[发明专利]一种三相异步电动机电气制动装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机制动装置及其控制方法，具体涉及一种应用于三相异步电动机的电气制动装置及其控制方法。

背景技术

制动是电力拖动系统的重要问题之一，在工业生产中为了提高效率、或者在消防等特殊应用领域，许多机械都要求快速制动，实现快速制动和准确停车。制动的方式分两大类：机械制动和电气制动。机械制动主要是通过提高摩擦力来达到制动的目的，存在操作不便、可靠性差、加工工艺复杂等缺点，往往达不到使用要求，而电气制动则克服了上述的缺点。电气制动又称电磁制动，使电动机产生与其旋转方向相反的电磁转矩，从而阻止电动机的旋转。电气制动包括反接制动、能耗制动、再生发电制动等。

反接制动适用于要求正反转运行的系统，是将交流电源三相中的任意两相对调（改变电源相序），使旋转磁场方向与转子转动方向相反，从而产生制动转矩的一种制动方法。由于反接制动开始时，流过电机定子的制动电流冲击较大，这种方法主要在中小容量的电动机制动中获得了较广泛的应用。

对于三相异步电动机拖动系统，特别是中大功率的拖动系统，目前主要采用能耗制动。在电动机脱离三相交流电源之后，在定子绕组上加直流电压，产生的直流电流会在定子内产生一个静止的直流磁场。而转子因惯性在磁场内旋转，并在转子导体中产生感应电势从而有感应电流流过，使其系统原来储存的机械能转化为电能消耗在转子电阻上。从而达到制动效果。能耗制动是用消耗转子的动能（转换为电能）来进行制动的。这种方法制动力较强、制动平稳、对电网影响小。

再生发电制动是指在电动机转向不变的条件下，使转子转速大于同步转速，转子绕组所产生的电磁转矩的旋转方向和转子的旋转方向相反，从而使电机处于制动状态，相当于是异步电动机变为异步发电机，也称回馈制动。再生发电制动是将电机的动能转化成了电能，通过采取一定的措施把产生的电能回馈给电网，可以达到节能的目的，因此经济性较好，但同时也给电网带来了一定的污染。

为了获得良好的制动性能，满足不同负载的运行要求，实际使用中，要按负载情况和使用场合选择合适的制动方式。

在现有技术中，与本发明相关的技术方案主要有以下两篇文献：

文献一为天津市热工自控设备成套有限公司于2011年05月10日申请，并于2011年12月07日公布，公布号为CN202068363U的中国实用新型专利《智能电动执行机构的三相电动机制动电路》。该专利三相电机供电回路中连接有使电机换向运转的两交流接触器相应触点，各交流接触器的绕组回路中分别设有双向可控硅开关，各双向可控硅开关的触发端分别连接于一光点耦合器输出端，装置设有CPU控制器，各控制输出端分别接于相应光电耦合器输入端，CPU控制器在执行停转指令时，执行启动指令的控制输出端立即关断启动电压，另一控制输出端输出启动电压并维持至设定时间后关断。

文献一中的智能电动执行机构的三相电动机制动电路采用反接制动方式，由于这种方式通过设定时间来决定电机制动时间，灵活性差。并且反接时电机端的电压就是启动电压，在反接制动刚开始时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，定子绕组流过的制动电流相当于全压直接起动电流的两倍，虽然制动迅速，效果好，但冲击大。

文献二为青岛地恩地机电科技股份有限公司于2009年04月09日申请，并于2009年09月23日公开，公开号为CN101540576A的中国发明专利申请《一种用于电机制动的制动装置及制动方法》。该专利的制动装置包括：状态检测装置，用于检测电机的通、断电状态。储能装置，用于存储电能及对电机绕组放电，转换执行装置，当电机通电工作时，控制所述储能装置充电。当电机断电时，控制所述储能装置对电机绕组放电。装置中储能装置为超级电容器，储存的是直流电，电机绕组通过直流电就产生第一个恒定的磁场，转子在恒定的磁场中旋转就会产生制动力，从而达到刹车效果。

文献二中的用于电机制动的制动装置及制动方法采用超级电容直流能耗制动技术，需要一套直流电源装置，设备造价高。另外某些拖动系统在采用能耗制动停车时，一方面要考虑需要较大的制动转矩，另一方面又不可以使定、转子回路电流过大而使绕组过热，所以有一定的局限性，制动精度比较差，因电机功率的不同其制动效果也不一。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相异步电动机电气制动装置及其控制方法，该装置及其控制方法结构简单，性能安全可靠，适用于在三相异步电动机拖动系统（特别是中大功率）中实现快速、准确、平滑的制动停车。