一種可控制動(dòng)單元、制動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)變流器、變頻器等大功率設(shè)備電機(jī)進(jìn)行快速制動(dòng)的可控制動(dòng)單元，還涉及由該多個(gè)可控制動(dòng)單元構(gòu)成的制動(dòng)系統(tǒng)和使用該制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)大功率設(shè)備電機(jī)進(jìn)行快速制動(dòng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]制動(dòng)單元是實(shí)現(xiàn)變流器或者變頻器等大功率設(shè)備中電機(jī)快速制動(dòng)或位移負(fù)載可靠運(yùn)行的重要部件。當(dāng)變頻器減速停機(jī)時(shí)，其電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，使系統(tǒng)速度下降時(shí)間縮短，能量回饋加快，變頻器的直流母線電壓快速上升，如果不將回饋的能量快速消耗掉，則可能引起直流母線過(guò)壓等故障。制動(dòng)單元的主要功能就是將該回饋能量快速轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉。
[0003]對(duì)于大型傳動(dòng)等應(yīng)用場(chǎng)合，由于電機(jī)的回饋能量大，通常采用多個(gè)制動(dòng)單元并聯(lián)使用的方式，如圖1所示。制動(dòng)單元的控制一般采用變頻器觸發(fā)控制或者各制動(dòng)單元根據(jù)公共母線的電壓本地獨(dú)立控制的方式，在很多應(yīng)用場(chǎng)合，要求制動(dòng)單元工作于第二種控制方式。但是，由于各制動(dòng)單元觸發(fā)點(diǎn)電壓客觀上存在差異，可能導(dǎo)致某個(gè)觸發(fā)點(diǎn)電壓低的制動(dòng)單元先動(dòng)作，當(dāng)該制動(dòng)單元峰值制動(dòng)功率大于或者等于負(fù)載的回饋功率時(shí)，公共母線電壓下降，或者不再上升，從而公共母線上的其他制動(dòng)單元不會(huì)動(dòng)作。由于該動(dòng)作的制動(dòng)單元承擔(dān)的回饋功率不可持續(xù)，最終可能會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)制動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而發(fā)生過(guò)溫故障。此后第二個(gè)制動(dòng)單元再獨(dú)立投入運(yùn)行，甚至也發(fā)生過(guò)溫故障。如此運(yùn)行下去，將可能導(dǎo)致所有制動(dòng)單元因過(guò)溫故障而損壞。
[0004]例如，設(shè)制動(dòng)單元的設(shè)計(jì)規(guī)格為50kW持續(xù)功率，250kff峰值功率(15s/每90s)。若用戶(hù)負(fù)載的惡劣回饋工況為(l)45kW持續(xù)，則可選擇I個(gè)制動(dòng)單元；(2)200kW峰值(10s/lmin)，則可選擇I個(gè)制動(dòng)單元；(3)90kW長(zhǎng)期(lmin/5min)，則可選擇2個(gè)制動(dòng)單元并聯(lián)。
[0005]對(duì)第(3)種情況，若2個(gè)制動(dòng)單元并聯(lián)時(shí)，假設(shè)由于參數(shù)差異第一個(gè)制動(dòng)單元觸發(fā)點(diǎn)電壓為670V，第二個(gè)制動(dòng)單元觸發(fā)點(diǎn)電壓為675V。電機(jī)能量回饋制動(dòng)單元?jiǎng)幼鲿r(shí)，第一個(gè)制動(dòng)單元會(huì)先動(dòng)作。第一個(gè)制動(dòng)單元?jiǎng)幼骱?，因其峰值功?250kW)大于負(fù)載的回饋功率(90kW)，公共母線電壓會(huì)下降或者不再上升，這樣，第二個(gè)制動(dòng)單元不會(huì)動(dòng)作。如果制動(dòng)能量持續(xù)時(shí)間比較久，可能會(huì)造成第一個(gè)制動(dòng)單元最終因持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而發(fā)生過(guò)溫故障，第一個(gè)制動(dòng)單元退出運(yùn)行；此后第二個(gè)回饋單元再單獨(dú)投入運(yùn)行，也有可能會(huì)發(fā)生過(guò)溫故障。
[0006]因此，在現(xiàn)有并聯(lián)的各個(gè)制動(dòng)單元根據(jù)公共母線獨(dú)立控制的方式下，制動(dòng)單元的并聯(lián)運(yùn)行并不能達(dá)到并聯(lián)的目的，并不能提高制動(dòng)單元的峰值制動(dòng)和持續(xù)制動(dòng)功率，可能會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)單元的頻繁過(guò)溫保護(hù)，增加單個(gè)制動(dòng)單元的應(yīng)力，引起單個(gè)制動(dòng)單元的故障率

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一在于，提供一種可控制動(dòng)單元，克服現(xiàn)有制動(dòng)單元并聯(lián)使用時(shí)在本地獨(dú)立控制模式下可能發(fā)生過(guò)溫故障的缺陷。
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二在于，提供一種制動(dòng)系統(tǒng)，采用可控制動(dòng)單元，克服現(xiàn)有制動(dòng)單元并聯(lián)使用時(shí)在本地獨(dú)立控制模式下可能發(fā)生過(guò)溫故障的缺陷。
[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之三在于，提供一種制動(dòng)方法，克服現(xiàn)有制動(dòng)單元并聯(lián)使用時(shí)在本地獨(dú)立控制模式下可能發(fā)生過(guò)溫故障的缺陷。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題之一所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種可控制動(dòng)單元，包括一個(gè)兩端分別連接設(shè)備直流母線正負(fù)極的制動(dòng)單元，其特征在于，還包括一個(gè)控制器，該控制器包括控制信號(hào)輸入端、可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端和制動(dòng)單元工作狀態(tài)反饋信號(hào)端；該控制器通過(guò)其IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與該制動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)端連接實(shí)現(xiàn)對(duì)該制動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)控制。
