專利名稱：全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換控制器，尤其是一種控制端與電機(jī)負(fù)載端電氣隔離、輸出端極性隨控制端信號改變的全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊。
背景技術(shù)：
相對于交流電機(jī)，直流電機(jī)在節(jié)能、控制特性方面具備非常突出的領(lǐng)先優(yōu)勢。直流電機(jī)有優(yōu)良的控制性能，其機(jī)械特性和調(diào)速特性均為平行的直線，這是各類交流電機(jī)所沒有的特性。直流電機(jī)更加高效節(jié)能。相同輸出功率的直流電機(jī)耗電量只有交流電機(jī)耗電量的60%左右，省電效果非常卓越。同時，直流電機(jī)運(yùn)行噪音小，能夠抗電網(wǎng)諧波。由于轉(zhuǎn)速的高低與電機(jī)產(chǎn)生的噪音成正比，直流電機(jī)優(yōu)越的調(diào)速性能就可以明顯降低運(yùn)行噪音。優(yōu)良的控制特性使直流電機(jī)在很長的時間里，在有調(diào)速、控制要求的場合，幾乎成了唯一的選擇。但是，直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其定子上有激磁繞組產(chǎn)生主磁場，對功率較大的直流電機(jī)常常還裝有換向極，以改善電機(jī)的換向性能。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子上安放電樞繞組和換向器，直流電源通過電刷和換向器將直流電送入電樞繞組并轉(zhuǎn)換成電樞繞組中的交變電流，即進(jìn)行機(jī)械式電流換向。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)限制了直流電機(jī)體積和重量的進(jìn)一步減小，尤其是電刷和換向器的滑動接觸造成了機(jī)械磨損和火花，使直流電機(jī)的故障多、可靠性低、壽命短、保養(yǎng)維護(hù)工作量大。換向火花既造成了換向器的電腐蝕，還是一個無線電干擾源，會對周圍的電器設(shè)備帶來有害的影響。電機(jī)的容量越大、轉(zhuǎn)速越高，問題就越嚴(yán)重。所以，普通直流電機(jī)的電刷和換向器限制了直流電機(jī)向高速度、大容量的發(fā)展。同時，傳統(tǒng)用來實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換的換向器的機(jī)械式觸點容易產(chǎn)生火花和拉弧，并伴隨有大量噪音，壽命較短，限制了其推廣和普及。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對目前機(jī)械式換向器的觸點容易跳火燒毀的缺點，設(shè)計出一種基于MOSFET和IGBT功率器件的無觸點長壽命的全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊。本實用新型的技術(shù)方案是全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊，具有輸入信號與負(fù)載控制回路完全電氣隔離、正反轉(zhuǎn)信號同時輸入時互鎖保護(hù)、直流電機(jī)負(fù)載短路保護(hù)、直流電機(jī)負(fù)載過載保護(hù)和正反轉(zhuǎn)運(yùn)動狀態(tài)顯示，模塊采用功率元件，正反轉(zhuǎn)切換時不產(chǎn)生火花，工作性能穩(wěn)定，具有超高的使用壽命和穩(wěn)定性。具體的，本實用新型包括正反轉(zhuǎn)信號輸入電路，正反轉(zhuǎn)信號檢測互鎖電路，隔離驅(qū)動電路，過流保護(hù)電路，功率元件相互連接。所述的信號輸入電路連接所述的信號檢測互鎖電路，所述的信號檢測互鎖電路連接所述的隔離驅(qū)動電路和過流保護(hù)電路，并轉(zhuǎn)化成觸發(fā)信號控制功率元件。所述的正反轉(zhuǎn)信號輸入電路，輸入為12_24Vdc，共陽連接時，兩個控制端的低電平有效；共陰連接時，兩個控制端的高電平有效。[0009]所述的正反轉(zhuǎn)信號檢測互鎖電路，通過設(shè)置硬件及軟件互鎖，正反轉(zhuǎn)信號的有效作用時間間隔200ms。