CN111953264A - 一种同步电机控制电路 - Google Patents

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CN111953264A CN202010809311.8A CN202010809311A CN111953264A CN 111953264 A CN111953264 A CN 111953264A CN 202010809311 A CN202010809311 A CN 202010809311A CN 111953264 A CN111953264 A CN 111953264A
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唐鹏
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Abstract

本发明涉及电路设计技术领域，具体涉及一种同步电机控制电路，其包括封星电路和封星控制电路；封星电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器和第二继电器分别与电机的三相绕组的输出线路按照星形短接，封星控制电路包括两个控制信号输出端和一个信号输入端，两个控制信号输出端分别与第一继电器和第二继电器的控制端连接，信号输入端用于接收控制信号，以控制第一继电器和第二继电器动作，从而控制封星电路在封星状态和解除封星状态间切换。这样电梯停梯或者电梯的永磁同步电机失电时，控制封星电路在封星状态，防止电梯溜车产生安全事故，当电梯启动运行时，控制封星电路切换到解除封星状态，使得电梯正常工作，这样提高了电梯运行的安全。

Description

一种同步电机控制电路
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，具体涉及一种同步电机控制电路。
背景技术
近年来，随着电力电子技术的发展和永磁同步电机技术渐趋成熟，使用永磁同步电机构成的永磁同步曳引机因为其低速、大扭矩等优点，在电梯行业中越来越广泛地应用。
永磁同步曳引机在非动力电源作用下旋转时，机械能转化为电能，相当于发电机，为了防止同步曳引机失电(或电机在抱闸失灵时)而发生电梯溜车或者飞车，行业内需要在同步曳引机失电时同时控制电机工作消耗溜车产生的电能，在电枢绕组回路中引起感应电流，同时在电机永磁体磁场作用下产生一个反方向的制动的电磁转矩，使曳引机的机械转矩与电磁转矩相平衡，以防止电梯以自由落体的方式溜车产生危险。
发明内容
本发明提供一种同步电机控制电路，其目的在于提高电梯的运行安全。
一种同步电机控制电路，包括封星电路和封星控制电路；
所述封星电路包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器和第二继电器分别与电机的三相绕组的输出线路按照星形短接，使得电机与三相绕组之间形成一个独立的闭合回路；
所述封星控制电路包括两个控制信号输出端和一个信号输入端，所述两个控制信号输出端分别与所述第一继电器和第二继电器的控制端连接，所述信号输入端用于接收控制信号，以控制所述第一继电器和第二继电器动作，从而控制所述封星电路在封星状态和解除封星状态间切换。
进一步的，还包括封星检测电路；
所述封星检测电路包括两个检测接入端和一个检测信号输出端，该两个检测接入端分别与所述第一继电器和第二继电器连接，所述封星电路处于封星状态时，所述封星检测电路断开，其检测信号输出端输出第一检测信号；所述封星电路处于解除封星状态时，所述封星检测电路通过所述第一继电器和第二继电器形成一个导通回路，其检测信号输出端输出第二检测信号。
在一种实施例中，还包括电梯控制器，所述电梯控制器用于发出所述控制信号；
所述第一继电器和第二继电器均为单刀双掷继电器；
所述电机的三相绕组的输出线中的U相和V相分别与所述第一继电器的常闭触点连接，所述电机的三相绕组的输出线中的V相和W相分别与所述第二继电器的常闭触点连接；
所述封星检测电路的一个检测接入端与所述第一继电器的常开触点连接，所述封星检测电路的另一个检测接入端与所述第二继电器的常开触点连接。
在一种实施例中，所述封星控制电路的信号输入端包括信号输入A端和信号输入B端；
