使电动机稳定地停止的装置和方法制造方法及图纸

一种使电动机稳定地停止的装置和方法。在该方法中，在停止电动机之前的第一d轴电流参考值(id_ref1)、第一q轴电流参考值(iq_ref1)及第一同步角度(Theta_fed)在停止电动机时，被设定为用于电动机停止的第二d轴电流参考值(id_ref2)、第二q轴电流参考值(iq_ref2)及第二同步角度(Theta_ref)的初始值。并且，由正常控制模式转为停止制动模式，d、q轴分别使用相同的比例积分控制器(4，5)，从而，防止了电动机停止期间的剧烈电流变化和电压变化，使电动机平滑地停止，而不会发生脉动或电动机反向旋转然后才停止的现象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使电动机稳定地停止的装置和方法
本申请属于电动机控制
，尤其涉及一种使电动机稳定地停止而不至于停止时电动机轴继续旋转或来回摆动的装置和方法。
技术介绍
目前使电动机停止的方法包括：逆变器降频法、逆变器输出直流法、以及磁通制动法。逆变器降频法是指，当使用逆变器驱动电动机时，逆变器按一定的斜率降低输出频率，使得施加给电动机的交流电频率逐渐降低。在此过程中，产生的转矩和电动机的转动方向相反，从电动机的输入端看，电动机做负功，将停止过程中消耗的机械能量往外回馈，从而实现电动机停机。采用该方法，对于大惯量的负载或者快速停止的场合，由于负载的强大惯性，即使输出频率接近0Hz，电动机也会旋转而不会立刻停止。逆变器输出直流法是指，当使用逆变器驱动电动机时，为使电动机快速停止，逆变器向电动机输出直流电流。当电动机还在旋转时，向电动机的定子绕组注入一定幅值的直流，形成直流静止磁场，旋转的转子切割此静止磁场而产生制动转矩，从而使电动机快速停止。采用该方法，能够加快电动机的停止，但其制动转矩的大小由于直流磁场强度和定/转子磁场的夹角决定。受制于逆变器的过电流能力和电动机的耐受能力，施加给电动机的直流电流是有限的，决定了定子直流磁场强度是受限的。因此，对于惯性很大的运动负载，需要足够大的定/转子磁场夹角才能产生足够大的制动力矩。这就意味着在停止过程中，存在转子过冲而后又被拉回的现象，表现为电动机轴的来回摆动。磁通制动法是指在增加电动机定子磁通密度的同时减小频率。由于磁通的增大，产生更大的制动转矩，加快感应电动机的停止过程。然而也会产生更大的定子励磁损耗，这部分损耗能量转化为热能，导致电动机温度升高。因此对于频繁制动的场合，磁通制动的使用受到限制。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供一种使电动机稳定地停止的装置(下文简称电动机稳定停止装置)，其包括：频率指令单元，其用于响应转速指令，产生使所述电动机达到所需转速对应的操作频率；正常控制的轴向与角度控制器，其用于在电动机处于正常控制模式时，产生第一q轴电流参考值和第一d轴电流参考值，以及估计出所述电动机的转子磁链的实时位置以得到第一同步角度；制动状态的轴向与角度控制器，其用于在电动机处于制动停止模式时，产生第二q轴电流参考值、第二d轴电流参考值、以及第二同步角度；电流参考值选择单元，其用于在电动机处于正常控制模式时，将所述第一q轴电流参考值和所述第一d轴电流参考值分别作为最终q轴电流参考值和最终d轴电流参考值输出，还用于在电动机处于制动停止模式时，将所述第二q轴电流参考值和所述第二d轴电流参考值分别作为所述最终q轴电流参考值和所述最终d轴电流参考值输出；同步角度选择单元，其用于在电动机处于正常控制模式时，将所述第一同步角度作为最终同步角度输出，还用于在电动机处于制动停止模式时，将所述第二同步角度作为所述最终同步角度输出；其中，所述正常控制模式对应于电动机的正常工作期间，以及在接收到电动机停止命令之后所述操作频率按设定斜坡逐渐减小且大于停止频率的期间；制动停止模式对应于操作频率等于停止频率以及小于停止频率的期间。根据本申请的另一方面，提供一种使用前述装置实现使电动机稳定地停止的方法。根据本申请的使电动机稳定地停止的装置及方法，在停止电动机时，在停止电动机之前的第一d轴电流参考值、第一q轴电流参考值、及第一同步角度被设定为用于电动机停止的第二d轴电流参考值、第二q轴电流参考值、及第二同步角度的初始值，并且，由正常控制模式转为停止制动模式d、q轴分别使用相同的比例积分控制器，从而，防止了电动机停止期间的剧烈电流变化和电压变化，使电动机平滑地停止，而不会发生脉动或电动机反向旋转然后才停止的现象。