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伺服与运动

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一种泵升电压再生制动控制电路的设计

导读: 当电动机工作在发电状态时,则逆变器工作于整流状态,而可控变流器工作于逆变状态,使电动机工作在再生制动状态。这时滤波电容贮能,直流母线电压升高,在超过电网线电压值后,二极管D1~D6反向阻断;当直流母线电压继续升高,超过设定的上限允许值UdH时

1引言

  一般情况下,伺服系统主电路结构如图1所示。能量是由电网经整流器、滤波器、逆变器等传输到电动机的。当电动机工作于发电状态,即电动机快速制动或者带位势负载时,能量的传输需要反向,能量将在滤波电容上累积,产生泵升电压,如果泵升电压过高,会威胁系统的安全。控制泵升电压最简单的方法是:泵升电压产生后,在直流母线之间接通一个能耗电阻,将能量释放。如果电动机制动频繁或长期带位势负载运行,则能量浪费严重;同时,由于电阻发热,导致环境温度升高,将会影响系统的可靠性。本文设计的这个电路,可以很好地解决这一问题。

  图1一般伺服系统主电路结构

2系统工作原理概述

  将图1中的三相不控整流器换为可控变流器,并在三相电源输入端串入三个高频扼流电抗器,用以抑制可能产生的双向(电网伺服系统)电磁干扰,以及在变流器工作于逆变状态时,起到等效直流电抗器的作用,如图2所示。

  当电动机工作在电动状态时,可控变流器的大功率开关器件S1~S6全部处于关断状态,而6个续流二极管构成三相不控桥式整流器,工作状况同图1。

  当电动机工作在发电状态时,则逆变器工作于整流状态,而可控变流器工作于逆变状态,使电动机工作在再生制动状态。这时滤波电容贮能,直流母线电压升高,在超过电网线电压值后,二极管D1~D6反向阻断;当直流母线电压继续升高,超过设定的上限允许值UdH时,变流器开始工作,将直流母线上的能量逆变回馈电网。此时,高频扼流电抗器将平衡直流母线电压和电网线电压之间的差值,以保证逆变状态的

  图2回馈变流器主电路

  图4电流检测与控制信号产生电路

  正常进行。当直流母线电压回落到下限设定值UdL后,再关闭变流器。就能量回馈需要考虑的问题有:

  1)回馈电流必须满足回馈功率的要求,同时不能大于逆变器所允许的最大电流;

  2)只有当直流母线电压高于设定值时,才能启动逆变器进行能量回馈;

  3)为了提高回馈功率,尽量在电网电压高时进行回馈,因为如果回馈电流一定,则电网电压越高回馈功率越大。

  因此,系统须有电压控制电路,同步控制电路和电流限制电路。电流和电压的控制由两个迟滞比较器完成,同步控制由同步检测与控制电路完成。

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