專利名稱：晶閘管斬波器強力開關的制作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種用于電瓶叉車或電瓶拖車的控制回路的晶閘管斬波器強力開關。
目前，電瓶叉車或拖車已廣泛用于化工廠、棉織廠、食品庫、冷凍庫等特殊場所。這種叉車、拖車用蓄電池作為電源，直流電動機作為動力。過去采用在直流電動機電樞回路串電阻的方法來實現(xiàn)起動、調(diào)速，這種方法不但損耗了大量電能，而且起動、調(diào)速的平穩(wěn)性也不很滿意，給駕駛帶來一定麻煩?，F(xiàn)在，這種叉車、拖車已大量采用了晶閘管斬波器，將晶閘管作為開關串聯(lián)在直流電源和電動機之間，通過晶閘管的導通和關斷發(fā)出一系列幅值相同的電壓脈沖加到電動機的兩端，改變脈沖的寬度和頻率就可改變加到電動機兩端的平均電壓，從而達到起動、調(diào)速的目的。這種方法可節(jié)約電能25～30％，而且能比較容易地實現(xiàn)平穩(wěn)起動、無級調(diào)速。我們參考了日本小松株式會社80年代的產(chǎn)品實物，對它進行了改進。這種電瓶叉車、拖車的晶閘管的控制回路由穩(wěn)壓電源、主令控制器、主付脈沖發(fā)生器、主付脈沖功率放大器、失控保護電路、反饋電路等組成。叉車、拖車的負載電流大小，經(jīng)反饋電路反饋到控制回路與主令控制信號一起控制主付脈沖發(fā)生器，從而將晶閘管輸出電壓脈沖的頻率和脈寬有機地結合在一起，實現(xiàn)自動“調(diào)頻、調(diào)寬”。但是，這種方法也存在下列不足之處，當電動機進入全速運行時，主回路的晶閘管一直處在導通狀態(tài)，這時晶閘管的管壓降大約3V左右，全速時電流約為200A，晶閘管消耗的電功率有600W左右，電瓶叉車、拖車有一半以上的時間是在全速運行，這樣要消耗大量電能，使晶閘管的溫升升高、使用壽命降低，電瓶輸出的電壓也不能全部加到電動機兩端。
本實用新型的目的在于克服上述已有技術的缺點，提供一種強力開關。當電動機進入全速運行時，自動將主回路中的晶閘管斬波器短路，并且，使控制回路中主付脈沖發(fā)生器停發(fā)主脈沖，從而使主回路中主晶閘管關斷。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，由底板、安裝在底板上的電子電路和由電子電路控制的接觸器J組成的本實用新型，電子電路的輸入端與主令控制器相連，電子電路將輸入信號u經(jīng)放大器放大、電壓比較器比較后，輸出高電平“1”或低電平“0”，該信號經(jīng)門電路整形器1整形、延時電路1延時，再經(jīng)門電路整形器2整形，輸出信號分為兩路。一路經(jīng)延時電路2延時，門電路整形器3整形，輸出信號M，該信號輸入晶閘管斬波器控制回路中的主付脈沖發(fā)生器，控制主付脈沖發(fā)生器；另一路經(jīng)延時電路3延時、門電路整形器4整形，輸出信號控制接觸器J，接觸器J的常開觸點并聯(lián)在主回路中晶閘管斬波器的兩端。它的特殊之處在于，放大器由集成運算放大器A1和電阻R1、R2、R3、R4組成。電阻R1一端與反相輸入端連接，另一端為輸入信號u的輸入端。電阻R2與電阻R4串聯(lián)，R2的一端與直流電源相連，R4的一端接“地”，R2與R4的公共端與正相輸入端相連。電阻R3的一端與反相輸入端相連，R3的另一端與輸出端相連。適當選擇各元件的參數(shù)，使集成運算放大器A1工作在放大狀態(tài)，電壓比較器由集成運算放大器A2和電阻R5、R6、R7、R8、R9、R10組成。