[發明專利]用于動態電動機制動的方法和系統

無效

• 申請號: 200910150364.7
• 申請日: 2009-06-16
• 公開（公告）號: CN101610056A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: B·阿努拉達;M·喬拉;A·薩塔帕蒂
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02P3/12
• 分類號: H02P3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;曹 若

技術領域

本發明一般地涉及電動機，尤其涉及用于電動機動態制動的控制方案。

背景技術

當直流電動機旋轉時，各繞組產生稱為反電動勢或反EMF的電壓，其對抗供給繞組的電源電壓。在正常運行條件下，反EMF的極性與電動機電源電壓的極性是反向的。三相逆變器橋配置用于控制電動機轉速和扭矩。

一般地，例如是制動電阻器的外部硬件電路用來抵消電動機所產生的反EMF。然而，由于這需要額外的硬件，因此定義動態電動機制動方案以抵消反EMF是有利的。

在用于醫學影像手術中的血管歪斜手術臺(table)的示例中，手術臺使用BLDC(Blade?Less?Direct?Current)電動機來定位工作臺。當電動機旋轉時極性與電源電壓的極性相反的反EMF產生。當工作臺向重力方向移動時，電動機在發電模式下起作用并且反EMF的極性反向。在發電模式中，反EMF增強電源電壓。在此模式期間，電動機將能量注回電壓電源，從而使電源電壓增加到特定限制之上，這就可能致使工作臺電子件的破壞。因此需要耗散反向能量，按照慣例，通過使用制動電阻器來完成。這些電阻器相對較大并產生熱。而且這些制動電阻器不能與電動機相關的正常開關電路一起封裝，因而不得不單獨封裝。

因此，需要在沒有任何外部硬件電路的情況下通過耗散反向能量將電源電壓保持在容許極限內。

發明內容

上文所提的缺點、不足和問題在本文進行了解決，通過閱讀和理解下面的說明也可對其理解。

本發明的一個實施例提供了一種用于動態電動機制動的方法。該方法包括：在換向序列(commutation?sequence)的非電流供應期間，通過間歇地使電動機繞組短路以將電動機內的反向能量耗散在電動機繞組內，其中，通過同時接通三相橋電動機控制器中所有的連接到電壓電源或地線的開關來使電動機繞組短路。

在另一個實施例中，公開了一種電動機制動方法。該方法包括：提供用于控制電動機的脈沖帶寬調制(PWM)信號；使用PWM信號觸發三相橋電動機控制器，其中三相橋電動機控制器可配置成具有并聯連接的三個支線(leg)，各支線具有串聯連接的上部開關和下部開關，并且其中，所有支線中的上部開關和下部開關一起分別組成第一行和第二行；并且同時接通一行中的所有開關，該行是基于檢測各行中的至少兩個工作開關來進行選擇的。

在另一個實施例中，公開了一種制動無電刷式直流電動機的方法。該方法包括：提供具有并聯連接的三個支線的三相橋電動機控制器，各支線具有串聯連接到電壓電源的上部開關和連接到地線的下部開關，其中這些支線的上部開關和下部開關配置成第一行和第二行；識別電動機內所產生的反向能量；選擇至少一個在非電流導通期間在一行中具有至少兩個工作開關的該行；激活所選行中的非工作開關；以及通過電動機繞組耗散反向能量。

在另一個實施例中，公開了一種電動機制動系統。該系統包括：以預定換向序列產生脈沖帶寬調制(PWM)信號的脈沖帶寬發生器；多個連接為三相橋電動機控制器的開關；和配置成產生關于所產生的反向能量的開關控制信號的處理器，該開關控制信號可配置成觸發開關以便電動機繞組間歇地短路。

在另一個實施例中，公開了一種病人手術臺。該手術臺包括：在多個方向可移動的承載病人的部件；用于控制承載病人的部件運動的無電刷式直流(DC)電動機；具有并聯連接的三個支線的三相橋電動機控制器，各支線具有串聯連接到電壓電源的上部開關和連接到地線的下部開關，這些支線的上部開關和下部開關可分別配置成第一行和第二行；以及配置成產生基于檢測到的反向能量接通一行內的所有開關的控制器，所述行基于識別一行內至少兩個工作開關來檢測。

本發明的不同其它特征、目的和優點對于閱讀過附圖和其具體實施方式的本領域技術人員而言是顯而易見的。

附圖說明

圖1是可配置成用于本發明實施例所描述的耗散反向能量的方法中的三相橋電動機控制器；

圖2是圖示使用圖1所描述的三相橋電動機控制器的制動方法的流程圖；

圖3是示出了本發明實施例所描述的DC電動機的改進換向序列的波形圖；

圖4是圖示了本發明另一個示例性實施例所描述的電動機制動方法的流程圖；

圖5是圖示了制動本發明實施例所描述的無電刷式DC電動機的方法的流程圖；

圖6是本發明實施例所描述的電動機制動系統的結構圖；

圖7是本發明實施例所描述的病人手術臺的結構圖；

圖8是血管歪斜病人手術臺運動控制器的結構圖，該控制器具有本發明實施例所描述的制動系統。

部件列表