CN111327236A - 一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置,其中，该方法包括：当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值；如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动。本发明依靠已有伺服的结构实现同步电机快速制动，电路结构简单、制动安全迅速，可靠性高。

Description

一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置

技术领域

本说明书属于永磁电机伺服技术领域，尤其涉及一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置。

背景技术

现有技术中，当数控机床出现伺服故障时，对电机紧急制动通常采用配重单元以及外部继电器进行闭锁从而完成制动。由于继电器的使用需要一定时间才能锁住，速度较慢，导致数控机床上垂直轴的一定量的下落，造成工件和刀具的损耗，因而数控机床上在对伺服故障进行紧急制动时候，会增加配重单元防止垂直轴掉落。因而，目前的电机的闭锁或者说制动速度慢，并且增加额外的配重单元导致设备复杂度和成本偏高。由此，需要一种无需额外增加配重单元即结构简单、更易实现、制动时间短、且安全可靠的永磁电机紧急制动的控制方案，从而克服现有技术中数控机床永磁同步电机出现伺服故障时，使用配重单元以及外部继电器等逻辑器件，导致制动速度慢、数控机床上垂直轴的一定量的下落而增加额外结构的缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置,至少部分地解决如何通过伺服系统本身实现永磁同步电机的紧急制动的技术问题，从而，数控机床出现伺服故障时无需额外增加设备复杂度、快速制动、同时保护工件和刀具等。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种永磁电机紧急制动控制方法，包括：当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值；如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动。

其中，“当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动”，具体包括：当出现伺服故障时，先判断电机类型是否为同步电机；如果判断为是，则将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；其中，所述伺服故障包括所述永磁同步电机PMSM引起的故障、或者伺服系统自身引起的故障。

其中，“检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值”，具体包括：所述伺服系统中的霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM产生的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的最大电流值。

其中，“如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动”，具体包括：如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态，以保护功率器件；所述预设持续时间根据所述电机抱闸关闭的制动的完成时间参数进行设置，且所述预设持续时间大于所述制动的完成时间；所述高阻态包括断开状态或关闭状态。

其中，“将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态”，还包括：由所述伺服系统的PWM输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；“如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态”，还包括：由所述伺服系统中的PWM根据所述绕组电流超过限定的阈值、以及所述预设持续时间，输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述下桥壁全部设置为高阻态，降低反电势。

根据本发明的第二个方面，提供一种永磁电机紧急制动控制系统，包括：故障判断单元，当出现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机；第一改变单元，当故障判断单元的判断结果为是，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；检测单元，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值；第二改变单元，如果检测到所述绕组电流已经增大到超过限定的阈值，并且，所述IGBT的下桥壁开关状态已经持续一预设持续时间，则改变所述下桥壁开关状态，以保证所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速制动。

其中，第一改变单元具体包括：当故障判断单元的判断结果为是，则将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；其中，所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；检测单元具体包括：所述伺服系统中的霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的所述最大电流值；第二改变单元具体包括：如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态，以保护功率器件；所述预设持续时间根据所述电机抱闸关闭的制动的完成时间参数进行设置，且所述预设持续时间大于所述制动的完成时间；所述高阻态包括断开状态或关闭状态。

根据本发明的第三个方面，提供一种永磁电机紧急制动控制系统，包括：位于伺服系统中的IGBT模块，控制单元，以及IGBT模块的IGBT开关单元；当伺服系统发现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机，如果是，则调用所述控制单元；所述控制单元，控制所述IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；其中，所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；所述控制单元，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值；当所述绕组电流已经增大到超过限定的阈值，并且，所述IGBT的下桥壁开关状态已经持续一预设持续时间，则改变所述下桥壁开关状态，以保证所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速制动。

其中，所述伺服系统中的霍尔元件、模数转换器ADC、PWM；控制单元通过所述霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的所述最大电流值；控制单元通过PWM输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；以及，通过PWM根据所述绕组电流超过限定的阈值、以及所述预设持续时间，输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述下桥壁在全部设置为打开状态持续达到预设持续时间后，全部设置为高阻态，降低反电势；其中，所述预设持续时间大于电机的制动完成时间；所述高阻态包括断开状态或关闭状态。

