專利名稱：三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用供給電動機(jī)直流的方法的用于交流電動機(jī)的停 止的裝置，尤其是一種電動機(jī)斷電時，供給電動機(jī)直流電源用以消耗電動機(jī) 轉(zhuǎn)子慣性能量產(chǎn)生制動力矩，使電動機(jī)停轉(zhuǎn)的三相異步電動機(jī)的能耗制動控 制模塊。
技術(shù)背景三相異步電動機(jī)，特別是鼠籠式三相異步電動機(jī)做為機(jī)械設(shè)備的配套動 力，因其具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠及便于維護(hù)等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。電動 機(jī)在應(yīng)用過程中經(jīng)常需要有制動功能，以滿足各種機(jī)械準(zhǔn)確定位、往復(fù)運轉(zhuǎn)、 頻繁起動的要求。如木工機(jī)械、食品機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械及各種機(jī)床。 目前，三相異步電動機(jī)的制動方式通常分為機(jī)械制動和電力制動兩大類。機(jī)械制動是采用機(jī)械裝置使電動機(jī)在斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的制動方法。 如三相異步電動機(jī)目前廣泛應(yīng)用的電磁抱閘式制動器，是在電動機(jī)上附加圓 盤型直流電磁制動器構(gòu)成。該電磁抱閘式制動器由于使用摩擦片，存在摩擦 片磨損的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)剎車氣隙增大或磨偏的問題，導(dǎo)致制動效果變差。 因此該型制動需要時常進(jìn)行維護(hù)。電力制動是使電動機(jī)在斷開電源的同時產(chǎn)生一個和實際轉(zhuǎn)向相反的電 磁力矩，使之迅速停轉(zhuǎn)的制動方法。其包括反接制動和能耗制動。反接制動是使電動機(jī)在斷開正常運轉(zhuǎn)電源的同時改變其定子繞組的電 源相序，使之有反轉(zhuǎn)趨勢而產(chǎn)生較大的制動力矩的制動方法。反接制動由于 電動機(jī)的沖擊電流大，且要求對速度進(jìn)行檢測，故很少采用。能耗制動是使電動機(jī)在斷開正常運轉(zhuǎn)電源的同時，在兩相繞組中接通直 流電源，在電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙中產(chǎn)生一個靜止的直流磁場，轉(zhuǎn)子因慣 性在磁場中旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電勢并流過感應(yīng)電流，該電流與靜 止磁場相互作用消耗電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣性能量產(chǎn)生制動力矩，使電動機(jī)迅速停轉(zhuǎn) 的制動方法。制至少一個處于 笫一相線上的第一延時觸點延時斷開的延時電路以及在電動機(jī)停止運行后， 從電源取得交流電壓并轉(zhuǎn)換成施加到電動機(jī)定子繞組的直流電的直流電源 產(chǎn)生電路，所述直流電源產(chǎn)生電路從笫一相線和另一笫二相線之間取得交流 線電壓。其是將線電壓轉(zhuǎn)換成直流電施加到電動機(jī)繞組中以產(chǎn)生制動力矩，使電動機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。能耗制動產(chǎn)生的制動力矩的大小與通入定子繞組的直流 電流的大小和制動開始時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。在同樣的轉(zhuǎn)速下，通入定子繞 組的直流電流越大，產(chǎn)生的制動力矩越大。因此，該公開文件中還公開了一 種通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻大小控制可控硅導(dǎo)通時間及通入定子繞組直流電流大 小，進(jìn)而調(diào)節(jié)制動力矩大小的技術(shù)方案?