CN112737421B - 一种用于控制电动机减速的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制电动机减速停机的方法，包括：接收并解析停机指令；根据解析结果为当前减速控制过程配置相应的减速控制监测对象、减速控制曲线和总减速时间，基于此，根据实时采集到的待控制电动机反馈转速或变频器直流母线电压，生成在总减速时间内的每个减速控制时刻对应的针对当前单一监测对象的实时设定值，而后根据实时设定值向变频器分配相应的定子电流信号；变频器在定子电流信号的控制下，对待控制电动机进行基于当前单一监测对象的减速后停机控制，以预防直接进行停机控制时的直流母线过压故障。本发明实现变频器直流回路过压保护功能，直流电压无抬升情况出现，保护该直流回路的器件，延长变频器使用寿命。

Description

一种用于控制电动机减速的方法及系统
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体地说，是涉及一种用于控制电动机减速并受控停机的方法及系统，以预防变频器直流过压故障。
背景技术
电动机作为现代动力系统的核心关键设备。目前，很多工业传动领域，对电动机常采用进行变频驱动控制，使得电动机系统能工作在能效更高的工作点。因此，在工业领域中，大多采用“变频器加电动机”的结构来实现电动机系统的变频驱动控制。
常规的变频器通常都采用交-直-交形式，外接的三相交流电源经整流后通过公共直流母线(中间直流回路)供给逆变器单元，逆变器单元将直流电逆变成频率、电压均可调的三相脉冲交流电，向交流电动机供电，满足电动机驱动的要求。通常，常规的变频器常常因为中间回路没有设置放电电阻而承受来自电动机系统的大功率负荷或者变频器满载(满负荷)、在负荷设备(电动机带动的负荷设备)直接停机(直接控制电动机停机)时产生的回馈能量过大，从而导致当前变频器因直流母线过压故障停机，这种情况会使得电动机失去当前变频器的控制，并因不受控停机而损坏电动机，甚至会使得变频器中间回路的器件受损，继而使得变频器使用寿命降低。
现有技术中的防止变频器直流母线过压故障的方法基本都是基于同时监测实时反馈转速及实时直流母线电压，来分别通过实时转速闭环控制完成转速设定、并同时通过实时直流电压闭环控制完成直流母线电压设定的双闭环控制，来监测实时直流电压值，从而防止直流母线电压过高。这种控制方式需要同时限制闭环转速环和闭环直流电压环，使得该过程的实施较为复杂，防过压保护效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是需要给出一种控制电动机以减速方式受控停机的控制策略，使其可预防因电动机以中高速运行带动大负载或者满负载时直接停机而造成变频器直流过压故障。
为了解决上述技术问题，为了本发明提供了一种用于控制电动机减速停机的方法，包括：步骤一、接收并解析停机指令；步骤二、根据解析结果为当前减速控制过程配置相应的减速控制监测对象、减速控制曲线和当前减速控制的总减速时间，基于此，根据实时采集到的待控制电动机的反馈转速或变频器的直流母线电压，生成在所述总减速时间内的每个减速控制时刻对应的针对当前单一监测对象的实时设定值，而后根据所述实时设定值向变频器分配相应的定子电流信号；步骤三、所述变频器在所述定子电流信号的控制下，对所述待控制电动机进行基于所述当前单一监测对象的减速后停机控制，以预防直接进行停机控制时的直流母线过压故障。
优选地，在所述减速控制监测对象为所述待控制电动机时，所述步骤二包括：确定所述减速控制曲线的类型；根据当前曲线类型和电动机额定转速，利用预设的电动机安全转速，确定当前减速控制的速度范围，以及根据当前减速控制速度范围和所述总减速时间计算第一类减速速率；实时采集在当前曲线类型确定时的来自所述待控制电动机的实时反馈转速，基于此，根据所述第一类减速速率，确定用于直接控制所述待控制电动机在所述总减速时间内从所述电动机额定转速减速到所述电动机安全转速过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值，并输出相应的所述定子电流信号。
优选地，在当前减速控制曲线类型为转速控制分段减速曲线时，针对当前基于监测转速的减速控制的配置步骤，包括：从所述解析结果中获取用于表示所述待控制电动机短时躲避过预设的转速躲避值后需要达到的第一转速转折值、以及用于表示从所述电动机额定转速达到所述第一转速转折值所对应的第一类短时躲避时间段；根据所述第一转速转折值和所述第一类短时躲避时间段，确定在所述第一类短时躲避时间段内对应的速度控制第一减速速率、以及从所述第一类短时躲避时间段结束时到所述总减速时间结束时对应的速度控制第二减速速率，从而得到针对当前减速配置过程中含有前后段减速速率信息的所述第一类减速速率。
优选地，在所述减速控制监测对象为所述变频器的直流母线时，所述步骤二包括：确定所述减速控制曲线的类型，并记录在确定当前减速控制曲线类型时对应的第一直流母线电压；根据当前曲线类型和所述第一直流母线电压，利用预设的直流母线安全电压和所述总减速时间，确定所述变频器的直流母线电压在从所述第一直流母线电压增大到所述直流母线安全电压时所述待控制电动机所需的第二类减速速率；实时采集在当前曲线类型确定后的来自所述变频器的实时直流母线电压，基于此，根据所述第二类减速速率，确定用于直接控制所述变频器的直流母线在所述总减速时间内从所述第一直流母线电压升压到所述直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值，并输出相应的所述定子电流信号。
优选地，根据所述总减速时间，将所述待控制电动机在所述总减速时间内从额定转速降为零时对应的减速速率作为所述第二类减速速率。
优选地，在当前减速控制曲线类型为电压控制分段减速曲线时，针对当前基于监测直流母线电压的减速控制的配置步骤，包括：从所述解析结果中获取用于表示所述待控制电动机短时躲避过预设的转速躲避值后需要达到的第二转速转折值、以及用于表示从所述额定转速达到所述第二转速转折值所对应的第二类短时躲避时间段；根据所述第二转速转折值和所述第二类短时躲避时间段，确定在所述第二类短时躲避时间段内对应的电压控制第一减速速率、以及从所述第二类短时躲避时间段结束时到所述总减速时间结束时对应的电压控制第二减速速率，从而得到针对当前减速配置过程中含有前后段减速速率信息的所述第二类减速速率。
优选地，在所述步骤三中，还包括：若所述实时反馈转速达到或低于预设的电动机安全转速/若所述直流母线电压达到或高于预设的直流母线安全电压，则结束当前基于监测转速/基于监测直流母线电压的减速控制，并生成封脉冲驱动控制指令，以使得所述变频器利用所述封脉冲驱动控制指令封锁用于输入至所述待控制电动机的脉冲电压，以控制电动机减速而受控停机。
本发明还提供了一种用于控制电动机减速停机的系统，所述系统利用如上述所述的方法实现用于预防直接进行电动机停机控制造成的直流母线过压故障的保护控制功能，所述系统包括：过压故障保护控制装置，其用于接收并解析停机指令，以及根据解析结果为当前减速控制过程配置相应的减速控制监测对象、减速控制曲线和当前减速控制的总减速时间，基于此，根据实时采集到的待控制电动机的反馈转速或变频器的直流母线电压，生成在所述总减速时间内的每个减速控制时刻对应的针对当前单一监测对象的实时设定值，而后根据所述实时设定值向变频器分配相应的定子电流信号；变频器，其用于在所述定子电流信号的控制下，对所述待控制电动机进行基于所述当前单一监测对象的减速后停机控制，以预防直接进行停机控制时的直流母线过压故障。