根据本发明的第四个方面，提供一种存储装置，该存储装置存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行前述各个永磁电机紧急制动控制方法。

根据本发明的第五个方面，提供一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行前述各个永磁电机紧急制动控制方法。

本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

本发明的永磁电机紧急制动控制依靠伺服系统本身对出现的伺服故障做出响应，通过伺服系统中的IGBT模块检测伺服故障时候流过IGBT模块的电流是否超过其能承载的最大电流值，在超过时控制IGBT的上下桥开关状态，断开上桥壁电流通路，并让下桥壁通路保持一段时间，使得电机绕组短路而产生力矩阻碍转动实现抱紧完成安全快速的闭锁制动。由于仅依靠伺服系统中的电路模块依据软件控制完成制动，避免使用外部继电器延迟闭锁导致垂直轴的下落量、以及增加配重单元减少下落量带来的设备结构复杂等缺陷，以实现设备的电路结构简单、器件少、且能够快速安全制动从而有效地对工件和刀具进行保护。这样，无需再使用外部继电器、无需增加配重单元，同时可靠性，安全性还得到提升。

进一步，本发明在执行制动时，控制IGBT的开关单元的状态，上桥壁全部关断呈高阻态，而下桥壁则全部打开为导通状态并持续一段时间再关断，以避免了下桥壁与上桥壁同时全部同时关断而导致电机自由停车状态。并且，在制动完成后将下桥壁开关全部设置为断开/高阻态/关闭状态，即电路非导通状态，防止下桥壁一直维持打开状态(导通状态)而避免高速制动的时候由于反电势太大会出现对功率器件冲击过大的情况。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的具体实施方式，附图中：

图1是根据本发明的永磁电机紧急制动控制方法的一实施例的主要流程图；

图2是根据本发明的永磁电机紧急制动控制系统的一实施例的结构框图；

图3是根据本发明的方案的一实施例中永磁同步电机正常工作状态时IGBT电路单元开关状态的一个示意图；

图4是根据本发明的方案的一实施例中永磁同步电机紧急制动时的IGBT电路单元开关状态的一个示意图。

具体实施方式

为了便于理解发明,下文将结合说明书附图和实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等序数词仅用于区分相同性质的几个技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。

出现伺服故障的时候，需要对永磁同步电机闭锁实现制动，保护数控机床上的刀具、工件。现有技术中采用增加配重单元防止垂直轴在发生伺服异常时掉落，并使用外部继电器对电机进行闭锁制动。现有的外部继电器属于额外连接的电路结构部分，其闭锁制动需要一定时间才能锁住，在此过程中，垂直轴仍然会有一定量的往下掉落而对数控机床的刀具、工件等造成一定损害，而配重单元的额外增加也导致伺服与电机整个数控机床设备的复杂度增加、成本增加。

如图1所示，本发明的永磁电机紧急制动控制方法的一个实施例的主要流程图。该控制方法至少包括：

步骤S110，当出现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机；如果是，则转入步骤S120。

一个实施方式中，伺服故障包括永磁同步电机PMSM引起的故障、或者伺服系统自身引起的故障。具体地，伺服故障至少可以包括下述故障中的一种或多种：电流、电机过载，伺服过载，编码器故障，伺服欠电压，电机温度过高以及伺服温度过高，等等。伺服报出的故障，有可能是电机引起的，也有可能是伺服自身引起的，不论伺服自身引起的还是电机引起的，都由伺服进行判断。

进一步，当出现伺服故障时，先判断接入伺服的电机是否为同步电机，尤其：是否为永磁同步电机。

一个实施方式中，当判断电机类型为同步电机，如永磁同步电机时，伺服(如下面的伺服系统)可以调用伺服系统中的IGBT模块执行该控制，实现如后续步骤的电机闭锁的制动处理。