，F(xiàn)有公開的文件中其電動機(jī)的主電路、控制電路、及直流電源的產(chǎn)生與 輸入電路是獨立存在的。其應(yīng)用時需進(jìn)行配接，沒有形成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，為其推 廣與應(yīng)用帶來了限制。并且其通過可調(diào)電阻調(diào)節(jié)通入定子繞組的直流電流的 大小是屬于人工調(diào)整，實現(xiàn)不了自動智能化調(diào)節(jié)，存在著調(diào)整不當(dāng)會造成直 流電流過大而燒毀電動機(jī)定子繞組的不足。 發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中電動機(jī)能耗制動的各單元獨立、沒有形成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 造成使用受限及制動直流電流大小不易控制的不足，本實用新型提供一種可 安裝在電動機(jī)接線盒內(nèi)、與電動機(jī)一體化設(shè)計的三相異步電動機(jī)的能耗制動 控制模塊。該能耗制動控制模塊采用嵌入式單片機(jī)控制，電子線路緊湊、智 能化程度高，安裝使用方便，運行安全可靠，電動機(jī)制動精準(zhǔn)。 ，本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種三相異步電動機(jī) 的能耗制動控制模塊，包括-電源單元，采用開關(guān)電源模式，用于提供能耗制動控制模塊工作所需的 直流電壓；以及單片機(jī)控制單元；以及制動直流電壓輸出單元，該單元采用可控硅整流模塊，在電動機(jī)停機(jī)時， 其輸出的直流電壓送至電動機(jī)的兩相定子繞組中，以產(chǎn)生制動力矩；其特征在于制動直流電壓輸出單元中的可控硅整流模塊工作時的導(dǎo)通 角是通過單片機(jī)控制單元檢測電動機(jī)的工作狀態(tài)，并由預(yù)設(shè)程序進(jìn)行控制導(dǎo) 通角的大小，以調(diào)整制動所需的直流電壓輸出的時間及大小。所述的能耗制動控制模塊，還包括-過零信號檢測單元，該單元的輸出信號送至單片機(jī)控制單元的邏輯輸入 端，作為單片機(jī)控制單元控制可控硅整流模塊的觸發(fā)角參考零點；運行狀態(tài)檢測單元，該單元將電動機(jī)的運行狀態(tài)采樣信號輸送至單片機(jī) 控制單元，作為單片機(jī)控制單元判斷電動機(jī)運行狀態(tài)的依據(jù)；繞組溫度檢測單元，該單元通過溫度傳感器的變化產(chǎn)生信號送至單片機(jī)控制單元，作為單片機(jī)控制單元判斷電動機(jī)繞組溫度是否超限的依據(jù)；制動電流檢測單元，該單元通過對制動電流主回路的電阻壓降采樣產(chǎn)生 信號送至單片機(jī)控制單元，作為單片機(jī)控制單元判斷制動電流是否超限的依據(jù)。所述的能耗制動控制模塊，還包括三相定子繞組接線端子，該接端子與電動機(jī)定子繞組相連接，其中的兩 相定子繞組接線端子作為電動機(jī)停機(jī)時制動直流電壓輸出單元接入電動機(jī) 兩相定子繞組的接線端子，第三相定子繞組接線端子作為運行狀態(tài)信號檢測單元的輸入端子；線電壓接線端子，該接線端子與三相電源中的兩相相連接，選取線電壓作為提供給控制模塊工作用電源；故障報警信號接線端子，當(dāng)電動機(jī)出現(xiàn)異常時，產(chǎn)生的報警信號由該接 線端子輸出；電動機(jī)制動信號接線端子，當(dāng)電動機(jī)制動時，產(chǎn)生的制動信號由該接線 端子輸出；電動機(jī)運行狀態(tài)接線端子，當(dāng)電動機(jī)的運行狀態(tài)發(fā)生變化時，產(chǎn)生的指示信號由該接線端子輸出；溫度傳感器接線端子，用于連接控制模塊與設(shè)置在電動機(jī)定子繞組中的 溫度傳感器。