优选地，所述过压故障保护控制装置，包括：第一类减速控制模块，其中，所述第一类减速控制模块具备：第一类曲线类型生成单元，其用于在所述减速控制监测对象为所述待控制电动机时，确定所述减速控制曲线的类型；第一类减速配置单元，其用于根据当前曲线类型和电动机额定转速，利用预设的电动机安全转速，确定当前减速控制的速度范围，以及根据当前减速控制速度范围和所述总减速时间计算第一类减速速率，以完成当前减速控制的配置；第一类减速控制执行单元，其用于实时采集在当前曲线类型确定后的来自所述待控制电动机的实时反馈转速，基于此，根据所述第一类减速速率，确定用于直接控制所述待控制电动机在所述总减速时间内从所述电动机额定转速减速到所述电动机安全转速过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值，并输出相应的所述定子电流信号。
优选地，所述过压故障保护控制装置，还包括：第二类减速控制模块，其中，所述第二类减速控制模块具备：第二类曲线类型生成单元，其用于在所述减速控制监测对象为所述变频器的直流母线时，确定所述减速控制曲线的类型，并记录在确定当前减速控制曲线类型时对应的第一直流母线电压；第二类减速配置单元，其用于根据当前曲线类型和所述第一直流母线电压，利用预设的直流母线安全电压和所述总减速时间，确定所述变频器的直流母线电压在从所述第一直流母线电压增大到所述直流母线安全电压时所述待控制电动机所需的第二类减速速率；第二类减速控制执行单元，其用于实时采集在当前曲线类型确定后的来自所述变频器的实时直流母线电压，基于此，根据所述第二类减速速率，确定用于直接控制所述变频器的直流母线在所述总减速时间内从所述第一直流母线电压升压到所述直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值，并输出相应的所述定子电流信号。
优选地，所述过压故障保护控制装置，还包括：受控停机控制模块，其用于若所述实时反馈转速达到或低于预设的电机安全运速/若所述直流母线电压达到或高于预设的直流母线安全电压，则结束当前基于监测转速/基于监测直流母线电压的减速控制，并生成封脉冲驱动控制指令，以使得所述变频器利用所述封脉冲驱动控制指令封锁用于输入至所述待控制电动机的脉冲电压，以控制电动机减速而受控停机。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本发明提出了一种用于控制电动机减速停机的方法和系统。本发明通过引入过压故障保护控制装置，利用该装置可根据减速控制指令中含有的总减速时间信息，自适应的调整电动机的减速速率，能将电动机快速降速后再使得电动机受控停机，自适应满足客户不同行业应用要求。具体地，本发明中过压故障保护控制装置可以快速控制电动机减速至安全转速后，封锁变频器输出脉冲而使得电动机受控停机；或者直接将直流电压恢复至安全直流电压(以间接控制电动机减速的方式)后，封锁变频器输出脉冲而使得电动机受控停机，让客户根据变频器和/或电机应用场合情况，自由选择更适合电控系统的自适应减速方式。另外，本发明可通过上述任一种方式来完成变频器直流回路过压保护功能，直流电压基本无抬升情况出现，从而解决变频器中间回路无放电电阻的电动机系统大负荷、或满载负荷直接停机时产生的回馈能量过大而导致的直流过压故障，保护变频器中间回路器件，延长变频器使用寿命。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法的步骤图。
图2为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法的具体流程图。
图3为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法中采用基于监测转速的减速控制时过压故障保护控制装置10的控制原理示意图。
图4为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法中采用基于监测直流母线电压的减速控制时过压故障保护控制装置10的控制原理的示意图。
图5为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法中采用基于监测转速的减速控制时变频器20的控制原理示意图。
图6为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法中采用基于监测直流母线电压的减速控制时变频器20的控制原理示意图。
图7为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
电动机作为现代动力系统的核心关键设备。目前，很多工业传动领域，对电动机常采用进行变频驱动控制，使得电动机系统能工作在能效更高的工作点。因此，在工业领域中，大多采用“变频器加电动机”的结构来实现电动机系统的变频驱动控制。
常规的变频器通常都采用交-直-交形式，外接的三相交流电源经整流后通过公共直流母线(中间直流回路)供给逆变器单元，逆变器单元将直流电逆变成频率、电压均可调的三相脉冲交流电，向交流电动机供电，满足电动机驱动的要求。通常，常规的变频器常常因为中间回路没有设置放电电阻而承受来自电动机系统的大功率负荷或者变频器满载(满负荷)、在负荷设备(电动机带动的负荷设备)直接停机时产生的回馈能量过大，从而导致当前变频器因直流母线过压故障停机，这种情况会使得电动机失去当前变频器的控制，并因不受控停机而损坏电动机，甚至会使得变频器中间回路的器件受损，继而使得变频器使用寿命降低。
现有技术中的防止变频器直流母线过压故障的方法基本都是基于同时监测实时反馈转速及实时直流母线电压，来分别通过实时转速闭环控制完成转速设定、并同时通过实时直流电压闭环控制完成直流母线电压设定的双闭环控制，来监测实时直流电压值，从而防止直流母线电压过高。这种控制方式需要同时限制闭环转速环和闭环直流电压环，使得该过程的实施较为复杂，防过压保护效率较低。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于控制电动机减速停机的方法及系统。该方法及系统能够利用过压故障保护控制装置在有停机(即停止待控制电动机运转)需求时接收来自上位机的停机控制指令，获得当前停机控制过程所需的类型、监测对象和总减速时间等信息，为当前减速控制过程进行配置，从而调整自适应减速时间，在过压故障保护控制装置的减速控制下能够直接限制待控制电动机减速至安全转速后逆变封脉冲停机，或者在过压故障保护控制装置的减速控制下直接限制变频器直流母线电压恢复至安全直流电压后逆变封脉冲停机，从而预防变频器发生直流母线过压现象。此时，上述两种方式任选其一都可实现变频器直流电压基本无抬升情况出现的保护功能，从而保护中间回路器件，延长变频器使用寿命。本发明不需要同时限制转速控制环节和直流电压控制环节，实现原理简单、计算量小、可快速有效的避免变频器的直流母线因过压故障而使得与变频器连接的电动机和/或变频器中间电路器件受损。
需要说明的是，本发明适用于工业传动领域中采用变频器驱动电动机的产品，无论是同步电动机还是异步电动机均可采用本发明提出的自适应减速方法，实现变频器直流母线过压故障下的保护功能。
