三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)快速制動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)快速制動電路。本發(fā)明包括運(yùn)行控制電路、低速同步電機(jī)驅(qū)動電路，具體包括穩(wěn)壓電源模塊U0、鐘振U5、處理器IC1、正反轉(zhuǎn)模塊U1、上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4、電感L1、AB相電阻R1、AB相電容C1、BC相電阻R2、BC相電容C2、三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M等。本發(fā)明在三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的停車、及正-反轉(zhuǎn)相互轉(zhuǎn)換的過渡過程中，三相繞組重組成單回路結(jié)構(gòu)，并采用半周整流制動控制電路，以縮短停車、制動時(shí)間，能大幅提高三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的定位控制性能，該技術(shù)方案簡單、可靠、性價(jià)比高、通用性好。
【專利說明】三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)快速制動電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)控制領(lǐng)域，涉及一種電路，特別涉及一種三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)快速制動電路，適用于以三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)為執(zhí)行器且要求快速停車或正、反轉(zhuǎn)過渡過程迅速的控制應(yīng)用場合。
【背景技術(shù)】
[0002]相對于一般的三相交流異步電動機(jī)、三相永磁同步電動機(jī)，三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)由于其無需機(jī)械減速器而能直接驅(qū)動運(yùn)動機(jī)構(gòu)、及起停時(shí)間短的特點(diǎn)，已在無需調(diào)速但要求頻繁起、?；蛘⒎崔D(zhuǎn)控制的運(yùn)動機(jī)構(gòu)中獲得大量應(yīng)用，目前三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的主要運(yùn)行方式是:正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止，不調(diào)速?，F(xiàn)有方案的主要不足之處在于:目前三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)所采用的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等控制方法與三相交流異步電動機(jī)的控制方法一樣，如:正轉(zhuǎn)時(shí)按一定相序通電；而要反轉(zhuǎn)時(shí)，先將三相電機(jī)的其中兩相相序互換；要停止時(shí)，則切斷對電機(jī)所有相繞組的供電，使電機(jī)處于斷電下的自由停車過程。盡管三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的停車時(shí)間比一般的三相交流電機(jī)的停車時(shí)間要短很多，但將三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)用于定位控制時(shí)，其制動、停車時(shí)間還有待進(jìn)一步縮短，進(jìn)而提高定位控制的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)快速制動電路。該電路在三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的停車、及正-反轉(zhuǎn)相互轉(zhuǎn)換的過渡過程中，使三相繞組重組成單回路結(jié)構(gòu)，并采用基于半波固態(tài)繼電器的半周整流制動控制電路，以大幅縮短三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的停車、制動時(shí)間，提高該電機(jī)的定位控制性能。
[0004]本發(fā)明包括運(yùn)行控制電路、低速同步電機(jī)驅(qū)動電路。
[0005]運(yùn)行控制電路包括穩(wěn)壓電源模塊UO、鐘振U5、處理器ICl、濾波電容C3，穩(wěn)壓電源模塊UO的供電端L端與電網(wǎng)B相電壓端UB端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的零線端N端與電網(wǎng)C相電壓端UC端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的輸出電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的地端GND端接地；鐘振U5的輸出端OUT與處理器ICl的時(shí)鐘輸入端XT端連接，鐘振U5的電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，鐘振U5的地端GND端接地；ICl的電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端、濾波電容C3的一端連接，ICl的地端GND端接地，濾波電容C3的另一端接地，ICl的第I輸入端Il端與正轉(zhuǎn)指令端UF端連接，處理器ICl的第2輸入端12端與反轉(zhuǎn)指令端UR端連接，處理器ICl的第3輸入端13端與工作/停止使能端W/S端連接，處理器ICl的第I輸出端01端與正反轉(zhuǎn)模塊Ul的正轉(zhuǎn)控制端F端連接，處理器ICl的第2輸出端02端與正反轉(zhuǎn)模塊Ul的反轉(zhuǎn)控制端R端連接，處理器ICl的第3輸出端03端與交流固態(tài)繼電器U4的負(fù)輸入端-1N端連接，處理器ICl的第4輸出端04端與上半波固態(tài)繼電器U2的負(fù)輸入端-1N端連接,處理器ICl的第5輸出端05端與下半波固態(tài)繼電器U3的負(fù)輸入端-1N端連接。
