CN113746381B - 一种电机的制动控制装置、方法和电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机的制动控制装置、方法和电机，该装置包括：控制单元，发送控制指令；处理单元，对控制指令进行处理，以生成动作指令；制动单元，使开关模块自身根据动作指令动作，以在电机正常工作的情况下使开关模块断开，在电机需要制动的情况下使开关模块闭合；检测单元，对动作指令进行检测，得到检测结果；控制单元，还根据发送指令与检测结果，确定制动单元和处理单元中的至少之一是否出现故障，以在制动单元和处理单元中的至少之一出现故障的情况下，控制电机停机。该方案，通过对电机制动控制电路的状态进行检测，以在确定电机制动控制电路的状态异常时及时控制电机停机，有利于提升电机的安全性。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机的制动控制装置、方法和电机，尤其涉及一种伺服电机的动态制动故障检测电路、方法和伺服电机。
背景技术
动态制动，也称能耗制动，属于伺服电机电气制动的一种。伺服电机的动态制动电路，主要由动态制动电阻组成，在故障、急停、电源断电时，通过电阻能耗制动，缩短伺服电机的机械进给距离。但是，在电机制动控制电路(如伺服电机的动态制动电路)出现故障的情况下，不仅无法正常制动，反而会影响电机的安全性。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电机的制动控制装置、方法和电机，以解决在由制动电阻和继电器构成的电机制动控制电路中，若因电机制动控制电路所在回路故障而使继电器无法正常工作的情况下，容易出现误制动而烧毁制动电阻甚至烧毁电机的IPM模块，存在影响电机的安全性的问题，达到通过对电机制动控制电路的状态进行检测，以在确定电机制动控制电路的状态异常时及时控制电机停机，有利于提升电机的安全性的效果。
本发明提供一种电机的制动控制装置，包括：制动单元、控制单元、处理单元和检测单元；所述制动单元，包括：电阻模块和开关模块；所述开关模块的数量与所述电机的电源相数相同；每个所述电阻模块，与所述电机的每相电源对应连接；所述开关模块，设置在所述电机的一相电源所连接的一个所述电阻模块，与所述电机的其它相电源所连接的其它所述电阻模块之间；其中，所述控制单元，被配置为发送控制指令；所述控制指令，是用于指使所述处理单元工作的指令；所述处理单元，被配置为对所述控制指令进行处理，以生成动作指令；所述动作指令，是用于控制所述开关模块动作的指令；所述制动单元，被配置为使所述开关模块自身根据所述动作指令动作，以在所述电机正常工作的情况下使所述开关模块断开，在所述电机需要制动的情况下使所述开关模块闭合；其中，在所述开关模块闭合的情况下，每个所述电阻模块之间相连，实现所述电机进行制动；所述检测单元，被配置为对所述动作指令进行检测，得到检测结果；所述控制单元，还被配置为根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，以在所述制动单元和所述处理单元中的至少之一出现故障的情况下，控制所述电机停机。
在一些实施方式中，所述电机的电源相数为三相；所述电阻模块的数量为三个；所述开关模块，包括：继电器；所述继电器，具有第一触点和第二触点；其中，所述第一触点，设置在所述电机的第一相电源所连接的所述电阻模块，与所述电机的第三相电源所连接的所述电阻模块之间；所述第二触点，设置在所述电机的第二相电源所连接的所述电阻模块，与所述电机的第三相电源所连接的所述电阻模块之间；所述继电器的线圈的一端，接所述继电器的控制端电压的输入端；所述继电器的线圈的另一端，接所述动作指令的输入端。
在一些实施方式中，所述处理单元，包括：第一光耦；所述控制单元的控制端电压的输入端，连接至所述第一光耦的二极管侧的阳极；所述控制指令的输入端，连接至所述第一光耦的二极管侧的阴极；所述第一光耦的晶体管侧的集电极，连接至所述动作指令的输出端；所述第一光耦的晶体管侧的发射极接参考地；所述继电器的控制端电压的输入端，还连接至所述第一光耦的晶体管侧的集电极。
在一些实施方式中，其中，所述处理单元，还包括：第一限流模块和第二限流模块中的至少之一；其中，在所述处理单元还包括第一限流模块的情况下，所述第一限流模块，设置在所述控制单元的控制端电压的输入端与所述第一光耦的二极管侧的阳极之间；在所述处理单元还包括第二限流模块的情况下，所述第二限流模块，设置在所述继电器的控制端电压的输入端，与所述第一光耦的晶体管侧的集电极之间；所述处理单元，还包括：第一滤波模块；所述第一滤波模块，设置在所述第一光耦的晶体管侧的集电极与所述第一光耦的晶体管侧的发射极之间。
在一些实施方式中，所述检测单元，包括：第二光耦；所述继电器的控制端电压的输入端，连接至所述第二光耦的二极管侧的阳极；所述动作指令的输入端，连接至所述第二光耦的二极管侧的阴极；所述第二光耦的晶体管侧的集电极，连接至所述检测结果的输出端；所述第二光耦的晶体管侧的发射极接地；所述控制单元的控制端电压的输入端，还连接至所述第二光耦的晶体管侧的集电极。
在一些实施方式中，其中，所述检测单元，还包括：第三限流模块和第四限流模块中的至少之一；其中，在所述检测单元还包括第三限流模块的情况下，所述第三限流模块，设置在所述继电器的控制端电压的输入端与所述第二光耦的二极管侧的阳极之间；在所述检测单元还包括第四限流模块的情况下，所述第四限流模块，设置在所述控制单元的控制端电压的输入端，与所述第二光耦的晶体管侧的集电极之间；所述检测单元，还包括：第二滤波模块；所述第二滤波模块，设置在所述第二光耦的晶体管侧的集电极与所述第二光耦的晶体管侧的发射极之间。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，包括：确定所述控制指令的电平与所述检测结果的电平是否相同，若所述控制指令的电平与所述检测结果的电平不相同，则确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，包括：以上所述的电机的制动控制装置。
