一种使电动机快速准确停车的制动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种使电动机快速准确停车的制动装置，包括储能装置、能耗电路和逆变装置。储能装置分别与直流电源的输出端和能耗电路的输入端相连，能耗电路的输出端与逆变装置的输入端相连。能耗电路包括二个MOSFET、一个电解电容、两个电阻、一个齐纳二极管和一个散热风扇。本发明专利技术采用能耗制动方式使电动机快速停车，其电路结构简单、控制简便、散热快、损耗小，适用于工业缝纫机、数控机床等需要快速定位的应用场合，且具有设计结构新颖、通用性强、成本低廉等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力电子
的快速制动技术，具体地，涉及一种使电动机快速准确停车的制动装置。
技术介绍
快速制动技术是工业应用技术的重要组成部分。随着某些工业领域的迅猛发展，如单相交流电源供电的工业缝纫机(500W)、数控机床(5.0kff以下)等需要快速定位的电力电子变换器，对于使得电动机快速准确停车的快速制动技术的要求越来越高。因此，散热快，能耗小，控制策略简单的快速制动电路符合快速制动技术的发展要求，具有良好的应用前景。快速制动方案有很多种，目前比较常用的为能耗制动方案，在变频器的直流回路设置功率电阻与功率开关串联，在制动时通过控制功率开关的占空比，使得功率电阻耗能，转移电动机制动时回馈的能量，实施制动。这种制动方式，是耗能方式，制动的快速效果尚有不足。经过对现有适合快速制动技术的检索发现，文章《一种无刷直流电动机快速制动准确定位控制方案的设计》(《工矿自动化》，2010第9期)中描述的在电动机刹车制动时，使电动机电源短接，使电动机内产生一个与惯性旋转方向相反的旋转磁场，使电动机快速制动。该方法控制复杂、成本较高，制动能量消耗在电动机内部，不适合频繁制动的应用场合。原有的其它能耗制动方式中，制动时直流回路电压不能低于电网电压的峰值，否则制动回路需要释放电动机的回馈能量同时，还要释放来自电源的能量，造成制动深度不够的情况。 为此需要采用新的快速制动技术，以便于简化结构、简化控制、降低成本和提高控制性能。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种使电动机快速准确停车的制动装置，能够实现快速能耗制动，具有结构简单、控制简便、成本低廉等优点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种使电动机快速准确停车的制动装置，包括储能装置，能耗电路以及逆变装置；其中储能装置分别与直流电源的输出端和能耗电路的输入端相连，能耗电路的输出端与逆变装置的输入端相连。所述能耗电路为电阻电容能耗电路，包括二个M0SFET、一个电解电容、两个电阻、一个齐纳二极管和一个散热风扇，其中，所述第一 MOSFET的漏极与直流电源的输入正极相连，其源极与所述的第二节点相连；所述的第一电阻两端分别连接第二节点与第三节点；所述的第二电解电容、第二电阻、第一齐纳二极管与散热风扇并联，两端分别连接第三节点与第四节点；第二 MOSFET的漏极与第四节点相连，源极与第五节点相连；其中，所述第二节点为所述第一 MOSFET的源极与所述第一电阻的连接点，所述第三节点为所述第一电阻与所述第二电解电容的连接点，所述第四节点为所述第二电解电容与所述第二 MOSFET的连接点，所述第五节点为所述直流电源的输入负极。所述逆变装置为相应功率等级的电压源逆变器。本专利技术中，所述第一 MOSFET与第二 MOSFET的门极接受PWM脉冲控制信号，第一MOSFET通态时，第二 MOSFET关断，逆变装置正常运行，带动电动机工作；第一 MOSFET断态时，第二 MOSFET采用一定占空比PWM进行斩波，通过第一电阻给第二电解电容充电，实现能耗制动，同时第二电解电容向第二电阻放电，同时，直流风扇得电运行，为功率器件、两个电阻或电路中的其他发热器件散热，这种散热为间歇散热，只发生在能耗制动期间；齐纳二极管起到限压作用，防止直流风扇过压烧毁；当第二 MOSFET支路制动效果不足时，与第一MOSFET反并联的二极管导通，将多余能量转移到第一电解电容，限制直流电压升高，起到制动作用。鉴于电解电容的取值较大，只要第二 MOSFET的占空比较大，就可以短时间将电动机的制动能量转移到电解电容，供第二电阻散热和散热风扇耗能和散热，由此通过调节第二电解电容的容值和第二 MOSFET的占空比，就可以实现快速制动和可调制动。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果:本专利技术利用电阻与电容充放电的能耗制动原理，实现电动机的快速制动，其电路结构简单、控制简便、安全性好，符合快速制动要求，且具有设计结构新颖、通用性强、成本低廉等优点。 附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本专利技术的使电动机快速准确停车的制动装置原理图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，一种使电动机快速准确停车的制动装置，包括一个储能装置，一个能耗电路和一个逆变装置，其中，储能装置与能耗电路并联，电路的输入端与直流电源的输出端相连，输出端与逆变装置的输入端相连。