直流电机恒流制动和吊物落速动态控制方法研究

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.05.013

辽宁石油化工大学学报 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (5): 84-90.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2023.05.013

直流电机恒流制动和吊物落速动态控制方法研究

黄勃铭¹(), 白海城²(), 姜相国¹

^1.辽宁石油化工大学信息与控制工程学院, 辽宁抚顺 113001
^2.辽宁石油化工大学人工智能与软件学院, 辽宁抚顺 113001

收稿日期:2023-07-19 修回日期:2023-09-17 出版日期:2023-10-25 发布日期:2023-11-06
通讯作者: 白海城
作者简介:黄勃铭（1998⁃），男，硕士研究生，从事电力拖动技术方面的研究；E⁃mail: 2541306812@qq.com。
基金资助:
辽宁省教育厅科学研究项目(LJKZ0422)

Research on Constant Current Braking about DC Motor and Dynamic Control Method of Falling Speed of Lifting Objects

Boming HUANG¹(), Haicheng BAI²(), Xiangguo JIANG¹

^1.School of Information and Control Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China
^2.School of Artifical Intelligence and Software，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2023-07-19 Revised:2023-09-17 Published:2023-10-25 Online:2023-11-06
Contact: Haicheng BAI

摘要/Abstract

摘要：

反抗性负载的快速制动与位能负载的落速控制对提高电机拖动装置的运行效率和安全具有重要意义。提出了一种由功率场效应管取代常规能耗制动电阻，通过压控方式在线调节其漏极与源极之间等效阻值实现直流电机全程恒流制动和吊物落速动态调节的方法。理论分析和实验结果表明，在无须改变硬件系统的条件下，该方法可将停车制动时间和吊物落速达到稳定的时间分别缩短为常规能耗制动方法的66.7%和33.3%，有效提高了电机拖动系统的动态工作效率以及控制系统的灵活性。

关键词: 恒流制动, 快速制动, 负载落速调节, 直流电机控制, 双闭环控制

Abstract:

The fast braking of resistant load and the falling speed control of the potential energy load are of great significance to improve the operation efficiency and the safety of motor drive equipments. In this paper, a method of constant current braking and dynamic adjustment of falling speed of lifiting objects for DC motor is proposed, in which the conventional energy consumption braking resistor is replaced by a power MOSFET and the equivalent resistance between its leakage and source can be adjusted by voltage control. Under the condition of no need to change the hardware, the double closed?loop control technology of current and speed is adopted to realize the requirements of the whole process constant current fast parking brake, the fast dropping of suspended objects and the falling speed continous adjustment control in the motor drive system. Theoretical analysis and experimental results show that the time for the parking brake and the time for the falling speed of the liftting object to reach stability are reduced respectively to 66.7% and 33.3% of the conventional braking method without chaning changing the hardware system, which effectively improves the dynamic working efficiency of the motor drive system and the flexibility of the control system.

Key words: Constant current braking, Fast braking, Falling speed regulation, DC motor control, Double closed loop control

中图分类号:

TP23

黄勃铭, 白海城, 姜相国. 直流电机恒流制动和吊物落速动态控制方法研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(5): 84-90.

Boming HUANG, Haicheng BAI, Xiangguo JIANG. Research on Constant Current Braking about DC Motor and Dynamic Control Method of Falling Speed of Lifting Objects[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2023, 43(5): 84-90.

图/表 12

图1 直流电机制动机械特性曲线

图2 恒流制动过程中制动电流和制动转速随时间的变化曲线

图3 他励直流电动机恒流制动及位能负载落速动态控制系统的硬件构成

图4 MOS管Rds的压控特性

图5 PI调节器1和2的电路构成

图6 软件控制算法

图7 传统停车制动曲线

图8 恒流制动实验中转速和电流随时间的变化曲线

图9 传统负载落放制动实验中电流和转速随时间的变化曲线

图10 负载落速动态控制实验中电流和转速随时间的变化曲线

表1 不同参数下两种电机制动方法的停车时间比较

n_i/ （r·min^-1）	T_L/（N·m）	U_N/ V	I_N/A	t_B/s	t_N/s	η_p/%
9 258	1.0	80	12.5	5.20	8.00	65.0
5 675	1.0	50	12.5	3.20	4.88	65.6
2 570	1.0	24	12.5	1.53	2.26	67.0
9 191	1.2	80	15.0	4.20	6.45	66.7
5 618	1.2	50	15.0	2.70	4.01	67.3

表2 不同参数下两种吊物落速控制方法的工作效率比较

n_s/ （r·min^-1）	T_L/ （N·m）	I_s/A	t_f/t	t_n/t	η_d/%
2 389	0.5	6.25	2.48	7.50	33.1
1 643	0.5	6.25	1.72	4.95	34.7
3 286	1.0	12.5	1.71	5.02	34.1
2 541	1.0	12.5	1.33	3.95	33.7

参考文献 12

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Research on Constant Current Braking about DC Motor and Dynamic Control Method of Falling Speed of Lifting Objects

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