本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种同步电机封星控制系统及方法。
背景技术：
永磁同步曳引机中，通过将三相绕组引出线用导线或者串联电阻按星形连接，使得电机内部形成一个独立的电气回路，在电枢绕组回路中引起感应电流，同时在电机永磁体磁场作用下产生制动的电磁力矩，从而防止同步曳引机失电而产生电梯溜车或飞车，该技术在行业内称为“封星”。从永磁同步曳引机在电梯上应用开始，其“封星”制动功能就一直被作为优点宣传和应用。
目前电梯控制系统中通常使用单独的封星接触器K2实现封星，例如通过继电器常闭触点将永磁同步电机U、V、W三相短接，实现封星功能，如图1所示。
上述封星方法成本低，控制简单。但该上述封星方案存在以下问题：
(1)封星接触器的动作存在延时。当变频器需要输出，而此时封星接触器仍然短接同步电机的三相绕组，这时会造成变频器短路过流，从而损坏变频器。
(2)在变频器故障停机时，同步电机由于惯性，仍然存在较高的速度，而封星接触器此时已经短接同步电机三相绕组，这样同步电机将存在很大的短路电流，对同步电机造成冲击，影响电机的寿命，同时封星接触器也有一定的容量，冲击电流也将对封星接触造成不可修复的故障。
(3)在不同额定负载条件下，需要的封星接触器容量也不同，而随着容量的增大，封星接触器的成本将上升，并且在某些条件下可能选择不到合适的封星接触器。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对上述封星接触器存在延时的问题，提供一种同步电机封星控制系统及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种同步电机封星控制系统，包括主控制器、驱动逻辑单元、封星逻辑单元及电机驱动单元，其中：所述主控制器，用于生成电机驱动脉冲和封星信号；所述驱动逻辑单元，用于根据所述电机驱动脉冲生成上桥臂驱动脉冲和下桥臂控制脉冲；所述封星逻辑单元，用于根据封星信号和下桥臂控制脉冲生成下桥臂驱动脉冲；所述电机驱动单元，用于根据上桥臂驱动脉冲和下桥臂驱动脉冲控制变频器的上桥臂和下桥臂实现电机驱动或封星；
所述封星控制系统还包括过流检测单元，用于在主控制器的封星信号有效时检测同步电机三相线间电流是否超过预设值；所述主控制器包括过流控制子单元，用于在过流检测单元测得同步电机三相线间电流超过预设值时，使主控制器输出无效的电机驱动脉冲和斩波模式的封星信号，所述斩波模式的封星信号中有效电平持续的时间与所述同步电机三相线间电流的大小成反比。
在本发明所述的同步电机封星控制系统中，所述主控制器包括封星控制子单元，用于在接收到停机指令时，使主控制器输出无效的电机驱动脉冲和有效的封星信号。
在本发明所述的同步电机封星控制系统中，所述封星控制系统还包括用于检测变频器是否存在故障的故障检测单元；所述封星控制子单元仅在故障检测单元检测变频器无故障且停机命令有效时，使主控制器输出无效的电机驱动脉冲和有效的封星信号。
在本发明所述的同步电机封星控制系统中，所述过流控制子单元在过流检测单元测得的同步电机三相线间电流超过预设值的次数达到预设次数时，使主控制器输出无效的封星信号。
在本发明所述的同步电机封星控制系统中，所述封星控制系统还包括短接开关，且该短接开关包括将同步电机的三相线短接的第一触点和用于生成反馈信号的第二触点，所述第一触点和第二触点机械联动；所述主控制器仅在短接开关的反馈信号有效时输出电机驱动脉冲。
本发明还提供一种同步电机封星控制方法，包括以下步骤：
(a)将变频器的主控制器输出的电机驱动脉冲转换为上桥臂驱动脉冲和下桥臂控制脉冲；
(b)将所述下桥臂控制脉冲和主控制器输出的封星信号合成下桥臂驱动脉冲；；
(c)根据上桥臂驱动脉冲和下桥臂驱动脉冲控制变频器的上桥臂和下桥臂实现电机驱动或封星；
所述封星控制方法还包括：
