屏蔽門系統電機控制裝置、系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及軌道交通裝備領域，尤其是涉及一種廣泛應用于鐵路機車、動車、高鐵列車、地鐵等城市軌道交通車輛領域屏蔽門系統中兼容直流有刷電機和無刷電機的屏蔽門系統電機控制裝置、系統及其方法。
【背景技術】
[0002]在全國諸多城市都有地鐵建設項目，而車站屏蔽門作為附屬產品，可以有效改善候車環境，提高地鐵運行的安全性，同時也能降低地鐵運營成本。地鐵屏蔽電機控制系統是典型的機電一體化系統，通過微控制器控制驅動電路來驅動控制電機，由電機通過機械傳動機構帶動門體運動，同時通過反饋回來的電機相對轉速、電樞電流、帶輪相對位置實現對門體的精確控制。每一個單元門由兩扇門組成，這兩扇門的開、關門動作由一個電機通過皮帶拖動完成，而該電機的正轉、反轉、加速、減速、啟動等動作則由一個DCU (門控單元)控制。
[0003]對于不同的地鐵線、不同的地鐵站，選用的電機可能是直流有刷電機或直流無刷電機。直流有刷電機和直流無刷電機的驅動電路由于上下管開關頻率、電機自身電感及速度反饋信號(直流有刷電機速度反饋信號主要是正交光碼信號或轉速信號，直流無刷電機速度反饋信號主要是轉速信號)的原因，存在一定的差異。而目前屏蔽門電機控制系統中基于這些差異的電機控制方法，使得門控單元只能單一地適用于直流有刷電機或直流無刷電機。而對于既有直流有刷電機又有直流無刷電機的地鐵線，就需要相當數量的門控單元作備件以備產品維護，這對產品管理及維護增加了難度，備件的利用率也不高。而且，門控單元中電機驅動電路的驅動部件主要使用IGBT等功率器件，由于利用IGBT等功率器件構成的驅動直流有刷電機、直流無刷電機的電路(各不相同，也使得門控單元只能單一地適用于控制驅動直流有刷電機或直流無刷電機。且因驅動對象(直流有刷電機、直流無刷電機)的不同，IGBT的數量和型號都有所不同。
[0004]因此，綜上，現有技術屏蔽門系統中的電機控制方法只能單一地控制驅動直流有刷電機或直流無刷電機，適用性比較差。對于既有直流有刷電機又有直流無刷電機的地鐵線，存在重復設計、延長研發周期的可能，而且需要相當數量的門控單元作備件以備產品維護，這對產品管理和維護保養都增加了難度，也使得備件的利用率不高。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種屏蔽門系統電機控制裝置、系統及其方法，能夠使得基于該裝置的門控單元同時兼容直流有刷電機和直流無刷電機，并實現有效減少備件數量、降低產品管理難度、提高維護效率的技術目的。
[0006]為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種屏蔽門系統電機控制裝置的技術實現方案，一種屏蔽門系統電機控制裝置，包括:微控制器、電機驅動單元，所述電機驅動單元進一步包括驅動模塊。所述驅動模塊擇一地與外部的直流有刷電機或直流無刷電機相連，所述微控制器與所述電機驅動單元的驅動模塊相連，用于控制外部的直流有刷電機或直流無刷電機。所述微控制器向所述驅動模塊輸出PWM波，通過所述驅動模塊驅動所述外部的直流有刷電機或直流無刷電機，完成包括正轉、反轉、加速、減速、勻速在內的動作，實現對所述直流有刷電機和直流無刷電機的兼容。
[0007]優選的，所述驅動模塊進一步采用三相橋式電路結構。
[0008]優選的，當所述電機控制裝置驅動所述直流有刷電機時，由所述驅動模塊內三相橋式電路中的任意兩相構成H橋電路，所述微控制器輸出的兩相PffM波，控制所述驅動模塊的H橋電路中四個開關管的通斷，實現所述直流有刷電機按照設定的速度曲線執行動作。
[0009]優選的，當所述電機控制裝置驅動所述直流無刷電機時，所述微控制器輸出三相PWM波，控制所述驅動模塊內三相橋式電路中六個開關管的通斷，實現所述直流無刷電機按照設定的速度曲線執行動作。
