專利名稱：一種三相異步電動機電氣制動裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種電機制動裝置及其控制方法，具體涉及一種應用于三相異步電動機的電氣制動裝置及其控制方法。
背景技術：
制動是電力拖動系統的重要問題之一，在工業生產中為了提高效率、或者在消防等特殊應用領域，許多機械都要求快速制動，實現快速制動和準確停車。制動的方式分兩大類機械制動和電氣制動。機械制動主要是通過提高摩擦力來達到制動的目的，存在操作不便、可靠性差、加工工藝復雜等缺點，往往達不到使用要求，而電氣制動則克服了上述的缺點。電氣制動又稱電磁制動，使電動機產生與其旋轉方向相反的電磁轉矩，從而阻止電動機的旋轉。電氣制動包括反接制動、能耗制動、再生發電制動等。 反接制動適用于要求正反轉運行的系統，是將交流電源三相中的任意兩相對調(改變電源相序)，使旋轉磁場方向與轉子轉動方向相反，從而產生制動轉矩的一種制動方法。由于反接制動開始時，流過電機定子的制動電流沖擊較大，這種方法主要在中小容量的電動機制動中獲得了較廣泛的應用。對于三相異步電動機拖動系統，特別是中大功率的拖動系統，目前主要采用能耗制動。在電動機脫離三相交流電源之后，在定子繞組上加直流電壓，產生的直流電流會在定子內產生一個靜止的直流磁場。而轉子因慣性在磁場內旋轉，并在轉子導體中產生感應電勢從而有感應電流流過，使其系統原來儲存的機械能轉化為電能消耗在轉子電阻上。從而達到制動效果。能耗制動是用消耗轉子的動能(轉換為電能)來進行制動的。這種方法制動力較強、制動平穩、對電網影響小。再生發電制動是指在電動機轉向不變的條件下，使轉子轉速大于同步轉速，轉子繞組所產生的電磁轉矩的旋轉方向和轉子的旋轉方向相反，從而使電機處于制動狀態，相當于是異步電動機變為異步發電機，也稱回饋制動。再生發電制動是將電機的動能轉化成了電能，通過采取一定的措施把產生的電能回饋給電網，可以達到節能的目的，因此經濟性較好，但同時也給電網帶來了一定的污染。為了獲得良好的制動性能，滿足不同負載的運行要求，實際使用中，要按負載情況和使用場合選擇合適的制動方式。在現有技術中，與本發明相關的技術方案主要有以下兩篇文獻
文獻一為天津市熱工自控設備成套有限公司于2011年05月10日申請，并于2011年12月07日公布，公布號為CN202068363U的中國實用新型專利《智能電動執行機構的三相電動機制動電路》。該專利三相電機供電回路中連接有使電機換向運轉的兩交流接觸器相應觸點，各交流接觸器的繞組回路中分別設有雙向可控硅開關，各雙向可控硅開關的觸發端分別連接于一光點I禹合器輸出端，裝置設有CPU控制器,各控制輸出端分別接于相應光電耦合器輸入端，CPU控制器在執行停轉指令時，執行啟動指令的控制輸出端立即關斷啟動電壓，另一控制輸出端輸出啟動電壓并維持至設定時間后關斷。
文獻一中的智能電動執行機構的三相電動機制動電路采用反接制動方式，由于這種方式通過設定時間來決定電機制動時間，靈活性差。并且反接時電機端的電壓就是啟動電壓，在反接制動剛開始時，轉子與旋轉磁場的相對速度接近于兩倍的同步轉速，定子繞組流過的制動電流相當于全壓直接起動電流的兩倍，雖然制動迅速，效果好，但沖擊大。文獻二為青島地恩地機電科技股份有限公司于2009年04月09日申請，并于2009年09月23日公開，公開號為CN101540576A的中國發明專利申請《一種用于電機制動的制動裝置及制動方法》。該專利的制動裝置包括狀態檢測裝置，用于檢測電機的通、斷電狀態。儲能裝置，用于存儲電能及對電機繞組放電，轉換執行裝置，當電機通電工作時，控制所述儲能裝置充電。當電機斷電時，控制所述儲能裝置對電機繞組放電。裝置中儲能裝置為超級電容器，儲存的是直流電，電機繞組通過直流電就產生第一個恒定的磁場，轉子在恒定的磁場中旋轉就會產生制動力，從而達到剎車效果。文獻二中的用于電機制動的制動裝置及制動方法采用超級電容直流能耗制動技術，需要一套直流電源裝置，設備造價高。另外某些拖動系統在采用能耗制動停車時，一方·面要考慮需要較大的制動轉矩，另一方面又不可以使定、轉子回路電流過大而使繞組過熱，所以有一定的局限性，制動精度比較差，因電機功率的不同其制動效果也不一。

發明內容