[0011 ] 在本發(fā)明的可控制動(dòng)單元中，所述控制器為A型控制器，該A型控制器包括控制模式選擇電路、邏輯控制電路、可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)隔離電路、外部觸發(fā)控制電路和本地控制電路；
[0012]所述控制信號(hào)輸入端包括外部觸發(fā)控制信號(hào)輸入端和母線電壓信號(hào)輸入端；所述制動(dòng)單元工作狀態(tài)反饋信號(hào)端連接所述邏輯控制電路輸出端；
[0013]該可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)隔離電路與該邏輯控制電路連接，并經(jīng)所述可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端外輸出IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0014]該控制模式選擇電路為跳線、撥碼開(kāi)關(guān)或邏輯選擇電路；該控制模式選擇電路與該邏輯控制電路連接，實(shí)現(xiàn)外部觸發(fā)控制模式和本地控制模式的選擇；
[0015]該外部觸發(fā)控制電路包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，該信號(hào)轉(zhuǎn)換電路一端與該外部觸發(fā)控制信號(hào)輸入端連接，另一端與該邏輯控制電路連接；
[0016]該本地控制電路包括直流母線電壓采樣電路和滯環(huán)比較電路，該直流母線電壓采樣電路一端連接該母線電壓信號(hào)輸入端、另一端連接該滯環(huán)比較電路，該滯環(huán)比較電路與該邏輯控制電路連接。
[0017]在本發(fā)明的可控制動(dòng)單元中，所述控制器為B型控制器，該B型控制器包括邏輯控制電路、可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)隔離電路和外部觸發(fā)控制電路；
[0018]所述控制信號(hào)輸入端為外部觸發(fā)控制信號(hào)輸入端；所述制動(dòng)單元工作狀態(tài)反饋信號(hào)端連接所述邏輯控制電路輸出端；
[0019]該可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)隔離電路與該邏輯控制電路連接，并經(jīng)所述可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端外輸出可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0020]該外部觸發(fā)控制電路包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，該信號(hào)轉(zhuǎn)換電路一端與該外部觸發(fā)控制信號(hào)輸入端連接，另一端與該邏輯控制電路連接。
[0021 ] 在本發(fā)明的可控制動(dòng)單元中，所述控制器為C型控制器，該C型控制器包括邏輯控制電路、可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)隔離電路和本地控制電路；
[0022]所述控制信號(hào)輸入端為母線電壓信號(hào)輸入端；所述制動(dòng)單元工作狀態(tài)反饋信號(hào)端連接所述邏輯控制電路輸出端；
[0023]該可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)隔離電路與該邏輯控制電路連接，并經(jīng)所述可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端外輸出可控型功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0024]該本地控制電路包括直流母線電壓采樣電路和滯環(huán)比較電路，該直流母線電壓采樣電路一端連接該母線電壓信號(hào)輸入端、另一端連接該滯環(huán)比較電路，該滯環(huán)比較電路與該邏輯控制電路連接。
[0025]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題之二所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)主可控制動(dòng)單元和至少一個(gè)從可控制動(dòng)單元，該主可控制動(dòng)單元為所述A型控制器或C型控制器，所述從可控制動(dòng)單元為所述A型控制器或B型控制器；
[0026]所述主可控制動(dòng)單元和從可控制動(dòng)單元的制動(dòng)單元分別連接設(shè)備的直流母線正負(fù)極；
[0027]所述主可控制動(dòng)單元控制所述從可控制動(dòng)單元同步動(dòng)作。
[0028]在本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)中，所述主可控制動(dòng)單元的制動(dòng)單元工作狀態(tài)反饋信號(hào)端分別連接各所述從可控制動(dòng)單元的外部觸發(fā)控制信號(hào)輸入端。
[0029]在本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)中，所述主可控制動(dòng)單元的制動(dòng)單元工作狀態(tài)反饋信號(hào)端連接第一所述從可控制動(dòng)單元的外部觸發(fā)控制信號(hào)輸入端，該第一所述從可控制動(dòng)單元與其他從可控制動(dòng)單元按如下方式依次連接:前一所述從可控制動(dòng)單元的制動(dòng)單元的工作狀態(tài)反饋信號(hào)端連接后所述從可控制動(dòng)單元的制動(dòng)單元的外部觸發(fā)控制信號(hào)輸入端。
[0030]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題之三所采用的技術(shù)方案是:提供一種制動(dòng)方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0031]S1、控制制動(dòng)單元按照控制觸發(fā)條件動(dòng)作成為可控制動(dòng)單元，各可控制動(dòng)單元的制動(dòng)單元分別連接設(shè)備的直流母線正負(fù)極；
[0032]S2、設(shè)置一個(gè)可控制動(dòng)單元為主可控制動(dòng)單元，設(shè)置至少一個(gè)可控制動(dòng)單元為從可控制動(dòng)單元；
[0033]S3、使主可控制動(dòng)單元控制從可控制動(dòng)單元同步動(dòng)作。
[0034]在本發(fā)明的制動(dòng)方法中，主可控制動(dòng)單元控制從可控制動(dòng)單元同步動(dòng)作如下實(shí)現(xiàn):主可控制動(dòng)單元輸出其制動(dòng)單元工作狀態(tài)反饋信號(hào)作為其他各從可控制動(dòng)單元的輸入控制信號(hào)。
[0035]在本發(fā)