一种可控制动单元、制动系统及制动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对变流器、变频器等大功率设备电机进行快速制动的可控制动单元，还涉及由该多个可控制动单元构成的制动系统和使用该制动系统对大功率设备电机进行快速制动的方法。
【背景技术】
[0002]制动单元是实现变流器或者变频器等大功率设备中电机快速制动或位移负载可靠运行的重要部件。当变频器减速停机时，其电机处于发电状态，使系统速度下降时间缩短，能量回馈加快，变频器的直流母线电压快速上升，如果不将回馈的能量快速消耗掉，则可能引起直流母线过压等故障。制动单元的主要功能就是将该回馈能量快速转换为热能消耗掉。
[0003]对于大型传动等应用场合，由于电机的回馈能量大，通常采用多个制动单元并联使用的方式，如图1所示。制动单元的控制一般采用变频器触发控制或者各制动单元根据公共母线的电压本地独立控制的方式，在很多应用场合，要求制动单元工作于第二种控制方式。但是，由于各制动单元触发点电压客观上存在差异，可能导致某个触发点电压低的制动单元先动作，当该制动单元峰值制动功率大于或者等于负载的回馈功率时，公共母线电压下降，或者不再上升，从而公共母线上的其他制动单元不会动作。由于该动作的制动单元承担的回馈功率不可持续，最终可能会因为持续制动时间过长而发生过温故障。此后第二个制动单元再独立投入运行，甚至也发生过温故障。如此运行下去，将可能导致所有制动单元因过温故障而损坏。
[0004]例如，设制动单元的设计规格为50kW持续功率，250kff峰值功率(15s/每90s)。若用户负载的恶劣回馈工况为(l)45kW持续，则可选择I个制动单元；(2)200kW峰值(10s/lmin)，则可选择I个制动单元；(3)90kW长期(lmin/5min)，则可选择2个制动单元并联。
[0005]对第(3)种情况，若2个制动单元并联时，假设由于参数差异第一个制动单元触发点电压为670V，第二个制动单元触发点电压为675V。电机能量回馈制动单元动作时，第一个制动单元会先动作。第一个制动单元动作后，因其峰值功率(250kW)大于负载的回馈功率(90kW)，公共母线电压会下降或者不再上升，这样，第二个制动单元不会动作。如果制动能量持续时间比较久，可能会造成第一个制动单元最终因持续时间过长而发生过温故障，第一个制动单元退出运行；此后第二个回馈单元再单独投入运行，也有可能会发生过温故障。
[0006]因此，在现有并联的各个制动单元根据公共母线独立控制的方式下，制动单元的并联运行并不能达到并联的目的，并不能提高制动单元的峰值制动和持续制动功率，可能会导致制动单元的频繁过温保护，增加单个制动单元的应力，引起单个制动单元的故障率
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题之一在于，提供一种可控制动单元，克服现有制动单元并联使用时在本地独立控制模式下可能发生过温故障的缺陷。
[0008]本发明要解决的技术问题之二在于，提供一种制动系统，采用可控制动单元，克服现有制动单元并联使用时在本地独立控制模式下可能发生过温故障的缺陷。
[0009]本发明要解决的技术问题之三在于，提供一种制动方法，克服现有制动单元并联使用时在本地独立控制模式下可能发生过温故障的缺陷。
[0010]本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是:构造一种可控制动单元，包括一个两端分别连接设备直流母线正负极的制动单元，其特征在于，还包括一个控制器，该控制器包括控制信号输入端、可控型功率半导体器件驱动信号输出端和制动单元工作状态反馈信号端；该控制器通过其IGBT驱动信号输出端与该制动单元驱动端连接实现对该制动单元的驱动控制。
[0011 ] 在本发明的可控制动单元中，所述控制器为A型控制器，该A型控制器包括控制模式选择电路、逻辑控制电路、可控型功率半导体器件驱动隔离电路、外部触发控制电路和本地控制电路；
