[发明专利]三相电机运转方向控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆的电机控制装置，具体来说，是一种三相电机运转方向的控制装置。

背景技术

轨道交通车辆门系统是关系到列车运营和人身安全的产品，该产品关键的安全性要求是列车运行时，必须确保门系统处于可靠的锁闭状态。轨道交通车辆门系统实现开门或者关门的控制电机主要有两种类型：直流有刷电机和直流无刷电机。直流有刷电机属于两相电机，直流无刷电机属于三相电机。采用直流有刷电机具有成本比较低，制造简单，容易控制的特点。将直流有刷电机用于车辆门系统的控制时，通常采用“H”桥控制结构，如图2所示，在“H”桥中采用继电器断开其中一个通道，比如断开M1、M4通道，使得电流只能流过M2、M3的通道。因而直流有刷电机比较容易满足上述要求，然而直流有刷电机的结构限制，必须定期更换电机中的电刷，产品的维护成本比较高。使用无刷电机没有定期更换电刷的要求，但是缺点是不能像直流有刷电机一样方便地控制往同一个方向运转。如图3所示，对直流无刷电机进行控制时，开通驱动器的部分功率开关管，同时关闭其它功率开关管，通过改变开通与关闭的顺序可以实现不同的运转方向。电机运转方向的取决于开通功率开关管的不同组合，以及相邻组合的顺序。

功率驱动器件的使能引脚是控制电机运转必须满足的前提条件，通过控制该使能引脚的电平信号，可以实现对电机的运转方向限定。

现有技术中，采用软件进行电机运转方向的控制是常用的方案。如何保证软件质量是一个非常复杂的问题，软件完整性在提高到一定水平后，投入的效率就会变得很低。但是，硬件电路的可靠性则容易通过恰当的设计方法达到非常高的水平。

轨道交通车辆门系统的运转方向对于保证乘客的人身安全非常重要。在列车运行时，向关门方向运动是被允许的，向开门方向的运动绝对是禁止的。如果电机的运转方向得不到有效的控制，乘客的人身安全受到威胁。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种安全系数高、复杂程度低的轨道车辆门系统的运转方向控制方法。

技术方案：本发明通过如下技术手段加以实现：一种三相直流电机运转方向控制装置，包括功率模块、功率驱动器件、可编程控制器、限定控制模块，所述可编程控制器连接功率驱动器件，功率驱动器件连接功率模块，功率模块连接电机，在电机上设置位置编码器，位置编码器与限定控制模块相连接。

所述限定控制模块内设置六种状态信息和两个旋向信息，每一个状态信息对应电机转子所处的角度位置，每一个旋向信息对应电机的运转方向。

所述限定控制模块实时获取位置编码器的逻辑，并与自身状态信息进行配对比较，从而获得电机的旋向信息。

所述限定控制模块输出的旋向信息输入到功率驱动器件，对电机的进行旋向限定。

有益效果：本发明与现有技术相比，本发明创造使得将三相电机用于控制门系统的安全性能更容易获得。门系统在车辆运行时不能被打开这一要求，不仅依赖于软件控制，同时还由限定控制模块采用硬件进行保障，这样起到双重保障的效果。而车辆停止运行时，门系统可以正常地开门或者关门。门系统不需要增加额外的电气装置对锁闭系统进行冗余设计，已经能够保证系统的安全性，因而可以降低软件开发和材料成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为直流有刷电机的内部结构示意图，和H桥导通示意图。

图3为限定控制模块内设置的六种状态，位置编码器的逻辑及功率驱动器件输出给功率模块的驱动信号的对应示意图。

图4为本发明电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行进一步详述：

本发明涉及一种三相电机的运动方向的控制系统，如图1所示，其包括功率模块、功率驱动模块、可编程控制器、限定控制模块，所述可编程控制器连接功率驱动器件，功率驱动器件连接功率模块，功率模块连接电机，在电机上设置位置编码器，位置编码器与限定控制模块相连接。

如图4所示，由于直流无刷电机在运转时一般通过六个功率管轮流工作对电机的方向进行控制，因此控制模块内设置六种状态信息和两个旋向信息，每一个状态信息对应电机转子所处的角度位置，每一个旋向信息对应电机的运转方向。当电机转子处于某个的角度位置时，电机的位置编码器将状态信息发送至限定控制模块。

所述限定控制模块实时获取位置编码器的逻辑，并与自身状态信息进行配对比较。具体来说我们定义6个状态分别为S1-S6，则电机运转方向一定是S1、S2……S6或者S6、S5……S1，限定控制模块首先内置电机运转的逻辑，如正转时为S1、S2至S6进行转换，而反转时为S6、S5至S1转换，当状态信息送至限定控制模块时，模块读取信息并加以配对，状态信息是按照顺序依次送达的，根据状态信息送达的顺序，可以限定控制模块可以判断出电机的运转方向，限定控制模块发送运转方向的指示电平信号至功率驱动器件，功率驱动器件如果收到禁止运转的电平信号，立刻控制功率模块停止供电，电机停止。