再次需要说明的是，常规的磁悬浮电动机控制系统(即变频器20)包含：直流电压控制环节、速度环、电流环、转矩环、弱磁环节、调制环节、整流单元、逆变单元等等，通过这些环节具体可将外接的三相交流电源(电网电源)经整流后通过中间直流电流环内的公共直流母线供给逆变单元，逆变单元将直流电逆变成频率、电压均可调的三相交流电(下述脉冲电压信号)，向交流磁悬浮电动机供电，满足电动机驱动的要求。基于此，本发明提出了一种用于控制电动机减速停机的方法及系统，是在当前变频器控制系统的基础上，加入了过压故障保护控制装置10，在过压故障保护控制装置10检测到停机控制指令后，立即进入过压故障保护控制装置10控制下减速控制过程，并为当前减速控制过程配置基于单一监测对象的控制方式、总减速时间和减速控制曲线等信息。其中，本发明所述的过压故障保护控制装置10可以配置在变频器20的输入端，还可以集成于变频器20内部的自适应减速控制部分(参考图5、图6)，本发明对此不作具体限定。
图1为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法的步骤图。如图1所示，本发明所述的磁悬浮电动机控制方法包括如下步骤：步骤S110过压故障保护控制装置10在接收上位机发送的停机(控制)指令时，对该指令进行解析；步骤S120过压故障保护控制装置10根据解析结果为当前减速控制过程配置相应的减速控制监测对象、减速控制曲线和当前减速控制的总减速时间，基于此，根据实时采集到的待控制电动机30的反馈转速或变频器20的直流母线电压，生成在总减速时间内的每个减速控制时刻对应的针对当前单一监测对象的实时设定值，而后根据实时设定值向变频器20分配相应的定子电流信号；而后，步骤S130变频器20接收步骤S120生成的定子电流信号，在当前定子电流信号的控制下，对待控制电动机30进行基于当前单一监测对象的减速后停机控制，以预防直接进行停机控制时造成的直流母线过压故障。
在本发明实施例中，所执行的减速控制过程是基于单一监测对象的减速过程，具体是指仅需实时监测当前单一监测对象所反馈的实时数据，并通过仅为当前单一监测对象实时设置相应的设定值，直接或间接的控制电动机30完成减速运转后受控停机。其中，上述单一监测对象为待控制电动机30或变流器20的直流母线中的一种。在单一监测对象为待控制电动机30时，需要过压故障保护控制装置10实时采集并检测待控制电动机30所反馈的实时转速信息，并仅为待控制电动机30实时设置相应的运转速度设定值，实现直接控制电动机30完成减速运转后受控停机。在单一监测对象为变频器20内的直流母线时，需要过压故障保护控制装置10实时采集并检测直流母线所反馈的实时电压信息，并仅为变频器20的直流母线实时设置相应的电压设定值，实现直接控制变频器直流母线下的间接控制电动机30完成减速运转后受控停机。
这样，本发明所述的针对电动机的自适应减速过程，仅针对上述单一监测对象进行限制也可完成变频器过压保护，而无需像现有技术那样，需要同时限制变频器直流环节和速度环节才能够完成上述过压保护，而由于监测参数和/或目标限制参数(设定值种类)的简化使得这一保护控制过程的运算量大大降低且提高了过压保护效率。
需要说明的是，在本发明所述的以减速控制方式控制电动机受控停机的方法可适用于电动机以在安全转速(可控制电动机以正常时对应的安全转速阈值)之上的全速段都可以采用发明所述的减速方法，包括电动机以安全转速之上的低速段运转时的停机控制过程也可采用本发明所述的减速控制方式对电动机进行停机控制。
图2为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法的具体流程图。下面结合图1和图2对本发明所述的电动机减速停机控制方法进行详细说明。
首先，步骤S110具体考虑当前是否需要以减速控制方式受控停机时，通过下述步骤S201～步骤S203得到当前减速(控制)指令的解析结果。另外，在步骤S110中，还能够无需考虑当前是否需要以减速控制方式受控停机时，只要是针对待控制电动机30在安全速度以上运行时的停机控制，均可以从下述步骤S201中不经过步骤S202而直接进入到步骤S203中以获得当前减速控制过程所需的控制参数。本发明对步骤S110中的两种方案不作具体限定，本领域技术人员可根据实际需要进行配置。
具体地，步骤S201过压故障保护控制装置10实时采集待电动机的反馈转速、或者实时采集并检测变频器20内的直流母线电压，并在接收到停机指令后，进入到步骤S202中(若不考虑当前是否需要进行减速控制停机时，直接跳转到步骤S203中)。步骤S202过压故障保护控制装置10根据实时采集到的反馈转速、或根据采集到的直流母线电压，判断出当前是否需要以减速方式进行停机，以避免直接进行停机控制时变频器易发生直流过压故障。其中，若当前直流母线电压达到或高于预设的直流母线安全电压阈值、或者当前实时反馈转速小于或等于预设的电机安全运转速度阈值，则判断当前停机控制无需采用减速控制方式进行停机控制；否则(当前直流母线电压低于预设的直流母线安全电压阈值、并且当前实时反馈转速高于预设的电机安全运转速度阈值)，判断当前停机控制需要采用减速控制方式进行停机控制，从而进入到步骤S203中。需要说明的是，本发明对上述直流母线安全电压阈值、和电动机安全转速阈值不作具体限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设定。
然后，在过压故障保护控制装置10确定出当前需要减速停机时，进入到步骤S203中。步骤S203过压故障保护控制装置10解析当前停机控制指令，得到包括针对当前减速控制过程的减速控制监测对象、减速控制曲线和当前减速控制的总减速时间在内的解析结果。其中，在本发明实施例中，上述减速控制指令优选由上位机(未图示)发送的，上位机能够将用户根据实际情况设置的监测对象、曲线类型和减速总时间构成为上述减速控制指令后，发送到过压故障保护控制装置10使得该装置获取到的当前减速控制过程所需的控制参数。
另外，在过压故障保护控制装置10确定出当前不需要减速停机时，过压故障保护控制装置10从当前步骤S202返回至步骤S201，以及生成封脉冲驱动控制指令，并将当前封脉冲驱动控制指令发送至变频器20中，使得变频器20在当前封脉冲驱动控制指令的指示下，封锁用于输入至待控制电动机30的脉冲电压的输出，以控制电动机受控停机。
这样，本发明通过上述方式确定了当前控制过程是否需要减速停机，并进一步得到了当前减速控制过程所需的各类控制参数(解析结果)，以使得过压故障保护控制装置10通过后续步骤S120和步骤S130来为当前减速控制过程配置相应的控制参数并按照当前控制参数自适应地执行相应的控制策略，对待控制电动机30和变频器20进行保护，使其安全平稳的进入停机状态。
接下来，进入到步骤S120中，首先，步骤S204根据当前解析结果中的减速控制监测对象信息，判断当前监测对象是否为电动机30，若为是，则当前减速控制过程为采用基于监测反馈速度的减速控制过程，进入到步骤S205中；若不是，则当前减速控制过程为采用基于直流母线的减速控制过程，进入到步骤S208中。
具体地，如果上述解析结果中的减速控制监测对象指示为待控制电动机30时，当前减速控制过程采用基于监测反馈速度的减速控制过程，并通过下述步骤S205～步骤S207来完成。图3为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法中采用基于监测转速的减速控制时过压故障保护控制装置10的控制原理示意图。下面结合图2和图3对本发明实施例中所述的基于监测反馈速度的减速控制过程进行详细说明。