所述過零信號檢測單元，至少包括一個比較運算放大器、兩個降壓電阻、 兩個限位電路及一個整流電路，來自三相電源中的兩相電壓分別通過與其相 應(yīng)的降壓電阻降壓后，與相應(yīng)的限位電路相連接，經(jīng)限位電路對電壓限位后 分別送入比較放大器的正相、反相輸入端，通過兩相電壓的相位變化可在放 大器的輸出端產(chǎn)生正、負(fù)交替的矩形方波信號，該方波信號經(jīng)整流電路整流 后形成單向方波信號，該單向方波信號送入單片機(jī)控制單元作為檢測該兩相 之間交流線電壓的過零檢測信號，其中所述的限位電路是用兩個二極管反向 并聯(lián)而成。所述的繞組溫度檢測單元，至少包括一個用于檢測繞組溫度變化的溫度 傳感器、 一個放大器件、 一個恒流源，該恒流源為溫度傳感器提供一固定電 流，該溫度傳感器將固定電流轉(zhuǎn)換成電壓信號送入放大器件的輸入端，經(jīng)放 大器件放大后送入單片機(jī)控制單元，用于檢測繞組溫度的變化。所述電動機(jī)運行狀態(tài)檢測單元，至少包括一個第一運算放大器、第二運 算放大器、整形電路及精密整流電路，來自三相電源中的一相電壓經(jīng)降壓、 限幅后輸入第一運算放大器的同相輸入端進(jìn)行放大，然后分成兩路 一路經(jīng) 第二運算放大器放大后，再經(jīng)整形電路整形，形成脈沖方波信號，輸入單片 機(jī)控制單元的邏輯輸入端；另一路經(jīng)精密整流電路整流，形成模擬信號，輸 入單片機(jī)控制單元的模擬輸入端，所形成的脈沖方波信號和模擬信號作為單 片機(jī)控制單元檢測電動機(jī)運行狀態(tài)的依據(jù)；所述的整形電路為一非門電路； 所述的精密整流電路為利用集成運算放大器實現(xiàn)的精密整流電路。所述的制動電流檢測單元，至少包括一個取樣電阻、 一個運算放大器， 取樣電阻串接在制動電流主回路中，通過取樣獲得模擬電壓信號，該電壓信 號經(jīng)運算放大器放大后送至單片機(jī)控制單元，該放大后的電壓信號作為單片機(jī)控制單元檢測制動電流是否超限的依據(jù)。所述的單片機(jī)控制單元采用可編程式單片機(jī)，該可編程式單片機(jī)對控制 模塊的控制步驟為在電動機(jī)運行過程中不斷地對電動機(jī)運行狀態(tài)及繞組溫 度進(jìn)行檢測，當(dāng)繞組溫度出現(xiàn)異常時，單片機(jī)發(fā)出報警信號；當(dāng)電動機(jī)的運 行狀態(tài)出現(xiàn)停機(jī)時，單片機(jī)控制開啟制動所需的直流電壓輸出，并同時對制 動電流進(jìn)行測試，當(dāng)制動電流超限時，單片機(jī)發(fā)出報警信號；否則直至電動 機(jī)制動結(jié)束，單片機(jī)控制切斷制動直流電壓。本實用新型的控制模塊由于采用集成IC，所用的電子元器件數(shù)量明顯減 少，結(jié)構(gòu)緊湊，有利于安裝在電動機(jī)的接線盒內(nèi)，可形成一個標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，與 電動機(jī)形成一體化結(jié)構(gòu)，安裝使用方便，有利于推廣應(yīng)用。同時由于采用可 編程式單片機(jī)進(jìn)行控制，控制方式靈活、智能化程度高，能夠確保電動機(jī)安 全、平穩(wěn)地制動。
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明。圖1是電動機(jī)采用A接法時與控制模塊的接線圖。圖2是電動機(jī)采用Y接法時與控制模塊的接線圖。圖3是控制模塊中各單元連接框圖。圖4是模塊中運行狀態(tài)檢測單元線路圖。圖5是模塊中制動電流檢測單元線路圖。圖6是模塊中制動直流電壓輸出控制單元線路圖。圖7是模塊中繞組溫度檢測單元線路圖。圖8是模塊中過零檢測單元線路圖。圖9是圖1及圖2中接線端子排Jl上的各接線端子與模塊內(nèi)部及電動 機(jī)定子繞組連接的示意圖。圖IO是模塊中單片機(jī)控制單元控制程序流程圖。
具體實施方式