所述信号输入A端和信号输入B端组成所述封星控制电路的一个信号输入端与所述第一继电器的控制端连接，同时所述信号输入A端和信号输入B端还组成所述封星控制电路的另一个信号输入端与所述第二继电器的控制端连接。
在一种实施例中，所述封星控制电路还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管的正极均与所述信号输入A端连接，第一二极管和第二二极管的负极均与所述信号输入B端连接。
在一种实施例中，所述封星控制电路还包括第三二极管，所述第三二极管串联在所述信号输入A端上，其正极与所述第一二极管的正极连接。
在一种实施例中，所述封星检测电路包括光敏二极管以及与该光敏二极管对应的光探测电路；
所述封星电路处于封星状态时，所述光敏二极管断开；所述封星电路处于解除封星状态时，所述封星检测电路通过所述第一继电器、光敏二极管以及第二继电器形成一个导通回路；
所述光探测电路用于探测所述光敏二极管是否导通，所述光探测电路的输出端为所述检测信号输出端，并分别输出所述第一检测信号和第二检测信号，所述第一检测信号和第二检测信号用于表示所述光敏二极管导通和关断状态。
在一种实施例中，所述光探测电路包括光敏半导体管和第一电容，所述光敏半导体管的两端分别与所述第一电容的两端连接，所述第一电容的两端为所述检测信号输出端，用于输出所述第一电容两端的电阻。
在一种实施例中，所述封星检测电路还包括电源、第二电容和第四二极管；
所述电源的负极为所述封星检测电路的一个检测接入端，与所述第一继电器的常开触点连接，所述电源的正极与所述光敏二极管的正极连接，所述光敏二极管的负极与所述第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极为所述封星检测电路的另一个检测接入端，与所述第二继电器的常开触点连接；所述第二电容分别与所述电源的正极和负极连接。
在一种实施例中，所述封星检测电路还包括第三电容、第四电容、第一电阻和第二电阻；
所述第三电容与所述第二电容并联；所述第一电阻的一端与所述电源的正极连接，另一端与所述光敏二极管的正极连接；所述第二电阻的一端与所述光敏二极管的正极连接，另一端与所述光敏二极管的负极连接；所述第四电容的一端也与所述光敏二极管的正极连接，另一端也与所述光敏二极管的负极连接。
依据上述实施例的同步电机控制电路，其包括封星电路和封星控制电路；封星电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器和第二继电器分别与电机的三相绕组的输出线路按照星形短接，使得电机与三相绕组之间形成一个独立的闭合回路；封星控制电路包括两个控制信号输出端和一个信号输入端，两个控制信号输出端分别与第一继电器和第二继电器的控制端连接，信号输入端用于接收控制信号，以控制第一继电器和第二继电器动作，从而控制封星电路在封星状态和解除封星状态间切换。这样电梯停梯或者电梯的永磁同步电机失电时，控制封星电路在封星状态，防止电梯溜车产生安全事故，当电梯启动运行时，控制封星电路切换到解除封星状态，使得电梯正常工作，这样提高了电梯运行的安全。
附图说明
图1为本申请实施例的同步电机控制电路结构框图；
图2为本申请实施例的封星控制电路结构示意图；
图3为本申请实施例的封星电路以及封星检测电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
永磁同步曳引机在非动力电源作用下旋转时，机械能转化为电能，相当于发电机，在曳引机断电时，将变频器与电机之间的三相绕组引出线用导线或者串联电阻按照星形短接，使得电机与三相绕组之间形成一个独立的闭合电气回路消耗电能，在电枢绕组回路中引起感应电流，同时在电机永磁体磁场作用下产生制动的电磁转矩，使曳引机的机械转矩与电磁转矩相平衡，从而防止同步曳引机失电(电机在抱闸失灵时)而发生电梯溜车或飞车，这一技术在行业内称为“封星”。为了提供电梯运行的安全性，本申请提供一种同步电机控制电路，该电路包括封星电路和封星控制电路；封星电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器和第二继电器分别与电机的三相绕组的输出线路按照星形短接，使得电机与电机的的三相绕组之间形成一个独立的闭合回路；封星控制电路包括两个控制信号输出端和一个信号输入端，两个控制信号输出端分别与第一继电器和第二继电器的控制端连接，信号输入端用于接收控制信号，以控制第一继电器和第二继电器动作，从而控制封星电路在封星状态和解除封星状态间切换。这样电梯停梯或者电梯的永磁同步电机失电时，控制封星电路在封星状态，防止电梯溜车产生安全事故，当电梯启动运行时，控制封星电路切换到解除封星状态，使得电梯正常工作，这样提高了电梯运行的安全。