逆变装置带动电动机工作，需要紧急停机时，由能耗电路快速消耗转移电动机的储能或外加位势能。能耗电路中对电容进行充电，吸收能量并通过电阻放电，实现快速能耗制动。下面详述其具体电路结构。储能装置I为大电容储能，包括第一电解电容E1，所述第一电解电容正极与直流电源的输入正极Pl相连，其负极与直流电源的输入负极NI相连；能耗电路2为电阻电容能耗电路，包括第一 MOSFET S1、一个电解电容E2、两个电阻Rl与R2、第二 MOSFET S2、一个齐纳二极管ZDl和一个散热风扇F1，其中，所述第一MOSFET SI的漏极与直流电源的输入正极Pl相连，其源极与所述的第二节点02相连；所述的第一电阻Rl两端分别连接第二节点02与第三节点03 ;所述的第二电解电容E2、第二电阻R2、第一齐纳二极管ZDl与散热风扇Fl并联，两端分别连接第三节点03与第四节点04 ；第二 M0SFETS2的漏极与第四节点04相连，源极与第五节点05相连；其中，第一节点01为所述直流电源的输入正极P1，所述第二节点02为所述第一MOSFET的源极与所述第一电阻Rl的连接点，所述第三节点03为所述第一电阻Rl与所述第二电解电容E2的连接点，所述第四节点04为所述第二电解电容E2与所述第二 MOSFET S2的连接点，所述第五节点05为所述直流电源的输入负极NI ；所述逆变装置为相应功率等级的电压源逆变器。储能装置为包含多个接入端口的蓄电池或大电容。具体地，在本专利技术中，所采用的各个器件的参数如下:第一电解电容El的电容值为680 μ F，耐压为400V。第二电解电容Ε2的电容值为470 μ F，耐压为 50V。第一电阻的电阻值为47 Ω，功率为50W。第二电阻的电阻值为47 Ω，功率为50W。第二MOSFET S2 为功率 M0SFET，耐流 25Α/100。C，耐压 500V ;第一 MOSFET SI，耐流 25Α/100。C，耐压 500V。 齐纳二极管ZDl为稳压24V，功率为5W。在具体使用中，所述第一 MOSFET SI与第二 MOSFET S2的门极接受PWM脉冲控制信号，第一 MOSFET SI通态时，第二 MOSFET S2关断，逆变装置正常运行，带动电动机工作；第一 MOSFET SI断态时，第二 MOSFET S2采用一定占空比PWM进行斩波，通过第一电阻Rl给第二电解电容E2充电，同时第二电解电容E2向第二电阻R2放电实现常规能耗制动，同时，直流风扇Fl得电运行，为功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使电动机快速准确停车的制动装置，其特征在于，包括储能装置，能耗电路以及逆变装置；其中储能装置分别与直流电源的输出端和能耗电路的输入端相连，能耗电路的输出端与逆变装置的输入端相连；所述储能装置为大电容储能，包括第一电解电容，所述第一电解电容正极与直流电源的输入正极相连，其负极与直流电源的输入负极相连；所述能耗电路为电阻电容能耗电路，包括二个MOSFET、第二电解电容、两个电阻、一个齐纳二极管和一个散热风扇，其中，所述第一MOSFET的漏极与直流电源的输入正极相连，其源极与所述的第二节点相连；所述的第一电阻两端分别连接第二节点与第三节点；所述的第二电解电容、第二电阻、第一齐纳二极管与散热风扇并联，两端分别连接第三节点与第四节点；第二MOSFET的漏极与第四节点相连，源极与第五节点相连；其中，所述第二节点为所述第一MOSFET的源极与所述第一电阻的连接点，所述第三节点为所述第一电阻与所述第二电解电容的连接点，所述第四节点为所述第二电解电容与所述第二MOSFET的连接点，所述第五节点为所述直流电源的输入负极。

【技术特征摘要】
1.一种使电动机快速准确停车的制动装置，其特征在于，包括储能装置，能耗电路以及逆变装置；其中储能装置分别与直流电源的输出端和能耗电路的输入端相连，能耗电路的输出端与逆变装置的输入端相连； 所述储能装置为大电容储能，包括第一电解电容，所述第一电解电容正极与直流电源的输入正极相连，其负极与直流电源的输入负极相连； 所述能耗电路为电阻电容能耗电路，包括二个MOSFET、第二电解电容、两个电阻、一个齐纳二极管和一个散热风扇，其中，所述第一 MOSFET的漏极与直流电源的输入正极相连，其源极与所述的第二节点相连；所述的第一电阻两端分别连接第二节点与第三节点；所述的第二电解电容、第二电阻、第一齐纳二极管与散热风扇并联，两端分别连接第三节点与第四节点；第二 MOSFET的漏极与第四节点相连，源极与第五节点相连； 其中，所述第二节点为所述第一 MOSFET的源极与所述第一电阻的连接点，所述第三节点为所述第一电阻与所述第二电解电容的连接点，所述第四节点为所述第二电解电容与所述第二 MOSFET的连接点，所述第五节点为所述直流电源的输入负极。2.根据权利要求1所述的使电动机快速准确停车的制动装置，其特征在于，所述第一MOSFET与第二 MOSFET的门极接受PWM脉冲控制信号，第一 MOSFET通态时，第二 MOSFET关断，逆变装置正常 运...

【专利技术属性】
技术研发人员：王男，陆飞，杨喜军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：