基于固态软起动器的电机柔性制动控制及零速检测系统，由主回路和控制电路组成，主回路有多支晶闸管、接触器ＫＭ１、大功率二极管；每两支晶闸管反并联后构成一相阀组；接触器辅助常闭触点ＮＣ１与阀组中ＳＣＲ１及触发信号ａ电连接，接触器主常开触点ＫＬ１与一相阀组输出端及大功率二极管Ｄ１电连接；大功率二极管Ｄ１另一端与另一相阀组输出端电连接；控制电路由单片机控制电路、人机界面及外围检测电路组成，单片机控制电路分别与人机界面、外围检测电路电连接；外围检测电路与主回路电连接；外围检测电路设有电机零速检测电路，用以在制动状态下检测电机的运转状态，判断电机是否停转，并根据该停转点切断软起动器制动输出。本发明专利技术在上述硬件基础上并通过电机制动控制程序和电机零速检测程序实现了电机柔性制动控制及零速检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机的拖动、控制技术，即一种基于软起动器的电机零速检测及制动 控制技术。
技术介绍
如机床等许多工业用的机械，都需配备电机做为驱动的动力，且需要电机具有快 速停车的功能。至今，只有部分固态软起动器具备制动功能，而且其主要以“反接制动”为主。所谓“反接制动”，是指三相交流异步电机制动时，改变其输入电源中任意两相电 源的相序，使电机内部磁场的旋转方向发生改变，即，使电机内部磁场反向转动。此时，反向 磁场与转子间产生一反向力矩，并阻碍电机转子与负载正向转动，拖动电机减速制动。固态软起动器，是以单片机作为控制核心来控制反并联的大功率晶闸管(可控 硅)的，其能够通过各种算法轻易实现对其输出的电压幅值、相序、频率等的控制，故固态 软起动器能够轻易的实现反接制动。反接制动时，软起动器首先切断电机电源，延时后根据 检查到的三相交流电源的相序确定其输出测相序，即，使输出侧其中两项相序进行互换，并 将改变了相序的三相交流电源施加于电机上。其原理是单片机控制晶闸管(可控硅)导 通角逐渐增加，使其输出侧电压逐渐增大，即制动力矩逐渐增加，至软起动器输出电压达到 额定电压后，制动力矩达到最大，从而方便地实现了电机的制动。软起动器反接制动，较传统机械制动结构简单，制动效果好，且故障率低，然而该 方式制动过程机械冲击大，制动过程控制复杂，易出现电机制动过程翻转的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术之不足，提供一种集电机零速检测及能耗制动 于一体的电机软起动器，使电机的制动过程平稳、快速。本专利技术是基于下述构思而完成的本专利技术以软起动器为平台，在保持其常规功能不变的基础上增加了能耗制动装 置，硬件电路兼顾软起动器常规工作状态与软起动器能耗制动工作状态。该能耗制动装置 也可称作直流制动装置，其实质上是将一直流电源施加于交流三相异步电动机的两相定子 绕组上，使这两相定子绕组间产生一固定磁场，转子旋转切割该固定磁场，产生一阻力矩阻 止转子转动，从而实现电机制动。制动过程要求具备制动过程冲击小、准确判断电机转速， 制动时间自动控制。制动过程中采用两相半波可控整流的方式，关闭第三相晶间管。制动 时软起动器输出的直流电源缓慢增加，以减小由于电压增加过快而导致制动力矩增加过快 引起的机械冲击。通过对电机停转前第三相定子绕组产生感应电动势的检测，准确判断电 机是否停转。在电机制动停转后半秒钟结束制动过程，从而实现制动时间的自动调节。本专利技术是这样实现的为了能够实现能耗制动功能，本专利技术从硬件电路与软件程序两个方面做出改进。该系统的硬件电路由主回路4和控制电路组成。