一种特种设备同步伺服控制器预充电控制方法及装置与流程

1.本发明涉及特种设备同步伺服控制领域，尤其涉及一种特种设备同步伺服控制器预充电控制方法及装置。


背景技术：

2.同步伺服控制器通过驱动电机，使得系统的状态到达或接近某一预定值。随着军工设备等特种设备的电气化和信息化，同步伺服控制器在特种设备中获得了越来越多的应用。特种设备在正常工作或停机维护时，通过发电机组或市电经过整流单元给同步伺服控制器、dc/dc直流变换电源等内部设备提供高压电。为了供电的安全性，通常需要在机组或市电的交流供电处设置高压配电开关，当配电开关闭合后才能供电。
3.在同步伺服控制器的直流供电回路中，为了防止高压电路接通瞬间的火花拉弧冲击破坏零部件，要在同步伺服控制系统的主电路中设置由预充继电器和预充电组r并联组成的预充电路。传统的预充电路控制策略在高压供电时的工作过程如下：设定一个电压阈值，初始时预充继电器处于断开状态，电路中接入预充电阻r，高压供电通过预充电阻r对母线支撑电容c充电，并实时检测母线电压udc。当检测到udc升高至阈值后，延迟一段时间待预充继电器前后两端的电压差较小后，通过控制信号触发预充继电器导通，将并联的充电电阻r切除，系统预充上电过程完成，进入正常的运行状态。在电机停机后，高压配电开关断开使得母线电压udc下降，待母线电压下降至阈值以下时，断开预充继电器，系统预充放电过程完成。
4.以上传统的预充控制策略仅考虑对同步伺服控制器本身直流供电的控制，未考虑特种设备高压配电开关对系统预充电的影响，而预充电时该配电开关可能对系统的安全性、可靠性造成影响。当系统工作流程结束，配电开关断开时，母线电压缓慢降低，尚未降低至阈值时，预充继电器未断开，若再次将配电开关闭合进行配电，在预充继电器的两端会形成较大的电压差，导致继电器过流烧毁，造成安全问题。此外，当高压供电对母线电容充电使得母线电压高于阈值后，预充电计数器不断累加计数，进行延时时间是否到达设定值判断，若此时配电开关断开，母线电压缓慢下降，预充电计数器仍在不断累加计数,程序执行时间较长、效率较低。因此，由于传统预充控制策略的以上问题，需要制定一种综合考虑高压配电状态的同步伺服控制器预充电控制策略，从而为特种设备的安全、可靠、高效工作提供技术支撑。


技术实现要素：

5.本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的特种设备同步伺服控制器预充电控制方法及装置。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
7.本发明的一个方面提供了一种特种设备同步伺服控制器预充电控制方法，包括：初始上低压电时，检测配电开关是否闭合，如果闭合，执行预充流程，预充流程包括预充上
电流程和预充放电流程；如果初始时配电开关断开，禁止预充流程，预充继电器断开；预充上电流程包括：预充继电器处于断开状态，判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，延时第一时间t1，如果第一时间t1内，母线电压均高于阈值，则输出第一控制信号触发预充继电器导通，并延时第二时间t2，点亮预充电完成指示灯；预充放电流程包括：预充继电器处于闭合状态，判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，延时第三时间t3，如果第三时间t3内，母线电压均不高于阈值，输出第二控制信号触发预充继电器断开，熄灭预充电完成指示灯。
8.其中，检测配电开关是否闭合包括：检测配电状态信息位，若为1表示配电开关闭合，若为0表示配电开关断开。
9.其中，判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，延时第一时间t1，如果第一时间t1内，母线电压均高于阈值，则输出第一控制信号触发预充继电器导通，并延时第二时间t2，点亮预充电完成指示灯包括：判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，继续判断预充电完成标志位是否为0，如果为0，对预充上电计数值进行计数，判断计数值是否达到预充上电延时周期t1，如果达到预充上电延时周期t1，则输出高电平使预充继电器闭合，继续判断计数值是否达到计数周期(t1+t2)，如果达到计数周期(t1+t2)，则将预充完成标志位置为1，并输出高电平点亮预充电完成指示灯，将预充上电计数值、放电计数值均清零；如果判断计数值既不等于预充上电延时周期t1，又不等于计数周期(t1+t2)，则结束流程；如果判断母线电压高于阈值，判断预充电完成标志位不为0，将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
