一種單相電磁減速式永磁同步電機(jī)快速制動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單相電磁減速式永磁同步電機(jī)快速制動電路。本實用新型包括控制電路、快速制動式驅(qū)動電路，具體包括穩(wěn)壓電源模塊U0、鐘振U5、處理器IC1、左固態(tài)繼電器U1、中固態(tài)繼電器U2、右固態(tài)繼電器U3、二極管D1、電阻R1、分相電容C1、濾波電容C2、單相電磁減速式永磁同步電機(jī)M等。本實用新型在單相電磁減速式永磁同步電機(jī)的停車、及正-反轉(zhuǎn)的相互轉(zhuǎn)換過渡過程中，利用二極管、交流固態(tài)繼電器對兩個相繞組同時施加半波整流電壓，以縮短停車、制動時間，能大幅提高單相電磁減速式永磁同步電機(jī)的定位控制性能，本實用新型簡單、可靠、性價比高，尤其適于小功率運動機(jī)構(gòu)的定位控制與往復(fù)控制。
【專利說明】-種單相電磁減速式永磁同步電機(jī)快速制動電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于工業(yè)控制領(lǐng)域，涉及一種電路，特別涉及一種單相電磁減速式永 磁同步電機(jī)快速制動電路，適用于以單相電磁減速式永磁同步電機(jī)為執(zhí)行器且要求快速停 車或正、反轉(zhuǎn)過渡迅速的小功率運動機(jī)構(gòu)控制場合。
【背景技術(shù)】
[0002] 相對于一般的單相交流異步電動機(jī)、兩相交流伺服電動機(jī)，單相電磁減速式永磁 同步電機(jī)由于其無需機(jī)械減速器而能直接驅(qū)動運動機(jī)構(gòu)、及起停時間短的特點，已在無需 調(diào)速但要求頻繁起、?；蛘?、反轉(zhuǎn)控制的小功率運動機(jī)構(gòu)中獲得大量應(yīng)用，目前單相電磁減 速式永磁同步電機(jī)的主要運行方式是：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止，不調(diào)速?，F(xiàn)有方案的主要不足之處 在于：目前單相電磁減速式永磁同步電機(jī)所采用的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等控制方法與單相交流 異步電動機(jī)的控制方法一樣，電機(jī)內(nèi)部有兩個繞組，要正轉(zhuǎn)時，使正轉(zhuǎn)繞組通電，同時經(jīng)分 相電容與電阻連接到反轉(zhuǎn)繞組；而反轉(zhuǎn)時，使反轉(zhuǎn)繞組通電，同時經(jīng)分相電容與電阻連接到 正轉(zhuǎn)繞組；要停止時，則切斷對電機(jī)正反、轉(zhuǎn)繞組的供電，使電機(jī)處于斷電下的自由停車過 程。盡管單相電磁減速式永磁同步電機(jī)的停車時間比一般的單相交流異步電機(jī)或兩相交流 伺服電動機(jī)的停車時間要短很多，但將單相電磁減速式永磁同步電機(jī)用于定位控制時，其 制動、停車時間還有待進(jìn)一步縮短，進(jìn)而提高定位控制的精度。此外，單相電磁減速式永磁 同步電機(jī)的快速制動方法與三相電磁減速式永磁低速同步電機(jī)的完全不同。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種單相電磁減速式永磁同 步電機(jī)快速制動電路。該電路在單相電磁減速式永磁同步電機(jī)的停車、及正-反轉(zhuǎn)互相轉(zhuǎn) 換的過渡過程中，使正反轉(zhuǎn)繞組短時同時通以單相半波電源，該半波電源由二極管單向整 流電路產(chǎn)生，以大幅縮短單相電磁減速式永磁同步電機(jī)的停車、制動時間，提高該電機(jī)的定 位控制性能。
[0004] 本實用新型包括控制電路、快速制動式驅(qū)動電路。
[0005] 控制電路包括穩(wěn)壓電源模塊U0、鐘振U4、處理器IC1、濾波電容C2,穩(wěn)壓電源模塊 U0的供電端L端與電網(wǎng)相線端L端連接，穩(wěn)壓電源模塊U0的零線端N端與電網(wǎng)零線端N端 連接，穩(wěn)壓電源模塊U0的輸出電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，穩(wěn)壓電源模塊U0的 地端GND端接地；鐘振U4的輸出端OUT與處理器IC1的時鐘輸入端XT端連接，鐘振U4的 電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，鐘振U4的地端GND端接地；處理器IC1的電源端 +V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端、濾波電容C2的一端連接，處理器IC1的地端GND端接地，濾 波電容C2的另一端接地，處理器IC1的第1輸入端II端與正轉(zhuǎn)指令端UF端連接，處理器 IC1的第2輸入端12端與反轉(zhuǎn)指令端UR端連接，處理器IC1的第3輸入端13端與工作/ 停止使能端W/S端連接，處理器IC1的第1輸出端01端與右固態(tài)繼電器U3的負(fù)輸入端-IN 端連接，處理器IC1的第2輸出端02端與中固態(tài)繼電器U2的負(fù)輸入端-IN端連接，處理器 IC1的第3輸出端03端與左固態(tài)繼電器U1的負(fù)輸入端-IN端連接。
