專利名稱：錐形電機停機控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種錐形電機停機控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
錐形電機(電動葫蘆)是一種自帶剎車的定子與轉(zhuǎn)子成錐形的三相異步電動機，其集動力與制動力于一體。這種電機具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，起動轉(zhuǎn)矩大，制動迅速可靠，使用安全等特點，因其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，在中小起重現(xiàn)場廣泛應(yīng)用。錐形電機適應(yīng)頻繁起動，制動和正反轉(zhuǎn)交替運行的場合，其工作原理是電機的定子內(nèi)腔與轉(zhuǎn)子外形都呈錐形，構(gòu)成電磁抱閘裝置，電磁抱閘裝置根據(jù)錐形電機中定、轉(zhuǎn)子之間的電磁力與彈簧力之間的共同作用來實現(xiàn)開閘與抱閘動作。具體地，錐形電機的錐形制動環(huán)鑲于風(fēng)扇制動輪上，靜制動環(huán)鑲在后端蓋上；定子端通入三相交流電后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，同時產(chǎn)生軸向磁拉力，使轉(zhuǎn)子軸向移動并壓縮彈簧，使得風(fēng)扇制動輪上的錐形環(huán)與靜制動環(huán)離開，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動；定子斷電后，軸向磁拉力消失，轉(zhuǎn)子在彈簧作用下，連同風(fēng)扇制動輪一起復(fù)位，使動、靜制動環(huán)接觸，產(chǎn)生摩擦力矩，迫使電機立即停轉(zhuǎn)。上述錐形電機在斷開供電的瞬間還存在剩磁，并按一定的時間常數(shù)逐漸衰減。因此定、轉(zhuǎn)子之間的電磁力不會立即消失，這將延緩制動器的抱閘動作，從而導(dǎo)致停機出現(xiàn)額外的下滑量。這個額外的下滑量會影響錐形電機停機時的定位準(zhǔn)確性，在一些場合還會產(chǎn)生嚴(yán)重的安全問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對上述錐形電機停機時無法立即消磁而導(dǎo)致安全隱患的問題，提供一種錐形電機停機控制系統(tǒng)及方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種錐形電機停機控制系統(tǒng)，所述錐形電機通過變頻器驅(qū)動轉(zhuǎn)動，所述系統(tǒng)包括電流檢測單元、驅(qū)動控制單元以及計時器單元，其中所述電流檢測單元，用于檢測變頻器的輸出電流；所述計時器單元，用于計時控制；所述驅(qū)動控制單元，用于在錐形電機關(guān)閉后的預(yù)設(shè)時間內(nèi)，在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元第一組橋臂，并在變頻器輸出電流小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通所述逆變單元的第一組橋臂。在本發(fā)明所述的錐形電機停機控制系統(tǒng)中，所述驅(qū)動控制單元包括判斷子單元、第一控制子單元、第二控制子單元；所述判斷子單元，用于判斷變頻器輸出電流是否大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值及變頻器輸出電流是否小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值；所述第一控制子單元，用于在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元第一組橋臂；所述第二控制子單元，用于在所述輸出電流小于所述預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通所述逆變單元的第一組橋臂。在本發(fā)明所述的錐形電機停機控制系統(tǒng)中，所述電流檢測單元通過檢測變頻器三相輸出中的任意兩相輸出獲得變頻器的輸出電流。
在本發(fā)明所述的錐形電機停機控制系統(tǒng)中，所述第一組橋臂為逆變單元的三相上橋臂或者三相下橋臂。在本發(fā)明所述的錐形電機停機控制系統(tǒng)中，所述電流上限閾值不大于變頻器額定電流的150%。本發(fā)明還提供一種錐形電機停機控制方法，所述錐形電機通過變頻器驅(qū)動轉(zhuǎn)動，包括以下步驟(a)在接收到變頻器停機命令后關(guān)閉變頻器逆變單元的第一組橋臂和第二組橋臂；(b)判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)時間，并在達(dá)到預(yù)設(shè)時間前執(zhí)行步驟(C)，否則執(zhí)行步驟Cd)；(C)在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元的第一組橋臂，并在變頻器輸出電流小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通所述逆變單元的第一組橋臂；(d)關(guān)閉所述變頻器的逆變單元的第一組橋臂。