与上述电机相匹配，本发明再一方面提供一种电机的制动控制方法，包括：通过控制单元，发送控制指令；所述控制指令，是用于指使所述处理单元工作的指令；通过处理单元，对所述控制指令进行处理，以生成动作指令；所述动作指令，是用于控制所述开关模块动作的指令；通过制动单元，使所述开关模块自身根据所述动作指令动作，以在所述电机正常工作的情况下使所述开关模块断开，在所述电机需要制动的情况下使所述开关模块闭合；其中，在所述开关模块闭合的情况下，每个所述电阻模块之间相连，实现所述电机进行制动；通过检测单元，对所述动作指令进行检测，得到检测结果；通过所述控制单元，还根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，以在所述制动单元和所述处理单元中的至少之一出现故障的情况下，控制所述电机停机。
在一些实施方式中，通过控制单元，根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，包括：确定所述控制指令的电平与所述检测结果的电平是否相同，若所述控制指令的电平与所述检测结果的电平不相同，则确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障。
由此，本发明的方案，通过设置针对电机的动态制动控制电路的硬件检测电路，对电机的动态制动控制电路的状态进行检测分析，第一时间判断出动态制动控制电路的故障；从而，通过对电机制动控制电路的状态进行检测，以在确定电机制动控制电路的状态异常时及时控制电机停机，有利于提升电机的安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为伺服电机的动态制动电路的一实施例的结构示意图；
图2为本发明的电机的制动控制装置的一实施例的结构示意图；
图3为继电器制动电路的一实施例的结构示意图；
图4为继电器控制电路的一实施例的结构示意图；
图5为继电器故障检测电路的一实施例的结构示意图；
图6为逻辑真值表；
图7为本发明的电机的制动控制方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为伺服电机的动态制动电路的一实施例的结构示意图。如图1所示，伺服电机的动态制动电路，包括：制动电阻R1、R2和R3，以及继电器。图1所示的伺服电机的动态制动电路，是在伺服电机的UVW相上引出三根线，该三根线分别串接一个制动电阻，如在U相引出线上串接制动电阻R1，在V相引出线上串接制动电阻R2，在W相引出线上串接制动电阻R3。制动电阻R1远离U相引出线的一端、制动电阻R2远离V相引出线的一端、制动电阻R3远离W相引出线的一端，相连。这三个制动电阻接到一个继电器上。该继电器K1的触点K1-1连接在制动电阻R1与三个制动电阻的公共端之间。该继电器K1的触点K1-2连接在制动电阻R2与三个制动电阻的公共端之间。在该继电器K1的触点K1-1、触点K1-2的常闭状态下，三相的制动电阻短接。
在伺服电机正常工作时，控制该继电器将开关(即继电器K1的触点K1-1、触点K1-2)断开，三个相线不短接；当伺服电机要制动时，再控制继电器断电，释放三个相线接到一起，与电机内部的三相励磁线圈形成回路，消耗励磁线圈电流，开始制动。但是，若动态制动控制回路(即伺服电机的动态制动电路所在的控制回路)出现故障，继电器没有正常工作，而在无需接入制动电阻的时候接入了制动电阻，这会导致伺服电机内部三个励磁线圈通过外部制动电阻互相短接。电机系统长时间工作在这种故障状态下，会烧毁制动电阻，甚至会烧毁控制电机的IPM模块(即智能功率模块)。
考虑到当伺服驱动器驱动伺服电机工作的状态中，若动态制动控制回路出现故障，会导致伺服电机内部三个励磁线圈通过外部制动电阻互相短接。电机系统长时间工作在这种故障状态下，会烧毁制动电阻甚至会烧毁控制电机的IPM模块。根据本发明的实施例，提供了一种电机的制动控制装置。参见图2所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该电机的制动控制装置可以包括：制动单元、控制单元、处理单元和检测单元。制动单元，如继电器制动电路。控制单元，可以是电机的控制器，如上位信号或控制芯片。处理单元，如继电器控制电路。检测单元，如继电器故障检测电路。所述制动单元，包括：电阻模块和开关模块。电阻模块，如制动电阻，如电阻R4、R5、R6。开关模块，如继电器K2。所述开关模块的数量与所述电机的电源相数相同。每个所述电阻模块，与所述电机的每相电源对应连接。所述开关模块，设置在所述电机的一相电源所连接的一个所述电阻模块，与所述电机的其它相电源所连接的其它所述电阻模块之间。在所述电机正常工作的情况下，需要使所述开关模块断开。在所述电机需要制动的情况下，需要使所述开关模块闭合。
其中，所述控制单元，被配置为发送控制指令。所述控制指令，是用于指使所述处理单元工作的指令，以生成用于控制所述开关模块动作的动作指令。其中，控制指令，如控制芯片的上位控制信号DRV-DT。
所述处理单元，被配置为对所述控制指令进行处理，以生成动作指令。所述动作指令，是用于控制所述开关模块动作的指令。其中，动作指令，如继电器K2的控制信号DT。
所述制动单元，被配置为使所述开关模块自身根据所述动作指令动作，以在所述电机正常工作的情况下使所述开关模块断开，在所述电机需要制动的情况下使所述开关模块闭合。其中，在所述开关模块闭合的情况下，每个所述电阻模块之间相连，实现所述电机进行制动。
所述检测单元，被配置为对所述动作指令进行检测，得到检测结果。其中，检测结果，如故障检测信号DT-ALARM。
