一種直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)，它包括直流電動(dòng)機(jī)、直流恒壓電源、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、PLC處理器、斬波器控制板、IGBT功率組件和制動(dòng)控制電阻模塊，直流恒壓電源的電壓輸出通過(guò)制動(dòng)控制電阻模塊與直流電動(dòng)機(jī)的電壓輸入連接，直流電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出與PLC處理器的輸入連接，PLC處理器的輸出與斬波器控制板的輸入連接，斬波器控制板的輸出與IGBT功率組件的輸入連接，IGBT功率組件與制動(dòng)控制電阻模塊并聯(lián)。本發(fā)明通過(guò)PLC處理器使制動(dòng)控制電阻模塊在不同狀況下進(jìn)行開斷，從而使直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩輸出變化，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。
【專利說(shuō)明】一種直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，即電樞與勵(lì)磁線圈串聯(lián)的直流電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)一般是通過(guò)三相6脈波可控硅整流裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)。整流裝置調(diào)節(jié)直流輸出電壓，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)直流輸出電流，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)扭矩。但是，此種電動(dòng)機(jī)在大多數(shù)場(chǎng)合都只能做單象限運(yùn)行(即轉(zhuǎn)速和扭矩同方向)，而一般意義上的能耗制動(dòng)解決的是將電機(jī)斷電，使得負(fù)載的上升過(guò)程停下來(lái)，但不能阻止此后負(fù)載在重力作用下的下降。實(shí)踐中需利用基于機(jī)械摩擦或電磁原理的輔助剎車來(lái)控制，使負(fù)載以某一速度向下運(yùn)動(dòng)或停止運(yùn)動(dòng)，這就大大增加了系統(tǒng)成本。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行，真正做到位能負(fù)載的懸停和下放速度可控，就必須接入一臺(tái)直流恒壓電源，控制直流電動(dòng)機(jī)的扭矩來(lái)平衡負(fù)載的重力，以能耗制動(dòng)的方式來(lái)完成扭矩的平衡和可控。
[0004]為了達(dá)到上述目的，如何連續(xù)調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的扭矩是關(guān)鍵。現(xiàn)有的做法往往是接入一臺(tái)可控硅整流裝置做電源，連續(xù)調(diào)節(jié)整流裝置的電流輸出以此改變電動(dòng)機(jī)的扭矩。但是這么做的效果不是很理想，存在以下問(wèn)題:
(I)接入的可控硅整流裝置始終要有電流輸出，能耗制動(dòng)電阻始終處在發(fā)熱裝置，能量損耗很高；(2)可控硅整流裝置輸出的電流是需要時(shí)刻變化且快速響應(yīng)的，但在控制上要做到既精確又具備很高的實(shí)時(shí)性，存在很大的難度；(3)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)既依賴于系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備本身，也與直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的計(jì)算方法有關(guān)，因此要做到整個(gè)能耗制動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速的精確可控是非常難的；(4)可控硅整流裝置的性能好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常使用影響很大，因此整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性很難保證，也難以得到大范圍的推廣和應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)PLC處理器使制動(dòng)控制電阻模塊在不同狀況下進(jìn)行開斷，從而使直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩輸出變化，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)，它包括直流電動(dòng)機(jī)、直流恒壓電源、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、PLC處理器、斬波器控制板、IGBT功率組件和制動(dòng)控制電阻模塊，直流恒壓電源的電壓輸出通過(guò)制動(dòng)控制電阻模塊與直流電動(dòng)機(jī)的電壓輸入連接，直流電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出與PLC處理器的輸入連接，PLC處理器的輸出與斬波器控制板的輸入連接，斬波器控制板的輸出與IGBT功率組件的輸入連接，IGBT功率組件與制動(dòng)控制電阻模塊并聯(lián)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，它還包括保護(hù)電路模塊，保護(hù)電路模塊與斬波器控制板連接。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，它還包括續(xù)流二極管，續(xù)流二極管與直流恒壓電源并聯(lián)。