10.其中，判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，延时第三时间t3，如果第三时间t3内，母线电压均不高于阈值，输出第二控制信号触发预充继电器断开，熄灭预充电完成指示灯包括：判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，继续判断预充完成标志位是否为1，如果为1，对放电计数值进行计数，判断计数值是否达到放电延时周期t3，如果达到放电延时周期t3，则输出低电平使预充继电器断开，将预充完成标志位清零，并输出低电平熄灭预充电完成指示灯，将预充上电计数值、放电计数值均清零；如果判断预充完成标志位不为1，则输出低电平是预充继电器断开，执行电机停机，再将预充完成标志位清零，输出低电平熄灭预充完成指示灯，并将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
11.其中，方法还包括：如果检测配电开关断开，立即断开预充继电器，执行电机停机，禁止预充流程，并将预充上电计数值、预充放电计数值清零。
12.本发明另一方面提供了一种特种设备同步伺服控制器预充电控制装置，包括：检测单元，用于初始上低压电时，检测配电开关是否闭合，如果闭合，执行通知预充电单元执行预充流程，预充流程包括预充上电流程和预充放电流程；如果初始时配电开关断开，禁止预充流程，预充继电器断开；预充电单元，用于通过如下方式执行预充上电流程：预充继电器处于断开状态，判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，延时第一时间t1，如果第一时间t1内，母线电压均高于阈值，则输出第一控制信号触发预充继电器导通，并延时第二时间t2，点亮预充电完成指示灯；预充电单元，还用于通过如下方式执行预充放电流程：预充继电器处于闭合状态，判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，延时第三时间t3，如果第三时间t3内，母线电压均不高于阈值，输出第二控制信号触发预充继电器断开，熄灭预充电完成指示灯。
13.其中，检测单元通过如下方式检测配电开关是否闭合：检测配电状态信息位，若为1表示配电开关闭合，若为0表示配电开关断开。
14.其中，预充电单元通过如下方式判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，延时第一时间t1，如果第一时间t1内，母线电压均高于阈值，则输出第一控制信号触发预充继电器导通，并延时第二时间t2，点亮预充电完成指示灯：判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，继续判断预充电完成标志位是否为0，如果为0，对预充上电计数值进行计数，判断计数值是否达到预充上电延时周期t1，如果达到预充上电延时周期t1，则输出高电平使预充继电器闭合，继续判断计数值是否达到计数周期(t1+t2)，如果达到计数周期(t1+t2)，则将预充完成标志位置为1，并输出高电平点亮预充电完成指示灯，将预充上电计数值、放电计数值均清零；如果判断计数值既不等于预充上电延时周期t1，又不等于计数周期(t1+t2)，则结束流程；如果判断母线电压高于阈值，判断预充电完成标志位不为0，将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
15.其中，预充电单元通过如下方式判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，延时第三时间t3，如果第三时间t3内，母线电压均不高于阈值，输出第二控制信号触发预充继电器断开，熄灭预充电完成指示灯：判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，继续判断预充完成标志位是否为1，如果为1，对放电计数值进行计数，判断计数值是否达到放电延时周期t3，如果达到放电延时周期t3，则输出低电平使预充继电器断开，将预充完成标志位清零，并输出低电平熄灭预充电完成指示灯，将预充上电计数值、放电计数值均清零；如果判断预充完成标志位不为1，则输出低电平是预充继电器断开，执行电机停机，再将预充完成标志位清零，输出低电平熄灭预充完成指示灯，并将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
16.其中，检测单元，还用于如果检测配电开关断开，立即断开预充继电器，执行电机停机，禁止预充流程，并将预充上电计数值、预充放电计数值清零。
17.由此可见，通过本发明提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制方法及装置，制定了一种高安全性及可靠性的考虑高压配电状态信息的预充电控制方案，用于解决特种设备高压配电状态变化对同步伺服控制器预充电安全性造成的影响，可提升系统安全性、可靠性，并提高程序执行效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
19.图1为本发明实施例提供的含同步伺服控制器的特种设备配电系统结构图；
