CN214900695U

CN214900695U - 一种集成化电机驱动控制器

Info

Publication number: CN214900695U
Application number: CN202122419379.8U
Authority: CN
Inventors: 刘永刚; 游华云; 丁海洋; 周强; 孙云龙; 祖运攀; 李树学
Original assignee: Henan Weihua Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Henan Weihua Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2021-10-09
Filing date: 2021-10-09
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2031-10-09

Abstract

一种集成化电机驱动控制器，包括三相整流模块，三相整流模块的输入为三相380V或三相660V交流输入，三相整流模块的输出端依次连接储能模块和再生制动模块，再生制动模块的输出端通过同一直流母线连接若干个驱动器；所述的若干个驱动器均由一个控制器控制连接，控制器和所有驱动器均集成在一起；所述的每个驱动器均包括逆变模块，逆变模块将直流母线电流逆变成频率可调电流用于驱动电机转子转动。本实用新型具结构紧凑，节能环保，有效填补起重行业电机驱动器和控制器高度集成的技术空白，有效解决了起重机的高定位精度、高运行平稳度、快速响应能力及降低能耗的技术难题。

Description

一种集成化电机驱动控制器

技术领域

本实用新型涉及一种电机驱动控制器，具体来说，是一种应用于起重设备中电机拖动的电机驱动控制器，适用于交流异步电机、永磁同步电机和直流电机。

背景技术

电机拖动是起重机位移机构的动力来源，起重设备及其下游行业的技术发展和市场需求对起重机提出了更高的要求，如定位精度±1mm以内，更高的运行平稳度，快速响应能力，更低的能耗以及高可靠性，这些要求可通过电机驱动器和控制器的高度集成来实现，而目前起重行业中，电机驱动器和控制器的一体化高度集成技术尚属空白。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何解决电机驱动器和控制器的一体化问题，提供一种集成化的电机驱动控制器。

本实用新型的技术方案具体为：

一种集成化电机驱动控制器，包括三相整流模块，三相整流模块的输入为三相380V或三相660V交流输入，三相整流模块的输出端依次连接储能模块和再生制动模块，再生制动模块的输出端通过同一直流母线连接若干个驱动器；所述的若干个驱动器均由一个控制器控制连接，控制器和所有驱动器均集成在一起；所述的每个驱动器均包括逆变模块，逆变模块将直流母线电流逆变成频率可调电流用于驱动电机转子转动。

三相整流模块通过软启动模块连接储能模块，从而对储能模块中的电容进行充电，进而对公用直流母线供电。

每个逆变模块输出至电机的动力线上还跨接动态制动模块。

每个电机均连接有编码器，编码器为采用增量式正交编码器或绝对值式编码器。

每个驱动器内置电机相电压、相电流采集电路。

相对于现有技术，本实用新型具结构紧凑，节能环保，有效填补起重行业电机驱动器和控制器高度集成的技术空白，有效解决了起重机的高定位精度、高运行平稳度、快速响应能力及降低能耗的技术难题。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

如图1所示，一种集成化电机驱动控制器，包括三相整流模块，三相整流模块的输入为三相380V或三相660V交流输入，三相整流模块的输出端依次连接储能模块和再生制动模块，再生制动模块的输出端通过同一直流母线连接若干个驱动器，经驱动器驱动后，电机开始工作；上述的若干个驱动器均由一个控制器控制连接，控制器和所有驱动器均集成在一起。需要说明的是，每个驱动器均包括逆变模块，逆变模块将直流母线电流逆变成频率为15K~30KHz的频率可调电流用于驱动电机转子转动。

进一步地，多个驱动器共享同一直流母线，这样，其中一个电机制动减速产生的电能，回馈到直流母线进行电能储存，可供其他驱动器使用。

进一步地，三相整流模块通过软启动模块连接储能模块，从而对储能模块中的电容进行充电，进而对公用直流母线供电。

进一步地，在每个逆变模块输出至电机的动力线上跨接动态制动模块，由控制器根据需要触发动态制动，用于对每个电机进行快速精确制动。

进一步地，每个电机均连接有编码器，编码器可以采用同一物理电路同时支持市面上可见的绝大多数增量式正交编码器、绝对值式编码器等，支持RS485、Modbus、SSI、Endat、SPI、UART等通信协议，用于对电机位置、转速进行精确测量，提高电机转速控制精确度。

