[发明专利]道闸机的交流永磁同步伺服电机控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于道闸机的机电控制技术领域，具体涉及一种道闸机的交流永磁同步伺服电机控制系统。

背景技术

现有道闸一般采用普通直流电机或异步交流电机进行驱动，整个运行过程基本保持恒定速度，导致抬杆或落杆在启动、到位时没有加减速过程，道杆刚性启动或停止，会造成道杆晃动剧烈，对机械传动机构等造成损伤；部分采用变频器或结合变频技术的专用控制器驱动异步交流电机的道闸，虽然抬杆或落杆在启动或到位时可以进行加、减速控制，但由于交流异步电机没有反馈系统，且电机本身特性原因导致调速性能差，实际使用效果不理想；以上两种技术在驱动道杆遇到障碍物如人或车辆时都不会自动停止，造成事故。《一种道闸机的直流变频控制系统》实用新型专利授权公告号CN 202068370 U，申请号201120129905.0；《直流无刷电机驱动电路、通道闸和控制方法》实用新型专利授权公告号CN 202535300 U，申请号201220038493.4，发明专利授权公告号CN 102545741 A，申请号201210026419.5；以上两个专利都是一种采用直流变频控制器控制直流无刷电机的道闸，该方案采用带霍尔位置传感器的直流无刷电机，使用三相六步方波控制技术，虽然在速度控制方面相对于异步电机有了很大提高，但由于电机和控制方法的特点，导致的电机运行噪音大和速度反馈不精准，驱动道杆遇到障碍物如人或车辆时虽然可以检测到阻碍，但由于速度或位置反馈精度较低，反应时间较长，还需要进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种道闸运行平稳，对电机和机械传动机构冲击感小，遇障碍物停机或反转迅速的道闸机的交流永磁同步伺服电机控制系统。

为实现上述目的，本发明提供的道闸机的交流永磁同步伺服电机控制系统，包括开关电源模块、电机位置检测模块、电机电流检测模块、控制模块、电机驱动逆变桥、交流永磁同步电机、减速机及传动机构、道闸道杆；所述开关电源模块的输入端连接有电源，所述开关电源模块的输出端连接控制模块的供电输入端和电机驱动逆变桥的供电输入端，所述控制模块的信号输出端连接电机驱动逆变桥的信号输入端，所述电机驱动逆变桥的输出端连接交流永磁同步电机的输入端，所述交流永磁同步电机输出端连接减速机及传动机构的输入端，所述减速机及传动机构的输出端连接道闸道杆的输入端；所述电机驱动逆变桥的电机相电流信号输出端连接电机电流检测模块的输入端，所述电机电流检测模块的输出端连接控制模块的输入端；所述交流永磁同步电机的电机转子位置信号输出端连接电机位置检测模块的输入端，所述电机位置检测模块的输出端连接控制模块的输入端。

在上述技术方案中，所述控制模块通过IO接口或RS485/RS232通讯接口接收的抬杆或落杆控制命令、转子位置信号、电机电流信号后输出驱动信号至电机驱动逆变桥的驱动信号输入端。

在上述技术方案中，所述电机驱动逆变桥的电源信号输入端连接开关电源模块的310V直流电压输出端。

在上述技术方案中，所述电机驱动逆变桥的输出端连接到交流永磁同步电机的U、V、W相。

在上述技术方案中，所述交流永磁同步电机的转子通过减速机及传动机构与道闸道杆连接，控制道闸道杆的抬、落动作。

在上述技术方案中，所述交流永磁同步电机的电机转子位置传感器为霍尔元件位置传感器或电磁式位置传感器或光电式位置传感器。

在上述技术方案中，所述电机电流检测模块的电流检测模块为桥臂电阻采样模块或霍尔效应电流互感器。

本发明还提供了一种道闸机的交流永磁同步伺服电机控制系统的控制方法，包括以下步骤：

①：控制模块接收上位机发出的抬杆命令；

②：电机位置检测模块检测交流永磁同步电机的转子位置信息和电机电流检测模块检测交流永磁同步电机的相电流输入到控制模块；

③：控制模块根据设定的道闸道杆运行角速度0.3rad/s～1.2rad/s，计算出PWM控制信号并输出6路PWM信号给电机驱动逆变桥；

④：电机驱动逆变桥的六个绝缘栅双极晶体管(IGBT)根据6路PWM信号开启或关闭，驱动交流永磁同步电机正向转动；

⑤：交流永磁同步电机的转动通过减速机及传动机构带动道闸道杆向上抬起；

⑥：在运行到抬杆动作总行程的0～20％时，控制模块根据设定的道闸道杆运行角速度0.7rad/s～2.4rad/s进行加速并保持该速度；