所述控制单元，还被配置为根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，以在所述制动单元和所述处理单元中的至少之一出现故障的情况下，控制所述电机停机。
本发明的方案，针对电机动态制动电路可能出现的问题，设计一种伺服电机的动态制动故障检测电路及一种判断故障检测的方法，能够对电机的动态制动控制电路的状态进行检测分析，第一时间判断出动态制动控制电路的故障，从而进行及时停机，防止电机的驱动器严重损坏。
在一些实施方式中，所述电机的电源相数为三相，如U相、V相、W相。所述电阻模块的数量为三个，如电阻R4、电阻R5和电阻R6。所述开关模块，包括：继电器，如继电器K2。所述继电器，具有第一触点和第二触点，如触点K2-1和触点K2-2。
其中，所述第一触点，设置在所述电机的第一相电源所连接的所述电阻模块，与所述电机的第三相电源所连接的所述电阻模块之间。
所述第二触点，设置在所述电机的第二相电源所连接的所述电阻模块，与所述电机的第三相电源所连接的所述电阻模块之间。
所述继电器的线圈的一端，接所述继电器的控制端电压的输入端。所述继电器的线圈的另一端，接所述动作指令的输入端。
图3为继电器制动电路的一实施例的结构示意图。图3可以显示动态制动继电器电路，在该动态制动继电器电路中，继电器K2的被控制端(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)，通过三个制动电阻(如电阻R4、电阻R5和电阻R6)连接伺服电机的UVW三相(如电机U相、电机V相、电机W相)。继电器K2的控制端的两端(如继电器K2的线圈的两端)中，一端接继电器K2的工作额定电压VCC(即继电器K2的控制端电压VCC)，一端为继电器K2的控制信号DT的接收端。
在一些实施方式中，所述处理单元，包括：第一光耦，如光耦OC1。
所述控制单元的控制端电压的输入端，连接至所述第一光耦的二极管侧的阳极。所述控制指令的输入端，连接至所述第一光耦的二极管侧的阴极。所述第一光耦的晶体管侧的集电极，连接至所述动作指令的输出端，能够输出所述动作指令。所述第一光耦的晶体管侧的发射极接参考地。
所述继电器的控制端电压的输入端，还连接至所述第一光耦的晶体管侧的集电极。
在一些实施方式中，所述处理单元，还包括：第一限流模块和第二限流模块中的至少之一。第一限流模块，如电阻R7。第二限流模块，如电阻R8。
其中，在所述处理单元还包括第一限流模块的情况下，所述第一限流模块，设置在所述控制单元的控制端电压的输入端与所述第一光耦的二极管侧的阳极之间。
在所述处理单元还包括第二限流模块的情况下，所述第二限流模块，设置在所述继电器的控制端电压的输入端，与所述第一光耦的晶体管侧的集电极之间。
在一些实施方式中，所述处理单元，还包括：第一滤波模块，如电容C1。所述第一滤波模块，设置在所述第一光耦的晶体管侧的集电极与所述第一光耦的晶体管侧的发射极之间。
图4为继电器控制电路的一实施例的结构示意图。图4可以显示继电器的控制电路，在该继电器的控制电路中，通过光耦OC1，将控制芯片的上位控制信号DRV-DT和继电器控制信号DT(即继电器K2的控制信号DT)进行电气隔离。光耦OC1，作为继电器K2的控制光耦。
在图4所示的例子中，控制芯片的上位控制端电压VDD，经电阻R7后连接至光耦OC1的二极管侧的阳极(即光耦OC1的引脚1)。控制芯片的上位控制信号DRV-DT，连接至光耦OC1的二极管侧的阴极(即光耦OC1的引脚2)。光耦OC1的晶体管侧的集电极，能够输出继电器K2的控制信号DT。继电器K2的控制端电压VCC，经电阻R8后连接至光耦OC1的晶体管侧的集电极。光耦OC1的晶体管侧的集电极，经电容C1后接参考地PGND。光耦OC1的晶体管侧的发射极，接参考地PGND。电阻R7和电阻R8，起限流作用。电容C1，起滤波作用。
其中，图3和图4所示的例子，一起构成电机的动态制动控制电路。
在一些实施方式中，所述检测单元，包括：第二光耦，如光耦OC2。
所述继电器的控制端电压的输入端，连接至所述第二光耦的二极管侧的阳极。所述动作指令的输入端，连接至所述第二光耦的二极管侧的阴极。所述第二光耦的晶体管侧的集电极，连接至所述检测结果的输出端，能够输出所述检测结果。所述第二光耦的晶体管侧的发射极接地。
所述控制单元的控制端电压的输入端，还连接至所述第二光耦的晶体管侧的集电极。
在一些实施方式中，所述检测单元，还包括：第三限流模块和第四限流模块中的至少之一。第三限流模块，如电阻R9。第四限流模块，如电阻R10。
其中，在所述检测单元还包括第三限流模块的情况下，所述第三限流模块，设置在所述继电器的控制端电压的输入端与所述第二光耦的二极管侧的阳极之间。在所述检测单元还包括第四限流模块的情况下，所述第四限流模块，设置在所述控制单元的控制端电压的输入端，与所述第二光耦的晶体管侧的集电极之间。
在一些实施方式中，所述检测单元，还包括：第二滤波模块，如电容C2。所述第二滤波模块，设置在所述第二光耦的晶体管侧的集电极与所述第二光耦的晶体管侧的发射极之间。
图5为继电器故障检测电路的一实施例的结构示意图。图5可以显示故障检测的电路，在该故障检测的电路中，通过将继电器K2的工作额定电压VCC和继电器K2的控制信号DT接入光耦OC2的前端，得到继电器K2的故障检测信号DT-ALARM。该故障检测信号DT-ALARM只有两种状态，即高电平VDD1和低电平0V。
在图5所示的例子中，继电器K2的工作额定电压VCC，经电阻R9后连接至光耦OC2的二极管侧的阳极(即光耦OC2的引脚1)。继电器K2的控制信号DT，连接至光耦OC2的二极管侧的阴极(即光耦OC2的引脚2)。光耦OC2的晶体管侧的集电极，能够输出继电器K2的故障检测信号DT-ALARM。高电平VDD1，经电阻R10后连接至光耦OC2的晶体管侧的集电极。光耦OC2的晶体管侧的集电极，经电容C2后接地GND。光耦OC2的晶体管侧的发射极，接地GND。电阻R9和电阻R10，起限流作用。电容C2，起滤波作用。