所述的隔離驅(qū)動電路，通過光電隔離或高頻變壓器隔離，絕緣介質(zhì)耐壓大于2000Vac,產(chǎn)生電氣隔離。所述的過流保護(hù)電路，保護(hù)狀態(tài)自行鎖定至短路故障排除，電路重新啟動。本實用新型具有以下優(yōu)點。1、本實用新型適用于直流電機(jī)的頻繁正反啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，或直流電感線圈的正負(fù)極性頻繁切換?？朔藱C(jī)械式觸點容易跳火燒毀的缺點，壽命長，價格低，安裝使用方便。2、主電路輸入輸出端與正反控制端之間采用光電隔離或高頻變壓器隔離，絕緣介質(zhì)耐壓大于2000 Vac。3、模塊內(nèi)正向和反向之間轉(zhuǎn)換在控制端已設(shè)置硬件軟件互鎖，有效防止正反轉(zhuǎn)開關(guān)同時導(dǎo)通。4、模塊內(nèi)部采用MOSFET或IGBT功率管做輸出器件，導(dǎo)通壓降小，可靠性高。5、本實用新型具有短路保護(hù)和過載保護(hù)功能。當(dāng)輸出端發(fā)生短路故障時，能第一時間關(guān)閉功率場效應(yīng)管，從而保護(hù)模塊的安全，避免造成模塊永久性損壞。保護(hù)狀態(tài)能自行鎖定，直至短路故障排除，電路重新啟動，即恢復(fù)正常運(yùn)行。6、發(fā)光LED管顯示電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)兩路LED都不亮?xí)r為停止?fàn)顟B(tài)。7、輸入控制電壓為12_24Vdc，共陽或共陰可任意接線?？刂凭€共陽連接時，A-、B-端低電平有效，當(dāng)A-、B-端同時為低電平時模塊自動關(guān)閉。共陰連接時，A+、B+端聞電平有效，當(dāng)A+、B+端同時為聞電平時模塊自動關(guān)閉。8、避免了功率元件工作在放大區(qū)，其發(fā)熱損耗微小，僅需使用簡單的散熱材料，從而減小了本實用新型設(shè)備的體積。9、本實用新型電路原理簡單，所用元器件較少，易于模塊化，可作為核心調(diào)壓裝置嵌入大型自動化工控設(shè)備之中。

圖1是本實用新型的基本電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本實用新型基于MOSFET應(yīng)用的一個實施例具體結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。通過
以下結(jié)合附圖的描述，本實用新型前述的特征和優(yōu)點將突出顯現(xiàn)。圖1給出了本實用新型的基本電路結(jié)構(gòu)原理圖。本實用新型包括正反信號輸入電路，信號檢測互鎖電路，隔離驅(qū)動電路，過流檢測電路，過載保護(hù)電路和直流電機(jī)驅(qū)動電路。圖2中A+A-為正向信號輸入接線柱,B+B-為反向信號輸入接線柱。輸入控制電壓為12-24Vdc，共陽或共陰可任意接線?？刂凭€共陽連接時，A-、B-端低電平有效，當(dāng)A-、B-端同時為低電平時模塊自動關(guān)閉。共陰連接時，A+、B+端高電平有效，當(dāng)A+、B+端同時為聞電平時1旲塊自動關(guān)閉。[0027]直流信號經(jīng)檢測互鎖電路進(jìn)行互鎖鑒別后進(jìn)入隔離驅(qū)動電路。隔離驅(qū)動電路過光電耦合元件隔離或高頻變壓器隔離，絕緣介質(zhì)耐壓大于2000 Vac，產(chǎn)生電氣隔離。通過光電耦合元件時，驅(qū)動信號先點亮元件內(nèi)部發(fā)光二極管，光的強(qiáng)弱再轉(zhuǎn)化成驅(qū)動信號用以驅(qū)動功率元件。通過高頻變壓器時，驅(qū)動信號進(jìn)入變壓器初級，次級則根據(jù)初級的變化感應(yīng)出驅(qū)動信號。依信號的種類，正轉(zhuǎn)信號驅(qū)動功率元件Kl和K3 ;反轉(zhuǎn)信號驅(qū)動功率元件K2和K4。當(dāng)Kl和K3導(dǎo)通時，驅(qū)動直流電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)K2和K4導(dǎo)通時，驅(qū)動直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。輸出端發(fā)生短路故障時，能第一時間關(guān)閉功率場效應(yīng)管，從而保護(hù)模塊的安全，避免造成模塊永久性損壞。