在本發(fā)明所述的錐形電機停機控制方法中，所述步驟(C)包括(Cl)判斷變頻器輸出電流是否大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值，并在輸出電流大于所述預(yù)設(shè)的電流上限閾值時執(zhí)行步驟(c2)，否則執(zhí)行步驟(c3);(c2)關(guān)閉逆變單元第一組橋臂，并返回步驟(b)；(c3)判斷變頻器輸出電流是否小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值，并在所述輸出電流小于所述預(yù)設(shè)的電流下限閾值時執(zhí)行步驟(c4)，否則返回步驟(b)(c4)開通所述逆變單元的第一組橋臂，并返回步驟(b)。在本發(fā)明所述的錐形電機停機控制方法中，所述步驟(C)中的變頻器輸出電流通過檢測變頻器三相輸出中的任意兩相輸出獲得。在本發(fā)明所述的錐形電機停機控制方法中，所述第一組橋臂為逆變單元的三相上橋臂或者三相下橋臂。在本發(fā)明所述的錐形電機停機控制方法中，所述電流上限閾值不大于變頻器額定電流的150%。本發(fā)明的錐形電機停機控制系統(tǒng)及方法，通過在變頻器停機時控制三相輸出短路對錐形電機進(jìn)行消磁處理。本發(fā)明可使錐形電機中的剩磁迅速衰減到不能阻礙其電磁抱閘裝置的動作，能有效加快錐形電機停機時的快速抱閘響應(yīng)，提升了電動葫蘆使用安全性。


圖1是本發(fā)明錐形電機停機控制系統(tǒng)實施例的示意圖。圖2是圖1中的驅(qū)動控制單元實施例的示意圖。圖3是本發(fā)明錐形電機停機控制方法實施例的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明通過在錐形電機停機時使控制錐形電機的變頻器的逆變單元的三相上橋臂或者三相下橋臂短路，實現(xiàn)錐形電機消磁的控制。如圖1所示，是本發(fā)明錐形電機停機控制系統(tǒng)實施例的示意圖，其中錐形電機通過變頻器驅(qū)動轉(zhuǎn)動。本實施例中的錐形電機停機控制系統(tǒng)包括電流檢測單元U、驅(qū)動控制單元12以及計時器單元13。上述電流檢測單元11、驅(qū)動控制單元12以及計時器單元13可集成到變頻器并結(jié)合軟件實現(xiàn)。在實際應(yīng)用中，上述電流檢測單元11、驅(qū)動控制單元12以及計時器單元13也可通過單獨的硬件和軟件來實現(xiàn)，其通過向變頻器的逆變單元輸出控制信號實現(xiàn)錐形電機停機控制。上述電流檢測單元11用于檢測變頻器的輸出電流。具體地，該電流檢測單元11連接有兩個電流檢測元件HLl和HL2，這兩個電流檢測元件HLl和HL2連接于變頻器的U、V、W三相輸出線中的任意兩相輸出線，以檢測變頻器輸出三相電流值。電流檢測單元11經(jīng)由電流檢測元件HLl和HL2獲取對應(yīng)輸出線上的電流信號，將其做模數(shù)轉(zhuǎn)換處理并進(jìn)行轉(zhuǎn)換計算，獲取三相輸出線電流提供給驅(qū)動控制單元12。在圖1所示系統(tǒng)中，兩個電流檢測元件HLl和HL2連接于U、V兩相輸出線，在具體應(yīng)用中，電流檢測元件也可連接于U、W或者其他任意兩相輸出線上。同理，在具體應(yīng)用中，也可使用一個采樣電阻連接于直流母線進(jìn)行三相電流檢測等其他電流采樣方式。計時器單元13用于計時控制。該計時器單元13設(shè)定錐形電機停機控制短路時間，該短路時間根據(jù)不同的應(yīng)用場合設(shè)定。具體地，短路時間應(yīng)該要大于預(yù)計的錐形電機消磁時間。驅(qū)動控制單元12用于在錐形電機關(guān)閉(即接收到變頻器停機命令)后的預(yù)設(shè)時間(即計數(shù)器單元13中設(shè)定的短路時間)內(nèi)，根據(jù)檢測單元11提供的變頻器輸出電流，控制變頻器中三相橋臂QfQ6的開關(guān)狀態(tài)，以變頻器內(nèi)部短路的方式實現(xiàn)錐形電機的快速消磁，從而實現(xiàn)電動葫蘆的停機快速抱閘。具體地，該驅(qū)動控制單元12在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元第一組橋臂，并在變頻器輸出電流小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通逆變單元的第一組橋臂。電流上限閾值和電流下限閾值可根據(jù)實際工作情況設(shè)定，通常電流上限閾值不大于變頻器額定電流的150%，并且電流上限閾值越大消磁過程越快。上述第一組橋臂可以為變頻器逆變單元的三相上橋臂Q1、Q3、Q5，也可以是變頻器逆變單元的三相下橋臂Q2、Q4、Q6。在第一組橋臂為三相上橋臂時，第二組橋臂為三相下橋臂；而在第一組橋臂為三相下橋臂時，第二組橋臂為三相上橋臂。上述錐形電機停機控制系統(tǒng)通過在變頻器停機后的設(shè)定時間內(nèi)進(jìn)行短路控制，保證實現(xiàn)錐形電機內(nèi)部完全消磁，能有效加快錐形電機停機時的快速抱閘響應(yīng)，提升了電動葫蘆使用安全性。此外，電流檢測單元11也可使用轉(zhuǎn)換計算得到的單相輸出最大電流。而驅(qū)動控制單元12則根據(jù)上述單向輸出最大電流進(jìn)行逆變單元短路控制。如圖2所示，上述錐形電機停機控制系統(tǒng)的驅(qū)動控制單元12在具體實現(xiàn)時，可包括判斷子單元121、第一控制子單元122、第二控制子單元123。