CN202663334U - 伺服控制器的停车制动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及用于调节或控制电动机的速度或转矩的装置领域，具体为一种伺服控制器的停车制动控制装置。一种伺服控制器的停车制动控制装置，包括交流滤波模块(1)、交流整流模块(2)、直流母线电容器组(3)、直流/交流逆变模块(4)和三相伺服电动机(10)，其特征是：还包括交流电压检测模块(5)、直流电压检测模块(6)和微控制器模块(7)，微控制器模块(7)通过信号线分别连接交流电压检测模块(5)的信号输出端、直流电压检测模块(6)的信号输出端和直流/交流逆变模块(4)。本实用新型节约成本，避免温升，制动迅速可靠，适用范围广。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于调节或控制电动机的速度或转矩的装置领域，具体为一种伺服控制器的停车制动控制装置。
背景技术
目前在工业控制领域上伺服控制器和永磁伺服电动机的应用场合很多，这种永磁伺服电动机停车制动控制一般有两种方式，一种是反向回拉制动，即停车制动时，系统给定伺服电动机一个反向的回拉电流，把伺服电动机上的动能反馈到直流母线电容上，母线电容上加一个放电电阻将其能量释放，这种方式停车制动比较快；另一种是直接关闭伺服电动机的控制电流，让电动机自动滑车停车，让电机上的动能消耗在机械摩擦中，这种停车制动方式停车比较慢。传统的采用反向回拉制动的伺服控制器中包含有大功率的制动电阻，由于伺服电动机的反向制动，使得伺服电动机的一部分动能反馈回到伺服控制器的直流母线上，在伺服控制器直流母线上都装置有大容量的电容器组，这股反馈回来的制动能量，会使电容器组的电压发生泵生，系统电机转速和电网输入电压越高，直流母线上的泵升电压就越高，如果不加以控制，泵升电压就会超出电容器组的额定工作电压。同时，由于制动电阻在系统频繁启停的工况条件下发热很大，使得控制器本体温升过高。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种安全可靠、适用范围广的制动控制装置，本实用新型公开了一种伺服控制器的停车制动控制装置。
本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：
一种伺服控制器的停车制动控制装置，包括交流滤波模块、交流整流模块、直流母线电容器组、直流/交流逆变模块和三相伺服电动机，交流滤波模块和交流整流模块的交流输入端都并联在交流电源上，交流整流模块的直流输出端通过导线和直流/交流逆变模块的直流输入端连接，直流母线电容器组的两端并联在交流整流模块的直流输出端上，直流/交流逆变模块的三相交流输出端通过导线连接三相伺服电动机，其特征是：还包括交流电压检测模块、直流电压检测模块和微控制器模块，交流电压检测模块的交流信号输入端并联在交流电源上，直流电压检测模块的直流信号输入端并联在交流整流模块的直流输出端上，微控制器模块通过信号线分别连接交流电压检测模块的信号输出端、直流电压检测模块的信号输出端和直流/交流逆变模块。
所述的伺服控制器的停车制动控制装置，其特征是：微控制器模块选用单片机或数字信号处理器。
本实用新型使用时，同时采用自然滑车制动和反向回拉制动相结合，在电动机高速制动时采用自然滑车方式，当根据外界条件判断不易出现过压情况下，再实行反向回拉制动。一台三相伺服电动机的负载惯量基本上是确定的，在使用中不会变化很大，但从电网输入的交流电源的电压因时间和地域差别很大，所以无法确定一个自然滑车制动到反向回拉制动点的电机速度，如果切换时电动机速度过高就会把母线电容电压超过极限值，但如果切换时电动机速度过低又会影响电动机停机效果，造成过慢停机。所以这种停车制动切换时的电动机速度不是固定值，而影响这个电动机速度值的因素只有一个即电网输入的交流电源的电压。
从电网输入的交流电经过滤波整流后直接送给直流母线电容器组，所以在交流电源电压高时直流母线电容上的电压也高，剩余可存储的能量就变小，也就要求电动机停机时反馈给母线电容的能量就要少，这样就必须让三相伺服电动机滑车多一点，切换时电动机速度要求低一点。当交流电源电压低时则相反，切换时电动机速度可以高一点。如果能够实时的采样交流侧的交流电源的电压值，根据交流电压值再通过关系式算出切换时电动机速度，这样就可以保证不管交流电源电压怎么变化都不会造成直流母线电容器组的电压超过极限值，并且可以让电动机停车制动处于最佳状态。
具体的制动控制的具体步骤是：将从电网输入的交流电首先通过交流滤波模块进行交流滤波，然后通过交流整流模块将交流电整流成为直流电并输入直流母线，以向直流母线上加载直流电压，直流母线上并联有大容量的直流母线电容器组，直流母线回路输出至直流/交流逆变模块，直流/交流逆变模块由微控制器模块控制，直流/交流逆变模块驱动三相伺服电动机，交流电压检测模块用于检测交流电压值并送给微控制器模块，直流电压检测模块用于检测直流母线电压并送给微控制器模块。
当本实用新型的系统空闲时，交流电压检测模块检测经过交流滤波模块滤波后的交流电源的电压，微控制器模块计算出制动速度临界值VQ。在本实用新型处于运行状态时，微控制器模块根据停车制动指令，首先控制直流/交流逆变模块的输出电流使得三相伺服电动机以正常方式控制自身的转速，当微控制器模块检测到三相伺服电动机减速或者制动并且当前转速高于速度临界值VQ后，微控制器模块控制进入滑车方式停车，否则微控制器模块控制直流/交流逆变模块对三相伺服电动机进行反向回拉制动，直流电压检测模块在整个运行过程中实时检测直流母线电压，当发现直流母线电压过高时，通过微控制器模块发出过压报警信息。