在本发明提出的动态制动故障检测电路中，继电器K2的两个触点(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)，分别连接继电器K2的控制端电压VCC、以及继电器K2的控制信号DT。继电器K2，控制光耦OC1前端(即光耦OC1的二极管侧)两个引脚连接上位芯片的控制端电压VDD和上位控制信号DRV-DT。光耦OC1后端(即光耦OC1的晶体管侧)，连接继电器K2的控制端电压VCC、以及参考地PGND。
故障检测光耦(即光耦OC2)前端(即光耦OC1的二极管侧)两引脚连接继电器K2的供电电压VCC(即继电器K2的控制端电压VCC)、以及继电器K2的控制信号DT，光耦OC2后端(即光耦OC2的晶体管侧)连接高电平VDD1地GND，也可以连接上位芯片(即控制芯片)的控制端电压VDD和地GND，输出继电器K2的故障检测信号DT-ALARM。
上位芯片发出继电器K2的控制信号DRV-DT，经过继电器K2控制光耦OC1，使继电器K2的控制信号DT电平发生改变，和继电器K2的控制端电压VCC产生电压差，进而来控制继电器K2。
光耦OC2检测继电器K2的控制端两侧的电压值(即继电器K2的控制信号DT电平发生改变，和继电器K2的控制端电压VCC产生电压差)，得到反馈的电压DT-ALARM，再发给上位芯片，与上位芯片发出的继电器K2控制信号DRV-DT对比进行故障分析。
可见，本发明的方案，相比于传感器等手段，只是增加了一个光耦反馈电路，即一个制动继电器K2、一个控制光耦(即光耦OC1)、一个反馈光耦(即光耦OC2)，单纯检测电压值，电路简单易实施，解决了电机正常工作状态下的动态制动控制电路的损坏问题。采用制动电阻消耗线圈能量，针对的是电机运行状态下的误制动状态进行检测，通过控制芯片的上位控制信号DRV-DT和返回给上位芯片的故障检测信号DT-ALARM对比来进行故障的检测。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，包括：所述控制单元，具体还被配置为确定所述控制指令的电平与所述检测结果的电平是否相同，若所述控制指令的电平与所述检测结果的电平不相同，则确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障。
下面针对电机的不同工作状态，继电器K2的控制情形不同，下面针对几种不同工作情形，进行示例性说明。
第一种控制情形：无需动态制动的工作状态，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)损坏。
这种状态下，继电器K2的开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该断开，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为低电平，继电器K2控制光耦(即光耦OC1)前端有正向的压降光耦导通，继电器K2的控制信号DT应该被拉低到低电平。但是此时控制光耦(即光耦OC1)损坏的条件下，继电器K2的控制信号DT没能拉低，而是被继电器K2的控制端电压VCC拉高，为高电平。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为高电平，继电器K2的控制信号DT为高电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，不导通，所以光耦OC2后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平VDD1拉高，为高电平。
此时动态制动控制电路存在故障，伺服电机的实际工作状态为过制动的故障状态。
第二种控制情形：无需动态制动的工作状态，继电器K2的控制端电压VCC故障。
这种状态下，继电器K2的开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该断开，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为低电平，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)前端有正向的压降光耦导通，继电器K2的控制信号DT应该被拉低到低电平。但是在继电器K2的控制端电压VCC异常的条件下，继电器K2的控制信号DT和继电器K2的控制端电压VCC相同、且同样为低电平的信号。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为低电平，继电器K2的控制信号DT为低电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，光耦OC2不导通，所以后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平VDD1拉高，故障检测信号DT-ALARM为高电平。
此时动态制动控制电路存在故障，电机的实际工作状态为过制动的故障状态。
第三种控制情形：动态制动状态，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)损坏。