20.图2为本发明实施例提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制方法的流程图；
21.图3为本发明实施例提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制程序状态图；
22.图4为本发明实施例提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制程序的流程图；
23.图5为本发明实施例提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制装置的结构示意图。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
25.图1示出了本发明实施例提供的含同步伺服控制器的特种设备配电系统结构图，参见图1，本发明实施例提供的含同步伺服控制器的特种设备配电系统包括：
26.特种设备的发电机机组或者交流市电经过配电开关后连接整流单元，输出高压直流电，再给同步伺服控制器、dc/dc直流变换电源等设备供电。其中，同步伺服控制器的预充电单元包括预充电阻r、预充继电器开关，同步伺服控制器内部还包括支撑电容c、逆变单元等，逆变单元连接同步伺服电机。
27.基于上述含同步伺服控制器的特种设备配电系统，图2示出了本发明实施例提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制方法的流程图，参见图2，本发明实施例提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制方法，包括：
28.初始上低压电时，检测配电开关是否闭合，如果闭合，执行预充流程，预充流程包括预充上电流程和预充放电流程；如果初始时配电开关断开，禁止预充流程，预充继电器断开；
29.预充上电流程包括：
30.预充继电器处于断开状态，判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，延时第一时间t1，如果第一时间t1内，母线电压均高于阈值，则输出第一控制信号触发预充继电器导通，并延时第二时间t2，点亮预充电完成指示灯；
31.预充放电流程包括：
32.预充继电器处于闭合状态，判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，延时第三时间t3，如果第三时间t3内，母线电压均不高于阈值，输出第二控制信号触发预充继电器断开，熄灭预充电完成指示灯。
33.具体地，结合图3，对本发明实施例提供的预充电控制流程进行详细说明：
34.作为本发明实施例的一个可选实施方式，检测配电开关是否闭合包括：检测配电状态信息位，若为1表示配电开关闭合，若为0表示配电开关断开。为实现高压配电信息与预充的配合控制，初始上低压电后，先通过can通讯检测系统高压配电状态信息位，若为1表示配电开关闭合；若为0表示配电开关断开。
35.初始时配电开关断开，预充流程禁止，预充继电器断开。
36.当检测到高压配电开关闭合时，开始预充流程，包括预充上电及预充放电过程。
37.在预充上电时的工作过程如下：首先预充继电器处于断开状态，市电或发电机组整流后的高压直流电通过与预充继电器并联的预充电阻r给母线支撑电容c充电，母线电压udc上升，控制器实时检测母线电压。设定一个电压阈值，当母线电压升高至该阈值后，延时一定时间周期t1，母线电压继续上升，当t1时间内母线电压均高于该阈值，则认为充电过渡过程完成，预充继电器两端的电压差很小，输出控制信号触发预充继电器导通。为了确保预充继电器已完全导通，要再延时t2才结束预充上电流程，并点亮预充电完成指示灯，提示系统预充上电过程完成，进入正常的运行状态。
38.在预充放电时工作过程如下：当母线电压udc降低至电压阈值后，为防止母线电压在阈值附近抖动而造成的继电器误断开，进行连续计数，确保一定时间周期t3内母线电压均低于该阈值，再输出控制信号触发预充继电器断开，将并联的充电电阻r接入，完成预充放电过程。
39.作为本发明实施例的一个可选实施方式，还包括：如果检测配电开关断开，立即断开预充继电器，执行电机停机，禁止预充流程，并将预充上电计数值、预充放电计数值清零。具体地，在整个预充流程中，当检测到当配电开关断开时，则立即断开预充继电器，执行电机停机，禁止预充流程，并将预充上电计数值、预充放电计数值清零，从而避免在预充放电过程中，母线电压尚未低于阈值，而高压配电开关已断开，再次上电时预充继电器两端大的电压差造成的过流风险,并可提高程序执行效率。