一个例子：正常未出现伺服异常/伺服故障的情况下，伺服系统中的IGBT模块的IGBT开关单元，会保持上桥壁和下桥壁都为导通状态(或者说打开状态)，如图3所示，Ua、Ub、Uc连接到PMSM，且上下桥壁导通状态。这时，会有电源模块为永磁同步电机PMSM供电以控制电机运转，所述电机为正常运行状态。而当伺服系统监控到伺服故障时，伺服系统先判断该故障时的接入电机的类型是否为同步电机，如果是同步电机则伺服系统中的IGBT模块被调用，具体例如伺服系统的控制单元和该IGBT模块中的开关单元将执行电机制动的控制操作。

步骤S120，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态。

一个实施方式中，在监控发现伺服异常时又确定了接入的是同步电机，就需要调用伺服系统的制动功能，例如伺服系统的IGBT模块执行制动控制操作，对电机进行安全快速的制动以保护数控机床的刀具、工件等。具体例如，出现伺服故障，伺服系统会发出制动信号，输出该制动信号的可以是控制单元，具体例如：可以是数控机床的程序通过控制脉冲宽度调制Pulse Width Modulation(PWM)输出占空比进行的，例如需要输出制动信号时，将PWM输出的三相电U+、V+、W+配置成高阻态，而将三相电U-、V-、W-配置成全部打开导通，进而高速运转的电机在快速制动时产生的绕组电流配合设置的时间来确定何时又需要将U-、V-、W-也配置成高阻态。由此，来控制IGBT的开关状态。

其中，可以通过伺服系统的控制单元(例如控制单元通过PWM)输出制动信号，对IGBT模块中的IGBT开关单元的上下桥壁开关状态进行调整，例如上桥壁的全部开关配置成高阻态，高阻态包括关闭状态(或断开状态)，而配置或保持下桥壁的全部开关为导通/打开状态。

进一步，由于在电机制动时，上桥壁已经关断，下桥壁也关断的话就断开了所有桥壁，电机三相绕组没有任何短接和接入电源的情况，电机转子处于自由状态，可以很轻松的转动而没有实现安全快速的制动，因而，上下桥壁的开关状态设置不同。

进一步，通过三极管来控制桥壁的开关状态。通常，电流是从上桥壁流过后经过电机再从下桥壁流回电源模块(如电源负极)。

参见图4，制动状态下的开关设置情况，上下桥壁不同，上桥壁全部断开，而下桥壁全部打开导通。

步骤S130，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值。

一个实施方式中，控制单元还要检测对高速运行的电机快速制动时产生的绕组电流。由于之前电机处于正常运行状态，发生伺服故障时，制动信号会促使控制单元对IGBT的开关单元中上下桥壁的开关进行配置，如上桥壁全部配置成关闭状态/断开状态、而维持下桥壁开关导通状态的配置。这样，上桥壁断开、下桥壁导通，永磁同步电机三相绕组进行短接，而短接后线圈闭合，转动转子会使得通过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈又会产生电流阻碍这种变化发生，即产生力矩阻碍绕组转动。具体地，永磁同步电机的转子转动与定子线圈切割磁力线，定子形成磁场产生与转子转动相反的力矩，并且，在定子绕组上产生了电压而形成绕组电流。

进一步，控制单元会对伺服系统接入的永磁同步电机PMSM的该绕组电流进行检测。具体例如：控制单元通过霍尔元件和模数数转换器ADC采集所述永磁同步电机PMSM的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的该IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的最大电流值。不同大小的IGBT模块的实际允许通过的最大电流不同，限定的阈值可以根据不同的IGBT模块的最大电流值的参数来预先设置。

步骤S140，如果检测到所述绕组电流已经增大到超过限定的阈值，并且，所述IGBT的下桥壁开关状态已经持续一预设持续时间，则改变所述下桥壁开关状态，以保证所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速制动。