这种状态下，继电器K2开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该闭合，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为高电平，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)前端不导通，继电器K2的控制信号DT应该被继电器K2的控制端电压VCC拉高到高电平。控制光耦(即光耦OC1)损坏的条件下，继电器K2的控制信号DT被继电器K2的控制端电压VCC拉高，为高电平信号。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为高电平，继电器K2的控制信号DT为高电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，不导通，所以后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平VDD1拉高，为高电平。
此时动态制动控制电路存在故障，但是伺服电机状态为制动状态，系统不会受到损坏。一旦伺服电机正常工作，和上述的第一种控制情形相同，同样可以检测出动态制动控制电路存在故障。
第四种控制情形：动态制动状态，继电器K2的控制端电压VCC故障。
这种状态下，继电器K2开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该闭合，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为高电平，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)前端不导通，继电器K2的控制信号DT应该被继电器K2的控制端电压VCC拉高到高电平。但是继电器K2的控制端电压VCC异常状态下，继电器K2的控制信号DT和继电器K2的控制端电压VCC一样为低信号。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为低电平，继电器K2的控制信号DT为低电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，不导通，所以后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平1VDD1拉高，为高电平。
此时动态制动控制电路存在故障，但是伺服电机状态为制动状态，系统不会受到损坏。一旦伺服电机正常工作，和上述的第二种控制情形相同，同样可以检测出动态制动控制电路存在故障。
第五种控制情形：无需动态制动的工作状态，无损坏。
这种状态下，继电器K2开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该断开，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为低电平，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)前端导通，光耦OC1导通，继电器K2控制信号DT被拉低到低电平。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为高电平，电器K2的控制信号DT为低电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端有电压差，光耦OC2导通，所以光耦OC2后端的故障检测信号DT-ALARM被拉低到低电平。
此时的动态制动控制电路无故障，伺服电机状态为正常工作状态。
第六种控制情形：动态制动状态，无损坏。
这种状态下，继电器K2的开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该闭合，控制芯片的上位控制信号DRV-DT信号为高电平，继电器K2控制光耦(即光耦OC1)前端不导通，继电器K2的控制信号DT被继电器K2的控制端电压VCC拉高到高电平。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为高电平，继电器K2的控制信号DT为高电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，光耦OC2不导通，所以光耦OC2后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平VDD1拉高，为高电平。
此时的动态制动控制电路无故障，伺服电机为制动状态。
各个信号的电平可见逻辑真值表。
图6为逻辑真值表。图6可以显示不同工作状态下各个电平比对的真值表，其中1代表高电平，0代表低电平。由逻辑真值表可见，当动态制动控制电路发生故障，上位芯片的控制值信号DRV-DT和检测反馈DT-ALARM电平不相同。而动态制动电路没有故障条件下，这两个信号电平相同。
通过以上方式可以在上位芯片完成对动态制动控制电路故障状态的检测。
这样，本发明的方案，设计一款针对电机的动态制动控制电路的硬件检测电路，检测动态制动控制电路得到电平逻辑值，在上位控制芯片中进行分析比对，最终可以判断动态制动控制电路是否存在故障。
在本发明的方案中，通过添加一个检测光耦电路(如光耦OC2及其外围电路)来检测动态制动控制电路的故障，添加一路控制信号的检测电路得到检测信号，再和继电器的控制信号进行高低电平的比较。当动态制动控制电路存在故障时，检测信号和继电器的控制信号的电平相反。当上位控制芯片检测到这两个信号的电平不同时，可以判断此时动态制动控制电路已经发生故障。另外，针对动态制动控制电路的硬件检测电路的元件少，成本低，易实现，只新增一个光耦元件就可以达到控制电路故障检测的效果。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过设置针对电机的动态制动控制电路的硬件检测电路，对电机的动态制动控制电路的状态进行检测分析，第一时间判断出动态制动控制电路的故障。从而，通过对电机制动控制电路的状态进行检测，以在确定电机制动控制电路的状态异常时及时控制电机停机，有利于提升电机的安全性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的制动控制装置的一种电机。该电机可以包括：以上所述的电机的制动控制装置。
