一种再生制动控制电路的设计

　　1　引言

　　一般情况下,伺服系统主电路结构如图1所示。能量是由电网经整流器、滤波器、逆变器等传输到电动机的。当电动机工作于发电状态，即电动机快速制动或者带位势负载时，能量的传输需要反向，能量将在滤波电容上累积，产生泵升电压，如果泵升电压过高，会威胁系统的安全。控制泵升电压最简单的方法是：泵升电压产生后，在直流母线之间接通一个能耗电阻，将能量释放。如果电动机制动频繁或长期带位势负载运行，则能量浪费严重;同时，由于电阻发热，导致环境温度升高，将会影响系统的可靠性。本文设计的这个电路，可以很好地解决这一问题。

　　2　系统工作原理概述

　　将图1中的三相不控整流器换为可控变流器，并在三相电源输入端串入三个高频扼流电抗器，用以抑制可能产生的双向(电网伺服系统)电磁干扰，以及在变流器工作于逆变状态时，起到等效直流电抗器的作用，如图2所示。

　　当电动机工作在电动状态时，可控变流器的大功率开关器件S1～S6全部处于关断状态，而6个续流二极管构成三相不控桥式整流器，工作状况同图1。

　　当电动机工作在发电状态时，则逆变器工作于整流状态，而可控变流器工作于逆变状态，使电动机工作在再生制动状态。这时滤波电容贮能，直流母线电压升高，在超过电网线电压值后，二极管D1～D6反向阻断;当直流母线电压继续升高，超过设定的上限允许值UdH时，变流器开始工作，将直流母线上的能量逆变回馈电网。此时，高频扼流电抗器将平衡直流母线电压和电网线电压之间的差值，以保证逆变状态的正常进行。当直流母线电压回落到下限设定值UdL后，再关闭变流器。就能量回馈需要考虑的问题有：

　　1)回馈电流必须满足回馈功率的要求，同时不能大于逆变器所允许的最大电流;

　　2)只有当直流母线电压高于设定值时，才能启动逆变器进行能量回馈;

　　3)为了提高回馈功率，尽量在电网电压高时进行回馈，因为如果回馈电流一定，则电网电压越高回馈功率越大。

　　因此，系统须有电压控制电路，同步控制电路和电流限制电路。电流和电压的控制由两个迟滞比较器完成，同步控制由同步检测与控制电路完成。

　　3　控制电路设计

　　3.1　电压检测与控制电路的设计

　　设计电压控制电路的目的是：当电动机工作于发电状态并且使直流母线电压Ud升高到超过设定值UdH后，起动变流器中的开关管，以使直流母线上的能量逆变回馈回电网，迫使Ud回落;当Ud小于另一设定值UdL后再关闭开关管。为了避免逆变器过于频繁地起动和关闭，电压控制为滞环控制方式UdL式中：U为相电压的有效值。