在本实用新型中，电机驱动器和控制器的高度集成，将原有电气设备之间的电气连接、通信连接转换成在板元器件之间的电气连接、通信连接，性能及可靠性大幅度提升。

下面针对每个模块做具体说明：

（1）三相整流模块采用三相全桥整流器，将三相380V/660V交流电转换成六脉波直流电，此为现有技术模块。

（2）软起动模块采用大功率晶闸管作为开关元件，无触点、大电流开关器件，防止启动时电压、电流冲击；此为现有技术模块。

（3）储能模块采用高压、大容量电容器进行储能和滤波，此为现有技术模块。

（4）再生制动模块，将电机减速或制动过程中产生的机械能转换成电能储存在高压、大容量电容器中，为防止直流母线电压过压，采用大功率IGBT作为开关元件，通过再生电阻对直流母线上的多余电能进行释放，保护电路中高压器件；此为现有技术模块。

（5）逆变电路，通过微控制器采用带死区补偿的PWM脉波对IPM中的六个桥臂IGBT进行高频开关控制，开关频率为15~30kHz，实现电流调制，从而精确控制电机转速和输出扭矩。

（6）动态制动模块，对电机产生的电流进行三相整流得到直流电，再通过IGBT+功率电阻对电机产生的电流进行电能消耗，达到快速制动；此为现有技术模块。

（7）编码器反馈模块，内置于控制器，以同一种物理电路，通过不同的软件代码实现对增量式编码器、带有RS485、Modbus、SSI、Endat、SPI、UART等通信协议的绝对值编码器进行位置和速度进行解码。

（8）电机相电压、相电流采集模块，内置于控制器，通过软件滤波、高频信号注入、无传感器检测控制算法实现对电机位置和速度的测算，实现对电机的无传感器闭环矢量控制，上述的闭环矢量控制为现有控制技术。

（9）控制器内置故障自诊断、过载保护及报警、过热保护及报警、限位保护、过流过压保护、缺相保护、运行记录、故障记录与查询，设备联网与远程监控等智能安全监控为一体。

本实用新型采用可替换的模块化结构，并集成化电机驱动器和控制器，相比于传统PLC+多个变频器的技术方案，可省去数量众多的分立元件，如中间继电器、接触器等等，起重机电气布局、布线大大简化，体积紧凑，可靠性高，能耗降低，使用及维护、维修成本降低，利于实现起重机自身部件的小型化。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围，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。而且，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型都在本说明书的范围内。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种集成化电机驱动控制器，包括三相整流模块，三相整流模块的输入为三相380V或三相660V交流输入，三相整流模块的输出端依次连接储能模块和再生制动模块，其特征在于：再生制动模块的输出端通过同一直流母线连接若干个驱动器；所述的若干个驱动器均由一个控制器控制连接，控制器和所有驱动器均集成在一起；所述的每个驱动器均包括逆变模块，逆变模块将直流母线电流逆变成频率可调电流用于驱动电机转子转动。

2.根据权利要求1所述的集成化电机驱动控制器，其特征在于：三相整流模块通过软启动模块连接储能模块，从而对储能模块中的电容进行充电，进而对公用直流母线供电。

3.根据权利要求1所述的集成化电机驱动控制器，其特征在于：每个逆变模块输出至电机的动力线上还跨接动态制动模块。

4.根据权利要求1所述的集成化电机驱动控制器，其特征在于：每个电机均连接有编码器，编码器为采用增量式正交编码器或绝对值式编码器。

5.根据权利要求1所述的集成化电机驱动控制器，其特征在于：每个驱动器内置电机相电压、相电流采集电路。