本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化電機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)及制動(dòng)方法。

背景技術(shù)：

目前，在很多工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)合需要對(duì)輸入的三相交流電源進(jìn)行缺相和掉電檢測(cè)，防止突然斷電后，電氣設(shè)備內(nèi)運(yùn)行的電機(jī)，由于慣性不能及時(shí)停止，導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞，甚至操作人員的傷亡事故。另外，電機(jī)在處于非正常工作狀態(tài)或需要緊急停機(jī)時(shí)，主要采用電機(jī)的抱閘模塊進(jìn)行制動(dòng)，但是，抱閘模塊的價(jià)格相對(duì)較高，使用抱閘模塊后，電機(jī)的體積將增大，且電機(jī)的控制布線更復(fù)雜，不利于電氣設(shè)備向小型化發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)及制動(dòng)方法，適用于伺服驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)三相交流電源缺相或掉電等非正常情況做出判斷之后，DSP處理器關(guān)閉PWM信號(hào)，且通過繼電器電路切斷母線電源，啟動(dòng)接入制動(dòng)電路，將伺服電機(jī)的三相繞組之間串入制動(dòng)功率電阻，將三相繞組短接，使定子繞組的剩磁電勢(shì)在短接回路中產(chǎn)生電流，從而起到電機(jī)的快速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣設(shè)備和人員的安全保護(hù)作用。整個(gè)系統(tǒng)電路簡單，容易實(shí)現(xiàn)，成本低廉，解決現(xiàn)有電氣設(shè)備內(nèi)電機(jī)用抱閘模塊價(jià)格高、體積大、控制布線復(fù)雜等問題；特別適用于2KW以下的電機(jī)或慣量小的電機(jī)缺相及掉電制動(dòng)，具有良好的應(yīng)用前景。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括三相電源RST、整流電路、繼電器電路、IPM電路、兩路光耦處理電路、DSP處理器、制動(dòng)電路、數(shù)碼管、伺服電機(jī)，所述整流電路的輸入端分別外接三相電源的R、S、T端口，所述整流電路的輸出端與繼電器電路相連接，所述繼電器電路的控制端與DSP處理器相連接，所述繼電器電路的輸出端通過IPM電路與伺服電機(jī)相連接，所述DSP處理器還通過制動(dòng)電路與伺服電機(jī)相連接，所述三相電源的R、S、T通過兩路光耦處理電路得到兩路方波信號(hào)RS和ST與DSP處理器相連接，所述DSP處理器還與IPM電路、制動(dòng)電路、數(shù)碼管分別相連接。

前述的一種三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述兩路光耦處理電路包括光耦芯片U1和U2、反向器U3、電阻R1～R9、電容C1和C2，所述光耦芯片U1的第1腳通過電阻R1與三相電源R相連接，所述光耦芯片U1的第2腳通過電阻R2與三相電源S相連接，所述光耦芯片U1的第1腳和第2腳之間并聯(lián)電阻R4，所述光耦芯片U2的第1腳與光耦芯片U1的第2腳相連接，所述光耦芯片U2的第2腳通過電阻R3與三相電源T相相連接，所述光耦芯片U2的第1腳和第2腳之間并聯(lián)電阻R5，所述光耦芯片U1的第4腳通過電阻R6與電源VCC相連接，所述光耦芯片U1的第4腳通過電阻R8與反向器U3相連接，所述反向器U3的第1腳通過電容C1與地相連接，所述光耦芯片U2的第4腳通過電阻R7與電源VCC相連接，所述光耦芯片U2的第4腳通過電阻R9與反向器U3相連接，所述反向器U3的第3腳通過電容C2與地相連接，所述反向器U3的輸出端分別輸出方波信號(hào)RS和ST，與DSP處理器的IO口相連接。

前述的一種三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：制動(dòng)電路包括光耦芯片U4、制動(dòng)繼電器RELAY、續(xù)流二極管D1、電阻R10、制動(dòng)電阻R11和R12，所述光耦芯片U4輸入端的正極通過R10與電源VCC相連接，所述光耦芯片U4輸入端的負(fù)極與DSP制動(dòng)信號(hào)相連接，所述光耦芯片U4輸出端的第4腳與電源VDD相連接，所述光耦芯片U4輸出端的第3腳與制動(dòng)繼電器RELAY的線圈一端相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY的線圈另一端與地相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY的線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管D1，所述續(xù)流二極管D1的正端與制動(dòng)繼電器RELAY的第1腳相連接，所述續(xù)流二極管D1的負(fù)端與制動(dòng)繼電器RELAY的第8腳相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY的動(dòng)觸點(diǎn)第3腳、第6腳通過第一制動(dòng)電阻R11與電機(jī)U相繞組相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY的靜觸點(diǎn)第4腳與電機(jī)的V相繞組相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY靜觸點(diǎn)的第5腳通過第二制動(dòng)電阻R12與電機(jī)的W相繞組相連接。

基于上述的一種三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)的制動(dòng)方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟（1），對(duì)三相交流電R、S、T進(jìn)行檢測(cè)，通過兩路光耦處理電路將兩相之間的相間電壓差轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，并通過反向器轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，形成R和S相間采樣信號(hào)RS、S和T相間采樣信號(hào)ST，分別輸入到DSP處理器的IO端口；