本發明的目的是提供一種三相異步電動機電氣制動裝置及其控制方法，該裝置及其控制方法結構簡單，性能安全可靠，適用于在三相異步電動機拖動系統(特別是中大功率)中實現快速、準確、平滑的制動停車。為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種三相異步電動機電氣制動裝置的技術實現方案，一種三相異步電動機電氣制動裝置，包括晶閘管調壓裝置、制動執行裝置和控制及狀態監測裝置。晶閘管調壓裝置分別與制動執行裝置和三相交流電源相連，制動執行裝置還與電動機相連，控制及狀態監測裝置分別與制動執行裝置、控制及狀態監測裝置、三相交流電源和電動機相連。晶閘管調壓裝置包括旁路接觸器和一組以上的晶閘管閥組，晶閘管閥組與旁路接觸器相互并聯。制動執行裝置包括正向接觸器和負向接觸器，正向接觸器和負向接觸器相互并聯。控制及狀態監測裝置通過控制晶閘管閥組改變電動機的定子輸入電壓。控制及狀態監測裝置通過控制制動執行裝置中正向接觸器和負向接觸器的開閉實現電動機起動和制動過程的轉換。當正向接觸器閉合、負向接觸器斷開時，電動機按正序連接至三相交流電源。當負向接觸器閉合、正向接觸器斷開時，電動機按逆序連接至三相交流電源。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置技術方案的進一步改進，當控制及狀態監測裝置接收到正向起動電動機指令時，發出指令吸合正向接觸器和旁路接觸器，實現正向軟起動。在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置接收到制動指令，旁路接觸器先斷開，延時斷開正向接觸器，再延時閉合負向接觸器，觸發晶閘管閥組，使加在電動機上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置技術方案的進一步改進，當電動機正向軟起動后，控制及狀態監測裝置接收到反向起動電動機指令時，發出指令吸合負向接觸器和旁路接觸器，實現反向軟起動。在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置接收到制動指令，旁路接觸器先斷開，延時斷開負向接觸器，再延時閉合正向接觸器，觸發晶閘管閥組，使加在電動機上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置技術方案的進一步改進，晶閘管閥組包括一對相互反并聯的晶閘管，當晶閘管閥組的數量為兩組以上時，兩組以上的晶閘管閥組相互串聯，晶閘管閥組的數量根據晶閘管的電壓等級來確定。兩組以上晶閘管閥組組成的串聯支路與旁路接觸器并聯。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置技術方案的進一步改進，控制及狀態監測裝置通過控制晶閘管閥組的導通角度控制輸出至電動機的電壓，從而控制電動機的制動力矩和制動時間。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置技術方案的進一步改進，三相異步電動機電氣制動裝置還包括速度傳感器，速度傳感器與控制及狀態監測裝置相連，速度傳感器檢測電動機的轉速。當電動機的轉速降至零附近時，控制及狀態監測裝置將三相交流電源斷開，避免電動機反向旋轉。 作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置技術方案的進一步改進，當控制及狀態監測裝置接收到電動機起動指令，并且正向接觸器或負向接觸器吸合，電動機起動。控制及狀態監測裝置按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組的觸發角，使輸入至電動機的電壓逐漸上升，電動機平滑地加速。當電動機的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置控制旁路接觸器閉合，電動機軟起動過程結束，電動機正向運行。當電動機制動時，控制及狀態監測裝置控制旁路接觸器先斷開，延時斷開正向接觸器，再延時閉合負向接觸器，觸發晶閘管閥組，通過控制晶閘管閥組的導通角使加在電動機上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置技術方案的進一步改進，當控制及狀態監測裝置接收到電動機起動指令，并且正向接觸器或負向接觸器吸合，電動機起動。控制及狀態監測裝置按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組的觸發角，使輸入至電動機的電壓逐漸上升，電動機平滑地加速。當電動機的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置控制旁路接觸器閉合，電動機軟起動過程結束，電動機反向運行。