[0006]低速同步電機(jī)驅(qū)動電路包括正反轉(zhuǎn)模塊U1、上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4、電感L1、AB相電阻R1、AB相電容C1、BC相電阻R2、BC相電容C2、三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M,正反轉(zhuǎn)模塊Ul的A相電源輸入端A端與電網(wǎng)A相電壓端UA端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的B相電源輸入端B端與電網(wǎng)A相電壓端UB端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的C相電源輸入端C端與電網(wǎng)C相電壓端UC端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的共陽端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的A相輸出端U端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的A相繞組端a端、上半波固態(tài)繼電器U2的陰極K端、AB相電阻Rl的一端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的B相輸出端V端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的B相繞組端b端、下半波固態(tài)繼電器U3的陽極A端、BC相電阻R2的一端、AB相電容Cl的一端、電感LI的一端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的C相輸出端W端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的C相繞組端c端、交流固態(tài)繼電器U4的第2交流端AC2端、BC相電容C2的一端連接，交流固態(tài)繼電器U4的第I交流端ACl端與電感LI的另一端連接，AB相電阻Rl的另一端與AB相電容Cl的另一端連接，BC相電阻R2的另一端與BC相電容C2的另一端連接，上半波固態(tài)繼電器U2的正輸入端+IN端、下半波固態(tài)繼電器U3的正輸入端+IN端、交流固態(tài)繼電器U4的正輸入端+IN端均與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，上半波固態(tài)繼電器U2的陽極A端與電網(wǎng)A相電壓端UA端連接，下半波固態(tài)繼電器U3的陰極K端與電網(wǎng)B相電壓端UB端連接。
[0007]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明在三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的停車、及正-反轉(zhuǎn)相互轉(zhuǎn)換的過渡過程中，使正反轉(zhuǎn)控制模塊處于禁止工作狀態(tài)，利用交流固態(tài)繼電器使三相繞組重組成單回路結(jié)構(gòu)，并采用基于半波固態(tài)繼電器的半周整流制動控制電路，可大幅度地縮短三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的停車、制動時(shí)間，能大幅提高三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的定位控制性能，該技術(shù)方案簡單、可靠、性價(jià)比高、通用性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0010]如圖1所示，三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)快速制動電路，包括運(yùn)行控制電路、低速同步電機(jī)驅(qū)動電路。
[0011]運(yùn)行控制電路包括穩(wěn)壓電源模塊U0、鐘振U5、處理器IC1、濾波電容C3，穩(wěn)壓電源模塊UO的供電端L端與電網(wǎng)B相電壓端UB端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的零線端N端與電網(wǎng)C相電壓端UC端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的輸出電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的地端GND端接地；鐘振U5的輸出端OUT與處理器ICl的時(shí)鐘輸入端XT端連接，鐘振U5的電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，鐘振U5的地端GND端接地；ICl的電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端、濾波電容C3的一端連接，ICl的地端GND端接地，濾波電容C3的另一端接地，ICl的第I輸入端Il端與正轉(zhuǎn)指令端UF端連接，處理器ICl的第2輸入端12端與反轉(zhuǎn)指令端UR端連接，處理器ICl的第3輸入端13端與工作/停止使能端W/S端連接，處理器ICl的第I輸出端Ol端與正反轉(zhuǎn)模塊Ul的正轉(zhuǎn)控制端F端連接，處理器ICl的第2輸出端02端與正反轉(zhuǎn)模塊Ul的反轉(zhuǎn)控制端R端連接，處理器ICl的第3輸出端03端與交流固態(tài)繼電器U4的負(fù)輸入端-1N端連接，處理器ICl的第4輸出端04端與上半波固態(tài)繼電器U2的負(fù)輸入端-1N端連接,處理器ICl的第5輸出端05端與下半波固態(tài)繼電器U3的負(fù)輸入端-1N端連接。
[0012]低速同步電機(jī)驅(qū)動電路包括正反轉(zhuǎn)模塊U1、上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4、電感L1、AB相電阻R1、AB相電容C1、BC相電阻R2、BC相電容C2、三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M,正反轉(zhuǎn)模塊Ul的A相電源輸入端A端與電網(wǎng)A相電壓端UA端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的B相電源輸入端B端與電網(wǎng)A相電壓端UB端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的C相電源輸入端C端與電網(wǎng)C相電壓端UC端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的共陽端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的A相輸出端U端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的A相繞組端a端、上半波固態(tài)繼電器U2的陰極K端、AB相電阻Rl的一端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的B相輸出端V端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的B相繞組端b端、下半波固態(tài)繼電器U3的陽極A端、BC相電阻R2