[發明專利]實現電機快速能耗制動的電路

有效

• 申請號: 201310091149.0
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103199772A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王男;陸飛;楊喜軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02P3/22
• 分類號: H02P3/22
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種電力電子技術領域的快速制動技術，具體地，涉及一種實現電機快速能耗制動的電路。

背景技術

快速制動技術是工業應用技術的重要組成部分。隨著某些工業領域的迅猛發展，如單相交流電源供電的工業縫紉機（500W）、數控機床（5.0kW以下）等需要快速定位的電力電子變換器，對于使得電動機快速準確停車的快速制動技術的要求越來越高。因此，散熱快，能耗小，控制策略簡單的快速制動電路符合快速制動技術的發展要求，具有良好的應用前景。

快速制動方案有很多種，目前比較常用的為能耗制動方案，在變頻器的直流回路設置功率電阻與功率開關串聯，在制動時通過控制功率開關的占空比，使得功率電阻耗能，轉移電動機制動時回饋的能量，實施制動。這種制動方式，是耗能方式，制動的快速效果尚有不足。

經過對現有適合快速制動技術的檢索發現，文章《一種無刷直流電動機快速制動準確定位控制方案的設計》（《工礦自動化》，2010第9期）中描述的在電動機剎車制動時，使電動機電源短接，使電動機內產生一個與慣性旋轉方向相反的旋轉磁場，使電動機快速制動。該方法控制復雜、成本較高，制動能量消耗在電動機內部，不適合頻繁制動的應用場合。原有的其它能耗制動方式中，制動時直流回路電壓不能低于電網電壓的峰值，否則制動回路需要釋放電動機的回饋能量同時，還要釋放來自電源的能量，造成制動深度不夠的情況。

為此需要采用新的快速制動技術，以便于簡化結構、簡化控制、降低成本和提高制動性能。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種實現電機快速能耗制動的電路，能夠實現快速能耗制動，具有結構簡單、控制簡便、成本低廉等優點。

為實現上述目的，本發明提供了一種實現電機快速能耗制動的電路，包括儲能裝置，能耗電路與逆變裝置。所述儲能裝置兩端與直流電源正負極相連的相連，能耗電路輸入端與所述儲能裝置相連，能耗電路輸出端與所述逆變裝置輸入端相連。

所述能耗電路為電阻電容能耗電路，包括一個MOSFET、一個電解電容、兩個電阻和一個IGBT，其中，所述MOSFET的漏極與直流電源的輸入正極相連，其源極與所述的第二節點相連；所述的電解電容與第一電阻并聯，兩端分別連接第二節點與第三節點；串聯第二電阻兩端分別連接第三節點與第四節點；所述IGBT的集電極與第四節點相連，發射極與第五節點相連；

其中，所述第二節點為所述MOSFET的源極與所述電解電容的連接點，所述第三節點為所述電解電容與所述第二電阻的連接點，所述第四節點為所述第二電阻與所述IGBT的連接點，所述第五節點為所述直流電源的輸入負極；

所述逆變裝置為相應功率等級的電壓源逆變裝置。

本發明中，所述MOSFET與IGBT的門極接受PWM脈沖控制信號，MOSFET導通時，IGBT關斷，逆變裝置正常運行，帶動電機工作；MOSFET斷態時，IGBT采用一定占空比PWM進行斬波，通過第二電阻給第二電解電容充電，第二電解電容充電的容值足夠大，同時第二電解電容向第一電阻放電，當IGBT的占空比較小時，實現常規能耗制動，當IGBT的占空比較大時，實現快速能耗制，當制動能量相當高時，與MOSFET反并聯的二極管導通，將多余能量轉移到第一電解電容，限制直流電壓升高，起到制動作用，同時防止儲能裝置的能量流向耗能電路，影響制動快速性。此外，在IGBT關斷時間，第二電解電容通過第一電阻放電，儲能復位，不影響下一次制動過程。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

本發明利用電阻與電容充放電的能耗制動原理，實現電機的快速制動，其電路結構簡單、控制簡便、安全性好，符合快速制動要求，且具有設計結構新穎、通用性強、成本低廉等優點。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明的實現電機快速能耗制動的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變型和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。