[0010]優選的，所述電機控制裝置進一步包括速度輸入模塊，來自于外部的直流有刷電機或直流無刷電機的轉速信號通過所述速度輸入模塊輸出至所述微控制器，所述微控制器通過計算獲取當前所述直流有刷電機或直流無刷電機的轉速。
[0011]優選的，所述電機驅動單元進一步包括安全繼電器，所述驅動模塊通過所述安全繼電器與外部的直流有刷電機或直流無刷電機相連，由所述直流有刷電機或直流無刷電機帶動屏蔽門動作。當采用手動方式推拉所述屏蔽門時，所述驅動模塊與直流有刷電機或直流無刷電機之間的連接斷開，所述屏蔽門的運動阻力降低，便于手動將所述屏蔽門打開或關閉。
[0012]優選的，所述電機控制裝置進一步包括過流保護模塊，來自于所述驅動模塊的母線電流信號通過所述過流保護模塊的采集輸出至所述微控制器，當所述母線電流信號超過設定值，由所述微控制器適當降低所述PWM波的占空比或關斷所述驅動模塊，或通過所述安全繼電器斷開所述電機驅動單元的對外輸出。
[0013]本發明還另外具體提供了一種屏蔽門系統電機控制系統的技術實現方案，一種屏蔽門系統電機控制系統，包括:如上所述的電機控制裝置，以及與所述電機控制裝置相連的直流有刷電機或直流無刷電機，所述電機控制裝置設置在門控單元中。
[0014]本發明還另外具體提供了一種屏蔽門系統電機控制方法的技術實現方案，一種屏蔽門系統電機控制方法，所述電機控制系統包括電機控制裝置，以及直流有刷電機或直流無刷電機，所述電機控制裝置進一步包括微控制器和電機驅動單元，所述電機驅動單元進一步包括驅動模塊，所述電機控制方法包括以下步驟:
5100:所述微控制器通過所述電機驅動單元的驅動模塊控制所述直流有刷電機或直流無刷電機；所述微控制器向所述驅動模塊輸出PffM波，通過所述驅動模塊驅動所述直流有刷電機或直流無刷電機，完成包括正轉、反轉、加速、減速、勻速在內的動作，實現對所述直流有刷電機和直流無刷電機的兼容。
[0015]優選的，所述電機控制裝置還包括速度輸入模塊和過流保護模塊，所述電機驅動單元還包括安全繼電器，所述電機控制方法包括以下步驟:
5101:來自于所述直流有刷電機或直流無刷電機的轉速信號通過速度輸入模塊輸出至所述微控制器，所述微控制器通過所述轉速信號計算獲取當前直流有刷電機或直流無刷電機的轉速，以實現所述直流有刷電機或直流無刷電機的轉速控制；
5102:來自于所述驅動模塊的母線電流信號通過過流保護模塊進行采集，并輸出至所述微控制器，當所述母線電流信號超過設定值，由所述微控制器適當降低所述PWM波的占空比或關斷控制所述驅動模塊，或通過所述安全繼電器斷開所述電機驅動單元的對外輸出。
[0016]優選的，所述步驟S102還進一步包括:
所述直流有刷電機或直流無刷電機帶動屏蔽門動作，當采用手動方式推拉與所述電機控制裝置相連的屏蔽門時，所述驅動模塊與直流有刷電機或直流無刷電機之間的連接斷開，所述屏蔽門的運動阻力降低，便于手動將所述屏蔽門打開或關閉。
[0017]優選的，所述步驟SlOO進一步包括:
當所述電機控制裝置驅動所述直流有刷電機時，由所述驅動模塊內三相橋式電路中的任意兩相構成H橋電路，所述微控制器輸出的兩相PffM波，控制所述驅動模塊的H橋電路中四個開關管的通斷，實現所述直流有刷電機按照設定的速度曲線執行動作；
當所述電機控制裝置驅動所述直流無刷電機時，所述微控制器輸出三相PWM波，控制所述驅動模塊內的三相橋式電路中六個開關管的通斷，實現所述直流無刷電機按照設定的速度曲線執行動作。
[0018]優選的，所述電機控制方法還包括以下步驟:
所述電機控制系統還包括中央接口盤，當所述電機控制系統應用于所述直流有刷電機或直流無刷電機控制時，相應的控制程序事先通過仿真器燒錄入所述微控制器，或在線通過CAN總線由所述中央接口盤發送至所述微控制器進行固件更新，同時在線對所述電機控制裝置控制所述直流有刷電機或直流無刷電機