利要求4所述的马达断电剎车系统，其特征在于，该上桥单元与一个分压回路电性连接，该分压回路与该电源电性连接并串联一个晶体管开关。
6.如权利要求1所述的马达断电剎车系统，其特征在于，该电压感测模块具有一个电压传感器及一个分压回路，该分压回路与该电压传感器电性连接，该分压回路与该电源电性连接。
7.如权利要求6所述的马达断电剎车系统，其特征在于，该电压传感器并联一个储能组件。
8.如权利要求6所述的马达断电剎车系统，其特征在于，该电压传感器及该控制模块整合为一个微控制器。
9.如权利要求6所述的马达断电剎车系统，其特征在于，该电压传感器及该控制模块与该电源电性连接。
10.一种马达断电剎车方法，其特征在于，包括：
一个运转阶段，通过一个驱动电路引导一个电源的驱动电流进入一个马达线圈，并通过一个电压感测模块测量该电源，而得到一个监测电压值，比较该监测电压值是否大于工作电压，若比较结果为是，则维持该运转阶段，若比较结果为否，则该电压感测模块增加单位时间内读取该监测电压值的次数，并继续比较该监测电压值是否大于停止电压，若比较结果为是，则维持该运转阶段；及
一个截止阶段，该运转阶段的该监测电压值不大于该停止电压，则通过该驱动电路形成断路以中止电流经过该马达线圈，并维持一段持续时间。
11.如权利要求10所述的马达断电剎车方法，其特征在于，该马达断电剎车方法还包括一个减速阶段，该截止阶段维持该持续时间后，进入该减速阶段，通过该驱动电路及该马达线圈形成封闭回路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200221 |