[0006] 快速制動式驅(qū)動電路包括左固態(tài)繼電器U1、中固態(tài)繼電器U2、右固態(tài)繼電器U3、 二極管D1、電阻R1、分相電容C1、單相電磁減速式永磁同步電機(jī)M，左固態(tài)繼電器U1的正輸 入端+IN端、中固態(tài)繼電器U2的正輸入端+IN端、右固態(tài)繼電器U3的正輸入端+IN端均與 穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，左固態(tài)繼電器U1的第1交流端AC1端與電網(wǎng)相線端L端、二極 管D1的陽極連接，左固態(tài)繼電器U1的第2交流端AC2端與二極管D1的陰極、中固態(tài)繼電 器U2的第1交流端AC1端、右固態(tài)繼電器U3的第1交流端AC1端連接，中固態(tài)繼電器U2 的第2交流端AC2端與單相電磁減速式永磁同步電機(jī)Μ的第1繞組端A1端、電阻R1的一 端連接，右固態(tài)繼電器U3的第2交流端AC2端與Μ的第2繞組端Α2端、分相電容C1的一 端連接，電阻R1的另一端與分相電容C1的另一端連接，Μ的繞組公共端0端與電網(wǎng)零線端 Ν端連接。
[0007] 本實用新型的有益效果如下：
[0008] 本實用新型在單相電磁減速式永磁同步電機(jī)的停車、及正-反轉(zhuǎn)相互轉(zhuǎn)換過渡過 程中，利用3只交流固態(tài)繼電器和1只二極管的作用，使正反轉(zhuǎn)繞組短時同時通以單相半波 整流電源，產(chǎn)生附加制動轉(zhuǎn)矩以大幅縮短單相電磁減速式永磁同步電機(jī)的停車、制動時間， 提高該電機(jī)的定位控制性能。該技術(shù)方案簡單、可靠、性價比高、通用性好，尤其適于頻繁 起、停的小功率運動機(jī)構(gòu)的定位控制場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型的電路圖。
【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0011] 如圖1所示，一種單相電磁減速式永磁同步電機(jī)快速制動電路,包括控制電路、快 速制動式驅(qū)動電路。
[0012] 控制電路包括穩(wěn)壓電源模塊U0、鐘振U4、處理器IC1、濾波電容C2,穩(wěn)壓電源模塊 U0的供電端L端與電網(wǎng)相線端L端連接，穩(wěn)壓電源模塊U0的零線端Ν端與電網(wǎng)零線端Ν端 連接，穩(wěn)壓電源模塊U0的輸出電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，穩(wěn)壓電源模塊U0的 地端GND端接地；鐘振U4的輸出端OUT與處理器IC1的時鐘輸入端XT端連接，鐘振U4的 電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，鐘振U4的地端GND端接地；處理器IC1的電源端 +V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端、濾波電容C2的一端連接，處理器IC1的地端GND端接地，濾 波電容C2的另一端接地，處理器IC1的第1輸入端II端與正轉(zhuǎn)指令端UF端連接，處理器 IC1的第2輸入端12端與反轉(zhuǎn)指令端UR端連接，處理器IC1的第3輸入端13端與工作/ 停止使能端W/S端連接，處理器IC1的第1輸出端01端與右固態(tài)繼電器U3的負(fù)輸入端-IN 端連接，處理器IC1的第2輸出端02端與中固態(tài)繼電器U2的負(fù)輸入端-IN端連接，處理器 IC1的第3輸出端03端與左固態(tài)繼電器U1的負(fù)輸入端-IN端連接。