圖1給出了電動機(jī)采用A接法時與制動控制模塊的接線圖。9接線圖。 在圖l、圖2中，制動模塊的上設(shè)有三個接線端子排J1、 J2及J3。 在J1的接線端子排上設(shè)有三相定子繞組接線端子U1、 VI、 Wl和線電壓接線端子LI-D和L3-D。三相定子繞組接線端子Ul、 VI、 Wl與電動機(jī)的三相定子繞組相連接，其中定子繞組接線端子VI、 Wl作為制動直流電壓輸出單元接入電動機(jī)兩相定子繞組的接線端子，定子繞組接線端子Ul作為運行狀態(tài)信號檢測單元的輸入端子。線電壓接線端子L1-D、 L3-D，該接線端子分別與三相電源中的IJ1、 Wl 相相連接，選取U1、 Wl相間的線電壓作為提供給控制模塊工作用電源。在J2接線端子排上設(shè)有故障報警信號接線端子J21、電機(jī)制動信號接線 端子J22及電機(jī)運行狀態(tài)信號接線端子J23。故障報警信號接線端子J21包括有接線端子1、 2、 3。在電動機(jī)正常運 行時，接線端子1與接線端子3處于常開狀態(tài)，接線端子2與接線端子3處 于常閉狀態(tài)。當(dāng)電動機(jī)出現(xiàn)異常時，接線端子2與接線端子3斷開，接線端 子1與接線端子3接通，接線端子間連接狀態(tài)產(chǎn)生的變化形成的報警信號由 接線端子輸出。電動機(jī)制動信號接線端子J22包括有接線端子4、 5、 6。在電動機(jī)正常 運行時，接線端子4與接線端子6處于常閉狀態(tài)，接線端子5與接線端子6 處于常開狀態(tài)。當(dāng)電動機(jī)制動時，接線端子4與接線端子6斷開，接線端子 5與接線端子6接通，接線端子間連接狀態(tài)產(chǎn)生的變化形成的制動信號由接 線端子輸出。動機(jī)運行狀態(tài)接線端子J23包括有接線端子7、 8、 9。在電動機(jī)正常運 轉(zhuǎn)時，接線端子7與接線端子9處于常閉狀態(tài)，接線端子8與接線端子9處 于常開狀態(tài)。當(dāng)電動機(jī)停機(jī)時，接線端子7與接線端子9斷開，接線端子8 與接線端子9接通，接線端子間連接狀態(tài)產(chǎn)生的變化形成的動機(jī)運行狀態(tài)指 示信號由接線端子輸出。在J3接線端子排上設(shè)有兩個溫度傳感器接線端子用于連接控制模塊與 設(shè)置在電動機(jī)定子繞組中的溫度傳感器。如圖3所示，該制動控制模塊包括一個電源單元， 一個采用ATMEL公司 的ATmegal6單片機(jī)為核心的單片機(jī)控制單元和一個制動直流電壓輸出單元。電源單元，采用開關(guān)電源模式，用于提供能耗制動控制模塊工作所需的 直流電壓。該直流電壓是由圖1中所示的接線端子排Jl上的Ll-D及L3-D 接線端子輸入的380V線電壓轉(zhuǎn)換而成。制動直流電壓輸出單元采用可控硅整流模塊，在電動機(jī)停機(jī)時，其輸出 的直流電壓送至電動機(jī)的兩相定子繞組中，以產(chǎn)生制動力矩；該單元中的可 控硅整流模塊工作時的導(dǎo)通角是由單片機(jī)控制單元檢測電動機(jī)的工作狀態(tài)， 并由預(yù)設(shè)程序進(jìn)行控制導(dǎo)通角的大小，以調(diào)整制動所需的直流電壓輸出的時 間及大小。在圖3中，該制動控制模塊還一過零信號檢測單元、 一運行狀態(tài)檢測單 元、 一繞組溫度檢測單元、 一制動電流檢測單元，各單元分別輸出相應(yīng)信號 送至單片機(jī)控制單元進(jìn)行處理，并由電源單元為其提供工作電源。圖4是運行狀態(tài)檢測單元的線路圖。從圖4中可以看到，來自Ul相的 電壓經(jīng)降壓電阻R28降壓、分壓電阻R73分壓、限位電路Q2限位后送至運 算放大器U6A的同相輸入端，經(jīng)運算放大器U6A放大后，信號分成兩路一 路送至比較放大器U6B的反相輸入端，比較放大器U6B輸出的矩形方波信號 經(jīng)二極管Q13整流、非門電路U2C整形后送至單片機(jī)控制單元的邏輯輸入端; 一路送至由運算放大器U6C與U6D組成的精密整流電路，經(jīng)精密整流后作為 模擬信號送至單片機(jī)控制單元的模似輸入端。在狀態(tài)檢測過程中，單片機(jī)控 制單元對電動機(jī)運行狀態(tài)的判斷依據(jù)為當(dāng)矩形方波信號由0轉(zhuǎn)為0、 1交 替時，表示電動機(jī)由待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)，當(dāng)模擬信號小于設(shè)定值時，表 示電動機(jī)由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為制動狀態(tài)，當(dāng)矩形方波信號轉(zhuǎn)為0時，表示電動機(jī) 制動狀態(tài)結(jié)束，轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)。圖5是制動電流檢測單元的線路圖。串接于電動機(jī)VI、 Wl兩相定子繞組中的取樣電阻R55及R54取樣后，電阻R55的取樣電壓經(jīng)電阻R50、 R51 送至放大器U9的同相輸入端，電阻R54的取樣電壓經(jīng)電阻R53、 R52送至放 大器U9的反相輸入端，經(jīng)放大器U9差動放大后，送入單片機(jī)控制單元，作 為單片機(jī)控制單元檢測制動電流是否超限的依據(jù)。
