專利名稱：直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
直流電機(jī)啟動(dòng)、限流 ^
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于電機(jī)的保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種直流有刷電動(dòng) 機(jī)的啟動(dòng)控制和運(yùn)行保護(hù)的直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器。
背景技術(shù)：
直流有刷電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，目前的應(yīng)用 仍很廣泛。但在目前對(duì)于較大功率的有刷電機(jī)應(yīng)用上，一般都采用配置啟動(dòng)電 阻或電源變換器作為啟動(dòng)控制的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)不僅占用空間大，而且成 本較髙，在應(yīng)用上不是很方便。
由于直流有刷電動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)是在電機(jī)起動(dòng)時(shí)由于電機(jī)繞組電阻很小， 直接供電的方式使得通過電機(jī)繞組的電流很大，不加控制的話就會(huì)燒損電機(jī)、 電源，但限制功率太低又不能使電機(jī)帶負(fù)荷正常起動(dòng)工作。因此理想的啟動(dòng)控
制系統(tǒng)應(yīng)該是既能限制啟動(dòng)電流保護(hù)電機(jī)和電源，又能容許電機(jī)有一定的啟:動(dòng)
功率，達(dá)到帶負(fù)荷啟動(dòng)的目的。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種在直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初期限制起動(dòng)電流，防止 對(duì)電機(jī)及其供電電源造成沖擊，能夠使電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在額定電流下帶滿負(fù)荷啟
動(dòng)在運(yùn)行過程中不超載，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的直流電機(jī)啟動(dòng)、限沐保護(hù)
器o
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下 -種直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器，其特征在于該電路包括輸入端IN、輸出 端OUT、霍爾電流傳感器H、降壓斬波電路、控制電路和為控制電路供電的 DC/DC模塊，所述霍爾電流傳感器H連接在負(fù)載電流回路和控制電路之間，用 于檢測(cè)負(fù)載回路電流大小，所述降壓斬波電路包含與控制電路連接的晶體管T， 3霜爾電流傳感器采樣的負(fù)載回路電流超過參考電流，控制電路關(guān)閉所述晶體 貸，-—段限定時(shí)間后，控制電路控制晶體管重新導(dǎo)通.所述降壓斬波電路還包括一個(gè)電容C和一個(gè)二極管D，所述電容C并接在 輸入埔的正負(fù)極之間，所述二極管D并接在輸出端的正負(fù)極之間，電容C的第 一端與所述晶體管的集電極連接，二極管D的負(fù)極與所述晶體管T的發(fā)射極連
所述DC/DC模塊并接在輸入端的正負(fù)極之間。
所述控制電路包含單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U2，其反相輸出端提供控制所述晶體管T 截止和導(dǎo)通的控制信號(hào)。
所述控制電路包含一比較器Ul,比較器接收霍爾電流傳感器釆樣的負(fù)載回 路電流與多考電流進(jìn)行比較，比較器的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U2的觸發(fā)引腳連 接，提供單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)。
所述控制電路包含隔離器和驅(qū)動(dòng)電路，隔離器的輸入端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的 反相輸出端連接，其輸出端與驅(qū)動(dòng)電路輸入糊連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與晶體 管T的柵極連接，用于控制晶體管的截止和導(dǎo)通。
所述隔離器為光耦隔離器。
所述晶體管T為IGBT管。
該保護(hù)器的輸入端子接電源輸出，輸出端子與電機(jī)相連接。電容和二極管D 共同構(gòu)成的斬波電路結(jié)構(gòu)形式，并利用霜爾電流傳感器測(cè)量電機(jī)回路電流大小。 當(dāng)通過霍爾電流傳感器獲得的電流采樣信號(hào)值超出限定值，則控制電路迅速動(dòng) 作并關(guān)閉晶體管，在關(guān)閉晶體管一定時(shí)間后，由控制電路重新開通晶體管，從 而達(dá)到既限制電機(jī)回路電流，而又不影響電機(jī)的正常工作的目的，在電機(jī)起動(dòng) 時(shí)對(duì)電機(jī)起動(dòng)電流進(jìn)行限制；電機(jī)正常工作后，晶體管直通使電機(jī)能夠正常工 作。所述控制電路屮所有的工作電源均由DC/DC變換器提供。
本實(shí)用新型的有益效果在于，該保護(hù)器在S流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初鵬限制起動(dòng)電 流，防止對(duì)電機(jī)及其供電電源造成沖擊，能夠使電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在額定電流下帶 滿負(fù)荷啟動(dòng)；在運(yùn)行過程屮不超載，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低.可廣泛的適用于 各種藍(lán)流有刷電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行保護(hù)。
附困說(shuō)明
閱1是本實(shí)用新艱具體實(shí)施力'式的k電路結(jié)構(gòu)原理圖； 閣2是閣1屮的控制電路的結(jié)構(gòu)原理圖.
