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一种电机驱动装置及电机驱动控制方法(wss1)
2012年11月9日

本发明公开了一种电机驱动装置,包括:充电?,直流蓄能?,连接于所述充电?橛胨鲋绷餍钅苣?橹,用于为充电?槲绷餍钅苣?槌涞缡碧峁┏涞缤ǖ溃换蛟诘缁贫蔽偕缒艿姆蠢√峁┓蠢⊥ǖ赖恼髂?,逆变?,在所述直流母线电压小于预设的工作电压,则判定电机当前处于电动状态,控制所述整流?榈纪ㄋ龀涞缒?橄蛩鲋绷餍钅苣?槌涞绲耐ǖ,若所述直流母线电压大于所述预设的工作电压,则判定所述电机当前处于制动状态,并控制所述可控整流?榈纪ㄓ胪獠抗驳缤耐ǖ澜缁贫脑偕缒芊蠢「驳缤目刂颇?。  另外,本发明还公开了一种电机驱动控制方法。  采用本发明,节约了能源,提高了再生电能的利用率。    
    1、一种电机驱动装置,其特征在于,包括:充电?,所述充电?橛胪獠康缭词淙攵讼嗔恢绷餍钅苣?,、用于存储直流电能;整流?,连接于所述充电?橛胨鲋绷餍钅苣?橹,用于为充电?槲绷餍钅苣?槌涞缡碧峁┏涞缤ǖ溃换蛟诘缁贫蔽偕缒艿姆蠢√峁┓蠢⊥ǖ溃荒姹淠?,与所述直流蓄能?橄嗔,将来自所述直流蓄能?榈闹绷鞯缒姹湮缁墓ぷ鞯缭矗换蚪醋缘缁慕涣鞯绲魑绷鞯纾豢刂颇?,用于根据所述直流蓄能?榱蕉说闹绷髂赶叩缪棺鞒鱿嘤Φ目刂,若所述直流母线电压小于预设的工作电压,则判定电机当前处于电动状态,并控制所述整流?榈纪ㄋ龀涞缒?橄蛩鲋绷餍钅苣?槌涞绲耐ǖ,使所述充电?槲鲋绷餍钅苣?槌涞,直到所述直流蓄能?榱蕉说闹绷髂赶叩缪勾锏皆ど璧墓ぷ鞯缪购,才控制所述逆变?榻鲋绷鞯缒姹湮缁墓ぷ鞯缪骨缁性俗蝗羲鲋绷髂赶叩缪勾笥谒鲈ど璧墓ぷ鞯缪,则判定所述电机当前处于制动状态,并控制所述可控整流?榈纪ㄓ胪獠抗驳缤耐ǖ澜缁贫脑偕缒芊蠢「驳缤。
    2、根据权利要求1所述的电机驱动装置,其特征在于,还包括:电压检测?,连接于所述滤波?槭涑龆撕退隹刂颇?橹,用于检测外部输入电压,并将所述外部输入电压提供给控制?椋换蚣觳馐涑龅缪,并将所述输出电压提供给控制?椋坏缌骷觳饽?,连接于所述限流?槭涑龆擞胨隹刂颇?橹,用于在电机电动状下检测外部输入电流,并将所述外部输入电流提供给控制?椋换蚣觳馐涑龅缌,并将所述输出电流提供给控制?椋何露燃觳饽?,连接于所述充电?橛胨隹刂颇?橹,用于检测所述充电?榈奈露,并将所述检测到的湿度提供给控制?椋坏谝宦隹淼髦颇?,连接于所述整流?橛胨隹刂颇?橹,根据相应的脉宽控制所述整流?椋荒赶叩缪辜觳饽?,与所述直流蓄能?橄嗔,用于获取所述蓄能?榈闹绷髂赶叩缪梗凰隹刂颇?榫咛灏ǎ耗赶叩缪箍刂频ピ,用于根据来自所述母线电压检测?榈闹绷髂赶叩缪棺鞒鱿嘤Φ目刂,若所述直流母线电压小于预设的工作电压,则判定当前处于电动状态,指示脉宽调制控制单元作出相应的控制,若所述直流母线电压大于预设的工作电压,则判定当前处于制动状态,指示所述脉宽调制控制单元作出相应的控制;脉宽调制控制单元,用于在所述直流电压控制单元检测到直流母线电压小于预设的工作电压时,根据来自电压检测?榈耐獠渴淙氲缪褂肜醋运龅缌骷觳饽?榈氖淙氲缌,以及来自所述温度检测?榈募觳馕露热范ㄋ龅谝宦隹淼髦颇?榈某涞缏隹,并指示所述第一脉宽调制?橐运鋈范ǖ某涞缏隹砜刂普髂?榈纪ǔ涞缤ǖ赖氖背ぃ换蛟诩觳獾街绷髂赶叩缪勾笥谠ど璧墓ぷ鞯缪故,根据来自电压检测?榈氖涑龅缪褂肜醋运龅缌骷觳饽?榈氖涑龅缌,以及来自所述温度检测?榈募觳馕露热范ㄋ龅诼隹淼髂?榈姆蠢÷隹,并指示所述第一脉宽调制?橐运鋈范ǖ姆蠢÷隹砜刂普髂?榈纪ǚ蠢⊥ǖ赖氖背。