圖6是制動直流電壓輸出控制單元線路圖。圖6中，來自L1-D接線端 子與L3-D接線端子間的交流線電壓經(jīng)可控硅T1半波整流后形成直流電壓送 至電動機(jī)的VI相與Wl相定子繞組形成直流電流，該直流電流在電動機(jī)定、 轉(zhuǎn)子間的氣隙中產(chǎn)生一個靜止的直流磁場，轉(zhuǎn)子因慣性在磁場中旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn) 子導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電勢并流過感應(yīng)電流，該電流與靜止磁場相互作用消耗電 動機(jī)轉(zhuǎn)子慣性能量產(chǎn)生制動力矩，使電動機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。圖6中，單片機(jī)控制 單元輸出控制信號經(jīng)二極管Qll整流、非門電路U2D整形后送至可控硅的控 制極，可控硅Tl的導(dǎo)通角大小由單片機(jī)控制單元進(jìn)行控制，通過控制可控 硅導(dǎo)通角的大小來控制電動機(jī)定子繞組中的直流電流的大小。
圖7是繞組溫度檢測單元的線路圖。在圖7中，由電阻R78、 R82、 R80、 R109、放大器U4B組成恒流源，該恒流源產(chǎn)生一固定電流送至熱敏電阻Rt， 熱敏電阻Rt就是一溫度傳感器，其裝置于電動機(jī)定子繞組之中，其隨溫度 變化阻值產(chǎn)生變化。熱敏電阻Rt上的壓降經(jīng)電阻R101送至放大器U4A進(jìn)行 放大，輸出信號作為溫度檢測信號經(jīng)電阻R65送至單片機(jī)控制單元，作為單 片機(jī)控制單元判斷電動機(jī)繞組溫度是否超限的依據(jù)；。
圖8是過零信號檢測單元的線路圖。從圖8中可以看到，來自供電端子 L1-D相的電壓通過降壓電阻R20、 R25、 R70降壓、經(jīng)過限位電路Q17限位后 送入運算放大器U3A的同相輸入端，來自供電端子L3-D的相電壓通過降壓 電阻R21、 R24降壓、經(jīng)過限位電路Q15限位后送入運算放大器U3A的反相 輸入端，通過兩相電壓的相位變化在放大器的輸出端輸出一矩形正負(fù)交替的 方波信號，該矩形方波信號經(jīng)二極管Q10單向整流后形成單向正方波信號， 再經(jīng)整形電路U2A整形后送入單片機(jī)控制單元作為過零信號的檢測判斷。由 于電動機(jī)制動時，來自L1-D接線端子與L3-D接線端子之間的線電壓經(jīng)可控硅Tl整流后送至電動機(jī)的VI、 Wl兩相定子繞組，因此通過測出LI-D接線 端子與L3-D接線端子之間的線電壓的過零點來作為觸發(fā)可控硅導(dǎo)通的基準(zhǔn) 點，實現(xiàn)可控硅能夠在交流線電壓的正半周內(nèi)導(dǎo)通。
限位電路Q15、 Q17是用兩個二極管反向并聯(lián)而成。
下面以圖2中所示的電動機(jī)繞組采用Y接法時電動機(jī)的工作過程。由圖 2中可見，三相電源經(jīng)閘刀開關(guān)K控制通電與斷電，然后經(jīng)過接觸器開關(guān)觸 點Cl與電動機(jī)的三相定子繞組相連接，接線端子排Jl上的定子繞組接線端 子U1、 VI、 Wl也與電動機(jī)的三相定子繞組相連接。
圖9是圖1及圖2中所示的接線端子排Jl上的各接線端子與模塊內(nèi)部 及電動機(jī)定子繞組連接的示意圖。