判斷子單元121用于判斷變頻器輸出電流是否大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值及該變頻器輸出電流是否小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值。第一控制子單元122用于在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元的第一組橋臂。第二控制子單元123用于在輸出電流小于所述預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通逆變單元的第一組橋臂。上述第一組橋臂可以為變頻器逆變單元的三相上橋臂Q1、Q3、Q5，也可以是變頻器逆變單元的三相下橋臂Q2、Q4、Q6。本發(fā)明還提供一種對應(yīng)的錐形電機停機控制方法，其中錐形電機通過變頻器驅(qū)動轉(zhuǎn)動，其在接收到變頻器停機命令后關(guān)閉變頻器逆變單元的第一組橋臂和第二組橋臂，并在達(dá)到預(yù)設(shè)時間前若變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值，則關(guān)閉逆變單元第一組橋臂，若變頻器輸出電流小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值，則開通所述逆變單元的第一組橋臂。在達(dá)到預(yù)設(shè)時間后，關(guān)閉變頻器的逆變單元的第一組橋臂。上述方法中，第一組橋臂可以為變頻器逆變單元的三相上橋臂Ql、Q3、Q5，也可以是變頻器逆變單元的三相下橋臂Q2、Q4、Q6。在第一組橋臂為三相上橋臂時，第二組橋臂為三相下橋臂；而在第一組橋臂為三相下橋臂時，第二組橋臂為三相上橋臂。如圖3所示，是上述錐形電機停機控制方法實施例的示意圖。該方法包括以下步驟步驟S31 :在收到變頻器停機命令后，關(guān)閉三相上橋臂Q1、Q3、Q5與三相下橋臂Q4、Q2、Q6，確保變頻器的輸出完全關(guān)閉。步驟S32 :根據(jù)定時器的時間設(shè)定，判斷是否已經(jīng)達(dá)到短路控制完成時間。如果已經(jīng)到達(dá)控制完成時間，則執(zhí)行步驟S38 ;如果尚未到達(dá)控制完成時間，則執(zhí)行步驟S33。步驟S33 :檢測變頻器輸出電流，并繼續(xù)執(zhí)行步驟S34。該步驟中的變頻器輸出電流通過檢測變頻器三相輸出中的任意兩相輸出獲得。步驟S34:判斷變頻器輸出電流是否大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值，并在輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時執(zhí)行步驟S35，否則執(zhí)行步驟S36。電流上限閾值可根據(jù)實際工作情況設(shè)定，通常電流上限閾值不大于變頻器額定電流的150%，并且電流上限閾值越大消磁過程越快。步驟S35 :關(guān)閉變頻器逆變單元三相下橋臂Q4、Q6、Q2，并返回步驟S32。步驟S36 :進(jìn)一步判斷變頻器輸出電流是否小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值，并在輸出電流小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值時執(zhí)行步驟S37，否則返回步驟S32 (即在輸出電流介于電流上限閾值和電流下限閾值之間時，使變頻器逆變單元三相下橋臂Q4、Q6、Q2保持原來狀態(tài))。電流下限閾值可根據(jù)實際工作情況設(shè)定，通常下限閾值越大消磁過程越快。步驟S37 :開通變頻器逆變單元三相下橋臂Q4、Q6、Q2，并返回步驟S32。步驟S38 :關(guān)閉變頻器逆變單元的三相下橋臂Q4、Q6、Q2，完成短路控制流程。整個過程中，變頻器逆變單元的三相上橋臂Ql、Q3、Q5保持關(guān)閉。上述方法中采用了關(guān)閉變頻器逆變單元三相上橋臂Q1、Q3、Q5，同時開通變頻器逆變單元三相下橋臂Q4、Q6、Q2進(jìn)行短路的方式實現(xiàn)消磁控制。在具體應(yīng)用中，也可以采用關(guān)閉變頻器逆變單元三相下橋臂Q4、Q6、Q2，同時開通變頻器逆變單元三相上橋臂Ql、Q3、Q5進(jìn)行短路的方式實現(xiàn)消磁控制。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種錐形電機停機控制系統(tǒng)，所述錐形電機通過變頻器驅(qū)動轉(zhuǎn)動，其特征在于:所述系統(tǒng)包括電流檢測單元、驅(qū)動控制單元以及計時器單元，其中:所述電流檢測單元，用于檢測變頻器的輸出電流；所述計時器單元，用于計時控制；所述驅(qū)動控制單元，用于在錐形電機關(guān)閉后的預(yù)設(shè)時間內(nèi)，在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元第一組橋臂，并在變頻器輸出電流小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通所述逆變單元的第一組橋臂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形電機停機