进一步的，为了实时的监测封星电路工作是否正常，本申请还增加了封星检测电路，封星检测电路包括两个检测接入端和一组检测信号输出端，该两个检测接入端分别与第一继电器和第二继电器连接，封星电路处于封星状态时，封星检测电路断开，其检测信号输出端输出第一检测信号；封星电路处于解除封星状态时，封星检测电路通过第一继电器和第二继电器形成一个导通回路，其检测信号输出端输出第二检测信号。这样在电梯的启动和停靠过程中可以实时检测封星电路是否工作正常，如果出现机械故障将会导致封星电路故障或者封星电路未处于解除封星状态造成电梯控制柜输出短路，则封星检测电路则会立马检测到故障信号，并将故障信号发送给电梯控制柜中的控制器，控制电梯及时停运检修，进一步保障了电梯的运行安全。
实施例一：
请参考图1，本实施例提供一种同步电机控制电路，其包括封星电路2和封星控制电路3。封星电路2包括第一继电器RLY1和第二继电器RLY2，第一继电器RLY1和第二继电器RLY2分别与电梯的永磁同步电机1(以下简称电机)的三相绕组的输出线路U、V、W按照星形短接，使得永磁同步电机1与三相绕组U、V、W之间形成一个独立的闭合回路。封星控制电路3包括两个控制信号输出端和一个信号输入端，如图2，本实施例中，A1和A2端子组成一个控制信号输出端，B1和B2端子组成另一个控制信号输出端，A和B组成信号输入端。A1、A2分别与第一继电器的控制端A3、A4连接，B1、B2分别与第二继电器的控制端B3、B4连接。信号输入端A和B用于接收控制信号，以控制第一继电器RLY1和第二继电器RLY2动作，从而控制封星电路2在封星状态和解除封星状态间切换。
在一种实施例中，该控制电路还包括电梯控制器，电梯控制器用于控制整个电梯的运行，即电梯控制器用于发出控制信号，控制第一继电器RLY1和第二继电器RLY2动作。
如图3，本实施例的第一继电器RLY1和第二继电器RLY2均为单刀双掷继电器，封星电路2在封星状态时，第一继电器RLY1的常闭触点1和4分别与永磁同步电机1的三相绕组的输出线路中的U、V短接，第二继电器RLY2的常闭触点1和4分别与永磁同步电机1的三相绕组的输出线路中的V、W短接，这样使得将电机1与三相绕组之间形成一个闭合的回路消耗电梯溜车时产生的电能，在电枢绕组回路中引起感应电流，同时在电机永磁体磁场作用下产生制动的电磁转矩，使曳引机的机械转矩与电磁转矩相平衡，从而防止电机1失电而发生电梯溜车或飞车的现象，保证电梯的安全。当电梯启动时，通过封星控制电路3控制第一继电器RLY1和第二继电器RLY2动作，使得其常闭触点与电机1的三相绕组的输出线路U、V、W断开，使得电梯正常工作。
为了进一步提高电梯运行的安全性，本实施例的同步电机控制电路还包括封星检测电路4，封星检测电路4为了实时检测封星电路2是否发生故障。如图3，本实施例的封星检测电路4包括两个检测接入端A5和A6,以及一组检测信号输出端GND和FX_FB，检测接入端A5与第一继电器RLY1的常开触点5连接，检测接入端A6与第二继电器RLY2的常开触点5连接。封星电路2处于封星状态时，第一继电器RLY1和第二继电器RLY2的常开触点5处于断开状态，此时封星检测电路4断开，其检测信号输出端GND和FX_FB之间输出第一检测信号；封星电路2处于解除封星状态时，第一继电器RLY1和第二继电器RLY2的常开触点5闭合，封星检测电路4通过第一继电器RLY1和第二继电器RLY2形成一个导通回路，此时其检测信号输出端GND和FX_FB之间输出第二检测信号。
进一步的，本实施例的封星控制电路3还包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2的正极均与信号输入A端连接，第一二极管D1和第二二极管D2的负极均与信号输入B端连接。在封星控制电路3工作过程中，第一继电器RLY1和第二继电器RLY2中的感应线圈会产生感应电流，第一二极管D1和第二二极管D2用于限制电流的方向，使得感应电流以设定的方向在感性线圈和第一二极管D1和第二二极管D2组成的回路中消耗。封星控制电路3还包括第三二极管D3，第三二极管D3串联在信号输入A端上，其正极与第一二极管D1的正极连接。第一二极管D1用于限制感应线圈中电流的方向，本实施例中，例如信号输入A端接地，信号输入B端接24V高电平，则感应线圈中的电流则由第一二极管D1的正极流向负极，在其他实施例中，信号输入A端和信号输入B端上的高低电平不同，为了限制电流的流向，则第一二极管D1的正极和负极方向也可以不同。