步驟（2），DSP處理器對(duì)采樣的方波信號(hào)RS、ST進(jìn)行判斷，若采樣信號(hào)RS、ST均存在輸出且有相位差時(shí)，則三相交流電供電正常，DSP不做任何處理，伺服驅(qū)動(dòng)器正常工作；若采樣信號(hào)RS、ST均存在輸出且信號(hào)同步時(shí)，則S相缺相，并執(zhí)行步驟（3）；若采樣信號(hào)RS無信號(hào)而采樣信號(hào)ST存在輸出時(shí)，則三相交流電的R相缺相，并執(zhí)行步驟（3）；若采樣信號(hào)RS存在輸出而采樣信號(hào)ST無信號(hào)時(shí)，則三相交流電的T相缺相，并執(zhí)行步驟（3）；若采樣信號(hào)RS、ST均無信號(hào)時(shí)，則三相交流電的R和T兩相缺相或者三相全部掉電，并執(zhí)行步驟（3）；

步驟（3），DSP處理器立刻關(guān)閉PWM信號(hào)，立即釋放母線繼電器切斷母線電源，接入制動(dòng)電路，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行緊急制動(dòng)，并在數(shù)碼管上顯示故障信息；

步驟（4），接入制動(dòng)電路后，伺服電機(jī)的三相繞組之間串入制動(dòng)功率電阻，將三相繞組短接，使伺服電機(jī)的定子繞組剩磁電勢(shì)在短接回路中產(chǎn)生電流，從而起到伺服電機(jī)的制動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的快速制動(dòng)和停止。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)及制動(dòng)方法，適用于伺服驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)三相交流電源缺相或掉電等非正常情況做出判斷之后，DSP處理器關(guān)閉PWM信號(hào)，且通過繼電器電路切斷母線電源，啟動(dòng)接入制動(dòng)電路，將伺服電機(jī)的三相繞組之間串入制動(dòng)功率電阻，將三相繞組短接，使定子繞組的剩磁電勢(shì)在短接回路中產(chǎn)生電流，從而起到電機(jī)的快速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣設(shè)備和人員的安全保護(hù)作用。整個(gè)系統(tǒng)電路簡單，容易實(shí)現(xiàn)，成本低廉，解決現(xiàn)有電氣設(shè)備內(nèi)電機(jī)用抱閘模塊價(jià)格高、體積大、控制布線復(fù)雜等問題；特別適用于2KW以下的電機(jī)或慣量小的電機(jī)缺相及掉電制動(dòng)，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的三相電源缺相、掉電檢測(cè)及制動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖2是本發(fā)明的兩路光耦處理電路的電路圖。

圖3是本發(fā)明的制動(dòng)繼電器的電路圖。

圖4是本發(fā)明的S相缺相時(shí)RS和ST信號(hào)時(shí)序圖。

圖5是本發(fā)明的三相電源正常時(shí)RS和ST信號(hào)時(shí)序圖。

圖6是本發(fā)明的三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)及制動(dòng)的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)，包括三相電源RST、整流電路、繼電器電路、IPM電路、兩路光耦處理電路、DSP處理器、制動(dòng)電路、數(shù)碼管、伺服電機(jī)，所述整流電路的輸入端分別外接三相電源的R、S、T端口，通過整理電路給電機(jī)提供母線電源，所述整流電路的輸出端與繼電器電路相連接，所述繼電器電路的控制端與DSP處理器相連接，所述繼電器電路的輸出端通過IPM電路與伺服電機(jī)相連接，所述DSP處理器還通過制動(dòng)電路與伺服電機(jī)相連接，所述三相電源的R、S、T通過兩路光耦處理電路得到兩路方波信號(hào)RS和ST與DSP處理器相連接，所述DSP處理器還與IPM電路、制動(dòng)電路、數(shù)碼管分別相連接。

本發(fā)明包括數(shù)碼管，所述數(shù)碼管與DSP處理器相連接，當(dāng)DSP處理器處理接收到的采樣信號(hào)RS和ST，得到缺相或者掉電等不正常情況，用于顯示故障信息，包括顯示所缺相的名稱和掉電信息。

如圖2所示，所述兩路光耦處理電路包括光耦芯片U1和U2、反向器U3、電阻R1～R9、電容C1和C2，所述光耦芯片U1的第1腳通過電阻R1與三相電源R相連接，所述光耦芯片U1的第2腳通過電阻R2與三相電源S相連接，所述光耦芯片U1的第1腳和第2腳之間并聯(lián)電阻R4，所述光耦芯片U2的第1腳與光耦芯片U1的第2腳相連接，所述光耦芯片U2的第2腳通過電阻R3與三相電源T相相連接，所述光耦芯片U2的第1腳和第2腳之間并聯(lián)電阻R5，所述光耦芯片U1的第4腳通過電阻R6與電源VCC相連接，所述光耦芯片U1的第4腳通過電阻R8與反向器U3相連接，所述反向器U3的第1腳通過電容C1與地相連接，所述光耦芯片U2的第4腳通過電阻R7與電源VCC相連接，所述光耦芯片U2的第4腳通過電阻R9與反向器U3相連接，所述反向器U3的第3腳通過電容C2與地相連接，所述反向器U3的輸出端分別輸出方波信號(hào)RS和ST，與DSP處理器的IO口相連接，所述光耦芯片U1和U2為交流光耦，能夠接受交流電源輸入，其輸入端包括正反兩路發(fā)光管；所述光耦芯片U1和U2的作用是將交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)，所述反向器U3的作用是將直流信號(hào)進(jìn)行整形和濾波，使DSP處理器更容易進(jìn)行判斷。