的一端、AB相電容Cl的一端、電感LI的一端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的C相輸出端W端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的C相繞組端c端、交流固態(tài)繼電器U4的第2交流端AC2端、BC相電容C2的一端連接，交流固態(tài)繼電器U4的第I交流端ACl端與電感LI的另一端連接，AB相電阻Rl的另一端與AB相電容Cl的另一端連接，BC相電阻R2的另一端與BC相電容C2的另一端連接，上半波固態(tài)繼電器U2的正輸入端+IN端、下半波固態(tài)繼電器U3的正輸入端+IN端、交流固態(tài)繼電器U4的正輸入端+IN端均與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，上半波固態(tài)繼電器U2的陽極A端與電網(wǎng)A相電壓端UA端連接，下半波固態(tài)繼電器U3的陰極K端與電網(wǎng)B相電壓端UB端連接。
[0013]本發(fā)明所使用的包括穩(wěn)壓電源模塊U0、正反轉(zhuǎn)模塊U1、上半波固態(tài)繼電器U2、上半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4、處理器ICl等在內(nèi)的所有器件均采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，可以通過市場取得。例如:穩(wěn)壓電源模塊采用WAN2.5-5，半波固態(tài)繼電器采用SSR-380D10XP型產(chǎn)品，交流固態(tài)繼電器采用SSR-H380D型產(chǎn)品，處理器采用Atmega328等。
[0014]本發(fā)明工作過程如下:
本發(fā)明電路有如下四種工作狀態(tài):
1、停止?fàn)顟B(tài):
(I)正常停止?fàn)顟B(tài):當(dāng)來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端的信號為低電平時(shí)(W/S=O，邏輯信號)，處理器ICl的5個(gè)輸出端01、02、03、04、05端均輸出高電平，則正反轉(zhuǎn)模塊Ul、上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4均處于關(guān)斷狀態(tài)，三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M因其三相繞組不通電而處于停止?fàn)顟B(tài)。
[0015](2)對異常指令的保護(hù)性停止?fàn)顟B(tài):當(dāng)來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端信號、正轉(zhuǎn)指令端信號UF、反轉(zhuǎn)指令端信號UR均為高電平時(shí)，為錯(cuò)誤指令，則處理器ICl的5個(gè)輸出端01、02、03、04、05端均輸出高電平，則正反轉(zhuǎn)模塊Ul、上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4均處于關(guān)斷狀態(tài)，三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M因其三相繞組不通電而處于停止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行安全保護(hù)。[0016]2、正轉(zhuǎn)狀態(tài):
當(dāng)來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端信號為高電平、正轉(zhuǎn)指令端信號UF為高電平、反轉(zhuǎn)指令端信號UR為低電平時(shí)，處理器ICl的第I輸出端01為低電平，其余的輸出端
02、03、04、05端均輸出高電平，則上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4均處于關(guān)斷狀態(tài),而正反轉(zhuǎn)模塊Ul的A相輸出端U端與A相輸入端A端導(dǎo)通、Ul的B相輸出端V端與B相輸入端B端導(dǎo)通、Ul的C相輸出端W端與C相輸入端C端導(dǎo)通,三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0017]3、反正狀態(tài):
當(dāng)來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端信號為高電平、正轉(zhuǎn)指令端信號UF為低電平、反轉(zhuǎn)指令端信號UR為高電平時(shí)，處理器ICl的第2輸出端02為低電平，其余的輸出端
01、03、04、05端均輸出高電平，則上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4均處于關(guān)斷狀態(tài),而正反轉(zhuǎn)模塊Ul的A相輸出端U端與A相輸入端A端導(dǎo)通、Ul的B相輸出端V端與C相輸入端C端導(dǎo)通、Ul的C相輸出端W端與B相輸入端B端導(dǎo)通,三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0018]4、停車制動狀態(tài):
在來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端信號為高電平期間，當(dāng)出現(xiàn)如下情況:(I)電機(jī)M先處于正轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，然后出現(xiàn)正轉(zhuǎn)指令端信號UF由高電平變?yōu)榈碗娖剑?2 )電機(jī)M先處于反轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，然后出現(xiàn)反轉(zhuǎn)指令端信號UR為高電平變?yōu)榈碗娖?。則處理器ICl對應(yīng)的第I輸出端01端或第2輸出端02端先從低電平變?yōu)楦唠娖?，正反轉(zhuǎn)模塊Ul處于關(guān)斷狀態(tài)，此后，處理器ICl延時(shí)I個(gè)電網(wǎng)周期后使其輸出端03端、04端、05端均輸出低電平，使得上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4均處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣，經(jīng)交流固態(tài)繼電器U4與電感LI使三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的b相繞組與c相繞組并聯(lián)、而電網(wǎng)A相供電端UA端與B相供電端UB端間的電壓經(jīng)上半波固態(tài)繼電器U2與下半波固態(tài)繼電器U3給三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的a相繞組與b相繞組供電，且因上半波固態(tài)繼電器U2與下半波固態(tài)繼電器U3的輸出級均為逆阻型晶閘管，只能單向?qū)щ?