由于本实施例的电机所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过设置针对电机的动态制动控制电路的硬件检测电路，对电机的动态制动控制电路的状态进行检测分析，第一时间判断出动态制动控制电路的故障，防止电机的驱动器严重损坏。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的一种电机的制动控制方法，如图7所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电机的制动控制方法可以包括：步骤S110至步骤S150。
在步骤S110处，通过控制单元，发送控制指令。所述控制指令，是用于指使所述处理单元工作的指令，以生成用于控制所述开关模块动作的动作指令。其中，控制指令，如控制芯片的上位控制信号DRV-DT。
在步骤S120处，通过处理单元，对所述控制指令进行处理，以生成动作指令。所述动作指令，是用于控制所述开关模块动作的指令。其中，动作指令，如继电器K2的控制信号DT。
在步骤S130处，通过制动单元，使所述开关模块自身根据所述动作指令动作，以在所述电机正常工作的情况下使所述开关模块断开，在所述电机需要制动的情况下使所述开关模块闭合。其中，在所述开关模块闭合的情况下，每个所述电阻模块之间相连，实现所述电机进行制动。
在步骤S140处，通过检测单元，对所述动作指令进行检测，得到检测结果。其中，检测结果，如故障检测信号DT-ALARM。
在步骤S150处，通过所述控制单元，还根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，以在所述制动单元和所述处理单元中的至少之一出现故障的情况下，控制所述电机停机。
本发明的方案，针对电机动态制动电路可能出现的问题，设计一种伺服电机的动态制动故障检测电路及一种判断故障检测的方法，能够对电机的动态制动控制电路的状态进行检测分析，第一时间判断出动态制动控制电路的故障，从而进行及时停机，防止电机的驱动器严重损坏。
在一些实施方式中，在步骤S150中通过控制单元，根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，包括：通过所述控制单元，确定所述控制指令的电平与所述检测结果的电平是否相同，若所述控制指令的电平与所述检测结果的电平不相同，则确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障。
下面针对电机的不同工作状态，继电器K2的控制情形不同，下面针对几种不同工作情形，进行示例性说明。
第一种控制情形：无需动态制动的工作状态，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)损坏。
这种状态下，继电器K2的开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该断开，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为低电平，继电器K2控制光耦(即光耦OC1)前端有正向的压降光耦导通，继电器K2的控制信号DT应该被拉低到低电平。但是此时控制光耦(即光耦OC1)损坏的条件下，继电器K2的控制信号DT没能拉低，而是被继电器K2的控制端电压VCC拉高，为高电平。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为高电平，继电器K2的控制信号DT为高电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，不导通，所以光耦OC2后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平VDD1拉高，为高电平。
此时动态制动控制电路存在故障，伺服电机的实际工作状态为过制动的故障状态。
第二种控制情形：无需动态制动的工作状态，继电器K2的控制端电压VCC故障。
这种状态下，继电器K2的开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该断开，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为低电平，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)前端有正向的压降光耦导通，继电器K2的控制信号DT应该被拉低到低电平。但是在继电器K2的控制端电压VCC异常的条件下，继电器K2的控制信号DT和继电器K2的控制端电压VCC相同、且同样为低电平的信号。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为低电平，继电器K2的控制信号DT为低电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，光耦OC2不导通，所以后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平VDD1拉高，故障检测信号DT-ALARM为高电平。
此时动态制动控制电路存在故障，电机的实际工作状态为过制动的故障状态。
第三种控制情形：动态制动状态，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)损坏。