如圖3所示，制動(dòng)電路包括光耦芯片U4、制動(dòng)繼電器RELAY、續(xù)流二極管D1、電阻R10、制動(dòng)電阻R11和R12，所述光耦芯片U4輸入端的正極通過R10與電源VCC相連接，所述光耦芯片U4輸入端的負(fù)極與DSP制動(dòng)信號(hào)相連接，所述光耦芯片U4輸出端的第4腳與電源VDD相連接，所述光耦芯片U4輸出端的第3腳與制動(dòng)繼電器RELAY的線圈一端相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY的線圈另一端與地相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY的線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管D1，所述續(xù)流二極管D1的正端與制動(dòng)繼電器RELAY的第1腳相連接，所述續(xù)流二極管D1的負(fù)端與制動(dòng)繼電器RELAY的第8腳相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY的動(dòng)觸點(diǎn)第3腳、第6腳通過第一制動(dòng)電阻R11與電機(jī)U相繞組相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY的靜觸點(diǎn)第4腳與電機(jī)的V相繞組相連接，所述制動(dòng)繼電器RELAY靜觸點(diǎn)的第5腳通過第二制動(dòng)電阻R12與電機(jī)的W相繞組相連接。

如圖4-圖6所示，基于上述的三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)的制動(dòng)方法，包括以下步驟，

步驟（1），對(duì)三相交流電R、S、T進(jìn)行檢測(cè)，通過兩路光耦處理電路將兩相之間的相間電壓差轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，并通過反向器轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，形成R和S相間采樣信號(hào)RS、S和T相間采樣信號(hào)ST，分別輸入到DSP處理器的IO端口；

步驟（2），DSP處理器對(duì)采樣的方波信號(hào)RS、ST進(jìn)行判斷，若采樣信號(hào)RS、ST均存在輸出且有相位差時(shí)，RS和ST的時(shí)序圖如圖5所示，RS和ST的相位差t1為3.5ms，則三相交流電供電正常，DSP不做任何處理，伺服驅(qū)動(dòng)器正常工作；若采樣信號(hào)RS、ST均存在輸出且信號(hào)同步時(shí)，RS和ST的時(shí)序圖如圖4所示，則S相缺相，并執(zhí)行步驟（3）；若采樣信號(hào)RS無信號(hào)而采樣信號(hào)ST存在輸出時(shí)，則三相交流電的R相缺相，并執(zhí)行步驟（3）；若采樣信號(hào)RS存在輸出而采樣信號(hào)ST無信號(hào)時(shí)，則三相交流電的T相缺相，并執(zhí)行步驟（3）；若采樣信號(hào)RS、ST均無信號(hào)時(shí)，則三相交流電的R和T兩相缺相或者三相全部掉電，并執(zhí)行步驟（3）；

步驟（3），DSP處理器立刻關(guān)閉PWM信號(hào)，立即釋放母線繼電器切斷母線電源，接入制動(dòng)電路，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行緊急制動(dòng)，并在數(shù)碼管上顯示故障信息；

步驟（4），接入制動(dòng)電路后，伺服電機(jī)的三相繞組之間串入制動(dòng)功率電阻，將三相繞組短接，使伺服電機(jī)的定子繞組剩磁電勢(shì)在短接回路中產(chǎn)生電流，從而起到伺服電機(jī)的制動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的快速制動(dòng)和停止。

綜上所述，本發(fā)明的三相電源缺相、掉電檢測(cè)系統(tǒng)及制動(dòng)方法，適用于伺服驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)三相交流電源缺相或掉電等非正常情況做出判斷之后，DSP處理器關(guān)閉PWM信號(hào)，且通過繼電器電路切斷母線電源，啟動(dòng)接入制動(dòng)電路，將伺服電機(jī)的三相繞組之間串入制動(dòng)功率電阻，將三相繞組短接，使定子繞組的剩磁電勢(shì)在短接回路中產(chǎn)生電流，從而起到電機(jī)的快速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣設(shè)備和人員的安全保護(hù)作用。整個(gè)系統(tǒng)電路簡單，容易實(shí)現(xiàn)，成本低廉，解決現(xiàn)有電氣設(shè)備內(nèi)電機(jī)用抱閘模塊價(jià)格高、體積大、控制布線復(fù)雜等問題；特別適用于2KW以下的電機(jī)或慣量小的電機(jī)缺相及掉電制動(dòng)，具有良好的應(yīng)用前景。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。