[发明专利]稀土永磁力矩电机柔性化反向制动控制方法

说明书

技术领域：

此发明是关于稀土永磁力矩电机柔性化反向制动控制方法。具体的是此发明是为实现稀土永磁力矩电机的柔性化反转制动控制，在低速可控状态下恢复到稳定，从而保护人身和设备安全。 

背景技术：

在采油螺杆泵停机或发生故障时，由于井下的螺杆形变势能会拖动地面驱动装置的稀土永磁力矩电机反转，如不加控制，电机的反转速度会很快，由于螺杆旋转离心力的作用，地面驱动装置的稀土永磁力矩电机上端固定电机轴和采油杆的卡子极容易飞出，极大危害现场作业人员的生命和设备安全。因此在此情况下需控制反转速度。现在主要采用的是两种制动方式。一是能耗制动方式，在电机的三相线间加入Y型接法的制动电阻，将螺杆的形变势能损耗。二是采用机械电磁式抱闸系统，采用抱死、松开的过程来逐渐的释放掉能量。 

采用上述两种制动方式，电机的反转速率不可精确控制，且在形变势能释放过程中，会出现点刹情况。为精确控制反转速率，使电机能够实现在低速可控状态下反转以至恢复到稳定状态，进一步提升该装置的可靠性、安全性，本专利提出一种稀土永磁力矩电机的柔性化反转制动控制方法，即采用再生能源制动控制、速度正反馈PI闭环调节和DAC限流控制相结合控制方式。 

发明内容：

再生能源制动，利用变频器的结构进行制动控制，将螺杆形变势能反馈至变频器直流电容组部分，然后通过外接制动电阻将此能量释放掉。通过速度采样控制、速度闭环调节控制、DAC限流调节控制、制动驱动输出控制、电压检测和过电压发电控制，实现稀土永磁力矩电机的柔性化反转制动控制。 

附图说明：

图1是稀土永磁力矩电机柔性化反转控制示意图。 

图2是位置传感器信号与反电动势关系图。 

图3是续流阶段电流流向示意图。 

图4是电流回馈阶段电流流向示意图。 

图5是再生能源制动过程功率管控制表图。 

图6是DAC限流控制示意图。 

具体实施方式：

采油螺杆泵装置在停机或发生故障时，电机会逐渐的降速，在转速降为0后会出现反转现象。其中速度采样是通过安装在电机内部的3个霍尔传感元件进行速度检测换算的。这3个霍尔元件可以在一个360度的电周期内产生6个60度的方波信号如图2所示，通过测量60度方波信号的时间值可以计算当前的转速值。电机的旋转方向也是通过这3个霍尔元件产生的信号进行辨识的，通过I／O查询功能，定时查询I／O的状态，通过I／O状态的变化来判定电机是否反转了，如果位置信号的变化是按照正转的I／O状态编码进行变化，则认为电机正转，反之则为反转。在发生反转后，根据实际的使用要求，需对反转的速度进行控制。 

通过图1所示的控制策略图，所采用控制方法是类似双闭环调节系统，此处控制和传统的负反馈闭环系统有差别，反馈环节的PI调节误差输入为n_err=n_fb-n_ref，其调节的效果为转速的反馈值越大，PI调节的输出U_out越大。此处的PI调节的计算采用数字化处理，方法为增量式的积分计算方法。在检测到电动机反转的初始时刻，为防止电机反转速度过快的情况发生，需要在DAC的初始化时加入一个偏移量Dac_inivalue；使电机能够缓慢的从低速动态调节到稳定状态。如果没有加入Dac_inivalue偏移量，可以从PI的误差计算知道n_err=n_fb-n_ref，只有转速超过设定值后，才有Dac_out输出，这样可能导致电机会有一个从高速到低速的超调过程。