40.作为本发明实施例的一个可选实施方式，判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，延时第一时间t1，如果第一时间t1内，母线电压均高于阈值，则输出第一控制信号触发预充继电器导通，并延时第二时间t2，点亮预充电完成指示灯包括：判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，继续判断预充电完成标志位是否为0，如果为0，对预充上电计数值进行计数，判断计数值是否达到预充上电延时周期t1，如果达到预充上电延时周期t1，则输出高电平使预充继电器闭合，继续判断计数值是否达到计数周期(t1+t2)，如果达到计数周期(t1+t2)，则将预充完成标志位置为1，并输出高电平点亮预充电完成指示灯，将预充上电计数值、放电计数值均清零；如果判断计数值既不等于预充上电延时周期t1，又不等于计数周期(t1+t2)，则结束流程；如果判断母线电压高于阈值，判断预充电完成标志位不为0，将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
41.作为本发明实施例的一个可选实施方式，判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，延时第三时间t3，如果第三时间t3内，母线电压均不高于阈值，输出第二控制信号触发预充继电器断开，熄灭预充电完成指示灯包括：判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，继续判断预充完成标志位是否为1，如果为1，对放电计数值进行计数，判断计数值是否达到放电延时周期t3，如果达到放电延时周期t3，则输出低电平使预充继电器断开，将预充完成标志位清零，并输出低电平熄灭预充电完成指示灯，将预充上电计数值、放电计数值均清零；如果判断预充完成标志位不为1，则输出低电平是预充继电器断开，执行电机停机，再将预充完成标志位清零，输出低电平熄灭预充完成指示灯，并将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
42.以下结合图4，对上述控制流程进行详细说明：
43.初始上低压电时，预充继电器处于关断状态，在主程序while(1)循环中通过can通讯接收配电状态信息，并检测其中的高压配电状态信息位，若为1则表示配电开关闭合；若为0则表示配电开关断开。
44.该程序在adc中断服务程序中执行。当检测到配电状态信息位为1时，判断直流母线电压udc是否高于阈值(例如385v)，若是，继续判断预充电完成标志位ctctonsign是否为0。若为0，代表预充过程尚未完成，则对预充上电计数值ctctonindex进行计数，判断当计数值达到预充上电延时周期t1时，将预充继电器i/o口输出高电平使预充继电器闭合，为确保其已可靠闭合，再对计数值是否达到计数周期(t1+t2)进行判断，若是，则表示预充过程完成，将预充完成标志位ctctonsign置为1，并将预充电完成指示灯i/o口输出高电平，点亮预
充电完成发光二极管灯,再将预充上电计数值、放电计数值均清零,预充上电过程完成，结束流程，若判断计数值既未不等于周期t1，又不等于周期(t1+t2)，则结束流程，在下一次进入预充电控制程序后继续计数；若检测到udc高于阈值后，检测到预充电完成标志位ctctonsign不为0，则代表之前预充电过程已完成，此时将预充上电计数值ctctonindex、放电计数值ctctoffindex均清零，结束流程。
45.进入预充电控制程序后，若高压配电信息位为1，母线电压udc不高于阈值，则对预充完成标志位ctctonsign是否为1进行判断，若是，则表示之前预充流程已结束，目前处于预充放电过程，则对放电计数值ctctoffindex进行计数，判断当其达到放电延时周期t3时，将预充继电器i/o口输出低电平使预充继电器断开，将预充电阻接入到主回路中，并执行电机停机(pwm封波),再将预充完成标志位清零，将预充完成指示灯i/o口输出低电平使其熄灭，并将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程；若预充完成标志位不为1，则代表预充放电控制过程已完成，则将预充继电器i/o口输出低电平，执行电机停机，再将预充完成标志位ctctonsign清零，预充完成指示灯熄灭，并将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
46.若初始进入预充电控制程序后，检测到高压配电状态信息位为0，则表示高压配电开关断开，此时立即将预充继电器i/o口输出低电平使预充继电器断开，执行电机停机，再将预充完成标志位清零，预充完成指示灯熄灭，并将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
47.由此可见，本发明制定了一种高安全性及可靠性的特种设备同步伺服控制器的预充电控制方案，有益效果包括以下等方面：
48.本发明在预充上电过渡过程完成，控制信号触发预充继电器闭合后，再延时t2确保其完全闭合才结束预充上电过程；在预充放电时，为防止电压在阈值附近抖动，延时确保电压持续一段时间均低于阈值后，再触发预充继电器断开，完成预充放电过程，提高了系统的安全性、可靠性。
49.本发明当检测到高压配电开关为断开状态时，立即断开预充继电器，防止预充继电器持续闭合而下电后又再次上电时两端大的电压差造成的烧毁，提高了系统的安全性、可靠性。