(d)在主控制器的封星信号有效时检测同步电机三相线间电流是否超过预设值；
(e)在测得同步电机三相线间电流超过预设值时，使主控制器输出无效的电机驱动脉冲和斩波模式的封星信号，所述斩波模式的封星信号中有效电平持续的时间与所述同步电机三相线间电流的大小成反比。
在本发明所述的同步电机封星控制方法中，在所述步骤(a)中，主控制器在变频器无故障且接收到停机指令时输出无效的电机驱动脉冲和有效的封星信号。
在本发明所述的同步电机封星控制方法中，所述封星控制方法还包括：通过短接开关将同步电机的三相线短接，并在所述同步电机的三相线短接时输出有效的反馈信号；所述主控制器仅在短接开关的反馈信号有效时输出电机驱动脉冲。
本发明的同步电机封星控制系统及方法，通过将电机驱动脉冲与封星信号结合，实现同步电机的封星控制，从而无需封星接触器即可实现同步电机封星，可有效避免封星接触器的封星延迟。本发明还可降低封星状态下同步电机的三相绕组间的冲击电流，从而提高同步电机的使用寿命。
附图说明
图1是现有同步电机封星结构的示意图。
图2是本发明同步电机封星控制系统实施例的示意图。
图3是本发明同步电机封星控制系统在断电启动的示意图。
图4是本发明本发明同步电机封星控制方法实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，是本发明同步电机封星控制系统实施例的示意图，该系统可应用于电梯曳引机中，实现同步曳引机的封星控制。本实施例中的封星控制系统包括主控制器21、驱动逻辑单元22、封星逻辑单元23及电机驱动单元24，上述主控制器21驱动逻辑单元22及电机驱动单元24与现有的变频器结构类似，可实现同步电机控制。本发明通过使主控制器21根据停机指令生成有效的封星信号，并由封星逻辑单元23将驱动逻辑单元22输出的一路控制信号与封星信号进行处理，从而形成驱动脉冲，并由电机驱动单元24根据驱动脉冲对同步电机进行驱动控制或封星控制。
上述主控制器21可以为变频器的主控芯片，其可根据电机运行指令生成电机驱动脉冲(即PWM波，用于控制变频器中的功率单元的导通和关断实现驱动电流输出)和封星信号D_BRAKE1。例如在同步电机正常运行时，主控制器21输出无效的封星信号(例如高电平)；而在同步电机需要封星时，例如主控制器21接收停机指令(或主控制器21根据电梯等设备运行状态生成停机指令)，主控制器21输出有效的封星信号(即封星使能信号，例如低电平)。
驱动逻辑单元22用于根据主控制器21输出电机驱动脉冲生成上桥臂驱动脉冲PWMH(即控制上桥臂通断的脉冲信号)和下桥臂控制脉冲PWML1。
封星逻辑单元23用于根据封星信号D_BRAKE1和下桥臂控制脉冲PWML1生成下桥臂驱动脉冲PWML。该封星逻辑单元23可由逻辑运算电路实现，其在封星信号D_BRAKE1有效时，输出无效的下桥臂驱动脉冲PWL；而在封星信号D_BRAKE1无效时，输出的下桥臂驱动脉冲PWL与输入的下桥臂控制脉冲PWML1相同。
电机驱动单元24用于根据上桥臂驱动脉冲PWMH和下桥臂驱动脉冲PWML控制变频器的上桥臂和下桥臂实现电机驱动或封星。
上述同步电机封星控制系统通过将电机驱动脉冲与封星信号结合，实现同步电机的封星控制，从而无需封星接触器即可实现同步电机封星，可有效避免封星接触器的封星延迟。
上述的主控制器21可包括一个封星控制子单元，该封星控制子单元可结合运行于主控制器21中的软件实现。该封星控制子单元在主控制器21接收到停机指令时，使主控制器21输出无效的电机驱动脉冲和有效的封信信号。上述无效的电机驱动脉冲和有效的封信信号经过驱动逻辑单元22和封星逻辑单元23处理，使电机驱动单元24将变频器的上桥臂关断、下桥臂导通，从而将同步电机的三相线短接，实现封星。