首先，步骤S205从解析结果中获取当前减速控制曲线信息，并根据当前减速控制曲线确定当前曲线的类型。在本发明示例中，基于监测反馈速度的减速控制过程需要按照预先规划好的预设曲线进行减速控制，该减速控制过程的(第一类)减速速率与减速曲线的类型有关，并通过解析结果中所配置的总减速时间来进行自适应的调整。其中，基于监测反馈速度的减速控制过程中的减速控制曲线类型选自转速控制直线减速曲线、或转速控制分段减速曲线中的一种。优选地，本发明通过减速指令中所设置的Flag标志位来表示减速控制曲线的类型，如图3所示，在Flag为0时确定当前曲线类型为转速控制直线减速曲线，在Flag为1时确定当前曲线类型为转速控制分段减速曲线。需要说明的是，对于常规负载(例如：恒转矩、或恒功率或直线规律等种类的负载)，通常选择通过转速控制直线减速曲线；但对于离心式负载(例如：风机、水泵等类型的负载)，这类负载机组会有一个不稳定工作区，在这个不稳定工作区对应的转速段工作时，机组内部流体机械、以及其管道中的介质会出现周期性振荡，导致部件的强烈机械振动和热端超温，并在很短的时间内造成部件的严重损坏，此时，就可以考虑采用转速控制分段减速曲线，先在下述第一阶段内快速减速穿越过不稳定工作区转速点，后续(第二阶段)则无需这么大的减速速率，慢速停机即可。
此时，在确定好当前曲线类型后，进入到步骤S206中，为当前减速控制过程进行减速速率的配置。步骤S206根据当前曲线类型和电动机额定转速，利用预设的电动机安全转速，确定当前减速控制速度范围，以及根据当前减速控制速度范围和解析结果中的总减速时间计算第一类减速速率，以完成当前减速控制过程的减速速率配置，从而完成了当前减速控制过程的监测对象、减速速率和总减速时间的配置过程。
进一步，在本发明实施例中，由于基于监测反馈速度的减速控制过程所选取的减速曲线类型的不同，所涉及的减速速率配置方法也是不同的。
在第一个示例中，若当前曲线类型为转速控制直线减速曲线，则首先，将电动机30的额定转速、与预设的当前电动机30的安全转速的差值确定为当前减速控制速度范围，而后，将当前减速控制速度范围与当前总减速时间进行除法运算，得到当前第一类减速速率，即按照下列式(1)计算当前第一类减速速率。进一步，式(1)如下所示：
Figure BDA0002233021980000111
其中，KA表示基于监测反馈速度的减速控制过程中且当前曲线类型为转速控制直线减速曲线时对应的第一类减速速率，Nr_rate表示电动机30的额定转速，Nr_safe表示电动机30的预设安全转速，tAD表示当前解析结果中的总减速时间。
在实际应用过程中，针对上述所述的离心式负载的不稳定工作区，不仅需要待控制电动机30完成减速控制过程，还需要控制在待控制电动机30快速的躲避过某个位于不稳定工作区对应的转速范围内的不稳定工作区转速(即转速躲避值)后，并迅速达到第一转速转折值(优选地，第一转速转折值可适当低于不稳定工作区转速)。此时，当前减速过程被划分为两个阶段的减速过程，第一阶段是从额定转速短时快速的减速到第一转速转折值(其中，转速躲避值位于额定转速与第一转速转折值之间)；第二阶段是缓慢从第一转速转折值到上述预设的电动机安全转速值。
在第二个示例中，若当前曲线类型为转速控制分段减速曲线，则针对当前基于监测转速的减速控制的配置减速速率过程，通过下述步骤S2061～S2062完成。步骤S2061从当前解析结果中获取用于表示待控制电动机30短时躲避过预设的转速躲避值后需要达到的第一转速转折值，并根据当前第一转速转折值，确定用于表示从电动机额定转速降低到第一转速转折值时所对应的第一类短时躲避时间段。需要说明的是，在确定第一类短时躲避时间段时，为了达到上述第一阶段的快速减速效果，当前第一类短时躲避时间段对应的时间应小于当前总减速时间的一半。
而后，步骤S2062根据当前第一转速转折值和确定好的第一类短时躲避时间段，计算在当前第一类短时躲避时间段内(参见图3，0～t1对应的时间段为第一类短时躲避时间段)对应的减速控制所需的速度控制第一减速速率、以及从第一类短时躲避时间段结束时(参见图3，t1对应的时刻为第一类短时躲避时间段结束时刻)到总减速时间结束时(参见图3，tAD对应的时刻为总减速时间结束时刻)对应的减速控制所需的速度控制第二减速速率，从而得到针对当前减速配置过程中含有前、后两段减速速率信息的第一类减速速率。
进一步，首先，将电动机30的额定转速、与第一转速转折值的差值确定为当前减速控制速度范围，而后，将当前减速控制速度范围与当前总减速时间进行除法运算，得到当前速度控制第一减速速率，即按照下列式(2)计算当前速度控制第一减速速率。然后，将第一转速转折值、与预设的当前电动机30的电动机安全转速的差值确定为当前减速控制速度范围，而后，将当前减速控制速度范围与当前总减速时间进行除法运算，得到当前速度控制第二减速速率，即按照下列式(3)计算当前速度控制第二减速速率。其中，式(2)、式(3)分别如下所示：
Figure BDA0002233021980000121
Figure BDA0002233021980000122
其中，KA1表示基于监测反馈速度的减速控制过程中且当前曲线类型为转速控制分段减速曲线时对应的第一类减速速率中的速度控制第一减速速率，KA2表示基于监测反馈速度的减速控制过程中且当前曲线类型为转速控制分段减速曲线时对应的第一类减速速率中的速度控制第二减速速率，Nr_1表示第一转速转折值，t1表示第一类短时躲避时间段结束时刻。此时，第一类减速速率KA信息包括：速度控制第一减速速率KA1及其对应的时间段范围、以及速度控制第二减速速率KA2及其对应的时间段范围。
这样，在完成第一类减速速率配置后，进入到步骤S207中。步骤S207实时采集在当前曲线类型确定后的来自待控制电动机30的实时反馈转速，基于实时反馈转速与电动机安全转速的差值，并根据第一类减速速率，确定用于直接控制待控制电动机在总减速时间内从电动机额定转速减速到电动机安全转速过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值，而后输出相应的定子电流信号。
在实际应用过程中，变频器20在正常控制电动机30的过程中会接收到特定频率下的定子电流信号，从而利用定子电流信号一方面对变频器20的中间直流环节的直流母线(未图示)上的电压的闭环控制，并向电动机30输出脉冲电压，以驱动电动机30以额定速度运转，另一方面对待控制电动机30的运行速度进行闭环控制。也就是说，在变频器20接收到一定频率的定子电流信号时，过压故障保护控制装置10在相应时间间隔(控制时刻)处生成特定的实时转速设定值，并能够将实时转速设定值转换成相对应的定子电流信号，使得变频器20利用此时接收到的定子电流信号，将当前单一监测对象(待控制电动机30)的运转速度设置到与当前实时转速设定值相符的数值。
具体地，如果当前减速过程采用直线减速控制曲线，那么步骤S207实时采集并检测实时反馈转速，根据上述利用式(1)计算得到的第一类减速速率，以及仅参考实时反馈转速与安全转速的差值△Nr，实时分配出在总减速时间内从额定转速直接减速到安全转速过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值(此时，不限定直流母线电压值)，并将实时转速设定值转换为相应的定子电流信号后，输出至变频器20内，以利用变频器20在执行相应的直流母线闭环控制和速度闭环控制，控制电动机30达到减速至安全速度。