[0013] 快速制動式驅(qū)動電路包括左固態(tài)繼電器U1、中固態(tài)繼電器U2、右固態(tài)繼電器U3、 二極管D1、電阻R1、分相電容C1、單相電磁減速式永磁同步電機(jī)M，左固態(tài)繼電器U1的正輸 入端+IN端、中固態(tài)繼電器U2的正輸入端+IN端、右固態(tài)繼電器U3的正輸入端+IN端均與 穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，左固態(tài)繼電器U1的第1交流端AC1端與電網(wǎng)相線端L端、二極 管D1的陽極連接，左固態(tài)繼電器U1的第2交流端AC2端與二極管D1的陰極、中固態(tài)繼電 器U2的第1交流端AC1端、右固態(tài)繼電器U3的第1交流端AC1端連接，中固態(tài)繼電器U2 的第2交流端AC2端與單相電磁減速式永磁同步電機(jī)Μ的第1繞組端A1端、電阻R1的一 端連接，右固態(tài)繼電器U3的第2交流端AC2端與Μ的第2繞組端Α2端、分相電容C1的一 端連接，電阻R1的另一端與分相電容C1的另一端連接，Μ的繞組公共端0端與電網(wǎng)零線端 Ν端連接。
[0014] 本實用新型所使用的包括穩(wěn)壓電源模塊U0、左固態(tài)繼電器U2、中波固態(tài)繼電器 U3、右固態(tài)繼電器U4、處理器IC1、二極管D1等在內(nèi)的所有器件均采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，可 以通過市場取得。例如：穩(wěn)壓電源模塊采用WAN2. 5-5,交流固態(tài)繼電器采用SSR-H380D型 產(chǎn)品，處理器采用Atmega328,二極管采用GP16A07整流二極管等。
[0015] 本實用新型工作過程如下：
[0016] 本實用新型電路有如下四種工作狀態(tài)：
[0017] 1、停止?fàn)顟B(tài)：
[0018] (1)正常停止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端的信號為低電平 時（W/S=0,邏輯信號)，處理器IC1的3個輸出端01端、02端、03端均輸出高電平，則左固 態(tài)繼電器U1、中固態(tài)繼電器U2、右固態(tài)繼電器U3均處于關(guān)斷狀態(tài)，單相電磁減速式永磁同 步電機(jī)Μ因其正、反轉(zhuǎn)繞組均不通電而處于停止?fàn)顟B(tài)。
[0019] (2)對異常指令的保護(hù)性停止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端 信號、正轉(zhuǎn)指令端信號UF、反轉(zhuǎn)指令端信號UR均為高電平時，為錯誤指令，則處理器IC1的 3個輸出端01端、02端、03端均輸出高電平，則左固態(tài)繼電器U1、中固態(tài)繼電器U2、右固態(tài) 繼電器U3均處于關(guān)斷狀態(tài)，單相電磁減速式永磁同步電機(jī)Μ因其正、反轉(zhuǎn)繞組均不通電而 處于停止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行安全保護(hù)。
[0020] 2、正轉(zhuǎn)狀態(tài)：
[0021] 當(dāng)來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端信號為高電平、正轉(zhuǎn)指令端信號UF為 高電平、反轉(zhuǎn)指令端信號UR為低電平時，處理器IC1的第3輸出端03端和第2輸出端02 端均輸出低電平，IC1的第1輸出端01端輸出高電平，貝U左固態(tài)繼電器U1和中固態(tài)繼電器 U2均導(dǎo)通，右固態(tài)繼電器U3關(guān)斷，單相電磁減速式永磁同步電機(jī)Μ處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0022] 3、反正狀態(tài)：
[0023] 當(dāng)來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端信號為高電平、正轉(zhuǎn)指令端信號UF為 低電平、反轉(zhuǎn)指令端信號UR為高電平時，處理器IC1的第3輸出端03端和第1輸出端01 端均輸出低電平，IC1的第2輸出端02端輸出高電平，貝U左固態(tài)繼電器U1和右固態(tài)繼電器 U3均導(dǎo)通，中固態(tài)繼電器U2關(guān)斷，單相電磁減速式永磁同步電機(jī)Μ處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0024] 4、停車制動狀態(tài)：
