感应电动机再生制动控制的装置及方法制造方法及图纸

提出一种对交流感应电动机制动控制的装置和方法，用一台逆变器提供第一电压和一台附加的制动电路提供第二电压，两者同相并相加而得出一个在基准速度以上运行时所期望一定的制动转矩所需的电压．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请涉及到下述相关专利申请，即D.J雪罗（D.J.Shero）等人提交的序号为696814并题名为“感应电动机合成控制装置和方法”（W.E.Case    50932）的申请，以及D.J雪罗（D.J.Shero）等人提交的序号为696833并题名为“感应电动机控制装置和方法”（W.E.Case    52232）的申请，这些申请都已转让给同一受让人并在这里一并作为参考。本专利技术涉及到为交流电动机驱动设备设置一套闭环控制系统，其中电动机驱动设备包括有一台三相交流电动机，该电动机利用将逆变器提供的电压通过栅截止可控硅（GTO）的控制供电，而逆变器则直接从一直流电源供电。在逆变器中的该GTO开关需在电动机的每相和二极电源（即高压和低压）中的任一级之间具有一定的导通时间，每相与另外两相间的相互关系构成所需要的交流波形，以便适合于激励该电动机。对于一个运输车来说，众所周知从一台或多台驱动电动机输出的转矩应使车辆的加速或减速能够维持在一定速率水平。众所周知，由于各种不同的扰动和未予料的变化因素，需要设置一套闭环控制装置，用它来确定电动机应具的输出转矩和控制加到电动机上的交流波形以便使电动机保持所期望的输出转矩。-->交流电动机的输出转矩能够用改变滑差频率及/或电动机端电压的方法进行控制，对于以直流为输入电源的电动机驱动系统，可以用可变电压和可变频率的电压源逆变器来改变这些电动机的各参数值。在先有技术中，已经知道有一种感应电动机的控制系统，该系统包括有用一台逆变器供电给电动机以反馈制动方式运行来给出需要的制动转矩，如科里门蒂（Clemente）等人所提供的美国专利3815002号即是。它包括有一个不同的变压器绕组与三相交流电动机的每相串联相接，并设有一个旁路可控硅，用于在电动机运行期间将每个变压器绕组短路，通过可控硅的相角调制而控制制动转矩。对于交流感应电动机驱动系统提供一套可变电压和可变频率的逆变器驱动电动机控制装置和方法，采用一套可编程的微处理机，根据需要来确定电动机电流的接通和断开。对该逆变器装置连接一个附加的电动机电压源，它被附加在由该逆变器装置供电的电动机电压上，以便为感应电动机驱动系统在需要提供一个所期望的反馈制动的电动机运行中达到所期望的制动转矩时提供出所必需的总的电动机电压。对于本专利技术的较佳实施例将结合下述附图加以说明。图1表示先有技术中的交流感应电动机的控制装置;图2表示先有技术中典型的在轨道上运行并具有一台驱动电动机设备的运输车的运行。图3表示先有技术中一台运输车上交流感应驱动电动机的转矩，电压与速度的关系曲线;图4表示本专利技术交流感应电动机控制装置的方框图;-->图5表示本专利技术交流感应电动机控制装置的电动机控制器的功能;图6表示本专利技术交流感应电动机控制装置的控制状态;图7表示本专利技术交流电动机控制装置的制动TX控制准状态;图8说明本专利技术中电动机转矩与电动机速度在每种驱动运行方式和制动运行方式下的相互关系;图9为在本专利技术的感应电动机驱动系统中为制动运行方式提供所期望的电动机电压的制动装置的接线图;图10表示所提供的制动运行控制电路;图11表示本专利技术中的逆变器输出电压和制动装置的关系;图12表示输入电动机的电压关系;图13表示图10所示的制动运行控制电路内的信号电压关系。图14表示为图10所示的制动运行控制电路提供控制信号的程序流程。图1中示出了先有技术中的交流电动机控制装置，其中包括有一个直流电源10，它与逆变器11耦接，用以确定三相交流感应电动机12的运行，该电动机12连接在代表运输车的负荷13上。转矩敏感器14与电动机12耦接，用于将转矩反馈到电动机控制器16上。功率控制器17在从运输车操纵器输入一个加速度请求18时接受运输车重量19及运输车轮直径20的输入。功率控制器17在加速度请求18所限定的速率下根据负荷13所提的要求产生一个转矩作用力请求21，该请求21代表交流电动机12为将运输车加速而-->需达到的转矩，冲击限制器22接受此转矩作用力请求21并立即限制它而给出一个受过冲击限制后的转矩作用力请求23到电动机控制器16。电动机控制器16产生一个为起动逆变器11用的GTO的起动脉冲24，以便使转矩反馈15与冲击限制的转矩作用力请求23匹配。在图2中表示了代表负荷13的运输车25，它运行在轨道26上;其中并包括有逆变器11、感应电动机12、电动机控制器16和耦接在电动机12上的转矩敏感器14。电源10通过动力线路27供电给逆变器11。在图3中示出了先有技术中一台感应电动机的转矩、电压对速度的关系曲线。如曲线28所示的电动机驱动转矩在速度从零升到基准值间是常数，而后待速度大于此基准值时则驱动转矩即下降，图中所示基准速度值为50HZ而车的行驶速度约为20mph，如曲线31所示电动机电压，直到基准速度前为线性上升，然后在电动机基准速度以上时则保持为常数。对于电动机运行上升到50HZ基准速度时相当于车在轨道上的速度达到20mph，逆变器11在此驱动运行期间给出全力矩，如曲线28所示。在此期间，曲线31所示的接在电动机端子上的电压按照这种运行的需要而上升，直在达到这一基准速度之前，电压则按照保持常数转矩所需要逆变器11输出的最大均方根值电压而上升，逆变器11的电压则接自电源10引来的一定的直流线电压上。在达到基准速度以后，电压31便为常数值，并且有效转矩28递减直到在200HZ处的数值大约为80mph，这时的有效转矩28仅为50HZ处的1/16。在制动运行时，逆变器11将提供相同的转矩28，这是因为跨在电动机上的仍为电压31的缘故。制动电动机-->运行将因电动机速度的递减而沿着转矩曲线28的轨迹与上述相反方向行进。如果需要则可增加滑差以获得稍大的转矩。典型的运输车电动机具有4个磁极，转子频率等于RPM（转数/分钟）除以30的机械频率。在图4中示出了适合于按照本专利技术去控制一台三相交流电动机的电动机控制装置，例如用于一台大型旅游客车的驱动电动机。司机对一个功率控制器提出加速车速请求18，功率控制器17或车控制器将此请求翻译成转矩作用力请求信号21而输入到信号限制器22以便阻止不合理的转矩作用力请求。冲击限制器22被设计成与所期望的冲击率36相关，以便为了乘客的舒适感建立一个冲击限制转矩请求23。转矩反馈整定装置38根据测量出的系统输入功率来确定转矩反馈40，系统输入功率对应于：由电源10所提供的直流电压43和直流电流44、逆变器频率48和合成方式50以及为计算电动机12的输出转矩而与驱动电动机12耦接的转速计54提供的转速计速度52。转矩反馈信号40提供给加法器58一个负的输入以便与冲击限制转矩请求信号23提供给该加法器58的正输入作比较，该合成的转矩差信号60则输入到电动机控制器62，从司机发出的一个控制允许信号64来批准驱动电动机运行或不运行。电动机控制器64所必需的其它输入为直流线电压43、频率计52和逆变器50的合成方式，电动机控制器62的输出包括有制动可控硅允许68、所期望的制动角70、请求逆变器频率48以及请求逆变器电压百分值74，这些都输入到逆变器和制动合成装置76中。此外，制动合成装置有一个输入/输出控制状态78，并且向电动机控制器62和转矩反馈确定装置38提供合成本文档来自技高网...