另外，如果当前减速过程采用分段减速控制曲线，那么步骤S207实时采集并检测实时反馈转速，根据上述利用式(2)和式(3)分别计算出的第一类减速速率中的速度控制第一减速速率和速度控制第二减速速率，先根据速度控制第一减速速率、以及仅参考实时反馈转速与安全转速的差值△Nr，实时分配出在总减速时间中的第一类短时躲避时间段内从额定转速直接减速到第一转速转折值过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值(此时，不限定直流母线电压值)，并将实时转速设定值转换为相应的定子电流信号后，输出至变频器20内，以利用变频器20在执行相应的直流母线闭环控制和速度闭环控制，控制电动机30达到减速至第一转速转折值；而后，再根据速度控制第二减速速率、以及仅参考实时反馈转速与安全转速的差值△Nr，实时分配出在总减速时间中除第一类短时躲避时间段之外的时间段内从第一转速转折值直接减速到安全速度过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值(此时，不限定直流母线电压值)，并将实时转速设定值转换为相应的定子电流信号后，输出至变频器20内，以利用变频器20在执行相应的直流母线闭环控制和速度闭环控制，控制电动机30达到减速至安全转速。
这样，本发明经过上述步骤S205～步骤S207利用过压故障保护控制装置10完成了基于监测反馈速度的减速过程的控制下发阶段，以向变频器20实时分配满足当前减速控制条件的定子电流信号，使得变频器20在实时定子电流信号的控制下完成对电动机30的减速控制过程。
接下来，如果上述解析结果中的减速控制监测对象指示为变频器20的直流母线时，当前减速控制过程采用基于监测直流母线电压的减速控制过程，并通过下述步骤S208～步骤S210来完成。图4为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法中采用基于监测直流母线电压的减速控制时过压故障保护控制装置10的控制原理的示意图。下面结合图2和图4对本发明实施例中所述的基于监测反馈速度的减速控制过程进行详细说明。
首先，步骤S208从解析结果中获取当前减速控制曲线信息，并根据当前减速控制曲线确定当前曲线的类型，并记录在确定当前减速控制曲线类型时对应的第一直流母线电压。在本发明示例中，基于监测直流母线电压的减速控制过程需要按照预先规划好的预设曲线进行减速控制，该减速控制过程的(第二类)减速速率与减速曲线的类型有关，并通过解析结果中所配置的总减速时间来进行自适应的调整。其中，基于监测直流母线电压的减速控制过程中的减速控制曲线类型选自电压控制直线减速曲线、或电压控制分段减速曲线中的一种。优选地，本发明通过减速指令中所设置的Flag标志位来表示减速控制曲线的类型，如图3所示，在Flag为0时确定当前曲线类型为电压控制直线减速曲线，在Flag为1时确定当前曲线类型为电压控制分段减速曲线。需要说明的是，基于上述监控反馈速度的减速控制过程中的曲线类型的选取原则，本发明示例中的监测直流母线电压的减速控制过程同样采用类似的曲线类型选取原则，故在此不作赘述。
在确定好当前曲线类型后，立即采集并记录在确定好当前曲线类型时刻对应下的直流母线电压(过压故障下的直流母线电压)，记为第一直流母线电压，而后，进入到步骤S209中，以为当前减速控制过程进行减速速率的配置。
步骤S209根据当前曲线类型和上述第一直流母线电压，利用预设的直流母线安全电压、以及当前解析结果中的总减速时间，计算变频器20的直流母线电压在从第一直流母线电压增大到直流母线安全电压时待控制电动机30所需的第二类减速速率，以完成当前减速控制过程的减速速率配置，从而完成了当前减速控制过程的监测对象、减速速率和总减速时间的配置过程。
进一步，在本发明实施例中，由于基于监测反馈速度的减速控制过程所选取的减速曲线类型的不同，所采用的减速速率配置方法也是不同的。
在第一个示例中，若当前曲线类型为电压控制直线减速曲线，则根据当前解析结果中的总减速时间，将待控制电动机30在总减速时间内从额定转速降为零转速时对应的减速速率作为第二类减速速率，即按照下列式(4)计算当前第二类减速速率。进一步，式(4)如下所示：
Figure BDA0002233021980000141
其中，KB表示基于监测直流母线电压的减速控制过程中且当前曲线类型为电压控制直线减速曲线时对应的第二类减速速率。
在实际应用过程中，同样地，针对上述所述的离心式负载的不稳定工作，不仅需要待控制电动机30完成减速控制过程，还需要控制在待控制电动机30快速的躲避过某个位于不稳定工作区对应的转速范围内的不稳定工作区转速(即转速躲避值)后，并迅速达到第二转速转折值(优选地，第二转速转折值可适当低于不稳定工作区转速)。此时，当前减速过程被划分为两个阶段的减速过程，第一阶段是从额定转速短时快速的减速到第二转速转折值(其中，转速躲避值位于额定转速与第二转速转折值之间)的过程；第二阶段是缓慢从第二转速转折值到零转速的过程。
在第二个示例中，若当前曲线类型为电压控制分段减速曲线，则针对当前基于监测直流母线电压的减速控制的配置减速速率过程，通过下述步骤S2091～S2092完成。步骤S2091从当前解析结果中获取用于表示待控制电动机30短时躲避过预设的转速躲避值后需要达到的第二转速转折值，并根据当前第二转速转折值，确定用于表示从电动机额定转速降低到第二转速转折值时所对应的第二类短时躲避时间段。需要说明的是，在确定第二类短时躲避时间段时，为了达到上述第一阶段的快速减速效果，当前第二类短时躲避时间段对应的时间应小于当前总减速时间的一半。
而后，步骤S2092根据当前第二转速转折值和确定好的第二类短时躲避时间段，计算在当前第二类短时躲避时间段内(参见图3，0～t2对应的时间段为第二类短时躲避时间段)对应的减速控制所需的电压控制第一减速速率、以及从第二类短时躲避时间段结束时(参见图3，t2对应的时刻为第二类短时躲避时间段结束时刻)到总减速时间结束时(参见图3，tAD对应的时刻为总减速时间结束时刻)对应的减速控制所需的电压控制第二减速速率，从而得到针对当前减速配置过程中含有前、后两段减速速率信息的第二类减速速率。
进一步，首先，将电动机30的额定转速、与第二转速转折值的差值确定为当前减速控制速度范围，而后，将当前减速控制速度范围与当前总减速时间进行除法运算，得到当前电压控制第一减速速率，即按照下列式(5)计算当前电压控制第一减速速率。然后，将第二转速转折值、与零转速的差值确定为当前减速控制速度范围，而后，将当前减速控制速度范围与当前总减速时间进行除法运算，得到当前电压控制第二减速速率，即按照下列式(6)计算当前电压控制第二减速速率。其中，式(5)、式(6)分别如下所示：
Figure BDA0002233021980000151
Figure BDA0002233021980000152
其中，KB1表示基于监测直流母线电压的减速控制过程中且当前曲线类型为电压控制分段减速曲线时对应的第二类减速速率中的电压控制第一减速速率，KB2表示基于监测反馈速度的减速控制过程中且当前曲线类型为转速控制分段减速曲线时对应的第二类减速速率中的速度控制第二减速速率，Nr_2表示第二转速转折值，t2表示第二类短时躲避时间段结束时刻。此时，第二类减速速率KB信息包括：电压控制第一减速速率KB1及其对应的时间段范围、以及电压控制第二减速速率KB2及其对应的时间段范围。
这样，在完成第二类减速速率配置后，进入到步骤S210中。步骤S210实时采集在当前曲线类型确定后的来自变频器20的实时直流母线电压，基于实时直流母线电压与直流母线安全电压的差值，并根据第二类减速速率，确定用于直接控制变频器20的直流母线在总减速时间内从第一直流母线电压升压到直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值，而后输出相应的定子电流信号。