當電動機制動時，控制及狀態監測裝置控制旁路接觸器先斷開，延時閉合正向接觸器，再延時斷開負向接觸器，觸發晶閘管閥組，通過控制晶閘管閥組的導通角使加在電動機上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。本發明還另外具體提供了一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法的技術實現方案，一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法，包括以下步驟
當控制及狀態監測裝置接收到正向起動電動機指令時，發出指令吸合正向接觸器和旁路接觸器，實現正向軟起動。在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置接收到制動指令，旁路接觸器先斷開，延時斷開正向接觸器，再延時閉合負向接觸器，觸發晶閘管閥組，使加在電動機上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。當電動機正向軟起動后,控制及狀態監測裝置接收到反向起動電動機指令時,發出指令吸合負向接觸器和旁路接觸器，實現反向軟起動。在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置接收到制動指令，旁路接觸器先斷開，延時斷開負向接觸器，再延時閉合正向接觸器，觸發晶閘管閥組，使加在電動機上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法技術方案的進一步改進，控制及狀態監測裝置通過控制晶閘管閥組的導通角度控制輸出至電動機的電壓，從而控制電動機的制動力矩和制動時間。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法技術方案的進一步改進，當控制及狀態監測裝置接收到電動機起動指令，并且正向接觸器或負向接觸器吸合，電動機起動。控制及狀態監測裝置按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組的觸發角，使輸入至電動機的電壓逐漸上升，電動機平滑地加速。當電動機的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置控制旁路接觸器閉合，電動機軟起動過程結束，電動機正向運行。當電動機制動時，控制及狀態監測裝置控制旁路接觸器先斷開，延時斷開正向接觸器，再延時閉合負向接觸器，觸發晶閘管閥組，通過控制晶閘管閥組的導通角使加在電動機上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法技術方案的進一步改進，當控制及狀態監測裝置接收到電動機起動指令，并且正向接觸器或負向接觸器吸合，電動機起動。控制及狀態監測裝置按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組的觸發角，使輸入至電動機的電壓逐漸上升，電動機平滑地加速；當電動機的轉速接近額定轉速·時，控制及狀態監測裝置控制旁路接觸器斷開，電動機軟起動過程結束，電動機反向運行。當電動機制動時，控制及狀態監測裝置控制旁路接觸器先斷開，延時閉合正向接觸器，再延時斷開負向接觸器，觸發晶閘管閥組，通過控制晶閘管閥組的導通角使加在電動機上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。作為本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法技術方案的進一步改進，當電動機的轉速降至零附近時，控制及狀態監測裝置將三相交流電源斷開，避免電動機反向旋轉。通過實施上述本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置及其控制方法的技術方案，具有以下技術效果
(1)在本發明三相異步電動機電氣制動裝置及其控制方法的技術方案中，電動機在停機后因為機械慣性仍繼續旋轉。此時可以通過改變三相電源的相序，電動機的旋轉磁場隨即反向，產生了與電動機的旋轉方向相反的電磁轉矩；在力學受力方面，制動轉矩對電動機的軸承及其拖動設備產生沖擊力，使得電動機很快停下來，而本發明制動裝置及其控制方法制動迅速、沖擊小、準確度高；