附图说明图1为本申请一实施例的电动机稳定停止装置的结构示意图；图2为图1所示实施例中逆变器的一种结构示意图；图3为图1所示实施例中逆变器的另一种结构示意图；图4为图1所示实施例中逆变器的又一种结构示意图；图5为图1所示实施例中逆变器的再一种结构示意图；图6为图1所示实施例中逆变器的又另一种结构示意图；图7为图1所示实施例中逆变器的再另一种结构示意图；图8为本申请一实施例的电动机稳定停止装置的功能性框图示意图；图9为根据本申请一实施例的电动机稳定停止方法中，电动机正常控制和停止时操作频率、d轴电流参考以及q轴电流参考变化示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。图1示意性示出了本申请一实施例的电动机稳定停止装置100的结构。在本申请一实施例的电动机稳定停止装置100中，电动机的工作涉及两个模式：正常控制模式和制动停止模式。正常控制模式对应于电动机正常工作期间，以及在接收到电动机停止命令之后使操作频率按设定斜坡逐渐减小但大于停止频率这一期间；制动停止模式对应于操作频率达到停止频率以及小于停止频率这一期间。也即是说，在接收到电动机停止命令之后，当操作频率f_ref按设定斜坡逐渐减小且大于停止频率时，电动机按正常控制模式运行；当操作频率f_ref达到停止频率以及小于停止频率时，电动机按制动停止模式运行。参照图1，电动机稳定停止装置100包括三相交流电源18、整流单元19、逆变桥单元20、逆变器22和电动机21，其中，三相交流电源18经过整流单元19，将交流电源转化为直流，再经过逆变桥单元20，输出频率和幅值可调电压信号，进而驱动电动机21。本申请实施例提出的使电动机稳定地停止的方法几乎是在逆变器22中实现和完成，其通过空间矢量PWM(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)单元6(见图7)，生成特定的脉冲序列控制逆变桥单元20，从而得以实现使电动机稳定停止。三相交流电源18提供三相交流电力来驱动电动机21。整流单元19接收由三相交流电源18提供的三相交流电力，并将所接收到的三相交流电力转换为直流电力。逆变桥单元20接收整流单元19提供的直流电力，然后通过使用电力开关装置响应于逆变器22产生的PWM信号，而产生PWM电压，其为频率和幅值可调电压。电动机21通过由逆变桥单元20所提供的PWM电压产生旋转电力(rotationpower)。一种实施例中，电动机21可以是感应电动机；另一种实施例中，电动机21也可以是永磁同步电动机。本申请对于电动机的类型不做限制。逆变器22用于产生驱动电动机21的PWM信号。由于逆变器22是控制电动机21稳定停止的重要因素，因此下文将会对其予以更加详细的描述。实施例1：如图2所示，本实施例的电动机稳定停止装置中的逆变器22可以包括：频率指令单元1、正常控制的轴向与角度控制器A、制动状态的轴向与角度控制器B、电流参考值选择单元15和同步角度选择单元17。频率指令单元1用于响应转速指令，产生使电动机达到所需转速对应的操作频率f_ref。正常控制的轴向与角度控制器A用于在电动机处于正常控制模式时，产生第一q轴电流参考值iq_ref1和第一d轴电流参考值id_ref1，以及估计出电动机21的转子磁链的实时位置以得到第一同步角度Theta_fed。具体地，正常控制的轴向与角度控制器A可以包括速度PI控制器和正常控制d轴电流发生器，其中，速度PI控制器用于在电动机处于正常控制模式时，产生与负载匹配的第一q轴电流参考值iq_r本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使电动机(21)稳定地停止的装置，其特征在于，包括：频率指令单元(1)，其用于响应转速指令，产生使所述电动机达到所需转速对应的操作频率(f_ref)；正常控制的轴向与角度控制器，其用于在电动机处于正常控制模式时，产生第一q轴电流参考值(iq_ref1)和第一d轴电流参考值(id_ref1)，以及估计出所述电动机的转子磁链的实时位置以得到第一同步角度(Theta_fed)；制动状态的轴向与角度控制器，其用于在电动机处于制动停止模式时，产生第二q轴电流参考值(iq_ref2)、第二d轴电流参考值(id_ref2)、以及第二同步角度(Theta_ref)；电流参考值选择单元(15)，其用于在电动机处于正常控制模式时，将所述第一q轴电流参考值和所述第一d轴电流参考值分别作为最终q轴电流参考值(iq_ref)和最终d轴电流参考值(id_ref)输出，还用于在电动机处于制动停止模式时，将所述第二q轴电流参考值和所述第二d轴电流参考值分别作为所述最终q轴电流参考值和所述最终d轴电流参考值输出；同步角