在实际应用过程中，变频器20在正常控制电动机30的过程中会接收到特定频率下的定子电流信号，从而利用定子电流信号一方面对变频器20的中间直流环节的直流母线(未图示)上的电压的闭环控制，并向电动机30输出脉冲电压，以驱动电动机30以额定速度运转，另一方面对待控制电动机30的运行速度进行闭环控制。也就是说，在变频器20接收到一定频率的定子电流信号时，过压故障保护控制装置10在相应时间间隔(控制时刻)处生成特定的实时电压设定值，并能够将实时电压设定值转换成相对应的定子电流信号，使得变频器20利用此时接收到的定子电流信号，将当前单一监测对象(变频器20的直流母线)的直流电压值设置到与当前实时电压设定值相符的数值。
具体地，如果当前减速过程采用直线减速控制曲线，那么步骤S210实时采集并检测实时直流母线电压，根据上述利用式(4)计算得到的第二类减速速率，以及仅参考实时直流母线电压与直流母线安全电压的差值△Udc，实时分配出在总减速时间内从第一直流母线电压直接升压到直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值(此时，不需要限定电动机30必须减速到安全运转速度)，并将实时电压设定值转换为相应的定子电流信号后，输出至变频器20内，以利用变频器20在执行相应的直流母线闭环控制和速度闭环控制，直接控制直流母线升压到安全电压并间接控制电动机30达到减速目的，而无需减速到安全转速。
另外，如果当前减速过程采用分段减速控制曲线，那么步骤S210实时采集并检测实时直流母线电压，根据上述利用式(5)和式(6)分别计算出的第二类减速速率中的电压控制第一减速速率和电压控制第二减速速率，先根据电压控制第一减速速率、以及仅参考实时直流母线电压与直流母线安全电压的差值△Udc，实时分配出在总减速时间中的第一类短时躲避时间段内、从第一直流母线电压直接升压到直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值(此时，不需要限定电动机30必须减速到安全运转速度)，并将实时电压设定值转换为相应的定子电流信号后，输出至变频器20内，以利用变频器20在执行相应的直流母线闭环控制和速度闭环控制，直接控制直流母线升压到第一转折电压(其中，第一转折电压为在电动机30达到与第二转速转折值相符的转速时，此时，变频器20所对应的直流母线电压)，并间接控制电动机30达到减速至第二转速转折值的目的；而后，再根据电压控制第二减速速率、以及仅参考实时直流母线电压与零转速的差值△Udc，实时分配出在总减速时间中除第二类短时躲避时间段之外的时间段内从第一转折电压直接减速到直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值(此时，不需要限定电动机30必须减速到安全运转速度)，并将实时电压设定值转换为相应的定子电流信号后，输出至变频器20内，以利用变频器20在执行相应的直流母线闭环控制和速度闭环控制，直接控制直流母线升压到安全电压，并间接控制电动机30达到减速目的，而无需减速到电动机安全转速。
这样，本发明经过上述步骤S208～步骤S210利用过压故障保护控制装置10完成了基于监测直流母线电压的减速过程的控制下发阶段，以向变频器20实时分配满足当前减速控制条件的定子电流信号，使得变频器20在实时定子电流信号的控制下完成对电动机30的减速控制过程。
最后，对步骤S130进行具体说明，并通过下述步骤S211～步骤S214完成变频器20对电动机30的减速及受控停机控制的驱动过程。
具体地，在当前减速控制过程为基于监测反馈转速的减速控制过程时，从上述步骤S207结束后跳转至步骤S211中。图5为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法中采用基于监测转速的减速控制时变频器20的控制原理示意图。参考图5，步骤S211变频器20利用来自过压故障保护控制装置10实时发送的定子电流信号is，在该信号的控制下分别进行直流母线电压闭环控制和速度闭环控制，使其对待控制电动机30进行基于当前单一监测对象为电动机30且以直线减速控制曲线约束下的减速控制、或者使其对待控制电动机30进行基于当前单一监测对象为电动机30且以分段减速控制曲线约束下的减速控制，直接控制电动机30减速到电动机安全转速后，进入到步骤S212中。
其中，步骤S211变频器20的直流母线电压闭环控制和速度闭环控制过程的原理如下所述：变频器20内的自适应减速控制的输入量是电动机反馈转速Nr_back，输出量是定子电流信号is，并通过电流环分配(最大转矩电流比控制和弱磁控制)得到交、直轴电流参考指令iq_ref和id_ref(其中，上述最大转矩电流比控制后得到最大转矩电流比控制环节输出的交轴电流指令iq_mtpa、和最大转矩电流比控制环节输出的直轴电流指令id_mtpa)，进而通过电流PI控制(将交、直轴电流参考指令iq_ref和id_ref分别与经坐标变换处理的交轴电流反馈值iq_back、直轴电流反馈值id_back进行差分处理后，进行电流PI控制，输出相应的交轴电压指令uq_ref和直轴电压指令ud_ref)、最优调控策略控制(通过交轴电压指令uq_ref和直轴电压指令ud_ref，并接收实时检测到的待控制电动机30的转子位置角θ，根据这些信息进行调制控制，得到相应的三相PWM脉冲信号Sa、Sb、Sc)和逆变控制，来分配此时的三相调制电压(待控制磁悬浮电机30获取到的输入脉冲电压信号)Ua、Ub、Uc来驱动磁悬浮电动机30。此时，电动机减速控制过程是从电机额定转速按第一类减速速率KA减速至安全速度。
步骤S212过压故障保护控制装置10在当前减速过程为基于监测转速的减速控制时，若检测到实时反馈转速达到或低于预设的电动机安全转速，则结束当前减速控制并生成封脉冲驱动控制指令，以使得变频器20在当前封脉冲驱动控制指令的控制下，封锁用于输入至待控制电动机30的脉冲电压的输出，从而控制待控制电动机30受控停机。此时，直流母线电压基本无抬升情况出现，从而解决了变频器20中间回路无放电电阻的电动机系统大负荷或满载直接停机时产生的回馈能量过大会导致直流过压故障，甚至会影响中间回路器件的技术问题。
在当前减速控制过程为基于监测直流母线电压的减速控制过程时，从上述步骤S210结束后跳转至步骤S213中。图6为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的方法中采用基于监测直流母线电压的减速控制时变频器20的控制原理的示意图。参考图6，步骤S213变频器20利用来自过压故障保护控制装置10实时发送的定子电流信号is，在该信号的控制下分别进行直流母线电压闭环控制和速度闭环控制，使其对待控制电动机30进行基于当前单一监测对象为变频器20直流母线且以直线减速控制曲线约束下的减速控制、或者使其对待控制电动机30进行基于当前单一监测对象为变频器20直流母线且以分段减速控制曲线约束下的减速控制，直接控制变频器20直流母线升压到直流母线安全电压后，进入到步骤S214中。
其中，步骤S213变频器20的直流母线电压闭环控制和速度闭环控制过程的原理如下所述：变频器20内的自适应减速控制的输入量是当前母线电压实时值Udc_rt和电动机反馈转速Nr_back(需要说明的是，此处的反馈速度是速度闭环控制的必要环节，而不是基于监测直流母线电压的减速控制过程的必要环节)，输出量是定子电流is，并通过电流环分配(最大转矩电流比控制和弱磁控制)得到交、直轴电流参考指令iq_ref和id_ref(其中，上述最大转矩电流比控制后得到最大转矩电流比控制环节输出的交轴电流指令iq_mtpa、和最大转矩电流比控制环节输出的直轴电流指令id_mtpa)，进而通过电流PI控制(将交、直轴电流参考指令iq_ref和id_ref分别与经坐标变换处理的交轴电流反馈值iq_back、直轴电流反馈值id_back进行差分处理后，进行电流PI控制，输出相应的交轴电压指令uq_ref和直轴电压指令ud_ref)、最优调控策略控制(通过交轴电压指令uq_ref和直轴电压指令ud_ref，并接收实时检测到的待控制电动机30的转子位置角θ，根据这些信息进行调制控制，得到相应的三相PWM脉冲信号Sa、Sb、Sc)和逆变控制，来分配此时的三相调制电压(待控制磁悬浮电机30获取到的输入电压信号)Ua、Ub、Uc来驱动磁悬浮电动机30。此时，电动机减速控制过程是直接控制直流母线升压至安全电压，而无需控制电动机减速至安全速度。