这种状态下，继电器K2开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该闭合，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为高电平，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)前端不导通，继电器K2的控制信号DT应该被继电器K2的控制端电压VCC拉高到高电平。控制光耦(即光耦OC1)损坏的条件下，继电器K2的控制信号DT被继电器K2的控制端电压VCC拉高，为高电平信号。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为高电平，继电器K2的控制信号DT为高电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，不导通，所以后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平VDD1拉高，为高电平。
此时动态制动控制电路存在故障，但是伺服电机状态为制动状态，系统不会受到损坏。一旦伺服电机正常工作，和上述的第一种控制情形相同，同样可以检测出动态制动控制电路存在故障。
第四种控制情形：动态制动状态，继电器K2的控制端电压VCC故障。
这种状态下，继电器K2开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该闭合，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为高电平，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)前端不导通，继电器K2的控制信号DT应该被继电器K2的控制端电压VCC拉高到高电平。但是继电器K2的控制端电压VCC异常状态下，继电器K2的控制信号DT和继电器K2的控制端电压VCC一样为低信号。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为低电平，继电器K2的控制信号DT为低电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，不导通，所以后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平1VDD1拉高，为高电平。
此时动态制动控制电路存在故障，但是伺服电机状态为制动状态，系统不会受到损坏。一旦伺服电机正常工作，和上述的第二种控制情形相同，同样可以检测出动态制动控制电路存在故障。
第五种控制情形：无需动态制动的工作状态，无损坏。
这种状态下，继电器K2开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该断开，控制芯片的上位控制信号DRV-DT为低电平，继电器K2的控制光耦(即光耦OC1)前端导通，光耦OC1导通，继电器K2控制信号DT被拉低到低电平。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为高电平，电器K2的控制信号DT为低电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端有电压差，光耦OC2导通，所以光耦OC2后端的故障检测信号DT-ALARM被拉低到低电平。
此时的动态制动控制电路无故障，伺服电机状态为正常工作状态。
第六种控制情形：动态制动状态，无损坏。
这种状态下，继电器K2的开关(如继电器K2的触点K2-1、触点K2-2)应该闭合，控制芯片的上位控制信号DRV-DT信号为高电平，继电器K2控制光耦(即光耦OC1)前端不导通，继电器K2的控制信号DT被继电器K2的控制端电压VCC拉高到高电平。
此时的继电器K2的控制端电压VCC为高电平，继电器K2的控制信号DT为高电平，故障检测光耦(即光耦OC2)前端没有电压差，光耦OC2不导通，所以光耦OC2后端的故障检测信号DT-ALARM被高电平VDD1拉高，为高电平。
此时的动态制动控制电路无故障，伺服电机为制动状态。
各个信号的电平可见逻辑真值表。
图6为逻辑真值表。图6可以显示不同工作状态下各个电平比对的真值表，其中1代表高电平，0代表低电平。由逻辑真值表可见，当动态制动控制电路发生故障，上位芯片的控制值信号DRV-DT和检测反馈DT-ALARM电平不相同。而动态制动电路没有故障条件下，这两个信号电平相同。
通过以上方式可以在上位芯片完成对动态制动控制电路故障状态的检测。
这样，本发明的方案，设计一款针对电机的动态制动控制电路的硬件检测电路，检测动态制动控制电路得到电平逻辑值，在上位控制芯片中进行分析比对，最终可以判断动态制动控制电路是否存在故障。
在本发明的方案中，通过添加一个检测光耦电路(如光耦OC2及其外围电路)来检测动态制动控制电路的故障，添加一路控制信号的检测电路得到检测信号，再和继电器的控制信号进行高低电平的比较。当动态制动控制电路存在故障时，检测信号和继电器的控制信号的电平相反。当上位控制芯片检测到这两个信号的电平不同时，可以判断此时动态制动控制电路已经发生故障。另外，针对动态制动控制电路的硬件检测电路的元件少，成本低，易实现，只新增一个光耦元件就可以达到控制电路故障检测的效果。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电机的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过设置针对电机的动态制动控制电路的硬件检测电路，对电机的动态制动控制电路的状态进行检测分析，第一时间判断出动态制动控制电路的故障，以及时进行故障处理，提升安全性。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种电机的制动控制装置，其特征在于，包括：制动单元、控制单元、处理单元和检测单元；所述制动单元，包括：电阻模块和开关模块；所述开关模块的数量与所述电机的电源相数相同；每个所述电阻模块，与所述电机的每相电源对应连接；所述开关模块，设置在所述电机的一相电源所连接的一个所述电阻模块，与所述电机的其它相电源所连接的其它所述电阻模块之间；