【技术保护点】
控制电动机的方法，该电动机接于电源上并响应一个作用力的请求信号，包括有下述步骤：用耦接于电源上的一个逆变器提供第一电压信号激励该电动机，用耦接于电源上和与上述逆变器相接的一个制动辅助电路提供第二个电压信号激励该电动机，提供一个响 应作用力请求信号的第一电压信号的第一时间宽度，提供一个响应作用力请求信号的第二电压信号的第二时间宽度，以及控制该第一电压信号与第二电压信号的关系为同相以便激励该电动机。

【技术特征摘要】
US 1985-1-31 696,9381、控制电动机的方法，该电动机接于电源上并响应一个作用力的请求信号，包括有下述步骤：用耦接于电源上的一个逆变器提供第一电压信号激励该电动机，用耦接于电源上和与上述逆变器相接的一个制动辅助电路提供第二个电压信号激励该电动机，提供一个响应作用力请求信号的第一电压信号的第一时间宽度，提供一个响应作用力请求信号的第二电压信号的第二时间宽度，以及控制该第一电压信号与第二电压信号的关系为同相以便激励该电动机。2、如权利要求1所述的控制电动机的方法，包括步骤：控制响应作用力请求信号的第二电压信号的时间宽度，以便激励该电动机提供一个符合作用力请求信号所期望的输出转矩。3、如权利要求1所述的控制电动机的方法，采用将第二电压信号加第一电压信号以增加相对于用第一电压信号激励电动机的对该电动机的激励。4、如权利要求1的控制电动机的方法，采用具有基准速度的电动机和采用建立一个期望该电动机输出转矩的作用力请求信号，以及采用第二电压信号，以便当运...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈比布达德彼，保罗詹姆斯莫利诺，戴维德约翰舍罗，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]