50.本发明当检测到高压配电开关为断开状态时，立即将预充上电计数值、预充放电计数值清零清零，可缩短程序中计数器不断累加计数的执行时间，并可提高程序执行效率。
51.图5示出了本发明实施例提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制装置的结构示意图，该特种设备同步伺服控制器预充电控制装置应用上述方法，以下仅对特种设备同步伺服控制器预充电控制装置的结构进行简单说明，其他未尽事宜，请参照上述特种设备同步伺服控制器预充电控制方法中的相关描述，参见图5，本发明实施例提供的特种设备同步伺服控制器预充电控制装置，包括：
52.检测单元，用于初始上低压电时，检测配电开关是否闭合，如果闭合，执行通知预充电单元执行预充流程，预充流程包括预充上电流程和预充放电流程；如果初始时配电开关断开，禁止预充流程，预充继电器断开；
53.预充电单元，用于通过如下方式执行预充上电流程：
54.预充继电器处于断开状态，判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，延时第一
时间t1，如果第一时间t1内，母线电压均高于阈值，则输出第一控制信号触发预充继电器导通，并延时第二时间t2，点亮预充电完成指示灯；
55.预充电单元，还用于通过如下方式执行预充放电流程：
56.预充继电器处于闭合状态，判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，延时第三时间t3，如果第三时间t3内，母线电压均不高于阈值，输出第二控制信号触发预充继电器断开，熄灭预充电完成指示灯。
57.作为本发明实施例的一个可选实施方式，检测单元通过如下方式检测配电开关是否闭合：检测配电状态信息位，若为1表示配电开关闭合，若为0表示配电开关断开。
58.作为本发明实施例的一个可选实施方式，预充电单元通过如下方式判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，延时第一时间t1，如果第一时间t1内，母线电压均高于阈值，则输出第一控制信号触发预充继电器导通，并延时第二时间t2，点亮预充电完成指示灯：判断母线电压是否高于阈值，如果高于阈值，继续判断预充电完成标志位是否为0，如果为0，对预充上电计数值进行计数，判断计数值是否达到预充上电延时周期t1，如果达到预充上电延时周期t1，则输出高电平使预充继电器闭合，继续判断计数值是否达到计数周期(t1+t2)，如果达到计数周期(t1+t2)，则将预充完成标志位置为1，并输出高电平点亮预充电完成指示灯，将预充上电计数值、放电计数值均清零；如果判断计数值既不等于预充上电延时周期t1，又不等于计数周期(t1+t2)，则结束流程；如果判断母线电压高于阈值，判断预充电完成标志位不为0，将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
59.作为本发明实施例的一个可选实施方式，预充电单元通过如下方式判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，延时第三时间t3，如果第三时间t3内，母线电压均不高于阈值，输出第二控制信号触发预充继电器断开，熄灭预充电完成指示灯：判断母线电压是否不高于阈值，如果不高于阈值，继续判断预充完成标志位是否为1，如果为1，对放电计数值进行计数，判断计数值是否达到放电延时周期t3，如果达到放电延时周期t3，则输出低电平使预充继电器断开，将预充完成标志位清零，并输出低电平熄灭预充电完成指示灯，将预充上电计数值、放电计数值均清零；如果判断预充完成标志位不为1，则输出低电平是预充继电器断开，执行电机停机，再将预充完成标志位清零，输出低电平熄灭预充完成指示灯，并将预充上电计数值、放电计数值均清零，结束流程。
60.作为本发明实施例的一个可选实施方式，检测单元，还用于如果检测配电开关断开，立即断开预充继电器，执行电机停机，禁止预充流程，并将预充上电计数值、预充放电计数值清零。
61.由此可见，本发明制定了一种高安全性及可靠性的特种设备同步伺服控制器的预充电控制方案，有益效果包括以下等方面：
62.本发明在预充上电过渡过程完成，控制信号触发预充继电器闭合后，再延时t2确保其完全闭合才结束预充上电过程；在预充放电时，为防止电压在阈值附近抖动，延时确保电压持续一段时间均低于阈值后，再触发预充继电器断开，完成预充放电过程，提高了系统的安全性、可靠性。
63.本发明当检测到高压配电开关为断开状态时，立即断开预充继电器，防止预充继电器持续闭合而下电后又再次上电时两端大的电压差造成的烧毁，提高了系统的安全性、可靠性。
64.本发明当检测到高压配电开关为断开状态时，立即将预充上电计数值、预充放电计数值清零清零，可缩短程序中计数器不断累加计数的执行时间，并可提高程序执行效率。
65.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。