一个实施方式中，如果检测到的所述绕组电流已经增大到超过了限定的阈值，并且，当紧急制动时，就将所述下桥壁全部设置为打开状态的时间持续了所述预设持续时间后，所述下桥壁全部设置为断开状态/关闭状态。可以预先设置在紧急制动时所述下桥壁处于全部打开状态的预设持续时间，其中，所述预设持续时间大于等于所述制动的完成时间。

比如，检测到的电流还是大到超过了IGBT模块能承受的最大电流值，又根据计时器或PWM输出时间到的信号等来确定是否控制单元需要对IGBT模块的IGBT开关单元的下桥壁在配置成全部打开/导通状态下已经维持达到了预设持续时间的长度(该预设持续时间的长度可以设置得比电机制动时间长一点，可以通过对外开放的参数进行配置，以满足大于或等于电机自身抱闸关闭的时间即可，例如1s，可以由伺服系统的面板来设定参数)后重新全部配置为高组态。这样，当电流仍然超过限制的阈值时，下桥壁全部配置为开关打开状态的时间达到了该预设持续时间后，即可改变全部配置为关闭状态。这里，该预设持续时间能保证电机的机械抱闸可以将电机完全抱死。一个例子中，同样控制单元通过控制开关单元的开关状态，例如三极管控制。控制单元通过PWM电流以及时间来确定是否输出占空比将U-、V-、W-也配置成高阻态。

另外，紧急制动时产生的能量虽然会转化为IGBT的热量，但短时间的发热对IGBT来说可以承受。

进一步，如果下桥壁一直维持打开状态，在高速制动的时候由于反电势太大会出现对功率器件冲击过大的情况，因此需要通过调整下桥壁开关时间来控制下电流。这样，绕组电流减少，有助于功率器件的安全，即保证安全又快速地完成电机的制动。

由此，本发明具体通过PWM占空比的输出作为对IGBT的上下桥壁开关管的开启和关断时间来控制电机绕组的电压，从而达到了控制电机绕组电流，实现安全快速的电机制动。克服了现有技术中外部继电器控制的时间延迟导致的垂直轴下落、以及额外增加配重单元的繁琐结构。

参见图2所示根据本发明的永磁电机紧急制动控制系统的一实施例的结构框图，其与前述方法相对应。该系统至少包括：

故障判断单元210，当出现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机。该单元具体结构及其处理实施过程，参见步骤S110中的描述，在此不再赘述。

第一改变单元220，当故障判断单元210的判断结果为是，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态。该单元具体结构及其处理实施过程，参见步骤S120中的描述，在此不再赘述。

检测单元230，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值。该单元具体结构及其处理实施过程，参见步骤S130中的描述，在此不再赘述。

第二改变单元240，如果检测到所述绕组电流已经增大到超过限定的阈值，并且，所述IGBT的下桥壁开关状态已经持续一预设持续时间，则改变所述下桥壁开关状态，以保证所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速制动。该单元具体结构及其处理实施过程，参见步骤S130中的描述，在此不再赘述。

在本发明的永磁电机紧急制动控制系统的一个实施例中，包括：伺服系统的控制单元以及IGBT模块的IGBT开关单元。其中，控制单元根据伺服系统发现的伺服故障，提供控制信号，控制开关单元的上下桥壁的开关状态(上桥壁断开、关闭，下桥壁打开、导通)，以及下桥壁根据电机制动过程中产生的绕组电流和预设持续时间确定是否改变开关状态(断开、高阻态)。例如通过PWM的输出占空比进行(参见前述方法关于PWM的输出描述)。控制单元通过伺服系统的霍尔元件、ADC采集来进行绕组电流的检测，确定电流是否超过了限定的阈值(如该伺服系统的IGBT模块的能承受的最大电流值)。其中，伺服故障、开关状态的配置、绕组电流、电流的检测、预设持续时间、限定的阈值等，具体设定和定义，以及所述实施例的系统的控制、检测和开关状态等，可以参见前述方法描述的具体结构及其处理实施过程，在此不再赘述。

在本发明的一个存储装置实施例中，该存储装置可以存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行前述描述的永磁电机紧急制动控制方法。。