(2)本發明三相異步電動機電氣制動裝置的控制方法簡單易行，只需增加兩個接觸器即可實現；對于不需要調速的三相異步電動機拖動系統，本裝置的控制方法既可實現軟起動，快速正反轉，還可以實現軟制動，且制動沖擊小、準確度高。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是現有技術智能電動執行機構的三相電動機制動電路的電路原理圖；圖2是現有技術用于電機制動的制動裝置及制動方法的電路原理 圖3是本發明三相異步電動機電氣制動裝置及其控制方法一種具體實施方式
的電路原理 圖中1_晶閘管調壓裝置，2-制動執行裝置，3-控制及狀態監測裝置，4-晶閘管閥組，5-三相交流電源，6-電動機。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。如附圖3所示，給出了本發明一種三相異步電動機電氣制動裝置及其控制方法的具體實施例，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。本發明提出一種結構簡單，性能安全可靠的用于三相異步電動機電氣制動裝置及其控制方法，適用于在三相異步電動機拖動系統(特別是中大功率)中實現快速、準確、平滑地制動停車。如附圖3所示的一種三相異步電動機電氣制動裝置的具體實施方式
，三相異步電動機電氣制動裝置，包括晶閘管調壓裝置I、制動執行裝置2和控制及狀態監測裝置3。晶閘管調壓裝置I分別與制動執行裝置2和三相交流電源5相連，制動執行裝置2還與電動機6相連。控制及狀態檢測裝置3用于檢測各個接觸器的狀態及故障信息，以及開關量輸出等。控制及狀態監測裝置3分別與制動執行裝置2、控制及狀態監測裝置3、三相交流電源5和電動機6相連。晶閘管調壓裝置I包括旁路接觸器QM和N (n ^ I)組的晶閘管閥組4，晶閘管閥組4與旁路接觸器QM相互并聯。晶閘管閥組4包括一對相互反并聯的晶 閘管，兩組以上的晶閘管閥組4相互串聯。當晶閘管閥組4的數量為兩組以上時，兩組以上晶閘管閥組4組成的串聯支路再與旁路接觸器QM并聯。晶閘管閥組4的數量與選擇的晶閘管耐壓等級有關，根據晶閘管的電壓等級來確定，如果電壓等級高，串聯同樣耐壓的晶閘管閥組4就要多一些。控制及狀態監測裝置3可以進一步通過控制晶閘管閥組4的導通角度控制輸出至電動機6的電壓，從而控制電動機6的制動力矩和制動時間。當電動機6要求快速制動時，控制及狀態檢測裝置3檢測并輸出各接觸器的狀態，通過控制晶閘管閥組4的通斷達到制動目的。制動執行裝置2進一步包括正向接觸器KMl和負向接觸器ΚΜ2，正向接觸器KMl和負向接觸器ΚΜ2相互并聯。控制及狀態監測裝置3通過控制晶閘管閥組4改變電動機6的定子輸入電壓。控制及狀態監測裝置3通過控制制動執行裝置2中正向接觸器KMl和負向接觸器ΚΜ2的開閉實現電動機6起動和制動過程的轉換。當正向接觸器KMl閉合、負向接觸器ΚΜ2斷開時，電動機6按正序連接至三相交流電源5。當負向接觸器ΚΜ2閉合、正向接觸器KMl斷開時，電動機6按逆序連接至三相交流電源5。當控制及狀態監測裝置3接收到正向起動電動機指令時，發出一個指令吸合正向接觸器KMl和旁路接觸器QM，實現正向軟起動。在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置3接收到制動指令，旁路接觸器QM先斷開，延時斷開正向接觸器KMl，再延時閉合負向接觸器ΚΜ2，觸發晶閘管閥組4，使加在電動機6上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
當電動機6正向軟起動后,控制及狀態監測裝置3接收到反向起動電動機指令時，發出一個指令吸合負向接觸器KM2和旁路接觸器QM，實現反向軟起動。在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置3接收到制動指令，旁路接觸器QM先斷開，延時斷開負向接觸器KM2，再延時閉合正向接觸器KMl，觸發晶閘管閥組4，使加在電動機6上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。當控制及狀態監測裝置3接收到電動機起動指令，并且正向接觸器KMl或負向接觸器KM2吸合，電動機6起動。控制及狀態監測裝置3按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組4的觸發角，使輸入至電動機6的電壓逐漸上升，電動機6平滑地加速，減少對電網電壓，以及電動機6本身及所連接機械設備的沖擊。