一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置,其中，该方法包括：当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值；如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动。本发明专利技术依靠已有伺服的结构实现同步电机快速制动，电路结构简单、制动安全迅速，可靠性高。

An emergency braking control method, system and device of permanent magnet motor

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置
本说明书属于永磁电机伺服
，尤其涉及一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置。
技术介绍
现有技术中，当数控机床出现伺服故障时，对电机紧急制动通常采用配重单元以及外部继电器进行闭锁从而完成制动。由于继电器的使用需要一定时间才能锁住，速度较慢，导致数控机床上垂直轴的一定量的下落，造成工件和刀具的损耗，因而数控机床上在对伺服故障进行紧急制动时候，会增加配重单元防止垂直轴掉落。因而，目前的电机的闭锁或者说制动速度慢，并且增加额外的配重单元导致设备复杂度和成本偏高。由此，需要一种无需额外增加配重单元即结构简单、更易实现、制动时间短、且安全可靠的永磁电机紧急制动的控制方案，从而克服现有技术中数控机床永磁同步电机出现伺服故障时，使用配重单元以及外部继电器等逻辑器件，导致制动速度慢、数控机床上垂直轴的一定量的下落而增加额外结构的缺陷。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种永磁电机紧急制动控制方法、系统及装置,至少部分地解决如何通过伺服系统本身实现永磁同步电机的紧急制动的技术问题，从而，数控机床出现伺服故障时无需额外增加设备复杂度、快速制动、同时保护工件和刀具等。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种永磁电机紧急制动控制方法，包括：当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值；如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动。其中，“当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动”，具体包括：当出现伺服故障时，先判断电机类型是否为同步电机；如果判断为是，则将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；其中，所述伺服故障包括所述永磁同步电机PMSM引起的故障、或者伺服系统自身引起的故障。其中，“检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值”，具体包括：所述伺服系统中的霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM产生的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的最大电流值。其中，“如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动”，具体包括：如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态，以保护功率器件；所述预设持续时间根据所述电机抱闸关闭的制动的完成时间参数进行设置，且所述预设持续时间大于所述制动的完成时间；所述高阻态包括断开状态或关闭状态。其中，“将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态”，还包括：由所述伺服系统的PWM输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；“如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态”，还包括：由所述伺服系统中的PWM根据所述绕组电流超过限定的阈值、以及所述预设持续时间，输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述下桥壁全部设置为高阻态，降低反电势。根据本专利技术的第二个方面，提供一种永磁电机紧急制动控制系统，包括：故障判断单元，当出现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机；第一改变单元，当故障判断单元的判断结果为是，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；检测单元，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值；第二改变单元，如果检测到所述绕组电流已经增大到超过限定的阈值，并且，所述IGBT的下桥壁开关状态已经持续一预设持续时间，则改变所述下桥壁开关状态，以保证所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速制动。其中，第一改变单元具体包括：当故障判断单元的判断结果为是，则将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；其中，所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；检测单元具体包括：所述伺服系统中的霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的所述最大电流值；第二改变单元具体包括：如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态，以保护功率器件；所述预设持续时间根据所述电机抱闸关闭的制动的完成时间参数进行设置，且所述预设持续时间大于所述制动的完成时间；所述高阻态包括断开状态或关闭状态。根据本专利技术的第三个方面，提供一种永磁电机紧急制动控制系统，包括：位于伺服系统中的IGBT模块，控制单元，以及IGBT模块的IGBT开关单元；当伺服系统发现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机，如果是，则调用所述控制单元；所述控制单元，控制所述IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；其中，所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；所述控制单元，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值；当所述绕组电流已经增大到超过限定的阈值，并且，所述IGBT的下桥壁开关状态已经持续一预设持续时间，则改变所述下桥壁开关状态，以保证所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速制动。其中，所述伺服系统中的霍尔元件、模数转换器ADC、PWM；控制单元通过所述霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM的绕组电流；所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的所述最大电流值；控制单元通过PWM输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁电机紧急制动控制方法，其特征在于，包括：/n当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；/n检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值；/n如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机紧急制动控制方法，其特征在于，包括：
当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；
检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值；
如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动。


2.如权利要求1所述的方法，其中，“当出现伺服故障时，改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动”，具体包括：
当出现伺服故障时，先判断电机类型是否为同步电机；
如果判断为是，则将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；
所述永磁同步电机PMSM的三相绕组形成短路而产生力矩阻碍绕组实现制动，并产生绕组电流；
其中，所述伺服故障包括所述永磁同步电机PMSM引起的故障、或者伺服系统自身引起的故障。


3.如权利要求2所述的方法，其中，“检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否超过限定的阈值”，具体包括：
所述伺服系统中的霍尔元件和模数转换器ADC采集接入的所述永磁同步电机PMSM产生的绕组电流；
所述限定的阈值包括伺服系统中的IGBT模块所能承受的最大电流值；
所述模数转换器ADC根据其看门狗配置，确定采集的所述绕组电流是否增大到超过了所述的IGBT模块所能承受的最大电流值。


4.如权利要求3所述的方法，其中，“如果超过限定的阈值，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM形成三相绕组短路状态而安全快速地制动”，具体包括：
如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态，以保护功率器件；
所述预设持续时间根据所述电机抱闸关闭的制动的完成时间参数进行设置，且所述预设持续时间大于所述制动的完成时间；
所述高阻态包括断开状态或关闭状态。


5.如权利要求4所述的方法，其中，
“将IGBT模块的IGBT开关单元的上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态”，还包括：由所述伺服系统的PWM输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述上桥壁全部设置为高阻态而将所述IGBT开关单元的下桥壁全部设置为打开状态；
“如果超过限制的阈值，则在确定所述下桥壁全部设置为打开状态已经持续了一预设持续时间后，将所述下桥壁全部设置为高阻态”，还包括：由所述伺服系统中的PWM根据所述绕组电流超过限定的阈值、以及所述预设持续时间，输出占空比提供所述电机的制动信号，以控制所述下桥壁全部设置为高阻态，降低反电势。


6.一种永磁电机紧急制动控制系统，其特征在于，包括：
故障判断单元，当出现伺服故障时，判断电机类型是否为同步电机；
第一改变单元，当故障判断单元的判断结果为是，则改变绝缘栅双极型晶体管IGBT的上下桥壁开关状态，使得所述永磁同步电机PMSM的三相绕组短路以产生力矩阻碍绕组转动实现制动；
检测单元，检测接入的永磁同步电机PMSM的绕组电流，以确定所述绕组电流是否增大到超过限定的阈值；
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【专利技术属性】
技术研发人员：庞建军，徐忠利，华纯，
申请(专利权)人：超同步股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11