CN214756123U - 一种多电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多电机控制系统，包括：手持式控制盒、主电源模块、整流模块、控制模块、多个逆变器模块及多个与每一所述逆变器模块对应连接的电机；本实用新型的技术方案通过设置整流模块匹配多个逆变器模块，去控制多个电机同时工作来驱动大功率负载；同时，还设置控制模块全程参与控制系统的控制过程，确保控制系统的可靠性，同时提高了系统的自动化程度，简化了数据传输控制，降低了系统结构的复杂程度，进而降低了生产成本。

Description

一种多电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，特别涉及一种多电机控制系统。

背景技术

电机作为一种基础的执行元件，广泛应用于各种自动化控制系统中。在一些特定的应用环境中需要控制大功率负载，因而对于电机的功率要求比较高，如果使用体积较大的大功率电机来满足大功率负载要求，则这种大功率电机的安装条件成为重要的制约因素，同时匹配于大功率电机的控制器产品的性能要求也比较高，结构复杂且价格较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种多电机控制系统，旨在提供满足大功率要求的控制系统，易于安装调试，适用性强，同时确保系统的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型实施例提出的多电机控制系统，包括：手持式控制盒、主电源模块、整流模块、控制模块、多个逆变器模块及多个与每一所述逆变器模块对应连接的电机；其中，多个所述电机用于驱动单一负载；所述主电源模块的电流输出端连接所述整流模块的电流输入端，所述整流模块通过直流母线并联连接多个所述逆变器模块；所述控制模块的第一驱动输出端连接所述整流模块的控制端，所述整流模块的信号输出端连接所述控制模块的第一信号接收端；所述控制模块的第二驱动输出端并联连接多个所述逆变器模块的控制端，每一所述逆变器模块的信号输出端均连接所述控制模块的第二信号接收端；所述手持式控制盒的控制信号输出端连接所述控制模块的控制端，所述控制模块的数据输出端连接所述手持式控制盒的数据接收端。

上述实施例提供的技术方案应用于驱动大功率负载的场景中，比如，所述控制系统应用于一场景中：需要控制1000KVA的电机来驱动大功率负载，由于受到电机体积及安装条件的限制，本实施例优选地将1000KVA的大电机分成4个250KVA电机共同完成，具体为：通过一个可控整流模块匹配4个伺服逆变器模块控制4个250KVA电机同时工作来驱动1000KW的大功率负载，利用控制模块全程参与所述控制系统的监控与控制过程：通过所述控制模块实时监控所述控制系统的各模块的工作状态，并上报给手持式控制盒，同时对各所述逆变器模块进行及时主从设置，确保4个250KVA电机同时工作的同步可靠性；所述控制模块还接收所述手持式控制盒的系统运行指令，也即驱动电机指令，所述控制模块按照指令要求加载运行，输出相应的控制信号至所述整流模块和4个所述逆变器模块，从而实现控制4个250KVA电机共同驱动所述大功率负载。因此，本实施例提供的技术方案既满足了功率需求，同时所述控制系统对各个逆变器模块进行主从设置，确保多电机同时工作的同步可靠性，也就提高了系统的可靠性。

优选地，所述多电机控制系统还包括：电压制动模块；

所述整流模块通过所述直流母线还连接所述电压制动模块。

优选地，所述电压制动模块包括制动单元和制动电阻；其中，所述制动单元包括开关管驱动电路、第一二极管、第二二极管、第一开关管、第二开关管；

所述第一二极管的阴极与正直流母线连接，所述第一二极管的阳极与所述第二开关管的集电极连接，所述第二开关管的发射极与负直流母线连接，所述第二开关管的栅极与所述开关管驱动电路连接；

所述第一开关管的集电极与正直流母线连接，所述第一开关管的发射极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与负直流母线连接，所述第一开关管的栅极与所述开关管驱动电路连接；