當電動機6的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置3控制旁路接觸器QM閉合，電動機6軟起動過程結束，電動機6正向運行。當電動機6制動時，控制及狀態監測裝置3控制旁路接觸器QM先斷開，延時斷開正向接觸器KM1，再延時閉合負向接觸器KM2，觸發晶閘管閥組4，通過控制晶閘管閥組4的導通角使加在電動機6上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。反向電壓使旋轉磁場與轉子轉向相反，電磁轉矩變為制動轉矩。同時通過控制加在定子上的反向電壓，調節制 動轉矩的大小，從而達到電動機6平滑、準確、快速制動的效果。本發明在實現智能反接制動時，還可以進一步使用移相調壓技術使加在電動機6上的反向電壓按照預設曲線逐漸升高，從而使電動機6實現平滑反接制動，較好的緩解了制動過程中瞬間電流及轉矩的沖擊。當控制及狀態監測裝置3接收到電動機起動指令，并且正向接觸器KMl或負向接觸器KM2吸合，電動機6起動。控制及狀態監測裝置3按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組4的觸發角，使輸入至電動機6的電壓逐漸上升，電動機6平滑地加速。當電動機6的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置3控制旁路接觸器QM閉合，電動機6軟起動過程結束，電動機6反向運行。當電動機6制動時，控制及狀態監測裝置3控制旁路接觸器QM先斷開，延時閉合正向接觸器KM1，再延時斷開負向接觸器KM2，觸發晶閘管閥組4，通過控制晶閘管閥組4的導通角使加在電動機6上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。三相異步電動機電氣制動裝置還進一步包括速度傳感器，速度傳感器與控制及狀態監測裝置3相連，速度傳感器檢測電動機6的轉速。當電動機6的轉速降至零附近時，控制及狀態監測裝置3將三相交流電源5斷開，避免電動機6反向旋轉。對于需要快速制動停車并且反向起動電動機6的工況，該裝置不僅可以實現平滑、快速地制動停車，而且當轉速降到零時，由于反向電壓仍加在定子上，制動轉矩變為起動轉矩，電動機6可直接反向起動，可省略一套速度檢測裝置。該裝置的控制及狀態監測裝置3對電動機6的起動及運行進行隨時監控，并對電動機6提供各種故障保護。如果發生電動機6出現故障時，會立即斷開真空接觸器并報警，顯示電動機6的故障原因。一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法的具體實施方式
，包括以下步驟
當控制及狀態監測裝置3接收到正向起動電動機指令時，發出一個指令吸合正向接觸器KMl和旁路接觸器QM，實現正向軟起動。在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置3接收到制動指令，旁路接觸器QM先斷開，延時斷開正向接觸器KM1，再延時閉合負向接觸器KM2，觸發晶閘管閥組4，使加在電動機6上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高；
當電動機6正向軟起動后，控制及狀態監測裝置3接收到反向起動電動機指令時，發出一個指令吸合負向接觸器KM2和旁路接觸器QM，實現反向軟起動。在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置3接收到制動指令，旁路接觸器QM先斷開，延時斷開負向接觸器KM2，再延時閉合正向接觸器KM1，觸發晶閘管閥組4，使加在電動機6上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。控制及狀態監測裝置3通過控制晶閘管閥組4的導通角度控制輸出至電動機6的電壓，從而控制電動機6的制動力矩和制動時間。當控制及狀態監測裝置3接收到電動機起動指令，并且正向接觸器KMl或負向接觸器KM2吸合，電動機6起動。控制及狀態監測裝置3按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組4的觸發角，使輸入至電動機6的電壓逐漸上升，電動機6平滑地加速。