    3、根据权利要求2所述的电机驱动装置,其特征在于,还包括:
    限流?,连接于所述充电?橛胨隹煽刂普髂?橹,用于在所述充电?榇τ诔涞缱刺,提供限流电阻;限流触发?,连接于所述控制?橛胨鱿蘖髂?橹,用于在所述控制?榭刂葡麓シ⑺鱿蘖髂?椋凰隹刂颇?榛拱ǎ
    限流控制单元,用于在所述整流?榈纪ǖ绯涞缤ǖ朗,控制所述限流触发?榇シ⑺鱿蘖髂?榻尤胂蘖鞯缱,并在充电结束时,控制所述限流触发?榇シ⑺鱿蘖髂?槎探酉蘖鞯缱。
    4、根据权利要求3所述的电机驱动装置,其特征在于,还包括:
    滤波?,位于所述外部电源输入端与所述充电?橹,滤除外部电网的谐波。
    ’5、根据权利要求4所述的电机驱动装置,其特征在于,还包括:
    输出电流检测?,连接于逆变?槭涑龆擞胨隹刂颇?橹,用于检测逆变?榈氖涑龅缌,并将所述输出电流提供给控制?椋坏诙隹淼髦颇?,连接于所述逆变?橛胨隹刂颇?橹洌凰隹刂颇?榛拱ǎ    逆变脉宽控制单元,用于根据来自所述输出电流检测?榈氖涑龅缌魅范ㄋ龅诙隹淼髦颇?榈牡髦坡隹,并指示所述第二脉宽调制?橐运鋈范ǖ穆隹砜刂扑瞿姹淠?。    、6、根据权利要求1—5中任一项所述的电机驱动装置,其特征在于,所述充电?槲缈蛊,所述整流?椴捎每煽卣鞯缏,所述直流蓄能?榘ǖ缛萜。
    7、一种电机驱动控制方法,其特征在于,包括:
    a、获取直流母线电压;b、若直流母线电压小于预设的工作电压,则判定当前处于电动状态,执行步骤c,若所述直流母线电压大于预设的工作电压,则判定当前处于制动状态,执行步骤d;c、控制整流?榈纪ǔ涞缤ǖ澜谐涞,直到所述的直流母线电压到达所述预设的工作电压时,才以所述预设的工作电压驱动电机进行运转;d、控制所述整流?榈嫉纪ǚ蠢⊥ǖ澜缁贫闹贫缒芊蠢≈镣馔,直到所述的直流母线电压到达所述预设的工作电压时,才控制所述整流?楣囟戏蠢⊥ǖ。
    8、根据权利要求7所述的电机驱动控制方法,其特征在于,步骤c之前还包括:
    获取外部输入电压以及输入电流;根据所述外部输入电压以及输入电流确定充电脉宽;以所述确定的充电脉宽控制所述整流?榭ǔ涞缤ǖ赖氖奔    长度。
    9、根据权利要求7或8所述的电机驱动控制方法,其特a_a-y,步骤d之前还包括:
    获取当前输出电压以及输出电流;根据所述外部输出电压以及输出电流确定反馈脉宽;以所述确定的反馈脉宽控制所述整流?榈目ǚ蠢⊥ǖ赖氖奔涑ざ。    说  明  书第1/13页一种电机驱动装置及电机驱动控制方法技术领域本发明涉及技术领域,尤其涉及一种电机驱动装置及电机驱动控制方法。
    背景技术目前,大多数驱动电机的装置都是通用变频器,结构如图1所示,通用变频器主要由输入整流电路1预充电电路2与电解电容器相连的直流电路3和逆变输出电路5组成。另外,还有一个制动单元4在变频器里面或外面。制动单元4由一个晶体管断路器和一个用于在制动期间消耗能源的电阻器组成。逆变输出?5由6个充当快速开关的(InstL.1ated Gate Bipolar T'ransistor,IGBT)装置组成。