從圖9中可以看出，接線端子L3-D與W1是連在一起，當(dāng)電動機(jī)處于運 轉(zhuǎn)狀態(tài)時，Ul、 VI、 Wl、 L1-D、 L3-D接線端子上帶電，Ul相送入運行狀態(tài) 檢測單元作為輸入信號，V1相由于與可控硅T1的負(fù)極相連而與控制模塊內(nèi) 部截止，Wl相由于與L3-D接線端子相連，與L1-D接線端子上的相電壓共同 作為開關(guān)電源的輸入電源。當(dāng)電動機(jī)停機(jī)時，Ul、 Vl接線端子上的相電壓消 失，LI-D與L3-D接線端子間的線電壓依然存在，Wl接線端子由于與L3-D 接線端子相連然存在電壓，此時L1-D接線端子的交流電壓經(jīng)過可控硅T1半 波整流后，送入電動機(jī)定子繞組V1相，經(jīng)Wl相返回L3-D形成回路，電動 機(jī)的V1相與W1相定子繞組形成直流電流，在電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙中產(chǎn) 生一個靜止的直流磁場。同時整流后的直流電壓與停機(jī)后Ul相繞組上產(chǎn)生 的感應(yīng)電勢相疊加送到運行狀態(tài)檢測單元。
圖10是模塊中單片機(jī)控制單元控制程序流程圖。從圖10中可以看出， 單片機(jī)控制單元的控制程序為下列順序
A、 接通電源以后，單片機(jī)控制單元首先進(jìn)行初始化，包括單片機(jī)內(nèi)的 AD轉(zhuǎn)換器及看門狗的初始化；
B、 初始化完畢后通過對交流電源的周期迸行測量以校準(zhǔn)可控硅的導(dǎo)通 角。由于當(dāng)輸入電源為50赫茲時，L1-D與L3-D的線電壓的過零角度為ji，
13可控硅的導(dǎo)通角也是在過零角度為n的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)輸入電源偏離50 赫茲時，L1-D與L3-D的線電壓的過零角度也隨之偏離Ji，因此需要對交流 電源的周期進(jìn)行測量一遍校準(zhǔn)可控硅的導(dǎo)通角；
C、 在B步驟結(jié)束后進(jìn)行制動電流檢測，當(dāng)制動電流超限，發(fā)出報警信 號，轉(zhuǎn)入故障處理程序，否則轉(zhuǎn)入步驟D;
D、 檢測電動機(jī)的運行狀態(tài)，當(dāng)電動機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時，重復(fù)步驟D;當(dāng) 電動機(jī)處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，轉(zhuǎn)入步驟E，此時的測試依據(jù)是判斷運行狀態(tài)檢測 單元輸出的矩形方波信號時處于0電平還是0、 1互換狀態(tài)。當(dāng)矩形方波信 號時處于0電平時，表明電動機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)；若處于0、 l互換狀態(tài)，則 表明電動機(jī)處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)；
E、 檢測電動機(jī)繞組溫度，如果繞組溫度超限，發(fā)出報警信號并轉(zhuǎn)入故 障處理程序，否則轉(zhuǎn)入步驟F;
F、 繼續(xù)檢測電動機(jī)的運行狀態(tài)。如果電動機(jī)處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，則轉(zhuǎn)入步 驟E;如果電動機(jī)出現(xiàn)停機(jī)狀態(tài)，則轉(zhuǎn)入步驟G。此時的測試依據(jù)是判斷運 行狀態(tài)檢測單元輸出的模擬信號相對于設(shè)定值是否減小，若減小，則表明電 動機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)。否則，電動機(jī)處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)；
G、 啟動制動用直流電壓輸出，單片機(jī)控制單元輸出信號送至可控硅的 控制極，L1-D與L3-D間的線電壓經(jīng)過整流后將直流電壓送至電動機(jī)的定子 繞組，通過控制可控硅的導(dǎo)通角大小來控制直流電壓的大??；
H、 檢測制動電流，如果制動電流超限，則發(fā)出報警信號并轉(zhuǎn)入故障處 理程序，否則轉(zhuǎn)入步驟I;