當電動機6的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置3控制旁路接觸器QM閉合，電動機6軟起動過程結束，電動機6正向運行。當電動機6制動時，控制及狀態監測裝置3控制旁路接觸器QM先斷開，延時斷開正向接觸器KM1，再延時閉合負向接觸器KM2，觸發晶閘管閥組4，通過控制晶閘管閥組4的導通角使加在電動機6上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。當控制及狀態監測裝置3接收到電動機起動指令，并且正向接觸器KMl或負向接觸器KM2吸合，電動機6起動。控制及狀態監測裝置3按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組4的觸發角，使輸入至電動機6的電壓逐漸上升，電動機6平滑地加速。 當電動機6的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置3控制旁路接觸器QM斷開，電動機6軟起動過程結束，電動機6反向運行。當電動機6制動時，控制及狀態監測裝置3控制旁路接觸器QM先斷開，延時閉合正向接觸器KM1，再延時斷開負向接觸器KM2，觸發晶閘管閥組4，通過控制晶閘管閥組4的導通角使加在電動機6上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。當電動機6的轉速降至零附近時，控制及狀態監測裝置3將三相交流電源5斷開，避免電動機6反向旋轉。本發明技術方案在電動機6停機后因機械慣性仍繼續旋轉，此時改變三相電源的相序，電動機6的旋轉磁場隨即反向,產生了與電動機6的旋轉方向相反的電磁轉矩。在力學受力方面，制動轉矩對電動機6的軸承及其拖動設備產生沖擊力，使得電動機6很快停下來，制動迅速、沖擊小、準確度高。同時，這種制動方法簡單易行，只需增加兩個接觸器即可實現。對于不需要調速的三相異步電動機拖動系統。本發明既可實現軟起動，快速正反轉，還可以實現軟制動，且制動沖擊小、準確度高。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種三相異步電動機電氣制動裝置，其特征在于，包括晶閘管調壓裝置(I)、制動執行裝置(2)和控制及狀態監測裝置(3)，所述晶閘管調壓裝置(I)分別與制動執行裝置(2 )和三相交流電源(5 )相連，所述制動執行裝置(2 )還與電動機(6 )相連，所述控制及狀態監測裝置(3)分別與制動執行裝置(2)、控制及狀態監測裝置(3)、三相交流電源(5)和電動機(6)相連；所述晶閘 管調壓裝置(I)包括旁路接觸器(QM)和一組以上的晶閘管閥組(4)，所述晶閘管閥組(4)與旁路接觸器(QM)并聯；所述制動執行裝置(2)包括正向接觸器(KMl)和負向接觸器(KM2)，所述正向接觸器(KMl)和負向接觸器(KM2)相互并聯；控制及狀態監測裝置(3)通過控制晶閘管閥組(4)改變電動機(6)的定子輸入電壓；所述控制及狀態監測裝置(3)通過控制制動執行裝置(2)中正向接觸器(KMl)和負向接觸器(KM2)的開閉實現電動機(6)起動和制動過程的轉換；當正向接觸器(KMl)閉合、負向接觸器(KM2)斷開時，電動機(6)按正序連接至三相交流電源(5);當負向接觸器(KM2)閉合、正向接觸器(KMl)斷開時，電動機(6 )按逆序連接至三相交流電源(5 )。
2.根據權利要求I所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置，其特征在于當控制及狀態監測裝置(3)接收到正向起動電動機指令時，發出指令吸合正向接觸器(KMl)和旁路接觸器(QM)，實現正向軟起動；在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置(3)接收到制動指令，旁路接觸器(QM)先斷開，延時斷開正向接觸器(KM1)，再延時閉合負向接觸器(KM2)，觸發晶閘管閥組(4)，使加在電動機(6)上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
3.根據權利要求I所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置，其特征在于當電動機(6 )正向軟起動后，控制及狀態監測裝置(3 )接收到反向起動電動機指令時，發出指令吸合負向接觸器(KM2)和旁路接觸器(QM)，實現反向軟起動；在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置(3)接收到制動指令，旁路接觸器(QM)先斷開，延時斷開負向接觸器(KM2)，再延時閉合正向接觸器(KM1)，觸發晶閘管閥組(4)，使加在電動機(6)上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