，這使得三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的三相繞組被重構(gòu)成了單回路，且供電電壓只是交流電網(wǎng)A、B相間線電壓的半周波，故可使三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M產(chǎn)生附加制動轉(zhuǎn)矩，使之快速制動、停車，這種制動控制狀態(tài)持續(xù)幾個(gè)電網(wǎng)周期后，處理器ICl即使其5個(gè)輸出端01端、02端、03端、04端、05端均輸出高電平，則正反轉(zhuǎn)模塊U1、上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4均處于關(guān)斷狀態(tài)，制動結(jié)束。這在定位控制場合，可大幅提高定位精度，也適于恒速往復(fù)運(yùn)動的控制應(yīng)用場合。
【權(quán)利要求】
1.三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)快速制動電路，包括運(yùn)行控制電路、低速同步電機(jī)驅(qū)動電路，其特征在于: 運(yùn)行控制電路包括穩(wěn)壓電源模塊U0、鐘振U5、處理器ICl、濾波電容C3，穩(wěn)壓電源模塊UO的供電端L端與電網(wǎng)B相電壓端UB端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的零線端N端與電網(wǎng)C相電壓端UC端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的輸出電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，穩(wěn)壓電源模塊UO的地端GND端接地；鐘振U5的輸出端OUT與處理器ICl的時(shí)鐘輸入端XT端連接，鐘振U5的電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，鐘振U5的地端GND端接地；ICl的電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端、濾波電容C3的一端連接，ICl的地端GND端接地，濾波電容C3的另一端接地，ICl的第I輸入端Il端與正轉(zhuǎn)指令端UF端連接，處理器ICl的第2輸入端12端與反轉(zhuǎn)指令端UR端連接，處理器ICl的第3輸入端13端與工作/停止使能端W/S端連接，處理器ICl的第I輸出端01端與正反轉(zhuǎn)模塊Ul的正轉(zhuǎn)控制端F端連接，處理器ICl的第2輸出端02端與正反轉(zhuǎn)模塊Ul的反轉(zhuǎn)控制端R端連接，處理器ICl的第3輸出端03端與交流固態(tài)繼電器U4的負(fù)輸入端-1N端連接，處理器ICl的第4輸出端04端與上半波固態(tài)繼電器U2的負(fù)輸入端-1N端連接,處理器ICl的第5輸出端05端與下半波固態(tài)繼電器U3的負(fù)輸入端-1N端連接； 低速同步電機(jī)驅(qū)動電路包括正反轉(zhuǎn)模塊U1、上半波固態(tài)繼電器U2、下半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4、電感L1、AB相電阻Rl、AB相電容Cl、BC相電阻R2、BC相電容C2、三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M,正反轉(zhuǎn)模塊Ul的A相電源輸入端A端與電網(wǎng)A相電壓端UA端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的B相電源輸入端B端與電網(wǎng)A相電壓端UB端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的C相電源輸入端C端與電網(wǎng)C相電壓端UC端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的共陽端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接,正反轉(zhuǎn)模塊Ul的A相輸出端U端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的A相繞組端a端、上半波固態(tài)繼電器U2的陰極K端、AB相電阻Rl的一端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的B相輸出端V端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的B相繞組端b端、下半波固態(tài)繼電器U3的陽極A端、BC相電阻R2的一端、AB相電容Cl的一端、電感LI的一端連接，正反轉(zhuǎn)模塊Ul的C相輸出端W端與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)M的C相繞組端c端、交流固態(tài)繼電器U4的第2交流端AC2端、BC相電容C2的一端連接，交流固態(tài)繼電器U4的第I交流端ACl端與電感LI的另一端連接，AB相電阻Rl的另一端與AB相電容Cl的另一端連接，BC相電阻R2的另一端與BC相電容C2的另一端連接，上半波固態(tài)繼電器U2的正輸入端+IN端、下半波固態(tài)繼電器U3的正輸入端+IN端、交流固態(tài)繼電器U4的正輸入端+IN端均與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，上半波固態(tài)繼電器U2的陽極A端與電網(wǎng)A相電壓端UA端連接，下半波固態(tài)繼電器U3的陰極K端與電網(wǎng)B相電壓端UB端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)快速制動電路，其特征在于: 所述的穩(wěn)壓電源模塊UO、正反轉(zhuǎn)模塊Ul、上半波固態(tài)繼電器U2、上半波固態(tài)繼電器U3、交流固態(tài)繼電器U4、處理器ICl均采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，能夠通過市場取得；所述的穩(wěn)壓電源模塊采用WAN2.5-5，半波固態(tài)繼電器采用SSR-380D10XP型產(chǎn)品，交流固態(tài)繼電器采用SSR-H380D型產(chǎn)品，處理器采用Atmega328。
【文檔編號】H02P6/24GK104038117SQ201410211639
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】陳德傳, 盧玲 申請人:杭州電子科技大學(xué)