I、 檢測電動機(jī)的運行狀態(tài)，如果電動機(jī)沒有停止運轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)入步驟H; 如果電動機(jī)停止運轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)入步驟J，此時檢測依據(jù)是判斷運行狀態(tài)檢測單 元輸出的矩形方波信號時處于0電平還是0、 1互換狀態(tài)，若處于0電平狀 態(tài)，則表明電動機(jī)已經(jīng)完全停止轉(zhuǎn)動；若處于0、 1互換狀態(tài)，則表明電動 機(jī)還在轉(zhuǎn)動；
J、切除制動用直流電流輸出，轉(zhuǎn)入步驟D。
權(quán)利要求1、一種三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊，包括電源單元，采用開關(guān)電源模式，用于提供能耗制動控制模塊工作所需的直流電壓；以及單片機(jī)控制單元；以及制動直流電壓輸出單元，該單元采用可控硅整流模塊，在電動機(jī)停機(jī)時，其輸出的直流電壓送至電動機(jī)的兩相定子繞組中，以產(chǎn)生制動力矩；其特征在于制動直流電壓輸出單元中的可控硅整流模塊工作時的導(dǎo)通角是通過單片機(jī)控制單元檢測電動機(jī)的工作狀態(tài)，并由預(yù)設(shè)程序進(jìn)行控制導(dǎo)通角的大小，以調(diào)整制動所需的直流電壓輸出的時間及大小。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊， 其特征在于所述的能耗制動控制模塊，還包括過零信號檢測單元，該單元的輸出信號送至單片機(jī)控制單元的邏輯輸入 端，作為單片機(jī)控制單元控制可控硅整流模塊的觸發(fā)角參考零點；運行狀態(tài)檢測單元，該單元將電動機(jī)的運行狀態(tài)采樣信號輸送至單片機(jī) 控制單元，作為單片機(jī)控制單元判斷電動機(jī)運行狀態(tài)的依據(jù)；繞組溫度檢測單元，該單元通過溫度傳感器的變化產(chǎn)生信號送至單片機(jī) 控制單元，作為單片機(jī)控制單元判斷電動機(jī)繞組溫度是否超限的依據(jù)；制動電流檢測單元，該單元通過對制動電流主回路的電阻壓降采樣產(chǎn)生 信號送至單片機(jī)控制單元，作為單片機(jī)控制單元判斷制動電流是否超限的依 據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊， 其特征在于所述的能耗制動控制模塊，還包括三相定子繞組接線端子，該接端子與電動機(jī)定子繞組相連接，其中的兩 相定子繞組接線端子作為電動機(jī)停機(jī)時制動直流電壓輸出單元接入電動機(jī) 兩相定子繞組的接線端子，第三相定子繞組接線端子作為運行狀態(tài)信號檢測 單元的輸入端子；線電壓接線端子，該接線端子與三相電源中的兩相相連接，選取線電壓 作為提供給控制模塊工作用電源；故障報警信號接線端子，當(dāng)電動機(jī)出現(xiàn)異常時，產(chǎn)生的報警信號由該接線端子輸出；電動機(jī)制動信號接線端子，當(dāng)電動機(jī)制動時，產(chǎn)生的制動信號由該接線 端子輸出；動機(jī)運行狀態(tài)接線端子，當(dāng)電動機(jī)的運行狀態(tài)發(fā)生變化時，產(chǎn)生的指示 信號由該接線端子輸出；溫度傳感器接線端子，用于連接控制模塊與設(shè)置在電動機(jī)定子繞組中的 溫度傳感器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊， 其特征在于所述過零信號檢測單元，至少包括一個比較運算放大器、兩個 降壓電阻、兩個限位電路及一個整流電路，來自三相電源中的兩相電壓分別 通過與其相應(yīng)的降壓電阻降壓后，與相應(yīng)的限位電路相連接，經(jīng)限位電路對 電壓限位后分別送入比較放大器的正相、反相輸入端，通過兩相電壓的相位 變化可在放大器的輸出端產(chǎn)生正、負(fù)交替的矩形方波信號，該方波信號經(jīng)整 流電路整流后形成單向方波信號，該單向方波信號送入單片機(jī)控制單元作為 檢測該兩相之間交流線電壓的過零檢測信號，其中所述的限位電路是用兩個 二極管反向并聯(lián)而成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊， 其特征在于所述的繞組溫度檢測單元，至少包括一個用于檢測繞組溫度變 化的溫度傳感器、 一個放大器件、 一個恒流源，該恒流源為溫度傳感器提供 一固定電流，該溫度傳感器將固定電流轉(zhuǎn)換成電壓信號送入放大器件的輸入 端，經(jīng)放大器件放大后送入單片機(jī)控制單元，用于檢測繞組溫度的變化。