[0012]所述控制信号输入端包括外部触发控制信号输入端和母线电压信号输入端；所述制动单元工作状态反馈信号端连接所述逻辑控制电路输出端；
[0013]该可控型功率半导体器件驱动隔离电路与该逻辑控制电路连接，并经所述可控型功率半导体器件驱动信号输出端外输出IGBT驱动信号；
[0014]该控制模式选择电路为跳线、拨码开关或逻辑选择电路；该控制模式选择电路与该逻辑控制电路连接，实现外部触发控制模式和本地控制模式的选择；
[0015]该外部触发控制电路包括信号转换电路，该信号转换电路一端与该外部触发控制信号输入端连接，另一端与该逻辑控制电路连接；
[0016]该本地控制电路包括直流母线电压采样电路和滞环比较电路，该直流母线电压采样电路一端连接该母线电压信号输入端、另一端连接该滞环比较电路，该滞环比较电路与该逻辑控制电路连接。
[0017]在本发明的可控制动单元中，所述控制器为B型控制器，该B型控制器包括逻辑控制电路、可控型功率半导体器件驱动隔离电路和外部触发控制电路；
[0018]所述控制信号输入端为外部触发控制信号输入端；所述制动单元工作状态反馈信号端连接所述逻辑控制电路输出端；
[0019]该可控型功率半导体器件驱动隔离电路与该逻辑控制电路连接，并经所述可控型功率半导体器件驱动信号输出端外输出可控型功率半导体器件驱动信号；
[0020]该外部触发控制电路包括信号转换电路，该信号转换电路一端与该外部触发控制信号输入端连接，另一端与该逻辑控制电路连接。
[0021 ] 在本发明的可控制动单元中，所述控制器为C型控制器，该C型控制器包括逻辑控制电路、可控型功率半导体器件驱动隔离电路和本地控制电路；
[0022]所述控制信号输入端为母线电压信号输入端；所述制动单元工作状态反馈信号端连接所述逻辑控制电路输出端；
[0023]该可控型功率半导体器件驱动隔离电路与该逻辑控制电路连接，并经所述可控型功率半导体器件驱动信号输出端外输出可控型功率半导体器件驱动信号；
[0024]该本地控制电路包括直流母线电压采样电路和滞环比较电路，该直流母线电压采样电路一端连接该母线电压信号输入端、另一端连接该滞环比较电路，该滞环比较电路与该逻辑控制电路连接。
[0025]本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是:构造一种制动系统，其特征在于，包括一个主可控制动单元和至少一个从可控制动单元，该主可控制动单元为所述A型控制器或C型控制器，所述从可控制动单元为所述A型控制器或B型控制器；
[0026]所述主可控制动单元和从可控制动单元的制动单元分别连接设备的直流母线正负极；
[0027]所述主可控制动单元控制所述从可控制动单元同步动作。
[0028]在本发明的制动系统中，所述主可控制动单元的制动单元工作状态反馈信号端分别连接各所述从可控制动单元的外部触发控制信号输入端。
[0029]在本发明的制动系统中，所述主可控制动单元的制动单元工作状态反馈信号端连接第一所述从可控制动单元的外部触发控制信号输入端，该第一所述从可控制动单元与其他从可控制动单元按如下方式依次连接:前一所述从可控制动单元的制动单元的工作状态反馈信号端连接后所述从可控制动单元的制动单元的外部触发控制信号输入端。
[0030]本发明解决其技术问题之三所采用的技术方案是:提供一种制动方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0031]S1、控制制动单元按照控制触发条件动作成为可控制动单元，各可控制动单元的制动单元分别连接设备的直流母线正负极；
[0032]S2、设置一个可控制动单元为主可控制动单元，设置至少一个可控制动单元为从可控制动单元；
[0033]S3、使主可控制动单元控制从可控制动单元同步动作。
[0034]在本发明的制动方法中，主可控制动单元控制从可控制动单元同步动作如下实现:主可控制动单元输出其制动单元工作状态反馈信号作为其他各从可控制动单元的输入控制信号。
[0035]在本发