    此种机构的变频器在制动模式下,电机的制动再生电能给直流电容充电,直流电路电压升高,但是由于整流部分l为不可控,无法将电能回流到公共电网,电能只能消耗在制动单元4中的制动电阻器上;电阻器的规格大小要视制动功率来确定,而实际应用中制动电阻体积往往庞大,这样一方面使整个装置体积增大,另一方面给环境增加了热源,因此增大了建筑的热负担,增加了成本,浪费了能源。
    另外,目前还有一种变频器是通过大的储能单元将电机的制动再生电能存储起来的,储能单元可以是蓄电池或者电容,这样电机的制动再生电能只能供给这台变频器使用,限制了电机制动再生电能的使    用,不利于提高再生电能的利用率。
    发明内容本发明的目的是提供一种电梯驱动装置以及电机驱动方法,节省了成本,提高了电机制动再生电能的利用率。
    为解决现有技术存在的问题,实现上述发明目的,本发明提供一种电梯驱动装置,其包括:
    充电?,所述充电?橛胪獠康缭词淙攵讼嗔恢绷餍钅苣?,用于存储直流电能;整流?,连接于所述充电?橛胨鲋绷餍钅苣?橹,用于为充电?槲绷餍钅苣?槌涞缡碧峁┏涞缤ǖ溃换蛟诘缁贫蔽偕缒艿姆蠢√峁┓蠢⊥ǖ溃荒姹淠?,与所述直流蓄能?橄嗔,将来自所述直流蓄能?榈闹绷鞯缒姹湮缁墓ぷ鞯缭矗换蚪醋缘缁慕涣鞯绲魑绷鞯纾、控制?,用于根据所述直流蓄能?榱蕉说闹绷髂赶叩缪棺鞒鱿嘤Φ目刂,若所述直流母线电压小于预设的工作电压,则判定电机当前处于电动状态,并控制所述整流?榈纪ㄋ龀涞缒?橄蛩鲋绷餍钅苣?槌涞绲耐ǖ,使所述充电?槲鲋绷餍钅苣?槌涞,直到所述直流蓄能?榱蕉说闹绷髂赶叩缪勾锏皆ど璧墓ぷ鞯缪购,才控制所述逆变?榻鲋绷鞯缒姹湮缁墓ぷ鞯缪骨缁性俗蝗羲鲋绷髂赶叩缪勾笥谒鲈ど璧墓ぷ鞯缪,则判定所    述电机当前处于制动状态,并控制所述可控整流?榈纪ㄓ胪獠抗驳缤耐ǖ澜缁贫脑偕缒芊蠢「驳缤。
    相应的本发明还提供一种电机驱动控制方法,其包括:
    a、获取直流母线电压;b、若直流母线电压小于预设的工作电压,则判定当前处于电动状态,执行步骤c,若所述直流母线电压大于预设的工作电压,则判定当前处于制动状态,执行步骤d;c、控制整流?榈纪ǔ涞缤ǖ澜谐涞,直到所述的直流母线电压到达所述预设的工作电压时,才以所述预设的工作电压驱动电机进行运转;d、控制所述整流?榈嫉纪ǚ蠢⊥ǖ澜缁贫闹贫缒芊蠢≈镣馔,直到所述的直流母线电压到达所述预设的工作电压时,才控制所述整流?楣囟戏蠢⊥ǖ。
    由于本发明中的整流?樵诘缁缍刺蔽涞缒?槲绷餍钅苣?槌涞缡碧峁┏涞缤ǖ,因此控制?榭稍诩觳獾街绷髂赶叩缪剐∮谠ど璧墓ぷ鞯缪故笨刂普淠?榈纪ǔ涞缒?橄蛩鲋绷餍钅苣?槌涞绲耐ǖ,提高了驱动电机工作的驱动电压,从而以较小的电流驱动电机的运转,提高了功率的利用率。
    另外,本发明中的整流?樵诘缁贫蔽偕缒艿姆蠢√峁┝朔蠢⊥ǖ,因此控制?榭稍诩觳獾街绷髂赶叩缪勾笥谠ど璧墓ぷ鞯缪故笨刂普髂?榈纪ㄓ胪獠抗驳缤耐ǖ,从而将电机制动时产生的再生电能反馈给公共电网,节约了能源,提高了再生电能的利    用率。
    附图说明图1是本发明电机驱动装置的第一实施例示意图;图2是本发明电机驱动装置的第一实施例示意图;图3是本发明电机驱动装置的第二实施例示意图;图4是本发明电机驱动装置中控制?榈氖疽馔迹煌5是本发明电机驱动方法的流程示意图。
    具体实施方式下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。其中相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明的说明旨在对本发明的发明构思进行解释,而不能理解为对本发明保护范围的一种限制。