在本发明的一个控制装置实施例中，该控制装置可以包括处理器和存储装置，存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行实现前述永磁电机紧急制动控制方法。

在本实施例中，永磁电机紧急制动控制方法对电机进行闭锁制动，避免因增加配重单元和使用外部继电器延迟闭锁导致垂直轴的下落量，以实现对工件和刀具进行保护；提供的电路用器件少，电路结构简单，可以实现永磁电机紧急快速制动，可靠性和安全性高。

本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波

应该理解的是，由于各个模块的设定仅仅是为了说明本发明的系统的功能单元，这些模块对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。因此，图中的各个模块的数量仅仅是示意性的。本领域技术人员能够理解的是，可以对系统中的各个模块进行适应性地拆分或合并。对具体模块的这种拆分或合并并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分或合并之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。

至此，已经结合附图所示的一个实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种永磁电机紧急制动控制方法，其特征在于，包括：

当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；

检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值；

如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动。

2.如权利要求1所述的方法，其中，“当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动”，具体包括：

当出现伺服故障时，先判断电机类型是否为同步电机；

如果判断为是，则将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；

所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；

其中，所述伺服故障包括所述永磁同步电机PMSM引起的故障、或者伺服系统自身引起的故障。

3.如权利要求2所述的方法，其中，“检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值”，具体包括：

所述伺服系统中的霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM产生的绕组电流；

所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；

所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的最大电流值。

4.如权利要求3所述的方法，其中，“如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动”，具体包括：

如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态，以保护功率器件；

所述预设持续时间根据所述电机抱闸关闭的制动的完成时间参数进行设置，且所述预设持续时间大于所述制动的完成时间；

所述高阻态包括断开状态或关闭状态。

5.如权利要求4所述的方法，其中，

“将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态”，还包括：由所述伺服系统的PWM输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；

“如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态”，还包括：由所述伺服系统中的PWM根据所述绕组电流超过限定的阈值、以及所述预设持续时间，输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述下桥壁全部设置为高阻态，降低反电势。

6.一种永磁电机紧急制动控制系统，其特征在于，包括：

故障判断单元，当出现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机；

第一改变单元，当故障判断单元的判断结果为是，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；

检测单元，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值；

第二改变单元，如果检测到所述绕组电流已经增大到超过限定的阈值，并且，所述IGBT的下桥壁开关状态已经持续一预设持续时间，则改变所述下桥壁开关状态，以保证所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速制动。

7.如权利要求6所述的系统，其中，

第一改变单元具体包括：当故障判断单元的判断结果为是，则将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；其中，所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；

检测单元具体包括：所述伺服系统中的霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的所述最大电流值；

第二改变单元具体包括：如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态，以保护功率器件；所述预设持续时间根据所述电机抱闸关闭的制动的完成时间参数进行设置，且所述预设持续时间大于所述制动的完成时间；所述高阻态包括断开状态或关闭状态。

8.一种永磁电机紧急制动控制系统，其特征在于，包括：

位于伺服系统中的IGBT模块，控制单元，以及IGBT模块的IGBT开关单元；

当伺服系统发现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机，如果是，则调用所述控制单元；

所述控制单元，控制所述IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；其中，所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；

所述控制单元，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值；当所述绕组电流已经增大到超过限定的阈值，并且，所述IGBT的下桥壁开关状态已经持续一预设持续时间，则改变所述下桥壁开关状态，以保证所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速制动。

9.如权利要求8所述的系统，其中，还包括：

所述伺服系统中的霍尔元件、模数转换器ADC、PWM；

控制单元通过所述霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的所述最大电流值；

控制单元通过PWM输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；以及，通过PWM根据所述绕组电流超过限定的阈值、以及所述预设持续时间，输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述下桥壁在全部设置为打开状态持续达到预设持续时间后，全部设置为高阻态，降低反电势；其中，所述预设持续时间大于电机的制动完成时间；所述高阻态包括断开状态或关闭状态。

10.一种存储装置，该存储装置存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1-5所述的方法。

11.一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1-5所述的方法。

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