4.根據權利要求I至3中任一權利要求所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置，其特征在于所述晶閘管閥組(4)包括一對相互反并聯的晶閘管，當晶閘管閥組(4)的數量為兩組以上時，兩組以上的晶閘管閥組(4)相互串聯，晶閘管閥組(4)的數量根據晶閘管的電壓等級來確定，兩組以上晶閘管閥組(4)組成的串聯支路與旁路接觸器(QM)并聯。
5.根據權利要求4所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置，其特征在于所述控制及狀態監測裝置(3)通過控制晶閘管閥組(4)的導通角度控制輸出至電動機(6)的電壓，從而控制電動機(6)的制動力矩和制動時間。
6.根據權利要求I至3、5中任一權利要求所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置，其特征在于所述三相異步電動機電氣制動裝置還包括速度傳感器，所述速度傳感器與控制及狀態監測裝置(3)相連，速度傳感器檢測電動機(6)的轉速，當電動機(6)的轉速降至零附近時，控制及狀態監測裝置(3)將三相交流電源(5)斷開，避免電動機(6)反向旋轉。
7.根據權利要求I或2所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置，其特征在于當控制及狀態監測裝置(3)接收到電動機起動指令，并且正向接觸器(KMl)或負向接觸器(KM2)吸合，電動機(6)起動；控制及狀態監測裝置(3)按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組(4)的觸發角，使輸入至電動機(6)的電壓逐漸上升，電動機(6)平滑地加速；當電動機(6)的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置(3)控制旁路接觸器(QM)閉合，電動機(6)軟起動過程結束，電動機(6)正向運行；當電動機(6)制動時，控制及狀態監測裝置(3)控制旁路接觸器(QM)先斷開，延時斷開正向接觸器(KMl )，再延時閉合負向接觸器(KM2)，觸發晶閘管閥組(4)，通過控制晶閘管閥組(4)的導通角使加在電動機(6)上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
8.根據權利要求I或3所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置，其特征在于當控制及狀態監測裝置(3)接收到電動機起動指令，并且正向接觸器(KMl)或負向接觸器(KM2)吸合，電動機(6)起動；控制及狀態監測裝置(3)按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組(4)的觸發角，使輸入至電動機(6)的電壓逐漸上升，電動機(6)平滑地加速；當電動機(6)的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置(3)控制旁路接觸器(QM)閉合，電動機(6)軟起動過程結束，電動機(6)反向運行；當電動機(6)制動時，控制及狀態監測裝置(3)控制旁路接觸器(QM)先斷開，延時閉合正向接觸器(KM1)，再延時斷開負向接觸器(KM2)，觸發晶閘管閥組(4)，通過控制晶閘管閥組(4)的導通角使加在電動機(6)上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