[0025] 在來自上級系統(tǒng)的工作/停止使能端W/S端信號為高電平期間，當(dāng)出現(xiàn)如下情況： (1)電機(jī)Μ先處于正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)，然后出現(xiàn)正轉(zhuǎn)指令端信號UF由高電平變?yōu)榈碗娖?，S卩：要 求從正轉(zhuǎn)到停車；（2)電機(jī)Μ先處于反轉(zhuǎn)運行狀態(tài)，然后出現(xiàn)反轉(zhuǎn)指令端信號UR為高電平 變?yōu)榈碗娖剑矗阂髲姆崔D(zhuǎn)到停車。則處理器IC1的第1輸出端01端、第2輸出端01端 均輸出低電平，IC1的第3輸出端03端輸出高電平，即：中固態(tài)繼電器U2和右固態(tài)繼電器 U3均導(dǎo)通，左固態(tài)繼電器U1關(guān)斷，此時，本實用新型附圖1中的單相電磁減速式永磁同步電 機(jī)Μ的正轉(zhuǎn)繞組A1端與反轉(zhuǎn)繞組A2端實際上處于聯(lián)通狀態(tài)，而電網(wǎng)相線端L端經(jīng)二極管 D1、中固態(tài)繼電器U2、右固態(tài)繼電器U3，給單相電磁減速式永磁同步電機(jī)Μ的兩個并聯(lián)繞組 通以單相半波整流電源，產(chǎn)生附加制動轉(zhuǎn)矩，使之快速制動、停車，這種制動控制狀態(tài)持續(xù) 幾個電網(wǎng)周期后，處理器IC1再使其3個輸出端01端、02端、03端均輸出高電平，S卩：左固 態(tài)繼電器U1、中固態(tài)繼電器U2和右固態(tài)繼電器U3均關(guān)斷，制動過程結(jié)束。這種制動控制方 式在小功率運動機(jī)構(gòu)的定位控制場合，可大幅提高定位精度，也適于恒速往復(fù)運動的控制 應(yīng)用場合。
【權(quán)利要求】
1. 一種單相電磁減速式永磁同步電機(jī)快速制動電路，包括控制電路、快速制動式驅(qū)動 電路，其特征在于 ： 控制電路包括穩(wěn)壓電源模塊U0、鐘振U4、處理器IC1、濾波電容C2，穩(wěn)壓電源模塊U0的 供電端L端與電網(wǎng)相線端L端連接，穩(wěn)壓電源模塊U0的零線端N端與電網(wǎng)零線端N端連接， 穩(wěn)壓電源模塊U0的輸出電源端+V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，穩(wěn)壓電源模塊U0的地端 GND端接地；鐘振U4的輸出端OUT與處理器IC1的時鐘輸入端XT端連接，鐘振U4的電源端 +V端與穩(wěn)壓電源正端VCC端連接，鐘振U4的地端GND端接地；處理器IC1的電源端+V端 與穩(wěn)壓電源正端VCC端、濾波電容C2的一端連接，處理器IC1的地端GND端接地，濾波電容 C2的另一端接地，處理器IC1的第1輸入端II端與正轉(zhuǎn)指令端UF端連接，處理器IC1的第 2輸入端12端與反轉(zhuǎn)指令端UR端連接，處理器IC1的第3輸入端13端與工作/停止使能 端W/S端連接，處理器IC1的第1輸出端01端與右固態(tài)繼電器U3的負(fù)輸入端-IN端連接， 處理器IC1的第2輸出端02端與中固態(tài)繼電器U2的負(fù)輸入端-IN端連接，處理器IC1的 第3輸出端03端與左固態(tài)繼電器U1的負(fù)輸入端-IN端連接； 快速制動式驅(qū)動電路包括左固態(tài)繼電器U1、中固態(tài)繼電器U2、右固態(tài)繼電器U3、二極 管D1、電阻R1、分相電容C1、單相電磁減速式永磁同步電機(jī)M，左固態(tài)繼電器U1的正輸入端 +IN端、中固態(tài)繼電器U2的正輸入端+IN端、右固態(tài)繼電器U3的正輸入端+IN端均與穩(wěn)壓 電源正端VCC端連接，左固態(tài)繼電器U1的第1交流端AC1端與電網(wǎng)相線端L端、二極管D1 的陽極連接，左固態(tài)繼電器U1的第2交流端AC2端與二極管D1的陰極、中固態(tài)繼電器U2的 第1交流端AC1端、右固態(tài)繼電器U3的第1交流端AC1端連接，中固態(tài)繼電器U2的第2交 流端AC2端與單相電磁減速式永磁同步電機(jī)Μ的第1繞組端A1端、電阻R1的一端連接，右 固態(tài)繼電器U3的第2交流端AC2端與Μ的第2繞組端Α2端、分相電容C1的一端連接，電 阻R1的另一端與分相電容C1的另一端連接，Μ的繞組公共端0端與電網(wǎng)零線端Ν端連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種單相電磁減速式永磁同步電機(jī)快速制動電路，其特征在 于： 所述的穩(wěn)壓電源模塊U0、左固態(tài)繼電器U2、中波固態(tài)繼電器U3、右固態(tài)繼電器U4、 處理器IC1、二極管D1均采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，能夠通過市場取得；穩(wěn)壓電源模塊采用 WAN2. 5-5,交流固態(tài)繼電器采用SSR-H380D型產(chǎn)品，處理器采用Atmega328,二極管采用 GP16A07整流二極管。
【文檔編號】H02P6/24GK203840248SQ201420255750
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】陳德傳 申請人:杭州電子科技大學(xué)