保護(hù)狀態(tài)能自行鎖定，直至短路故障排除，電路重新啟動，即恢復(fù)正常運(yùn)行。本實用新型內(nèi)部采用MOSFET以及IGBT做負(fù)載電機(jī)輸出器件，導(dǎo)通壓降小，可支持超高換向頻率。本實用新型電路裝有發(fā)光LED管顯示直流電機(jī)運(yùn)行旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)兩路LED都不亮?xí)r為停止?fàn)顟B(tài)。本實用新型具有輸入信號與負(fù)載直流電機(jī)控制回路完全電氣隔離、正反轉(zhuǎn)信號同時輸入時互鎖保護(hù)、直流電機(jī)負(fù)載短路保護(hù)、直流電機(jī)負(fù)載過載保護(hù)和正反轉(zhuǎn)運(yùn)動狀態(tài)顯示，正反轉(zhuǎn)切換時不產(chǎn)生火花，工作性能穩(wěn)定，具有超高的使用壽命和穩(wěn)定性，是傳統(tǒng)機(jī)械式換向器的理想替代方案。在此描述本實用新型的優(yōu)選實施例僅出于舉例說明的目的。在此描述的各個特征無需被同時使用，并且這些特征中的任何一個或多個都可以被結(jié)合在單個實施例中。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從該描述中認(rèn)識到也可以用各種修改和變化來實現(xiàn)其他實施例。
權(quán)利要求1.一種全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊，包括正反轉(zhuǎn)信號輸入電路，正反轉(zhuǎn)信號檢測互鎖電路，隔離驅(qū)動電路，過流保護(hù)電路，功率元件相互連接；其特征是所述的信號輸入電路連接所述的信號檢測互鎖電路，所述的信號檢測互鎖電路連接所述的隔離驅(qū)動電路和過流保護(hù)電路，并轉(zhuǎn)化成觸發(fā)信號控制功率元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊，其特征是所述的正反轉(zhuǎn)信號輸入電路，輸入為12_24Vdc，共陽連接時，兩個控制端的低電平有效；共陰連接時，兩個控制端的高電平有效。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊，其特征是所述的正反轉(zhuǎn)信號檢測互鎖電路，通過設(shè)置硬件及軟件互鎖，正反轉(zhuǎn)信號的有效作用時間間隔200ms ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊，其特征是所述的隔離驅(qū)動電路，通過光電隔離或高頻變壓器隔離，絕緣介質(zhì)耐壓大于2000 Vac，產(chǎn)生電氣隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊，其特征是所述的過流保護(hù)電路，保護(hù)狀態(tài)自行鎖定至短路故障排除，電路重新啟動。
專利摘要本實用新型公開了一種全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊，包括正反轉(zhuǎn)信號輸入電路，正反轉(zhuǎn)信號檢測互鎖電路，隔離驅(qū)動電路，過流保護(hù)電路，功率元件相互連接。傳統(tǒng)用來實現(xiàn)直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換的換向器的機(jī)械式觸點容易產(chǎn)生火花和拉弧，并伴隨有大量噪音，壽命較短，限制了其推廣和普及。本實用新型具有輸入信號與負(fù)載直流電機(jī)控制回路完全電氣隔離、正反轉(zhuǎn)信號同時輸入時互鎖保護(hù)、直流電機(jī)負(fù)載短路保護(hù)、直流電機(jī)負(fù)載過載保護(hù)和正反轉(zhuǎn)運(yùn)動狀態(tài)顯示，正反轉(zhuǎn)切換時不產(chǎn)生火花，工作性能穩(wěn)定，具有超高的使用壽命和穩(wěn)定性，是傳統(tǒng)機(jī)械式換向器的理想替代方案，具有較大市場應(yīng)用的潛力。
文檔編號H02P1/22GK202906803SQ20122059313
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者盛永富, 葛國強(qiáng) 申請人:杭州龍科電子有限公司