9.一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法，其特征在于，包括以下步驟 當控制及狀態監測裝置(3)接收到正向起動電動機指令時，發出指令吸合正向接觸器(KMl)和旁路接觸器(QM)，實現正向軟起動；在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置(3)接收到制動指令，旁路接觸器(QM)先斷開，延時斷開正向接觸器(KM1)，再延時閉合負向接觸器(KM2)，觸發晶閘管閥組(4)，使加在電動機(6)上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高； 當電動機(6)正向軟起動后，控制及狀態監測裝置(3)接收到反向起動電動機指令時，發出指令吸合負向接觸器(KM2)和旁路接觸器(QM)，實現反向軟起動；在這種情況下，如果控制及狀態監測裝置(3)接收到制動指令，旁路接觸器(QM)先斷開，延時斷開負向接觸器(KM2)，再延時閉合正向接觸器(KM1)，觸發晶閘管閥組(4)，使加在電動機(6)上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
10.根據權利要求9所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法，其特征在于所述控制及狀態監測裝置(3)通過控制晶閘管閥組(4)的導通角度控制輸出至電動機(6)的電壓，從而控制電動機(6 )的制動力矩和制動時間。
11.根據權利要求9或10所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法，其特征在于當控制及狀態監測裝置(3)接收到電動機起動指令，并且正向接觸器(KMl)或負向接觸器(KM2)吸合，電動機(6)起動；控制及狀態監測裝置(3)按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組(4)的觸發角，使輸入至電動機(6)的電壓逐漸上升，電動機(6)平滑地加速；當電動機(6)的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置(3)控制旁路接觸器(QM)閉合，電動機(6)軟起動過程結束，電動機(6)正向運行；當電動機(6)制動時，控制及狀態監測裝置(3)控制旁路接觸器(QM)先斷開，延時斷開正向接觸器(KMl )，再延時閉合負向接觸器(KM2)，觸發晶閘管閥組(4)，通過控制晶閘管閥組(4)的導通角使加在電動機(6)上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
12.根據權利要求9或10所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法，其特征在于當控制及狀態監測裝置(3)接收到電動機起動指令，并且正向接觸器(KMl)或負向接觸器(KM2)吸合，電動機(6)起動；控制及狀態監測裝置(3)按照設定的電流給定值或電壓給定值控制晶閘管閥組(4)的觸發角，使輸入至電動機(6)的電壓逐漸上升，電動機(6)平滑地加速；當電動機(6)的轉速接近額定轉速時，控制及狀態監測裝置(3)控制旁路接觸器(QM)斷開，電動機(6)軟起動過程結束，電動機(6)反向運行；當電動機(6)制動時，控制及狀態監測裝置(3)控制旁路接觸器(QM)先斷開，延時閉合正向接觸器(KMl )，再延時斷開負向接觸器(KM2)，觸發晶閘管閥組(4)，通過控制晶閘管閥組(4)的導通角使加在電動機(6)上的反向電壓按照預先設定的曲線逐漸升高。
13.根據權利要求9或10所述的一種三相異步電動機電氣制動裝置控制方法，其特征在于當所述電動機(6)的轉速降至零附近時，控制及狀態監測裝置(3)將三相交流電源(5)斷開，避免電動機(6)反向旋轉。
全文摘要
本發明公開了一種三相異步電動機電氣制動裝置及其控制方法，裝置包括晶閘管調壓裝置、制動執行裝置和控制及狀態監測裝置。晶閘管調壓裝置分別與制動執行裝置和三相交流電源相連，制動執行裝置還與電動機相連。控制及狀態監測裝置分別與制動執行裝置、控制及狀態監測裝置、三相交流電源和電動機相連。晶閘管調壓裝置包括旁路接觸器和一組以上的晶閘管閥組，晶閘管閥組和旁路接觸器相互并聯。制動執行裝置包括正向接觸器和負向接觸器，正向接觸器和負向接觸器相互并聯。控制及狀態監測裝置通過控制晶閘管閥組改變電動機的定子輸入電壓。本發明結構簡單，性能安全可靠，適用于在三相異步電動機拖動系統中實現快速、準確、平滑的制動停車。
文檔編號H02P3/20GK102882441SQ20121040933
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者彭勃, 林麗, 張鐵軍, 陳剛, 張少云, 曹洋, 雷立, 葉春明, 陳雪, 彭京, 劉斐 申請人:株洲變流技術國家工程研究中心有限公司