[发明专利]一种智能电压跟随制动装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种智能电压跟随制动装置及其控制方法。

背景技术

现代电力电子技术获得了长足的发展，逆变器、伺服驱动器等在电机拖动系统中获得了广泛的应用，并且均配有制动系统。电机驱动系统的供电一般分类两类，一类是恒定电压供电，这类系统的特点是供电电压恒定，电压波动不大；另一类是电池供电的电机驱动系统，这类系统的特点是供电的电压会由于电池能量的损耗逐渐降低，只有当电池的电压下降到一定程度时，驱动器才停止工作，而电机驱动器和电机可以在这个宽电压范围内正常工作。在这两类系统中，电机均在电动机状态和发电机状态两种工作状态下切换，当拖动系统处于驱动状态时，电机工作在电动机状态，电能由电源流向电动机，当拖动系统处于制动状态时，电机工作在发电机状态，此时电能由电机流向驱动器，形成的回馈电流会通过驱动器开关管的吸收回路流向直流母线，对母线的支撑电容在短时间内快速充电，电容的电荷快速增多，造成直流母线电压快速上升，如果不及时将过剩的电能释放掉，极有可能威胁电机控制器的安全，甚至烧毁电机控制器。

目前放电电压阈值恒定的耗能制动技术较为成熟，但这种技术有明显的局限性，主要是放电电压阈值不能根据母线电压灵活调整，通用性较差。尤其是当把这种技术应用于变电压供电系统时，由于保护电压阈值恒定，只能按最高电压来确定，当母线电压下降较多时，这种耗能制动装置就不能够及时反应母线电压的快速上升，不能及时将母线电压控制在其当前水平，会造成母线电压的快速上升，当上升到母线电压原有的最大值时，才启动放电保护，耗掉过剩的电能，这会造成母线电压在短时间内大范围变化或来不及保护，极有可能威胁系统的安全，造成系统工作的不稳定。此外，即使应用于母线电压固定系统，由于电压值的多样性，导致驱动产品的多样性，同样会使得该技术显得不够灵活。因此需要研制一种智能电压跟随制动装置来解决该问题，能够自动适应母线电压的变化，实现放电电压阈值的在线自动整定。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种智能电压跟随制动装置及其控制方法。

本发明公开一种智能电压跟随制动装置，包括:

隔离滤波模块，用于将电源系统中的干扰滤除，减少通过电源传导的强干扰对装置的影响；

母线电压采样模块，用于实时监测母线电压变化，为确定放电电压阈值提供依据；

母线电流采样模块，用于检测母线电流的方向，确定电机拖动系统当前处于电动状态还是发电状态，为母线电压当前值的确定提供判据，当电流正向流动时，说明系统处于电动状态，此时采集的母线电压可以作为母线电压的当前值，当电流负向流动时，说明系统处于发电状态，此时的电压值不能作为母线电压的当前值；

温度采样模块，用于实时监控制动主回路模块是否过热；

信号采集调理模块，用于将采集到的信号进行转换与调理，提高采集的精度；

过压保护模块,用于在系统出现过压状态时，执行保护功能；

过流保护模块,用于在系统出现过流状态时，执行保护功能；

过温保护模块，用于在系统出现过温状态时，执行保护功能；

通信模块，用于与系统其它模块通信读取母线电压，为系统提供装置当前的状态信息；

驱动模块，用于驱动制动主回路模块；

看门狗模块，用于防止程序跑飞；

中央处理器模块，用于负责整个系统的功能实现，包括采样、通信以及故障逻辑判断；

制动主回路模块，通过耗能电阻实现制动过程中多余电能的消耗。

所述的智能电压跟随制动装置的控制方法包括以下步骤：

步骤1：系统上电后，看门狗模块停止工作，进行系统初始化；

步骤2：完成必要的系统配置后开看门狗，开始与驱动器进行通信，读取所需的信息，并采集电流、电压以及温度物理量；

步骤3：判断系统是否出现故障，并置相关标志位；

步骤4：判断所采集的母线电压是否有效，在有效的情况下确定母线电压当前值，并根据母线电压当前值计算放电电压阈值，从而实现对母线电压进行实时控制，防止母线过电压。

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤31：首先判断系统是否出现过流现象，如果系统出现过流现象，则进行过流故障处理；如果系统没有出现过流现象，则转下一步；

步骤32：其次判断系统是否出现过热现象，如果系统出现过热现象，则进行过热故障处理；如果系统没有出现过热现象，则转下一步；