步骤S214过压故障保护控制装置10在当前减速过程为基于监测直流母线电压的减速控制时，若检测到实时直流母线电压达到或高于预设的直流母线安全电压，则结束当前减速控制并生成封脉冲驱动控制指令，以使得变频器20在当前封脉冲驱动控制指令的控制下，封锁用于输入至待控制电动机30的脉冲电压的输出，从而控制待控制电动机30受控停机。此时，直流母线电压基本无抬升情况出现，从而解决了变频器20中间回路无放电电阻的电动机系统大负荷或满载直接停机时产生的回馈能量过大会导致直流过压故障，甚至会影响中间回路器件的技术问题。
这样，通过上述技术方案，在本发明实施例中，过压故障保护控制装置10在接收到停机指令后，可以快速控制电动机减速至安全转速后逆变封脉冲停机，或者在减速过程中通过过压故障保护控制装置10将故障下的直流电压电压恢复至直流母线安全电压后逆变封脉冲停机，从而对电动机30和变频器20的中间回路器件进行了保护。
另一方面，本发明基于上述电动机减速停机控制方法(用于控制电动机减速停机的方法)，还提出了一种用于控制电动机减速停机的系统，该系统能够利用上述方法实现(在变频器带动的负载电动机有停机需求时)用于避免因变频器直流过压故障使得变频器中间电路及与所述变频器连接的电动机受损的保护控制功能。图7为本申请实施例的用于控制电动机减速停机的系统的结构示意图。如图7所示，该系统包括：过压故障保护控制装置10和用于控制电动机30的变频器20。
具体地，过压故障保护控制装置10，其按照上述步骤S110和步骤S120所述的方法实施，用于接收并解析停机指令，以及根据解析结果为当前减速控制过程配置相应的减速控制监测对象、减速控制曲线和当前减速控制的总减速时间，基于此，根据实时采集到的待控制电动机30的反馈转速或变频器20的直流母线电压，生成在总减速时间内的每个减速控制时刻对应的针对当前单一监测对象的实时设定值，而后根据实时设定值向变频器分配相应的定子电流信号。变频器20，其按照上述步骤S130所述的方法实施，用于在过压故障保护控制装置10发送的定子电流信号的控制下，对待控制电动机30进行基于当前单一监测对象的减速后停机控制，以预防直接进行停机控制造成的直流母线过压故障。
进一步，上述过压故障保护控制装置10包括：第一类减速控制模块11、第二类减速控制模块12和受控停机控制模块13。
其中，第一类减速控制模块11，其按照上述步骤S205～步骤S207所述的方法实施，用于对减速控制监测对象为待控制电动机30的减速过程进行控制，具体包括：第一类曲线类型生成单元111、第一类减速配置单元112和第一类减速控制执行单元113。进一步，第一类曲线类型生成单元111其按照上述步骤S205所述的方法实施，用于在减速控制监测对象为待控制电动机时，确定当前减速控制曲线的类型。其中，当前减速控制曲线类型选自转速控制直线减速曲线、或转速控制分段减速曲线中的一种。第一类减速配置单元112其按照上述步骤S206所述的方法实施，用于根据当前曲线类型和电动机额定转速，利用预设的电动机安全转速，确定当前减速控制速度范围，以及根据当前减速控制速度范围和当前总减速时间计算第一类减速速率，以完成当前减速控制的配置。第一类减速控制执行单元113其按照上述步骤S207所述的方法实施，用于实时采集在当前曲线类型确定后的来自待控制电动机30的实时反馈转速，基于此，根据所述第一类减速速率，确定用于直接控制所述待控制电动机在所述总减速时间内从所述电动机额定转速减速到所述电动机安全转速过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值，并输出相应的所述定子电流信号。
进一步，第二类减速控制模块12，其按照上述步骤S208～步骤S210所述的方法实施，用于对减速控制监测对象为变频器20的直流母线的减速过程进行控制，具体包括：第二类曲线类型生成单元121、第二类减速配置单元122和第二类减速控制执行单元123。进一步，第二类曲线类型生成单元121其按照上述步骤S208所述的方法实施，用于在减速控制监测对象为变频器20的直流母线时，确定当前减速控制曲线的类型，并记录在确定当前减速控制曲线类型时对应的第一直流母线电压。其中，当前减速控制曲线选自电压控制直线减速曲线或电压控制分段减速曲线中的一种。第二类减速配置单元122其按照上述步骤S209所述的方法实施，用于根据当前曲线类型和上述第一直流母线电压，利用预设的直流母线安全电压和当前总减速时间，确定变频器20的直流母线电压在从第一直流母线电压增大到直流母线安全电压时待控制电动机30所需的第二类减速速率，以完成当前减速控制的配置。第二类减速控制执行单元123其按照上述步骤S210所述的方法实施，用于实时采集在当前曲线类型确定后的来自变频器20的实时直流母线电压，基于此，根据第二类减速速率，确定用于直接控制变频器20的直流母线在总减速时间内从第一直流母线电压升压到直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值，并输出相应的定子电流信号。
进一步，受控停机控制模块13，其按照上述步骤S212、步骤S213所述的方法实施，用于若实时反馈转速达到或低于预设的电动机安全转速/若直流母线电压达到或高于预设的直流母线安全电压，则结束当前基于监测转速/基于监测直流母线电压的减速控制，并生成封脉冲驱动控制指令，以使得变频器20利用封脉冲驱动控制指令，以使得所述变频器利用所述封脉冲驱动控制指令封锁用于输入至所述待控制电动机的脉冲电压，以控制电动机减速而受控停机。
本发明提出了一种用于控制电动机减速停机的方法和系统。本发明通过引入过压故障保护控制装置，利用该装置可根据减速控制指令中含有的总减速时间信息，自适应的调整电动机的减速速率，能将电动机快速降速后再使得电动机受控停机，自适应满足客户不同行业应用要求。具体地，本发明中过压故障保护控制装置可以快速控制电动机减速至安全转速后，封锁变频器输出脉冲而使得电动机受控停机；或者直接将直流电压恢复至安全直流电压(以间接控制电动机减速的方式)后，封锁变频器输出脉冲而使得电动机受控停机，让客户根据变频器和/或电机应用场合情况，自由选择更适合电控系统的自适应减速方式。
另外，本发明可通过上述任一种方式来完成变频器直流回路过压保护功能，直流电压基本无抬升情况出现，从而解决变频器中间回路无放电电阻的电动机系统大负荷、或满载负荷直接停机时产生的回馈能量过大而导致的直流过压故障，保护变频器中间回路器件，延长变频器使用寿命。
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，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，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 (9)

1.一种用于控制电动机减速停机的方法，其特征在于，包括：
步骤一、接收并解析停机指令；