具體實(shí)據(jù)方式如圖，該直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器包括輸入竭IN、輸出墦OUT、霍爾電 流傳感器H、降壓斬波電路、控制電路和為控制電路供電的DODC模塊，所述 霜爾電流傳感器H連接在負(fù)載電流回路和控制電路之間，用于檢測(cè)負(fù)載回路電 流大小，所述降壓斬波電路包含與控制電路連接的晶體管T，該晶休管T為IGBT 管。當(dāng)^爾電流傳感器采樣的負(fù)載回路電流超過多考電流，控制電路關(guān)閉IGBT 管， 一段限定時(shí)間后，控制電路控制IGBT管雖新導(dǎo)通。所述降W斬波電路還包 括—個(gè)電容C和一個(gè)二極管D，所述電容C并接在輸入襯的正負(fù)極之間，所述 二極管D并接在輸出端的正負(fù)極之間，電容C的第一端與IGBT管的集電極連 接，二極管D的負(fù)極與IGBT管T的發(fā)射極連接，1GBT贊的集電極和發(fā)財(cái)極分 別作為輸入端的正極和輸出端的正極。DC/DC模塊并接在輸入埔的正負(fù)極之間。 控制電路包含單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U2，其反相輸出端提供控制所述晶體管T截止和導(dǎo) 通的控制信號(hào)?？刂齐娐愤€包含一比較器U1，比較器接收霜爾電流傳感器采樣 的負(fù)欲回路電流與參考電流進(jìn)行比較，比較器的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U2的觸 發(fā)引腳連接，提供單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)。控制電路包含隔離器和驅(qū)動(dòng) 電路，該隔離器為光耦隔離器。隔離器的輸入端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的反相輸出端 連接，其輸出端與驅(qū)動(dòng)電路輸入端連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與IGBT管的柵極連 接，用于控制IGBT管的截止和導(dǎo)通。
該保護(hù)器的輸入端子IN接電瀕輸出，輸出端子OUT與電機(jī)相迮接。主電 路采用由IGBT鋅、電容C和二極管D共同構(gòu)成的斬波電路結(jié)構(gòu)形式，并利用 ^爾電流傳感器測(cè)鬼電機(jī)回路電流大小。當(dāng)通過霍爾電流傳感器獲得的電流采 樣信號(hào)值If超出限定值，則控制電路迅速動(dòng)作并關(guān)閉IGBT管，在關(guān)閉IGBT — 定時(shí)間后，由控制電路重新開通IGBT，從而達(dá)到既限制電機(jī)回路電流的目的， 而義不影響電機(jī)的正常工作，在電^^起動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)起動(dòng)電流進(jìn)行限制電機(jī)正 常工作后，IGBT直通使電機(jī)能夠正常工作。
控制屯中所有的工作電源均由DC/DC變換器提供?？刂齐娐饭ぷ鬟^程原 理如下控制電路上電后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U2的g置為1，經(jīng)過光耦隔離、驅(qū)動(dòng) 電路后開通主電路IGBT模塊，主電路對(duì)電機(jī)回路供電，電機(jī)問路流過l[L流Ir。 通過霜爾電流傳感器檢測(cè)，將檢測(cè)到的電機(jī)回路電流信g Ir傳輸至比較器U,的 反相輸入端，當(dāng)該輸入檢測(cè)電流信號(hào)If超過U,同相輸入端的電流限定值Ig時(shí)， 比較器U,輸出會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電器U2，使其也發(fā)生翻轉(zhuǎn)，g S為0，輸出的低電平信號(hào)經(jīng)過光電耦合隔離驅(qū)動(dòng)電路來(lái)關(guān)閉IGBT模塊T，在 經(jīng)過由分立元件設(shè)定的-定長(zhǎng)度的單穩(wěn)態(tài)時(shí)間后，單扭態(tài)電路發(fā)生復(fù)位，經(jīng)過光禍隔離及驅(qū)動(dòng)電路后又重新開啟IGBT模塊，從而達(dá)到對(duì)電機(jī)回路啟動(dòng)電流快 速可靠限流的目的。電機(jī)啟動(dòng)后，其正常的負(fù)載工作電流將小于電機(jī)回路電流 的限定值Ig，此時(shí)IGBT模塊將維持直通狀態(tài)，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作。I,的設(shè)置可 以通過調(diào)節(jié)比較器U,同相輸入端的可調(diào)電位器VR來(lái)完成。