度选择单元(17)，其用于在电动机处于正常控制模式时，将所述第一同步角度作为最终同步角度(Theta_e)输出，还用于在电动机处于制动停止模式时，将所述第二同步角度作为所述最终同步角度输出；其中，所述正常控制模式对应于电动机的正常工作期间，以及在接收到电动机停止命令之后所述操作频率按设定斜坡逐渐减小且大于停止频率的期间；制动停止模式对应于操作频率等于停止频率以及小于停止频率的期间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使电动机(21)稳定地停止的装置，其特征在于，包括：频率指令单元(1)，其用于响应转速指令，产生使所述电动机达到所需转速对应的操作频率(f_ref)；正常控制的轴向与角度控制器，其用于在电动机处于正常控制模式时，产生第一q轴电流参考值(iq_ref1)和第一d轴电流参考值(id_ref1)，以及估计出所述电动机的转子磁链的实时位置以得到第一同步角度(Theta_fed)；制动状态的轴向与角度控制器，其用于在电动机处于制动停止模式时，产生第二q轴电流参考值(iq_ref2)、第二d轴电流参考值(id_ref2)、以及第二同步角度(Theta_ref)；电流参考值选择单元(15)，其用于在电动机处于正常控制模式时，将所述第一q轴电流参考值和所述第一d轴电流参考值分别作为最终q轴电流参考值(iq_ref)和最终d轴电流参考值(id_ref)输出，还用于在电动机处于制动停止模式时，将所述第二q轴电流参考值和所述第二d轴电流参考值分别作为所述最终q轴电流参考值和所述最终d轴电流参考值输出；同步角度选择单元(17)，其用于在电动机处于正常控制模式时，将所述第一同步角度作为最终同步角度(Theta_e)输出，还用于在电动机处于制动停止模式时，将所述第二同步角度作为所述最终同步角度输出；其中，所述正常控制模式对应于电动机的正常工作期间，以及在接收到电动机停止命令之后所述操作频率按设定斜坡逐渐减小且大于停止频率的期间；制动停止模式对应于操作频率等于停止频率以及小于停止频率的期间。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述正常控制的轴向与角度控制器包括：速度PI控制器(2)，其用于在电动机处于正常控制模式时，产生与负载匹配的所述第一q轴电流参考值；正常控制d轴电流发生器(3)，其用于在电动机处于正常控制模式时，产生磁通控制电流的第一d轴电流参考值。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动状态的轴向与角度控制器包括：制动q轴电流发生器(12)，其用于在电动机处于制动停止模式时，产生所述第二q轴电流参考值；制动d轴电流发生器(13)，其用于在电动机处于制动停止模式时，产生所述第二d轴电流参考值；制动角度积分器(14)，其用于在电动机处于制动停止模式时，对所述操作频率进行积分，产生所述第二同步角度。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：q轴电流PI控制器(4)，其用于依据所述最终q轴电流参考值，产生q轴电压参考值(Uq_ref)；d轴电流PI控制器(5)，其用于依据所述最终d轴电流参考值，产生d轴电压参考值(Ud_ref)；空间矢量脉宽调制单元(6)，其用于根据所述q轴电压参考值、所述d轴电压参考值以及所述最终同步角度，产生提供给用于驱动所述电动机的逆变器单元(20)的驱动脉冲序列、以及用于磁链观测的两相静止坐标系参考电压(U_alfa，U_beta)。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：转子磁链角度观测和速度估计单元(8)，其用于根据所述两相静止坐标系参考电压和两相静止坐标系下的电流(i_alfa，i_beta)，推定所述电动机的转子磁链的实时位置和所述电动机的机械轴实时频率(f_fed)，所述实时位置包括所述第一同步角度，所述机械轴实时频率被反馈以与所述操作频率形成转速闭环控制。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：三相-两相变换单元(7)，其用于将采样到的所述电动机的电流(ias，ibs)转换为所述两相静止坐标系下的电流。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军锋，张东花，徐铁柱，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44