本实用新型取消了制动电阻，不但达到了快速制动的效果，伺服控制装置的成本可以降低，由于减少了系统的发热和温升，整个伺服控制装置的可靠性也能够得到保证。本实用新型的有益效果是：节约成本，避免温升，制动迅速可靠，适用范围广。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。
实施例1
一种伺服控制器的停车制动控制装置，包括交流滤波模块1、交流整流模块2、直流母线电容器组3、直流/交流逆变模块4、交流电压检测模块5、直流电压检测模块6、微控制器模块7和三相伺服电动机10，如图1所示，具体结构是：交流滤波模块1和交流整流模块2的交流输入端都并联在交流电源上，交流整流模块2的直流输出端通过导线和直流/交流逆变模块4的直流输入端连接，直流母线电容器组3的两端并联在交流整流模块2的直流输出端上，直流/交流逆变模块4的三相交流输出端通过导线连接三相伺服电动机10，交流电压检测模块5的交流信号输入端并联在交流电源上，直流电压检测模块6的直流信号输入端并联在交流整流模块2的直流输出端上，微控制器模块7通过信号线分别连接交流电压检测模块5的信号输出端、直流电压检测模块6的信号输出端和直流/交流逆变模块4。
微控制器模块7可选用单片机或数字信号处理器，本实施例选用数字信号处理器。
本实施例使用时，同时采用自然滑车制动和反向回拉制动相结合，在电动机高速制动时采用自然滑车方式，当根据外界条件判断不易出现过压情况下，再实行反向回拉制动。一台三相伺服电动机的负载惯量基本上是确定的，在使用中不会变化很大，但从电网输入的交流电源的电压因时间和地域差别很大，所以无法确定一个自然滑车制动到反向回拉制动点的电机速度，如果切换时电动机速度过高就会把母线电容电压超过极限值，但如果切换时电动机速度过低又会影响电动机停机效果，造成过慢停机。所以这种停车制动切换时的电动机速度不是固定值，而影响这个电动机速度值的因素只有一个即电网输入的交流电源的电压。
从电网输入的交流电经过滤波整流后直接送给直流母线电容器组，所以在交流电源电压高时直流母线电容上的电压也高，剩余可存储的能量就变小，也就要求电动机停机时反馈给母线电容的能量就要少，这样就必须让三相伺服电动机滑车多一点，切换时电动机速度要求低一点。当交流电源电压低时则相反，切换时电动机速度可以高一点。如果能够实时的采样交流侧的交流电源的电压值，根据交流电压值再通过关系式算出切换时电动机速度，这样就可以保证不管交流电源电压怎么变化都不会造成直流母线电容器组的电压超过极限值，并且可以让电动机停车制动处于最佳状态。
具体的制动控制的具体步骤是：将从电网输入的交流电首先通过交流滤波模块1进行交流滤波，然后通过交流整流模块2将交流电整流成为直流电并输入直流母线，以向直流母线上加载直流电压，直流母线上并联有大容量的直流母线电容器组3，直流母线回路输出至直流/交流逆变模块4，直流/交流逆变模块4由微控制器模块7控制，直流/交流逆变模块4驱动三相伺服电动机10，交流电压检测模块5用于检测交流电压值并送给微控制器模块7，直流电压检测模块6用于检测直流母线电压并送给微控制器模块7。
当本实施例的系统空闲时，交流电压检测模块5检测经过交流滤波模块1滤波后的交流电源的电压，微控制器模块7计算出制动速度临界值VQ。在本实施例处于运行状态时，微控制器模块7根据停车制动指令，首先控制直流/交流逆变模块4的输出电流使得三相伺服电动机10以正常方式控制自身的转速，当微控制器模块7检测到三相伺服电动机10减速或者制动并且当前转速高于速度临界值VQ后，微控制器模块7控制进入滑车方式停车，否则微控制器模块7控制直流/交流逆变模块4对三相伺服电动机10进行反向回拉制动，直流电压检测模块6在整个运行过程中实时检测直流母线电压，当发现直流母线电压过高时，通过微控制器模块7发出过压报警信息。
Claims (2)
1.一种伺服控制器的停车制动控制装置，包括交流滤波模块(1)、交流整流模块(2)、直流母线电容器组(3)、直流/交流逆变模块(4)和三相伺服电动机(10)，交流滤波模块(1)和交流整流模块(2)的交流输入端都并联在交流电源上，交流整流模块(2)的直流输出端通过导线和直流/交流逆变模块(4)的直流输入端连接，直流母线电容器组(3)的两端并联在交流整流模块(2)的直流输出端上，直流/交流逆变模块(4)的三相交流输出端通过导线连接三相伺服电动机(10)，其特征是：还包括交流电压检测模块(5)、直流电压检测模块(6)和微控制器模块(7)，交流电压检测模块(5)的交流信号输入端并联在交流电源上，直流电压检测模块(6)的直流信号输入端并联在交流整流模块(2)的直流输出端上，微控制器模块(7)通过信号线分别连接交流电压检测模块(5)的信号输出端、直流电压检测模块(6)的信号输出端和直流/交流逆变模块(4)。
2.如权利要求1所述的伺服控制器的停车制动控制装置，其特征是：微控制器模块(7)选用单片机或数字信号处理器。
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