所述制动电阻的一端与所述第一开关管的发射极连接，所述制动电阻的另一端与所述第二开关管的集电极连接；

所述开关管驱动电路，与直流母线连接，用于检测直流母线上的电压，以及根据所述直流母线上的电压控制所述第一开关管和第二开关管的导通或截止。

优选地，所述多电机控制系统还包括：隔离模块；

每一所述逆变器模块与所述直流母线之间均设置一所述隔离模块。

优选地，每一所述逆变器模块设有对应安装于每一所述电机的壳体上的温度检测装置。

优选地，每一所述逆变器模块还设有多个对应连接于每一所述电机的制动器。

优选地，所述多电机控制系统还包括：高度编码器；所述高度编码器的数据输出端连接所述控制模块的数据接收端。

优选地，所述多电机控制系统还包括：备用电源模块；所述备用电源模块和所述主电源模块通过一电源控制开关连接所述整流模块的电流输入端。

优选地，所述控制模块还通过光纤连接服务平台。

本实用新型的有益效果：通过设置整流模块匹配多个逆变器模块，去控制多个电机同时工作来驱动大功率负载；同时，还设置控制模块全程参与控制系统的控制过程，确保控制系统的可靠性，同时提高了系统的自动化程度，简化了数据传输控制，降低了系统结构的复杂程度，进而降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的多电机控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多电机控制系统的工作过程的流程示意图；

图3是本实用新型实施例提供的多电机控制系统的电压制动模块的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参照图1，本实用新型实施例提供的多电机控制系统，包括：手持式控制盒6、主电源模块1、整流模块2、控制模块3、多个逆变器模块4及多个与每一所述逆变器模块4对应连接的电机5；其中，多个所述电机5用于驱动单一负载；

所述主电源模块1的电流输出端连接所述整流模块2的电流输入端，所述整流模块2通过直流母线并联连接多个所述逆变器模块4；所述控制模块3的第一驱动输出端连接所述整流模块2的控制端，所述整流模块2的信号输出端连接所述控制模块3的第一信号接收端；所述控制模块3的第二驱动输出端并联连接多个所述逆变器模块4的控制端，每一所述逆变器模块4的信号输出端均连接所述控制模块3的第二信号接收端；所述手持式控制盒6的控制信号输出端连接所述控制模块3的控制端，所述控制模块3的数据输出端连接所述手持式控制盒6的数据接收端。

请一并参阅图2，所述控制系统的工作过程如下：

所述主电源模块1输出交流电后进入所述整流模块2进行整流，所述整流模块2输出相对稳定的直流电进入每一所述逆变器模块4中进行逆变后输出交流电，为对应的每一所述电机5提供所需电能；即通过对原交流电进行整流和逆变后，使交流电的波形更加平稳，消除了其他杂波的干扰；所述手持式控制盒6向所述控制模块3下发工作指令，以控制所述整流模块2和各所述逆变器模块4的工作，所述控制模块3还会接收各模块的工作信息并传输给所述手持式控制盒6，因此，工作人员可通过所述手持式控制盒6对整个控制过程进行现场监控并发出控制信号。具体的，通过所述控制模块3向每一所述逆变器模块4下发运行指令，每一所述逆变器模块4接收到所述运行指令后进行空载运行，待运行正常后向所述控制模块3反馈运行正常的确认信号，并等待所述控制模块2的下一步工作指令；所述控制模块3根据接收到的各所述逆变器模块4的确认信号确定一主逆变器模块，则其他为从逆变器模块，具体的，所述控制模块3发布一广播指令，将及时响应、最快反馈确认信号的一逆变器模块判断为工作状态最优的，因此确定为主逆变器模块；当然，所述控制模块3还可以直接指定其中一个为主逆变器模块，这些可根据具体情况设定，在此不做限定；因此，所述控制模块3对多个所述逆变器模块4进行主从设置，保证系统协调运行；所述控制模块3还向所述整流模块2下发运行指令，所述整流模块2接收到所述运行指令后开始运行，待运行正常后向所述控制模块2反馈运行正常的确认信号，等待所述控制模块2的下一步工作指令。

具体实施时，本实施例能切实解决许多特定功率要求下的大功率控制问题，比如，所述控制系统应用于一场景中：需要控制1000KVA的电机来驱动大功率负载，由于受到电机体积及安装条件的限制，本实施例优选地将1000KVA的大电机分成4个250KVA电机共同完成，具体为：通过一个可控整流模块2匹配4个伺服逆变器模块4控制4个250KVA电机5同时工作来驱动1000KW的大功率负载，利用控制模块3全程参与所述控制系统的监控与控制过程：通过所述控制模块3实时监控所述控制系统的各模块的工作状态，并上报给手持式控制盒6，同时对各所述逆变器模块4进行及时主从设置，确保4个250KVA电机同时工作的同步可靠性；所述控制模块3还接收所述手持式控制盒6的系统运行指令，也即驱动电机指令，所述控制模块3按照指令要求加载运行，输出相应的控制信号至所述整流模块2和4个所述逆变器模块4，从而实现控制4个250KVA电机5共同驱动所述大功率负载。因此，本实施例提供的技术方案既满足了功率需求，同时所述控制系统对各个逆变器模块进行主从设置，确保多电机同时工作的同步可靠性，也就提高了系统的可靠性。当然，本实施例还可以将1000KVA的大电机分成8个125KVA电机共同完成，也就是说如何根据总功率分配电机的数量和功率，可根据具体情况设置，均在本实用新型的保护范围之内，在此不做限定。