步骤二、根据解析结果为当前减速控制过程配置相应的减速控制监测对象、减速控制曲线和当前减速控制的总减速时间，基于此，根据实时采集到的待控制电动机的反馈转速或变频器的直流母线电压，生成在所述总减速时间内的每个减速控制时刻对应的针对当前单一监测对象的实时设定值，而后根据所述实时设定值向变频器分配相应的定子电流信号；
步骤三、所述变频器在所述定子电流信号的控制下，对所述待控制电动机进行基于所述当前单一监测对象的减速后停机控制，以预防直接进行停机控制时的直流母线过压故障，
在所述减速控制监测对象为所述待控制电动机时，所述步骤二包括：
确定所述减速控制曲线的类型；
根据当前曲线类型和电动机额定转速，利用预设的电动机安全转速，确定当前减速控制的速度范围，以及根据当前减速控制速度范围和所述总减速时间计算第一类减速速率；
实时采集在当前曲线类型确定时的来自所述待控制电动机的实时反馈转速，基于此，根据所述第一类减速速率，确定用于直接控制所述待控制电动机在所述总减速时间内从所述电动机额定转速减速到所述电动机安全转速过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值，并输出相应的所述定子电流信号；
在所述减速控制监测对象为所述变频器的直流母线时，所述步骤二包括：
确定所述减速控制曲线的类型，并记录在确定当前减速控制曲线类型时对应的第一直流母线电压；
根据当前曲线类型和所述第一直流母线电压，利用预设的直流母线安全电压和所述总减速时间，确定所述变频器的直流母线电压在从所述第一直流母线电压增大到所述直流母线安全电压时所述待控制电动机所需的第二类减速速率；
实时采集在当前曲线类型确定后的来自所述变频器的实时直流母线电压，基于此，根据所述第二类减速速率，确定用于直接控制所述变频器的直流母线在所述总减速时间内从所述第一直流母线电压升压到所述直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值，并输出相应的所述定子电流信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在当前减速控制曲线类型为转速控制分段减速曲线时，针对当前基于监测转速的减速控制的配置步骤，包括：
从所述解析结果中获取用于表示所述待控制电动机短时躲避过预设的转速躲避值后需要达到的第一转速转折值、以及用于表示从所述电动机额定转速达到所述第一转速转折值所对应的第一类短时躲避时间段；
根据所述第一转速转折值和所述第一类短时躲避时间段，确定在所述第一类短时躲避时间段内对应的速度控制第一减速速率、以及从所述第一类短时躲避时间段结束时到所述总减速时间结束时对应的速度控制第二减速速率，从而得到针对当前减速配置过程中含有前后段减速速率信息的所述第一类减速速率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
根据所述总减速时间，将所述待控制电动机在所述总减速时间内从额定转速降为零时对应的减速速率作为所述第二类减速速率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在当前减速控制曲线类型为电压控制分段减速曲线时，针对当前基于监测直流母线电压的减速控制的配置步骤，包括：
从所述解析结果中获取用于表示所述待控制电动机短时躲避过预设的转速躲避值后需要达到的第二转速转折值、以及用于表示从所述额定转速达到所述第二转速转折值所对应的第二类短时躲避时间段；
根据所述第二转速转折值和所述第二类短时躲避时间段，确定在所述第二类短时躲避时间段内对应的电压控制第一减速速率、以及从所述第二类短时躲避时间段结束时到所述总减速时间结束时对应的电压控制第二减速速率，从而得到针对当前减速配置过程中含有前后段减速速率信息的所述第二类减速速率。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，还包括：
若所述实时反馈转速达到或低于预设的电动机安全转速/若所述直流母线电压达到或高于预设的直流母线安全电压，则结束当前基于监测转速/基于监测直流母线电压的减速控制，并生成封脉冲驱动控制指令，以使得所述变频器利用所述封脉冲驱动控制指令封锁用于输入至所述待控制电动机的脉冲电压，以控制电动机减速而受控停机。
6.一种用于控制电动机减速停机的系统，其特征在于，所述系统利用如权利要求1～5中任一项所述的方法实现用于预防直接进行电动机停机控制造成的直流母线过压故障的保护控制功能，所述系统包括：
过压故障保护控制装置，其用于接收并解析停机指令，以及根据解析结果为当前减速控制过程配置相应的减速控制监测对象、减速控制曲线和当前减速控制的总减速时间，基于此，根据实时采集到的待控制电动机的反馈转速或变频器的直流母线电压，生成在所述总减速时间内的每个减速控制时刻对应的针对当前单一监测对象的实时设定值，而后根据所述实时设定值向变频器分配相应的定子电流信号；
变频器，其用于在所述定子电流信号的控制下，对所述待控制电动机进行基于所述当前单一监测对象的减速后停机控制。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述过压故障保护控制装置，包括：第一类减速控制模块，其中，所述第一类减速控制模块具备：
第一类曲线类型生成单元，其用于在所述减速控制监测对象为所述待控制电动机时，确定所述减速控制曲线的类型；
第一类减速配置单元，其用于根据当前曲线类型和电动机额定转速，利用预设的电动机安全转速，确定当前减速控制的速度范围，以及根据当前减速控制速度范围和所述总减速时间计算第一类减速速率，以完成当前减速控制的配置；
第一类减速控制执行单元，其用于实时采集在当前曲线类型确定时的来自所述待控制电动机的实时反馈转速，基于此，根据所述第一类减速速率，确定用于直接控制所述待控制电动机在所述总减速时间内从所述电动机额定转速减速到所述电动机安全转速过程中的每个控制时刻对应的实时转速设定值，并输出相应的所述定子电流信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述过压故障保护控制装置，还包括：第二类减速控制模块，其中，所述第二类减速控制模块具备：
第二类曲线类型生成单元，其用于在所述减速控制监测对象为所述变频器的直流母线时，确定所述减速控制曲线的类型，并记录在确定当前减速控制曲线类型时对应的第一直流母线电压；
第二类减速配置单元，其用于根据当前曲线类型和所述第一直流母线电压，利用预设的直流母线安全电压和所述总减速时间，确定所述变频器的直流母线电压在从所述第一直流母线电压增大到所述直流母线安全电压时所述待控制电动机所需的第二类减速速率；
第二类减速控制执行单元，其用于实时采集在当前曲线类型确定后的来自所述变频器的实时直流母线电压，基于此，根据所述第二类减速速率，确定用于直接控制所述变频器的直流母线在所述总减速时间内从所述第一直流母线电压升压到所述直流母线安全电压过程中的每个控制时刻对应的实时电压设定值，并输出相应的所述定子电流信号。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的系统，其特征在于，所述过压故障保护控制装置，还包括：
受控停机控制模块，其用于若所述实时反馈转速达到或低于预设的电动机安全运速/若所述直流母线电压达到或高于预设的直流母线安全电压，则结束当前基于监测转速/基于监测直流母线电压的减速控制，并生成封脉冲驱动控制指令，以使得所述变频器利用所述封脉冲驱动控制指令封锁用于输入至所述待控制电动机的脉冲电压，以控制电动机减速而受控停机。
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