[0009]所述的斬波器控制板內(nèi)集成有PMW芯片。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:(I) PLC處理器通過(guò)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器獲得直流電動(dòng)機(jī)的速度信號(hào)，發(fā)送控制信號(hào)給斬波器控制板，斬波器控制板接收處理信號(hào)后，控制IGBT功率組件使制動(dòng)控制電阻模塊在不同狀況下進(jìn)行開斷，從而使直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩輸出變化，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)；(2)實(shí)現(xiàn)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)位能負(fù)載的懸停和下放速度可控，以能耗制動(dòng)的方式來(lái)完成扭矩的平衡和可控。(3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0013]如圖1所示，一種直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)，它包括直流電動(dòng)機(jī)、為直流電動(dòng)機(jī)提供電壓的直流恒壓電源、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、PLC處理器、斬波器控制板、IGBT功率組件和制動(dòng)控制電阻模塊，直流恒壓電源的電壓輸出通過(guò)制動(dòng)控制電阻模塊與直流電動(dòng)機(jī)的電壓輸入連接，直流電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出與PLC處理器的輸入連接，PLC處理器的輸出與斬波器控制板的輸入連接，斬波器控制板的輸出與IGBT功率組件的輸入連接，IGBT功率組件與制動(dòng)控制電阻模塊并聯(lián)。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，它還包括保護(hù)電路模塊，保護(hù)電路模塊與斬波器控制板連接。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，它還包括續(xù)流二極管，續(xù)流二極管與直流恒壓電源并聯(lián)。
[0016]所述的斬波器控制板內(nèi)集成有PMW芯片。
[0017]本發(fā)明工作過(guò)程為:轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)在能耗制動(dòng)狀態(tài)下的下放速度信號(hào)，并將速度信號(hào)發(fā)送至PLC處理器，PLC處理器根據(jù)自身內(nèi)置的數(shù)學(xué)公式計(jì)算出直流電動(dòng)機(jī)所需要的扭矩及電樞電流，從而計(jì)算出斬波器控制板所需的PWM脈沖寬度，并發(fā)送控制信號(hào)給斬波器控制板。斬波器控制板內(nèi)集成的PMW芯片產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)，并將PWM脈沖信號(hào)輸出至IGBT功率組件，以PWM脈沖信號(hào)控制IGBT功率組件的工作狀態(tài)，使其按占空比接通和關(guān)斷IGBT功率組件，并且實(shí)時(shí)對(duì)IGBT功率組件進(jìn)行保護(hù)。由于IGBT功率組件與制動(dòng)控制電阻模塊并聯(lián)，IGBT功率組件的接通和關(guān)斷使制動(dòng)控制電阻模塊的開、斷狀態(tài)發(fā)生變化，由于制動(dòng)控制電阻模塊與直流電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，其斷、開狀態(tài)將影響直流電動(dòng)機(jī)的輸入電壓電流，實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整。
[0018]直流電動(dòng)機(jī)由SCR可控硅整流裝置傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載提升到某一高度，由于負(fù)載自身的重力，如果沒(méi)有外力勢(shì)必會(huì)下降，拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)使其處于發(fā)電狀態(tài)并產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)SCR可控硅整流裝置與直流電動(dòng)機(jī)須斷開。
[0019]所述的直流恒壓電源的輸出設(shè)定電壓為100VDC，由于斬波器控制板控制PWM脈沖寬度，使其按占空比接通和關(guān)斷IGBT功率組件，那么直流電動(dòng)機(jī)電樞電流與續(xù)流二極管流經(jīng)的電流相等。
【權(quán)利要求】
1.直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:它包括直流電動(dòng)機(jī)、直流恒壓電源、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、PLC處理器、斬波器控制板、IGBT功率組件和制動(dòng)控制電阻模塊，直流恒壓電源的電壓輸出通過(guò)制動(dòng)控制電阻模塊與直流電動(dòng)機(jī)的電壓輸入連接，直流電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出與PLC處理器的輸入連接，PLC處理器的輸出與斬波器控制板的輸入連接，斬波器控制板的輸出與IGBT功率組件的輸入連接，IGBT功率組件與制動(dòng)控制電阻模塊并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:它還包括保護(hù)電路模塊，保護(hù)電路模塊與斬波器控制板連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:它還包括續(xù)流二極管，續(xù)流二極管與直流恒壓電源并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)能耗制動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的斬波器控制板內(nèi)集成有PMW芯片。
【文檔編號(hào)】H02P3/12GK104485854SQ201410807153
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】趙軍民, 陳克利, 劉育生, 周翼 申請(qǐng)人:四川中曼電氣工程技術(shù)有限公司