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動控制單元包括判斷子單元、第一控制子單元、第二控制子單元；所述判斷子單元，用于判斷變頻器輸出電流是否大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值及變頻器輸出電流是否小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值；所述第一控制子單元，用于在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元第一組橋臂；所述第二控制子單元，用于在所述輸出電流小于所述預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通所述逆變單元的第一組橋臂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形電機停機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電流檢測單元通過檢測變頻器三相輸出中的任意兩相輸出獲得變頻器的輸出電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形電機停機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第一組橋臂為逆變單元的三相上橋臂或者三相下橋臂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形電機停機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電流上限閾值不大于變頻器額定電流的150%。
6.一種錐形電機停機控制方法，所述錐形電機通過變頻器驅(qū)動轉(zhuǎn)動，其特征在于:包括以下步驟: Ca)在接收到變頻器停機命令后關(guān)閉變頻器逆變單元的第一組橋臂和第二組橋臂； (b)判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)時間，并在達(dá)到預(yù)設(shè)時間前執(zhí)行步驟(C)，否則執(zhí)行步驟(d)；(C)在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元的第一組橋臂，并在變頻器輸出電流小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通所述逆變單元的第一組橋臂； Cd)關(guān)閉所述變頻器的逆變單元的第一組橋臂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的錐形電機停機控制方法，其特征在于:所述步驟(c)包括: (Cl)判斷變頻器輸出電流是否大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值，并在輸出電流大于所述預(yù)設(shè)的電流上限閾值時執(zhí)行步驟(c2)，否則執(zhí)行步驟(c3); (c2)關(guān)閉逆變單元第一組橋臂，并返回步驟(b)； (c3)判斷變頻器輸出電流是否小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值，并在所述輸出電流小于所述預(yù)設(shè)的電流下限閾值時執(zhí)行步驟(c4)，否則返回步驟(b) (c4)開通所述逆變單元的第一組橋臂，并返回步驟(b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的錐形電機停機控制方法，其特征在于:所述步驟(c)中的變頻器輸出電流通過檢測變頻器三相輸出中的任意兩相輸出獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的錐形電機停機控制方法，其特征在于:所述第一組橋臂為逆變單元的三相上橋臂或者三相下橋臂。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的錐形電機停機控制方法，其特征在于:所述電流上限閾值不大于變頻器額定電流的150%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種錐形電機停機控制系統(tǒng)，所述錐形電機通過變頻器驅(qū)動轉(zhuǎn)動，包括電流檢測單元、驅(qū)動控制單元以及計時器單元，其中所述電流檢測單元，用于采樣變頻器的輸出電流；所述計時器單元，用于計時控制；所述驅(qū)動控制單元，用于在錐形電機關(guān)閉后的預(yù)設(shè)時間內(nèi)，在變頻器輸出電流大于預(yù)設(shè)的電流上限閾值時關(guān)閉逆變單元第一組橋臂，并在變頻器輸出電流小于預(yù)設(shè)的電流下限閾值時開通所述逆變單元的第一組橋臂。本發(fā)明可使錐形電機中的剩磁迅速衰減到不能阻礙其電磁抱閘裝置的動作，能有效加快錐形電機停機時的快速抱閘響應(yīng)，提升了電動葫蘆使用安全性。
文檔編號H02P3/22GK103078567SQ20121058531
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者劉星 申請人:蘇州匯川技術(shù)有限公司, 蘇州默納克控制技術(shù)有限公司, 深圳市匯川技術(shù)股份有限公司