權(quán)利要求1. 一種直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器，其特征在于該保護(hù)器包括輸入端IN、輸出端OUT、霍爾電流傳感器H、降壓斬波電路、控制電路和為控制電路供電的DC/DC模塊，所述霍爾電流傳感器H連接在負(fù)載電流回路和控制電路之間，用于檢測(cè)負(fù)載回路電流大小，所述降壓斬波電路包含與控制電路連接的晶體管T，當(dāng)霍爾電流傳感器采樣的負(fù)載回路電流超過參考電流，控制電路關(guān)閉所述晶體管，一段限定時(shí)間后，控制電路控制晶體管重新導(dǎo)通。
2. 如權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)啟動(dòng)、堪流保護(hù)器，其特征在于所述降壓 斬波電路還包括一個(gè)電容C和一個(gè)二極管D,所述電容C并接在輸入 的正負(fù) 極之間，所述二極管D并接在輸出糊的正負(fù)極之間，電容C的第一端與所述晶 體管的集電極連接，二極管D的負(fù)極與所述晶體管T的發(fā)射極連接，晶體管的 集電極和發(fā)射極分別作為輸入端的正極和輸出鉞的正極。
3. 如權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器，其特征在于所述DC/DC 投塊并接在輸入端的正負(fù)極之間。
4. 如權(quán)利耍求1所述的莨流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器，其特征在于所述控制 電路包含攀穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U2,其反相輸出袖提lf^制所述晶體鋅T截止和導(dǎo)通的 控制信號(hào)。
5. 扭I權(quán)利耍求4所述的莨流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器，其特征在于所述控制 電路包含一比較器Ul,比較器接收霍爾電流傳感器采樣的負(fù)載回路電流與參考 電流進(jìn)行比較，比較器的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U2的觸發(fā)引腳連接，提供單穩(wěn) 態(tài)蝕發(fā)器動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)。
6. 紐l權(quán)利要求4所述的直流電機(jī)啟動(dòng)、限琉保護(hù)器，其特征在于所述控制 電路包含隔離器和驅(qū)動(dòng)電路，隔離器的輸入端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的反相輸出端連 接，其輸出堆與驅(qū)動(dòng)電路輸入端連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出袖與晶體管T的柵極連 接，用于控制晶體貧的截止和導(dǎo)通。
7. 如權(quán)利嬰求6所述的直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器，其特征在于所述隔離 器為光耦隔離器。
8. 如權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器，其特征在亍所述晶體 管T為IGBT資。
專利摘要一種直流電機(jī)啟動(dòng)、限流保護(hù)器，其特征在于該保護(hù)器包括輸入端IN、輸出端OUT、霍爾電流傳感器H、降壓斬波電路、控制電路和為控制電路供電的DC/DC模塊，所述霍爾電流傳感器H連接在負(fù)載電流回路和控制電路之間，用于檢測(cè)負(fù)載回路電流大小，所述降壓斬波電路包含與控制電路連接的晶體管T，當(dāng)霍爾電流傳感器采樣的負(fù)載回路電流超過參考電流，控制電路關(guān)閉所述晶體管，一段限定時(shí)間后，控制電路控制晶體管重新導(dǎo)通。該保護(hù)器在直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初期限制起動(dòng)電流，防止對(duì)電機(jī)及其供電電源造成沖擊，能夠使電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在額定電流下帶滿負(fù)荷啟動(dòng)；在運(yùn)行過程中限制電機(jī)電流不超載。并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低?？蓮V泛的適用于各種直流有刷電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H7/085GK201230294SQ200720154978
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者禾 張, 邢占斌, 齊鉑金 申請(qǐng)人:張 禾;齊鉑金