[發明專利]三相電機運轉方向控制裝置

在審

• 申請號: 201310405691.9
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103490683A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 朱志勇;黃莉莉
• 申請（專利權）人: 南京康尼電子科技有限公司
• 主分類號: H02P6/22
• 分類號: H02P6/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種軌道車輛的電機控制裝置，具體來說，是一種三相電機運轉方向的控制裝置。

背景技術

軌道交通車輛門系統是關系到列車運營和人身安全的產品，該產品關鍵的安全性要求是列車運行時，必須確保門系統處于可靠的鎖閉狀態。軌道交通車輛門系統實現開門或者關門的控制電機主要有兩種類型：直流有刷電機和直流無刷電機。直流有刷電機屬于兩相電機，直流無刷電機屬于三相電機。采用直流有刷電機具有成本比較低，制造簡單，容易控制的特點。將直流有刷電機用于車輛門系統的控制時，通常采用“H”橋控制結構，如圖2所示，在“H”橋中采用繼電器斷開其中一個通道，比如斷開M1、M4通道，使得電流只能流過M2、M3的通道。因而直流有刷電機比較容易滿足上述要求，然而直流有刷電機的結構限制，必須定期更換電機中的電刷，產品的維護成本比較高。使用無刷電機沒有定期更換電刷的要求，但是缺點是不能像直流有刷電機一樣方便地控制往同一個方向運轉。如圖3所示，對直流無刷電機進行控制時，開通驅動器的部分功率開關管，同時關閉其它功率開關管，通過改變開通與關閉的順序可以實現不同的運轉方向。電機運轉方向的取決于開通功率開關管的不同組合，以及相鄰組合的順序。

功率驅動器件的使能引腳是控制電機運轉必須滿足的前提條件，通過控制該使能引腳的電平信號，可以實現對電機的運轉方向限定。

現有技術中，采用軟件進行電機運轉方向的控制是常用的方案。如何保證軟件質量是一個非常復雜的問題，軟件完整性在提高到一定水平后，投入的效率就會變得很低。但是，硬件電路的可靠性則容易通過恰當的設計方法達到非常高的水平。

軌道交通車輛門系統的運轉方向對于保證乘客的人身安全非常重要。在列車運行時，向關門方向運動是被允許的，向開門方向的運動絕對是禁止的。如果電機的運轉方向得不到有效的控制，乘客的人身安全受到威脅。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種安全系數高、復雜程度低的軌道車輛門系統的運轉方向控制方法。

技術方案：本發明通過如下技術手段加以實現：一種三相直流電機運轉方向控制裝置，包括功率模塊、功率驅動器件、可編程控制器、限定控制模塊，所述可編程控制器連接功率驅動器件，功率驅動器件連接功率模塊，功率模塊連接電機，在電機上設置位置編碼器，位置編碼器與限定控制模塊相連接。

所述限定控制模塊內設置六種狀態信息和兩個旋向信息，每一個狀態信息對應電機轉子所處的角度位置，每一個旋向信息對應電機的運轉方向。

所述限定控制模塊實時獲取位置編碼器的邏輯，并與自身狀態信息進行配對比較，從而獲得電機的旋向信息。

所述限定控制模塊輸出的旋向信息輸入到功率驅動器件，對電機的進行旋向限定。

有益效果：本發明與現有技術相比，本發明創造使得將三相電機用于控制門系統的安全性能更容易獲得。門系統在車輛運行時不能被打開這一要求，不僅依賴于軟件控制，同時還由限定控制模塊采用硬件進行保障，這樣起到雙重保障的效果。而車輛停止運行時，門系統可以正常地開門或者關門。門系統不需要增加額外的電氣裝置對鎖閉系統進行冗余設計，已經能夠保證系統的安全性，因而可以降低軟件開發和材料成本。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為直流有刷電機的內部結構示意圖，和H橋導通示意圖。

圖3為限定控制模塊內設置的六種狀態，位置編碼器的邏輯及功率驅動器件輸出給功率模塊的驅動信號的對應示意圖。

圖4為本發明電路連接示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明進行進一步詳述：

本發明涉及一種三相電機的運動方向的控制系統，如圖1所示，其包括功率模塊、功率驅動模塊、可編程控制器、限定控制模塊，所述可編程控制器連接功率驅動器件，功率驅動器件連接功率模塊，功率模塊連接電機，在電機上設置位置編碼器，位置編碼器與限定控制模塊相連接。

如圖4所示，由于直流無刷電機在運轉時一般通過六個功率管輪流工作對電機的方向進行控制，因此控制模塊內設置六種狀態信息和兩個旋向信息，每一個狀態信息對應電機轉子所處的角度位置，每一個旋向信息對應電機的運轉方向。當電機轉子處于某個的角度位置時，電機的位置編碼器將狀態信息發送至限定控制模塊。

所述限定控制模塊實時獲取位置編碼器的邏輯，并與自身狀態信息進行配對比較。具體來說我們定義6個狀態分別為S1-S6，則電機運轉方向一定是S1、S2……S6或者S6、S5……S1，限定控制模塊首先內置電機運轉的邏輯，如正轉時為S1、S2至S6進行轉換，而反轉時為S6、S5至S1轉換，當狀態信息送至限定控制模塊時，模塊讀取信息并加以配對，狀態信息是按照順序依次送達的，根據狀態信息送達的順序，可以限定控制模塊可以判斷出電機的運轉方向，限定控制模塊發送運轉方向的指示電平信號至功率驅動器件，功率驅動器件如果收到禁止運轉的電平信號，立刻控制功率模塊停止供電，電機停止。