特别地，上述封星控制系统还包括用于检测变频器是否存在故障的故障检测单元。上述封星控制子单元仅在故障检测单元检测变频器无故障且停机命令有效时，使主控制器21输出无效的电机驱动脉冲和有效的封星信号。即在故障检测单元检测变频器存在故障时，封星控制子单元无法进行电子封星。
为避免在封星过程中，同步电机三相线间冲击电流过大，上述封星控制系统还可包括过流检测单元。该过流检测单元用于在主控制器21的封星信号有效时检测同步电机三相线间电流是否超过预设值，例如通过电流感应环等。相应地，主控制器21包括过流控制子单元，该过流控制子单元同样可结合运行于主控制器21的软件实现。过流控制子单元在过流检测单元测得同步电机三相线间电流超过预设值时，使主控制器21输出无效的电机驱动脉冲和斩波模式的封星信号(此时封星信号为方波)，在该斩波模式的封星信号中，有效电平(例如低电平)持续的时间与同步电机三相线间电流的大小成反比(例如在同步电机三相线间电流超过设定值时，超过的值越大，封星信号中对应的有效电平持续时间越短)。通过该方式，使得同步电机的三相线间歇性短接，可有效避免过流而损坏同步电机。
特别地，过流控制子单元在过流检测单元测得的同步电机三相线间电流超过预设值的次数达到预设次数时，使主控制器21输出无效的封星信号。主控制器21可同时生成故障信号进行报警。
为实现停电状态下的电子封星，如图3所示，上述同步电机封星控制系统还可包括短接开关DJ。该短接开关DJ包括将同步电机的三相线短接的第一触点ab、cd和用于生成反馈信号的第二触点ef，上述第一触点ab、cd和第二触点ef机械联动。在正常状态下(即正常供电时)，短接开关DJ无效，第一触点ab、cd、第二触点ef均断开，主控制器21获得短接开关无效的反馈信号；当停电时，短接开关DJ的第一触点ab、cd、第二触点ef均闭合，此时主控制器21接收到短接开关有效的反馈信号，主控制器21仅在获得短接开关有效的反馈信号有效时输出电机驱动脉冲。当由停电到正常供电瞬间，主控制器21接收到短接开关有效的反馈信号，此时系统根据此反馈信号，使变频器不输出电流，而仅在工作人员将短接开关DJ无效后才开始输出电流。
如图4所示，本发明还提供一种同步电机封星控制方法，该封星控制方法包括以下步骤：
步骤S41：将变频器的主控制器输出的电机驱动脉冲转换为上桥臂驱动脉冲和下桥臂控制脉冲。
上述主控制器根据电机运行指令生成电机驱动脉冲和封星信号。例如在同步电机正常运行时，主控制器21输出无效的封星信号(例如高电平)以及有效的电机驱动脉冲；而在同步电机正常运行(无故障)且需要封星时(例如主控制器接收停机指令)，主控制器输出有效的封星信号(即封星使能信号，例如低电平)及无效的电机驱动脉冲。
步骤S42：将下桥臂控制脉冲和主控制器输出的封星信号合成下桥臂驱动脉冲。该步骤可由逻辑运算电路实现，其在封星信号有效时，输出无效的下桥臂驱动脉冲；而在封星信号无效时，输出有效的下桥臂驱动脉冲，即与输入的下桥臂控制脉冲相同。
步骤S43：根据上桥臂驱动脉冲和下桥臂驱动脉冲控制变频器的上桥臂和下桥臂实现电机驱动或封星。
为避免封星过程中同步电机三相线间的短路电流对同步电机造成冲击，上述的同步电机封星控制方法还包括：在主控制器的封星信号有效时检测同步电机三相线间电流是否超过预设值；在测得同步电机三相线间电流超过预设值时，使主控制器输出无效的电机驱动脉冲和斩波模式的封星信号，其中斩波模式的封星信号中有效电平持续的时间与所述同步电机三相线间电流的大小成反比。
此外，上述的同步电机封星控制方法还可包括：通过短接开关将同步电机的三相线短接，并在同步电机的三相线短接时输出有效的反馈信号；主控制器仅在短接开关的反馈信号有效时输出电机驱动脉冲。这样，当系统供电由停电到正常供电瞬间，短接开关向主控制器发出有效的反馈信号，此时系统根据此反馈信号，使变频器不输出电流，而仅在工作人员将短接开关DJ无效后才开始输出电流。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。