本实施例中的封星检测电路4光敏二极管DS和与该光敏二极管DS对应的光探测电路41。封星电路2处于封星状态时，光敏二极管DS断开；封星电路处于解除封星状态时，封星检测电路通过第一继电器RLY1、光敏二极管DS以及第二继电器RLY2形成一个导通回路。光探测电路41用于探测光敏二极管DS是否导通，光探测电路41的输出端GND和FX_FB为检测信号输出端，检测信号输出端分别输出第一检测信号和第二检测信号，第一检测信号和第二检测信号用于表示光敏二极管DS导通和关断状态。光敏二极管DS导通时，光探测电路41就可以探测光信号，可以确定光敏二极管DS导通，并输出一个第一检测信号，光敏二极管DS关断时，光探测电路41就无法探测到光信号，即确认光敏二极管DS关断。若是在电梯启动时，检测到光敏二极管DS关断，则确认电路发生故障，或者是在电梯停靠时，检测到光敏二极管DS导通，则确认电路发生故障。
具体的，光探测电路41包括光敏半导体管S1和第一电容C1，光敏半导体管S1的两端分别与第一电容C1的两端连接，第一电容C1的两端即为检测信号输出端GND和FX_FB，当光敏二极管DS导通时，光敏半导体管S1也导通，则GND和FX_FB两端为低阻态；当光敏二极管DS关断时，光敏半导体管S1也关断，则GND和FX_FB两端为高阻态。第一电容C1为光敏半导体管S1的滤波电容，起到滤波的作用。光敏半导体管S1和光敏二极管DS形成光耦。
在另一种实施例中，封星检测电路4包括电源U1、第二电容C2和第四二极管D4。电源U1的负极为封星检测电路的一个检测接入端A5，检测接入端A5与第一继电器RLY1的常开触点连接，电源U2的正极与光敏二极管DS的正极连接，光敏二极管DS的负极与第四二极管D4的正极连接，第四二极管D4的负极为封星检测电路的另一个检测接入端A6，A6与第二继电器RLY2的常开触点连接；第二电容C2分别与电源U1的正极和负极连接。本实施例的电源U1的正极输出+24V电压，负极输出低电压。
进一步的，在另一种实施例中，该封星检测电路4还包括第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。第三电容C3与第二电容C2并联；第一电阻R1的一端与电源U1的正极连接，另一端与光敏二极管DS的正极连接；第二电阻R2的一端与光敏二极管DS的正极连接，另一端与光敏二极管DS的负极连接；第四电容C4的一端也与光敏二极管DS的正极连接，另一端也与光敏二极管DS的负极连接，第四电容C4为光敏二极管DS的滤波电容，起到滤波的作用。第二电容C2和第三电容C3为电源U1的退耦电容。在封星检测电路4断开时，即第一继电器RLY1和第二继电器RLY2与封星检测电路4断开时，第二电阻R2用于和光敏二极管DS形成回路，第二电阻R2为快速关断电阻为光敏二极管DS的结电容放电，光耦副边封星反馈信号FX_FB使用需要接上拉电阻。第一电阻R1和第三电阻R3起到限流的作用。
当封星电路2处于解除封星状态时，电源U1正极-光敏二极管DS-V相-电源U1负极形成一个回路，使得光敏二极管DS导通，将封星电路2的断开信息传输到光探测电路41。电梯控制柜输出控制电机运行，因为使用的是独立电源，V相输出并不影响封星检测电路4的信号反馈。在电梯停梯时光敏二极管DS没有导通回路，故不会反馈信号到光探测电路41。
本实施例的同步电机控制电路检测原理如下：
1、在电梯停梯时，电机的U/V/W三相通过第一继电器RLY1和第二继电器RLY2短接，对电机1起到封星保护作用，此时判断FX_FB反馈是否为高电平。为高电平则电梯正常，为低电平报检测封星电路2故障。
2、在电梯启动运行时，通过控制信号输入A端的电平(B端为24V)使第一继电器RLY1和第二继电器RLY2动作，将电机1的U/V/W断开，此时判断FX_FB反馈是否为低电平，为低电平电梯正常运行，为高电平则电梯控制柜不输出防止输出短路，同时报检测到封星电路2故障。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种同步电机控制电路，其特征在于，包括封星电路和封星控制电路；