综上所述，本实施例提供的技术方案通过设置整流模块匹配多个逆变器模块，去控制多个电机同时工作来驱动大功率负载；同时，还设置控制模块全程参与控制系统的控制过程，确保控制系统的可靠性，同时提高了系统的自动化程度，简化了数据传输控制，降低了系统结构的复杂程度，进而降低了生产成本。

在一优选实施方式中，所述控制模块3还通过光纤连接服务平台7，所述控制模块3还会将各模块的工作信息传输给所述服务平台7，并接收所述服务平台7下发的工作指令，因此，工作人员可通过所述服务平台7对整个控制过程进行远程监控并发出控制信号。

在又一优选实施方式中，所述多电机控制系统还包括：备用电源模块8；所述备用电源模块8和所述主电源模块1通过一电源控制开关连接所述整流模块2的电流输入端。优选的，所述备用电源模块8输出直流电压，用于供电来实现所述控制系统的上电自检，提高所述控制系统自检过程的可靠性。

具体的，当所述控制系统接通备用电源，同时，接收到所述手持式控制盒6或者所述后台服务器7的自检指令，所述控制模块3、所述整流模块2和各所述逆变器模块4启动自主检测软件进行通讯诊断，并将各模块的自检信息上报给所述手持式控制盒6或者所述后台服务器7；当自检完成后，各模块通讯正常时等待工作指令，否则排除故障。

请一并参阅图3，在又一优选实施方式中，所述整流模块2通过所述直流母线还连接一电压制动模块9；所述电压制动模块9为直流母线过压保护装置，由制动单元91和制动电阻92组成；优选的，所述制动单元91包括开关管驱动电路911(未示出)、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第一开关管Q₁、第二开关管Q₂；

所述第一二极管D₁的阴极与正直流母线连接，所述第一二极管D₁的阳极与所述第二开关管Q₂的集电极连接，所述第二开关管Q₂的发射极与负直流母线连接，所述第二开关管Q₂的栅极与所述开关管驱动电路911连接；

所述第一开关管Q₁的集电极与正直流母线连接，所述第一开关管Q₁的发射极与所述第二二极管D₂的阴极连接，所述第二二极管D₂的阳极与负直流母线连接，所述第一开关管Q₁的栅极与所述开关管驱动电路911连接；

所述制动电阻92的一端与所述第一开关管Q₁的发射极连接，所述制动电阻92的另一端与所述第二开关管Q₂的集电极连接；

所述开关管驱动电路911，与直流母线连接，用于检测直流母线上的电压，以及根据所述直流母线上的电压控制所述第一开关管Q₁和第二开关管Q₂的导通或截止。

需要说明的是，上述开关管可以为mos管、绝缘栅双极型晶体管等开关器件中的一种，上述二极管在电路中起到续流的作用，也可以为带有续流二极管的开关管这些均在保护范围之内不做具体限制。

具体实施时，所述开关管驱动电路911包括检测回路和控制回路；当所述检测回路实时检测直流母线上的电压，当检测到直流母线上的电压达到预设的第一电压，比如1100V直流电压，也即所述制动单元91的开启电压时，通过所述控制回路输出第一驱动信号控制所述第一开关管Q₁和第二开关管Q₂导通，同时电流流过所述制动电阻92；所述制动电阻92释放热量，吸收再生能量，使所述直流母线电压降低；当所述检测回路检测到所述直流母线上的电压降到预设的第二电压，也即所述制动单元91的停止电压时，通过所述控制回路输出第二驱动信号控制所述第一开关管Q₁和第二开关管Q₂关断，此时，没有制动电流流过所述制动电阻92，所述制动电阻在自然散热，降低自身温度；当所述直流母线的电压重新升高使所述制动单元91开启时，所述制动单元91将重复以上过程，平衡所述直流母线电压，使系统正常运行。

在又一优选实施方式中，每一所述逆变器模块4与所述直流母线之间均设置一所述隔离模块10；其中，所述隔离模块10的设置方式可以为负载端隔离直流母线，也可以为负载端不隔离直流母线，可根据具体情况设置，在此不做限定，用于减少各所述逆变器模块4相互干扰的可能性，提高直流供电的可靠性。