    需要说明的,本发明的电机驱动装置将商用交流电源变换成直流电;再将直流电逆变成可调节电压和频率的交流电,将电机制动再生电能通过可控整流技术直接回馈到电网上,提高了再生电能的利用率,还可将位置势能通过电机发电后转变成与商用交流电同相位同频率的电能直接回馈到电网。另外,本发明使用了脉宽调制(Pulse’Width:Modulation,PWM)控制技术:不仅对逆变驱动部分采用了PWM控制,并且对输入整流部分也采用了PWM控制技术,解决了能量双向流通的技术问题。    另外,本发明控制部分采用的三相((Vokage Source Rectifier,VSR)电流控制技术和电压空间矢量(Space Vector Pulse WidthModulation,SVPWM)逆变控制技术,使回馈到电网电压功率因数接近为1。
    本发明采用可控整流技术,将直流母线电压泵升至直流745V,驱动高压主机(500V),根据P=U*I,同等功率的驱动电流减小,这样同等规格的IGBT?榫涂梢郧洗蠊β实母涸,提高了IGBT?榈氖褂寐。
    参考图2,该图为本发明的第一实施列示意图,其包括:
    充电?11,所述充电?橛胪獠康缭词淙攵讼嗔恢绷餍钅苣?12,用于存储直流电能;整流?13,连接于所述充电?橛胨鲋绷餍钅苣?橹,用于为充电?槲绷餍钅苣?槌涞缡碧峁┏涞缤ǖ溃换蛟诘缁贫蔽偕缒艿姆蠢√峁┓蠢⊥ǖ溃荒姹淠?14,与所述直流蓄能?橄嗔,将来自所述直流蓄能?榈闹绷鞯缒姹湮缁墓ぷ鞯缭矗换蚪醋缘缁慕涣鞯绲魑绷鞯纾豢刂颇?15,用于根据所述直流蓄能?榱蕉说闹绷髂赶叩缪棺鞒鱿嘤Φ目刂,若所述直流母线电压小于预设的工作电压,则判定电机当前处于电动状态,并控制所述整流?榈纪ㄋ龀涞缒?橄蛩鲋绷餍钅苣?槌涞绲耐ǖ,使所述充电?槲鲋绷餍钅苣?槌涞,直到所述直流蓄能?榱蕉说闹绷髂赶叩缪勾锏皆ど璧墓ぷ鞯缪    后,才控制所述逆变?榻鲋绷鞯缒姹湮缁墓ぷ鞯缪骨缁性俗蝗羲鲋绷髂赶叩缪勾笥谒鲈ど璧墓ぷ鞯缪,则判定所述电机当前处于制动状态,并控制所述可控整流?榈纪ㄓ胪獠抗驳缤耐ǖ澜缁贫脑偕缒芊蠢「驳缤。
    需要说明的,本发明所述的电动状态为当负载的方向与电机运行方向相反时电机驱动装置所处的工作状态;本发明所述的制动状态为当负载方向与电机运行方向相反时本发明的电机驱动装置所处的工作状态。
    具体实现时,参见图3,本发明的电机驱动装置还包括:滤波?21,限流?22,电压检测?23,温度检测?24,限流触发?25,电流检测?26,第一脉宽调制?27,母线电压检测?28,第二脉宽调制?29,输出电流检测?30,,位置速度检测?3 1。
    三相商用电通过滤波器21输入,由滤波器21进行滤波,滤除外部电网的谐波,从而提高了回馈到电网的再生能量的质量,即提高了功率因数。    .充电?11,与滤波器2 1的输出端相连,具体实现时,充电?11可采用电抗器,通常情况下(不充电时)用于消除从滤波器输出的三相交流电经过电抗器了回馈到电网电压的高次谐波;在充电情况下,用于为逆变?槌涞。
    限流?22,与充电?11的输出端相连,在通常情况下,限流电阻处于短接状态,即没有接入限流电阻;在充电状态下为,限流电阻处于接入状态。

 

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