所述封星电路包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器和第二继电器分别与电机的三相绕组的输出线路按照星形短接，使得电机与三相绕组之间形成一个独立的闭合回路；
所述封星控制电路包括两个控制信号输出端和一个信号输入端，所述两个控制信号输出端分别与所述第一继电器和第二继电器的控制端连接，所述信号输入端用于接收控制信号，以控制所述第一继电器和第二继电器动作，从而控制所述封星电路在封星状态和解除封星状态间切换。
2.如权利要求1所述的同步电机控制电路，其特征在于，还包括封星检测电路；
所述封星检测电路包括两个检测接入端和一个检测信号输出端，该两个检测接入端分别与所述第一继电器和第二继电器连接，所述封星电路处于封星状态时，所述封星检测电路断开，其检测信号输出端输出第一检测信号；所述封星电路处于解除封星状态时，所述封星检测电路通过所述第一继电器和第二继电器形成一个导通回路，其检测信号输出端输出第二检测信号。
3.如权利要求1所述的同步电机控制电路，其特征在于，还包括电梯控制器，所述电梯控制器用于发出所述控制信号；
所述第一继电器和第二继电器均为单刀双掷继电器；
所述电机的三相绕组的输出线中的U相和V相分别与所述第一继电器的常闭触点连接，所述电机的三相绕组的输出线中的V相和W相分别与所述第二继电器的常闭触点连接；
所述封星检测电路的一个检测接入端与所述第一继电器的常开触点连接，所述封星检测电路的另一个检测接入端与所述第二继电器的常开触点连接。
4.如权利要求1所述的同步电机控制电路，其特征在于，所述封星控制电路的信号输入端包括信号输入A端和信号输入B端；
所述信号输入A端和信号输入B端组成所述封星控制电路的一个信号输入端与所述第一继电器的控制端连接，同时所述信号输入A端和信号输入B端还组成所述封星控制电路的另一个信号输入端与所述第二继电器的控制端连接。
5.如权利要求4所述的同步电机控制电路，其特征在于，所述封星控制电路还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管的正极均与所述信号输入A端连接，第一二极管和第二二极管的负极均与所述信号输入B端连接。
6.如权利要求5所述的同步电机控制电路，其特征在于，所述封星控制电路还包括第三二极管，所述第三二极管串联在所述信号输入A端上，其正极与所述第一二极管的正极连接。
7.如权利要求2所述的同步电机控制电路，其特征在于，所述封星检测电路包括光敏二极管以及与该光敏二极管对应的光探测电路；
所述封星电路处于封星状态时，所述光敏二极管断开；所述封星电路处于解除封星状态时，所述封星检测电路通过所述第一继电器、光敏二极管以及第二继电器形成一个导通回路；
所述光探测电路用于探测所述光敏二极管是否导通，所述光探测电路的输出端为所述检测信号输出端，并分别输出所述第一检测信号和第二检测信号，所述第一检测信号和第二检测信号用于表示所述光敏二极管导通和关断状态。
8.如权利要求7所述的同步电机控制电路，其特征在于，所述光探测电路包括光敏半导体管和第一电容，所述光敏半导体管的两端分别与所述第一电容的两端连接，所述第一电容的两端为所述检测信号输出端。
9.如权利要求7所述的同步电机控制电路，其特征在于，所述封星检测电路还包括电源、第二电容和第四二极管；
所述电源的负极为所述封星检测电路的一个检测接入端，与所述第一继电器的常开触点连接，所述电源的正极与所述光敏二极管的正极连接，所述光敏二极管的负极与所述第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极为所述封星检测电路的另一个检测接入端，与所述第二继电器的常开触点连接；所述第二电容分别与所述电源的正极和负极连接。
10.如权利要求9所述的同步电机控制电路，其特征在于，所述封星检测电路还包括第三电容、第四电容、第一电阻和第二电阻；
所述第三电容与所述第二电容并联；所述第一电阻的一端与所述电源的正极连接，另一端与所述光敏二极管的正极连接；所述第二电阻的一端与所述光敏二极管的正极连接，另一端与所述光敏二极管的负极连接；所述第四电容的一端也与所述光敏二极管的正极连接，另一端也与所述光敏二极管的负极连接。
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