主回路4有多支晶闸管、接触器 KMl (主常开触点KL1，辅助常闭触点NCl)、大功率二极管；每两支晶闸管反并联后构成一相 阀组；接触器KMl辅助常闭触点NCl与阀组中SCRl及触发信号a电连接，接触器KMl主常 开触点KLl与一相阀组输出端及大功率二极管Dl电连接；大功率二极管Dl另一端与另一 相阀组输出端电连接；控制电路由单片机控制电路1、人机界面2及外围检测电路3组成， 单片机控制电路1分别与人机界面2、外围检测电路3电连接；外围检测电路3与主回路4 电连接。主回路4有3组反并联的晶闸管(可控硅)。外围检测电路3在保留原软起动各 基本检测电路不变的基础上增设了电机零速检测电路，用以在制动状态下检测电机的运转 状态，判断电机是否停转，并根据该停转点切断软起动器制动输出，该电机零速检测电路的 3个20ΚΩ采样电阻组成Y型连接，并将输入端分别与主回路4的输出端电连接；整流器 DB107交流输入端一端与主回路4输出端T3所连接采样电阻电连接，另一端与采样电阻Y 型连接公共点电连接；光耦6W39输入测与整流器DB107直流输出侧电连接，光耦6W39输 出侧集电极C与施密特反向器74HC14电连接，同时在该处增加上拉电阻R，以区分高低电 平。光耦6N139输出侧发射极E与控制电平地电连接；施密特反向器74HC14输出侧与单片 机控制电路1电连接。本专利技术设有软件程序，控制电机制动、零速检测一、电机制动控制，执行如下程序a)制动准备切断旁路接触器，切断软起动器输出，延时投入制动接触器及卸放 二极管。设定制动过程初始电压，为预制动做准备；b)预制动该阶段最高制动电压为设定制动电压的10%，预制动时间为500mS，制 动电压由OV开始缓慢增加，制动输出电压V = dv*ti/T(dv 设定制动电压的10% ；ti 当 前制动时间；T 预制动时间500mS)；若预制动时间未到达而制动电压已达到设定制动电压 10%时，制动输出电压维持设定制动电压的10%至预制动时间到达；若预制动电压未达到 设定制动电压的10%而预制动时间已到达时，结束预制动过程；c)制动电压斜坡增加该阶段制动电压由预制动结束时输出制动电压开始增 加，最高制动电压为用户设定的制动电压，制动电压斜坡增加时间为用户设定制动时间的 30%，制动输出电压V = dv*ti/T(dv 设定制动电压；ti 当前制动时间；T 设定制动时间 的30% )；制动时间未到达时，若制动输出电压小于用户设定制动电压，则制动输出电压继 续增加直至制动输出电压与用户设定制动电压相等；若制动输出电压与用户设定制动电压 已经相等，则制动输出电压不再增加；制动时间到达时，无论制动输出电压是否与用户设定 制动电压相等，都将完成制动，切断制动电压输出；d)制动全压输出在制动时间未到达前都将维持输出用户设定制动电压。二、电机零速检测执行如下程序在预制动结束且制动开始700mS后，单片机开始 扫描电机零速检测电路，并在检测到脉冲宽度达到1. 5mS的脉冲后认定电机停转，此时无 论处于制动的那个过程，都将在半秒后结束制动，切断输出。本专利技术的工作原理如下软起动器常规工作状态下软起动器的主回路由三相反并联的晶闸管(可控硅) 构成，微处理器通过对这三相反并联SCR进行移相控制，从而控制加在电机上的电压和电 流平滑地改变电机转矩，实现电机的软起或软停。当电机软起至达到全速运行后，电机电流由限流状态降到正常全速运行的电流值，软起动器控制旁路接触器闭合，使电流经旁路接 触器流入电机，软起动做为监测设备，对电机进行全程保护。软起动器能耗制动工作状态下能耗制动即直流制动，本专利技术在能耗制动时，采用 半波可控整流的方式，将交流电源整定为直流电源，为电机制动提供制动电源。微处理器只 控制主回路中的一支晶间管(可控硅)进行移相控制，就能够实现对输出直流电压的控制， 从而实现对制动力矩的控制。