其中，
所述控制单元，被配置为发送控制指令；所述控制指令，是用于指使所述处理单元工作的指令；
所述处理单元，被配置为对所述控制指令进行处理，以生成动作指令；所述动作指令，是用于控制所述开关模块动作的指令；
所述制动单元，被配置为使所述开关模块自身根据所述动作指令动作，以在所述电机正常工作的情况下使所述开关模块断开，在所述电机需要制动的情况下使所述开关模块闭合；其中，在所述开关模块闭合的情况下，每个所述电阻模块之间相连，实现所述电机进行制动；
所述检测单元，被配置为对所述动作指令进行检测，得到检测结果；
所述控制单元，还被配置为根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，以在所述制动单元和所述处理单元中的至少之一出现故障的情况下，控制所述电机停机；
所述开关模块包括继电器；所述检测单元，包括：第二光耦；所述继电器的控制端电压的输入端，连接至所述第二光耦的二极管侧的阳极；所述动作指令的输入端，连接至所述第二光耦的二极管侧的阴极；所述第二光耦的晶体管侧的集电极，连接至所述检测结果的输出端；所述第二光耦的晶体管侧的发射极接地；所述控制单元的控制端电压的输入端，还连接至所述第二光耦的晶体管侧的集电极；
所述检测单元，还包括：第三限流模块和第四限流模块中的至少之一；其中，在所述检测单元还包括第三限流模块的情况下，所述第三限流模块，设置在所述继电器的控制端电压的输入端与所述第二光耦的二极管侧的阳极之间；在所述检测单元还包括第四限流模块的情况下，所述第四限流模块，设置在所述控制单元的控制端电压的输入端，与所述第二光耦的晶体管侧的集电极之间；所述检测单元，还包括：第二滤波模块；所述第二滤波模块，设置在所述第二光耦的晶体管侧的集电极与所述第二光耦的晶体管侧的发射极之间。
2.根据权利要求1所述的电机的制动控制装置，其特征在于，所述电机的电源相数为三相；所述电阻模块的数量为三个；所述继电器，具有第一触点和第二触点；其中，
所述第一触点，设置在所述电机的第一相电源所连接的所述电阻模块，与所述电机的第三相电源所连接的所述电阻模块之间；
所述第二触点，设置在所述电机的第二相电源所连接的所述电阻模块，与所述电机的第三相电源所连接的所述电阻模块之间；
所述继电器的线圈的一端，接所述继电器的控制端电压的输入端；所述继电器的线圈的另一端，接所述动作指令的输入端。
3.根据权利要求1所述的电机的制动控制装置，其特征在于，所述处理单元，包括：第一光耦；
所述控制单元的控制端电压的输入端，连接至所述第一光耦的二极管侧的阳极；所述控制指令的输入端，连接至所述第一光耦的二极管侧的阴极；所述第一光耦的晶体管侧的集电极，连接至所述动作指令的输出端；所述第一光耦的晶体管侧的发射极接参考地；
所述继电器的控制端电压的输入端，还连接至所述第一光耦的晶体管侧的集电极。
4.根据权利要求3所述的电机的制动控制装置，其特征在于，其中，
所述处理单元，还包括：第一限流模块和第二限流模块中的至少之一；其中，
在所述处理单元还包括第一限流模块的情况下，所述第一限流模块，设置在所述控制单元的控制端电压的输入端与所述第一光耦的二极管侧的阳极之间；
在所述处理单元还包括第二限流模块的情况下，所述第二限流模块，设置在所述继电器的控制端电压的输入端，与所述第一光耦的晶体管侧的集电极之间；
所述处理单元，还包括：第一滤波模块；
所述第一滤波模块，设置在所述第一光耦的晶体管侧的集电极与所述第一光耦的晶体管侧的发射极之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机的制动控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，包括：
确定所述控制指令的电平与所述检测结果的电平是否相同，若所述控制指令的电平与所述检测结果的电平不相同，则确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障。
6.一种电机，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任一项所述的电机的制动控制装置。
7.一种如权利要求6所述的电机的制动控制方法，其特征在于，包括：
通过控制单元，发送控制指令；所述控制指令，是用于指使所述处理单元工作的指令；
通过处理单元，对所述控制指令进行处理，以生成动作指令；所述动作指令，是用于控制所述开关模块动作的指令；
通过制动单元，使所述开关模块自身根据所述动作指令动作，以在所述电机正常工作的情况下使所述开关模块断开，在所述电机需要制动的情况下使所述开关模块闭合；其中，在所述开关模块闭合的情况下，每个所述电阻模块之间相连，实现所述电机进行制动；
通过检测单元，对所述动作指令进行检测，得到检测结果；
通过所述控制单元，还根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，以在所述制动单元和所述处理单元中的至少之一出现故障的情况下，控制所述电机停机。
8.根据权利要求7所述的电机的制动控制方法，其特征在于，通过控制单元，根据所述控制指令与所述检测结果，确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障，包括：
确定所述控制指令的电平与所述检测结果的电平是否相同，若所述控制指令的电平与所述检测结果的电平不相同，则确定所述制动单元和所述处理单元中的至少之一是否出现故障。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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