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊， 其特征在于所述電動機(jī)運行狀態(tài)檢測單元，至少包括一個第一運算放大器、 第二運算放大器、整形電路及精密整流電路，來自三相電源中的一相電壓經(jīng) 降壓、限幅后輸入第一運算放大器的同相輸入端進(jìn)行放大，然后分成兩路一路經(jīng)第二運算放大器放大后，再經(jīng)整形電路整形，形成脈沖方波信號，輸入單片機(jī)控制單元的邏輯輸入端；另一路經(jīng)精密整流電路整流，形成模擬信 號，輸入單片機(jī)控制單元的模擬輸入端，所形成的脈沖方波信號和模擬信號 作為單片機(jī)控制單元檢測電動機(jī)運行狀態(tài)的依據(jù)；所述的整形電路為一非門 電路；所述的精密整流電路為利用集成運算放大器實現(xiàn)的精密整流電路。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種蘭相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊， 其特征在于所述的制動電流檢測單元，至少包括一個取樣電阻、 一個運算 放大器，取樣電阻串接在制動電流主回路中，通過取樣獲得模擬電壓信號， 該電壓信號經(jīng)運算放大器放大后送至單片機(jī)控制單元，該放大后的電壓信號 作為單片機(jī)控制單元檢測制動電流是否超限的依據(jù)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊， 其特征在于所述的單片機(jī)控制單元采用可編程式單片機(jī)，該可編程式單片 機(jī)對控制模塊的控制步驟為在電動機(jī)運行過程中不斷地對電動機(jī)運行狀態(tài) 及繞組溫度進(jìn)行檢測，當(dāng)繞組溫度出現(xiàn)異常時，單片機(jī)發(fā)出報警信號；當(dāng)電 動機(jī)的運行狀態(tài)出現(xiàn)停機(jī)時，單片機(jī)控制開啟制動所需的直流電壓輸出，并 同時對制動電流進(jìn)行測試，當(dāng)制動電流超限時，單片機(jī)發(fā)出報警信號；否則 直至電動機(jī)制動結(jié)束，單片機(jī)控制切斷制動直流電壓。
專利摘要本實用新型涉及一種三相異步電動機(jī)的能耗制動控制模塊，其包括一電源單元，一單片機(jī)控制單元和一在電動機(jī)停機(jī)時，其輸出的直流電壓送至電動機(jī)的兩相定子繞組中，以產(chǎn)生制動力矩的制動直流電壓輸出單元，特點是該電壓輸出單元工作導(dǎo)通角是由單片機(jī)控制單元檢測電動機(jī)的工作狀態(tài)，并由預(yù)設(shè)程序控制導(dǎo)通角的大小，以調(diào)整制動所需的直流電壓輸出的時間及大小。還包括過零信號檢測單元、運行狀態(tài)檢測單元、繞組溫度檢測單元、制動電流檢測單元，各單元分別輸出相應(yīng)信號送至單片機(jī)控制單元進(jìn)行處理。本實用新型采用集成IC，所用元器件少，結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)品獨立，安裝使用方便，利于推廣應(yīng)用；單片機(jī)控制靈活、智能化程度高，電動機(jī)制動安全平穩(wěn)。
文檔編號H02P3/22GK201430565SQ200920029230
公開日2010年3月24日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者劉芝秀, 張文斌, 張紅紅, 梁曉峰, 王慶東 申請人:山東華力電機(jī)集團(tuán)股份有限公司