晶闸管关断时流过电机绕组的电流发生变化，作为感性负载的电机绕组两端便产 生感应电动势来抑制电流的变化。该感应电动势的方向与制动电源的方向相反，会影响电 机的制动效果。为了减小反向电动势对制动效果的影响，在电路中增加适当的泄放电路将 该反向电动势释放掉。为了提高工作效率，必须对电机的运转状态进行监控。能耗制动时，电机两相定子 绕组施加直流电源，使这两相绕组间产生一固定磁场。转子及负载在惯性的作用下继续转 动，转子线圈切割固定磁场，并在转子线圈上产生一交变的电流。第三相未接通电源的电机 定子绕组线圈与定子绕组线圈等效组成一个互感变压器，于是电机第三相绕组上也感应产 生了一交变的感应电动势。通过检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于固态软起动器的电机柔性制动控制及零速检测系统，其特征在于：该系统由主回路（４）和控制电路组成；主回路（４）有多支晶闸管、接触器ＫＭ１、大功率二极管；每两支晶闸管反并联后构成一相阀组；接触器辅助常闭触点ＮＣ１与阀组中ＳＣＲ１及触发信号ａ电连接，接触器主常开触点ＫＬ１与一相阀组输出端及大功率二极管Ｄ１电连接；大功率二极管Ｄ１另一端与另一相阀组输出端电连接；控制电路由单片机控制电路（１）、人机界面（２）及外围检测电路（３）组成，单片机控制电路（１）分别与人机界面（２）、外围检测电路（３）电连接；外围检测电路（３）与主回路（４）电连接；外围检测电路（３）设有电机零速检测电路，用以在制动状态下检测电机的运转状态，判断电机是否停转，并根据该停转点切断软起动器制动输出。
【技术特征摘要】
基于固态软起动器的电机柔性制动控制及零速检测系统，其特征在于该系统由主回路(4)和控制电路组成；主回路(4)有多支晶闸管、接触器KM1、大功率二极管；每两支晶闸管反并联后构成一相阀组；接触器辅助常闭触点NC1与阀组中SCR1及触发信号a电连接，接触器主常开触点KL1与一相阀组输出端及大功率二极管D1电连接；大功率二极管D1另一端与另一相阀组输出端电连接；控制电路由单片机控制电路(1)、人机界面(2)及外围检测电路(3)组成，单片机控制电路(1)分别与人机界面(2)、外围检测电路(3)电连接；外围检测电路(3)与主回路(4)电连接；外围检测电路(3)设有电机零速检测电路，用以在制动状态下检测电机的运转状态，判断电机是否停转，并根据该停转点切断软起动器制动输出。2.根据权利要求1所述电机柔性制动控制及零速检测系统，其特征在于所说电机零 速检测电路，其3个20KΩ采样电阻组成Y型连接，并将输入端分别与主回路(4)的输出 端电连接；整流器DB107交流输入端一端与主回路(4)输出端Τ3所连接采样电阻电连接， 另一端与采样电阻Y型连接公共点电连接；光耦6W39输入测与整流器DB107直流输出侧 电连接，光耦6W39输出侧集电极C与施密特反向器74HC14电连接，同时在该处增加上拉 电阻R，以区分高低电平，光耦6W39输出侧发射极E与控制电平地电连接；施密特反向器 74HC14输出侧与单片机控制电路(1)电连接。3.根据权利要求1所述电机柔性制动控制及零速检测系统，其特征在于主回路(4) 有3组反并联的晶闸管。4.基于固态软起动器的电机柔性制动控制及零速检测系统的控制过程，其特征在于 所述电机制动控制，执行如下程序a)制动准备...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，杨文鸽，马喆，
申请(专利权)人：西安西驰电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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