在又一优选实施方式中，每一所述逆变器模块4设有对应安装于每一所述电机5的壳体上的温度检测装置11，用于实时监测每一所述电机5的工作温度，当某一所述电机5的工作温度超过预设的最高温度阈值时，对应的所述逆变器模块4报警，并发送报警信号给所述控制模块4。

优选的，每一所述逆变器模块4还设有多个对应连接于每一所述电机5的制动器12；用于当突然断电或由于所述电机5状态失常，比如所述温度检测装置11检测到所述电机5的温度过高时所述逆变器模块4主动停止给所述电机5供电，所述电机5停止工作，此时所述制动器11制动所述电机5的传动轴，避免所述电机5因失电造成安全风险；优选的，所述制动器12包括加热器，用于当所述温度检测装置11检测到所述电机5的温度低于预设的最低温度阈值时，所述逆变器模块4启动所述加热器加热，直到温度达到预设的温度范围内，停止所述加热器，以此确保所述电机5的运行可靠性。

在又一优选实施方式中，所述多电机控制系统还包括：高度编码器13；所述高度编码器13的数据输出端连接所述控制模块3的数据接收端；所述高度编码器13输入多个所述电机5所驱动的所述负载运行的目标高度，所述控制模块3下发包括所述目标高度的驱动指令，当监测到所述电机5驱动所述负载运行到所述目标高度或者即将到达所述目标高度时，通过所述制动器11制动所述电机5的传动轴停止或逐渐降低转速至停止。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种多电机控制系统，其特征在于，包括：手持式控制盒、主电源模块、整流模块、控制模块、多个逆变器模块及多个与每一所述逆变器模块对应连接的电机；其中，多个所述电机用于驱动单一负载；

所述主电源模块的电流输出端连接所述整流模块的电流输入端，所述整流模块通过直流母线并联连接多个所述逆变器模块；

所述控制模块的第一驱动输出端连接所述整流模块的控制端，所述整流模块的信号输出端连接所述控制模块的第一信号接收端；

所述控制模块的第二驱动输出端并联连接多个所述逆变器模块的控制端，每一所述逆变器模块的信号输出端均连接所述控制模块的第二信号接收端；

所述手持式控制盒的控制信号输出端连接所述控制模块的控制端，所述控制模块的数据输出端连接所述手持式控制盒的数据接收端。

2.如权利要求1所述的多电机控制系统，其特征在于，还包括：电压制动模块；

所述整流模块通过所述直流母线还连接所述电压制动模块。

3.如权利要求2所述的多电机控制系统，其特征在于，所述电压制动模块包括制动单元和制动电阻；其中，所述制动单元包括开关管驱动电路、第一二极管、第二二极管、第一开关管、第二开关管；

所述第一二极管的阴极与正直流母线连接，所述第一二极管的阳极与所述第二开关管的集电极连接，所述第二开关管的发射极与负直流母线连接，所述第二开关管的栅极与所述开关管驱动电路连接；

所述第一开关管的集电极与正直流母线连接，所述第一开关管的发射极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与负直流母线连接，所述第一开关管的栅极与所述开关管驱动电路连接；

所述制动电阻的一端与所述第一开关管的发射极连接，所述制动电阻的另一端与所述第二开关管的集电极连接；

所述开关管驱动电路，与直流母线连接，用于检测直流母线上的电压，以及根据所述直流母线上的电压控制所述第一开关管和第二开关管的导通或截止。

4.如权利要求1所述的多电机控制系统，其特征在于，还包括：隔离模块；

每一所述逆变器模块与所述直流母线之间均设置一所述隔离模块。

5.如权利要求1所述的多电机控制系统，其特征在于，每一所述逆变器模块设有对应安装于每一所述电机的壳体上的温度检测装置。

6.如权利要求5所述的多电机控制系统，其特征在于，每一所述逆变器模块还设有多个对应连接于每一所述电机的制动器。

7.如权利要求1所述的多电机控制系统，其特征在于，还包括：高度编码器；

所述高度编码器的数据输出端连接所述控制模块的数据接收端。

8.如权利要求1所述的多电机控制系统，其特征在于，还包括：备用电源模块；所述备用电源模块和所述主电源模块通过一电源控制开关连接所述整流模块的电流输入端。

9.如权利要求1至8任一所述的多电机控制系统，其特征在于，所述控制模块的控制端还通过光纤连接服务平台。

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