[發(fā)明專利]一種智能電壓跟隨制動(dòng)裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710336215.4
• 申請(qǐng)日: 2017-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107134951A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何琳;徐榮武;王占友;廖健;陳宗斌;劉幫會(huì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P3/18
• 分類號(hào): H02P3/18;H02P3/22;H02M1/32
• 代理公司: 武漢華強(qiáng)專利代理事務(wù)所(普通合伙)42237
• 代理人: 康晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能電壓跟隨制動(dòng)裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電力電子技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，逆變器、伺服驅(qū)動(dòng)器等在電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用，并且均配有制動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的供電一般分類兩類，一類是恒定電壓供電，這類系統(tǒng)的特點(diǎn)是供電電壓恒定，電壓波動(dòng)不大；另一類是電池供電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的特點(diǎn)是供電的電壓會(huì)由于電池能量的損耗逐漸降低，只有當(dāng)電池的電壓下降到一定程度時(shí)，驅(qū)動(dòng)器才停止工作，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)可以在這個(gè)寬電壓范圍內(nèi)正常工作。在這兩類系統(tǒng)中，電機(jī)均在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)和發(fā)電機(jī)狀態(tài)兩種工作狀態(tài)下切換，當(dāng)拖動(dòng)系統(tǒng)處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，電能由電源流向電動(dòng)機(jī)，當(dāng)拖動(dòng)系統(tǒng)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，此時(shí)電能由電機(jī)流向驅(qū)動(dòng)器，形成的回饋電流會(huì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)管的吸收回路流向直流母線，對(duì)母線的支撐電容在短時(shí)間內(nèi)快速充電，電容的電荷快速增多，造成直流母線電壓快速上升，如果不及時(shí)將過(guò)剩的電能釋放掉，極有可能威脅電機(jī)控制器的安全，甚至燒毀電機(jī)控制器。

目前放電電壓閾值恒定的耗能制動(dòng)技術(shù)較為成熟，但這種技術(shù)有明顯的局限性，主要是放電電壓閾值不能根據(jù)母線電壓靈活調(diào)整，通用性較差。尤其是當(dāng)把這種技術(shù)應(yīng)用于變電壓供電系統(tǒng)時(shí)，由于保護(hù)電壓閾值恒定，只能按最高電壓來(lái)確定，當(dāng)母線電壓下降較多時(shí)，這種耗能制動(dòng)裝置就不能夠及時(shí)反應(yīng)母線電壓的快速上升，不能及時(shí)將母線電壓控制在其當(dāng)前水平，會(huì)造成母線電壓的快速上升，當(dāng)上升到母線電壓原有的最大值時(shí)，才啟動(dòng)放電保護(hù)，耗掉過(guò)剩的電能，這會(huì)造成母線電壓在短時(shí)間內(nèi)大范圍變化或來(lái)不及保護(hù)，極有可能威脅系統(tǒng)的安全，造成系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定。此外，即使應(yīng)用于母線電壓固定系統(tǒng)，由于電壓值的多樣性，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的多樣性，同樣會(huì)使得該技術(shù)顯得不夠靈活。因此需要研制一種智能電壓跟隨制動(dòng)裝置來(lái)解決該問(wèn)題，能夠自動(dòng)適應(yīng)母線電壓的變化，實(shí)現(xiàn)放電電壓閾值的在線自動(dòng)整定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述不足提供一種智能電壓跟隨制動(dòng)裝置及其控制方法。

本發(fā)明公開(kāi)一種智能電壓跟隨制動(dòng)裝置，包括:

隔離濾波模塊，用于將電源系統(tǒng)中的干擾濾除，減少通過(guò)電源傳導(dǎo)的強(qiáng)干擾對(duì)裝置的影響；

母線電壓采樣模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓變化，為確定放電電壓閾值提供依據(jù)；

母線電流采樣模塊，用于檢測(cè)母線電流的方向，確定電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前處于電動(dòng)狀態(tài)還是發(fā)電狀態(tài)，為母線電壓當(dāng)前值的確定提供判據(jù)，當(dāng)電流正向流動(dòng)時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)處于電動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)采集的母線電壓可以作為母線電壓的當(dāng)前值，當(dāng)電流負(fù)向流動(dòng)時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)處于發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)的電壓值不能作為母線電壓的當(dāng)前值；

溫度采樣模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控制動(dòng)主回路模塊是否過(guò)熱；

信號(hào)采集調(diào)理模塊，用于將采集到的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與調(diào)理，提高采集的精度；

過(guò)壓保護(hù)模塊,用于在系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行保護(hù)功能；

過(guò)流保護(hù)模塊,用于在系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)流狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行保護(hù)功能；

過(guò)溫保護(hù)模塊，用于在系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)溫狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行保護(hù)功能；

通信模塊，用于與系統(tǒng)其它模塊通信讀取母線電壓，為系統(tǒng)提供裝置當(dāng)前的狀態(tài)信息；

驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)制動(dòng)主回路模塊；

看門(mén)狗模塊，用于防止程序跑飛；

中央處理器模塊，用于負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，包括采樣、通信以及故障邏輯判斷；

制動(dòng)主回路模塊，通過(guò)耗能電阻實(shí)現(xiàn)制動(dòng)過(guò)程中多余電能的消耗。

所述的智能電壓跟隨制動(dòng)裝置的控制方法包括以下步驟：

步驟1：系統(tǒng)上電后，看門(mén)狗模塊停止工作，進(jìn)行系統(tǒng)初始化；

步驟2：完成必要的系統(tǒng)配置后開(kāi)看門(mén)狗，開(kāi)始與驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通信，讀取所需的信息，并采集電流、電壓以及溫度物理量；

步驟3：判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，并置相關(guān)標(biāo)志位；

步驟4：判斷所采集的母線電壓是否有效，在有效的情況下確定母線電壓當(dāng)前值，并根據(jù)母線電壓當(dāng)前值計(jì)算放電電壓閾值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，防止母線過(guò)電壓。

所述步驟3具體包括以下步驟：

步驟31：首先判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象，如果系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象，則進(jìn)行過(guò)流故障處理；如果系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象，則轉(zhuǎn)下一步；

步驟32：其次判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，如果系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，則進(jìn)行過(guò)熱故障處理；如果系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，則轉(zhuǎn)下一步；