電阻R5與電阻R6串聯(lián)，R5的一端與集成運算放大器A1的輸出端連接，R6的一端接“地”，R5與R6的公共端與電壓比較器正相輸入端連接。電阻R7和電阻R8串聯(lián)，R7的一端與直流電源連接，電阻R8的一端接“地”，R7與R8的公共端與電壓比較器反相輸入端連接。電阻R9一端與電壓比較器正相輸入端連接，R9的另一端與電壓比較器輸出端連接。電阻R10一端與電壓比較器輸出端連接，另一端接“地”。R9》R5，R9》R6，適當選擇各元件的參數(shù)，使集成運算放大器A2工作在截止和飽和狀態(tài)；門電路整形器1、門電路整形器3、門電路整形器4分別都由2個反相器串聯(lián)組成，門電路整形器2由6個反相器組成，且有兩個輸出端；延時電路1由電阻R11、電阻R12、二極管D1和電容器C2組成，二極管D1的負極與門電路整形器1的輸出端相連，二極管D1正端與電阻R11串聯(lián)后再與電阻R12并聯(lián)，電容器C2的一端與電阻R11和R12的公共端相連，另一端接“地”。R12》R11；延時電路2由電阻R16、電阻R17、二極管D2、二極管D3和電容器C3組成，二極管D2和電阻R16的串聯(lián)電路與二極管D3和電阻R17的串聯(lián)電路并聯(lián)，門電路整形器2的輸出端與二極管D2的負極和二極管D3的正極相連，電容器C3的一端與電阻R16和電阻R17的公共端相連，另一端接“地”。延時電路3由電阻R18、電阻R19、二極管D4、二極管D5和電容器C4組成，二極管D4和電阻R18的串聯(lián)電路與二極管D5和電阻R19的串聯(lián)電路并聯(lián)，門電路整形器2的輸出端與二極管D4的負極和二極管D5的正極相連，電容器C4的一端與電阻R18和電阻R19的公共端相連，另一端接“地”。R17·C3＜R19·C4，R18·C4＜R16·C3。
本實用新型能夠在電瓶叉車或拖車進入全速運行狀態(tài)時，自動將主回路中的晶閘管短路，控制回路中主付脈沖發(fā)生器停發(fā)主脈沖，從而使晶閘管關斷。這樣能夠節(jié)約消耗在晶閘管上的大量電能，使晶閘管的溫升降低、壽命延長。而且電源電壓直接加到電動機的兩端，使電動機速度加快。
以下結合附圖對本實用新型的一個實例進行詳細描述。


圖1為本實用新型電子電路的方框圖。
圖2為本實用新型電子電路的電路圖。
圖3為晶閘管斬波器的方框圖。
圖4為主回路電路圖。
如圖3所示，晶閘管斬波器的控制回路主要由穩(wěn)壓電源、主令控制器、主脈沖延時電路、主付脈沖發(fā)生器、主付脈沖功率放大器、失控保護電路、反饋電路和晶閘管斬波器強力開關組成。本實用新型晶閘管斬波器強力開關由底板、安裝在底板上的電子電路和由電子電路控制的接觸器J組成。如
圖1和圖2所示，在電子電路中放大器由集成運算放大器A1和電阻R1、R2、R3、R4組成，適當選擇各元件的參數(shù)使集成運算放大器A1工作在放大狀態(tài)。電壓比較器由集成運算放大器A2和電阻R5、R6、R7、R8、R9、R10組成，R9》R5、R9》R6，適當選擇各元件的參數(shù)使集成運算放大器A2工作在截止和飽和狀態(tài)。集成運算放大器A1和A2采用LM324。15V直流電來自穩(wěn)壓電源，它是為集成運算放大器A1的正相輸入端和集成運算放大器A2的反相輸入端提供一個固定的參考電平。當電瓶叉車或拖車在調(diào)速狀態(tài)時，來自主令控制器的信號u較小，經(jīng)集成運算放大器A1放大，電壓比較器的輸出端a為低電平“0”。當電瓶叉車或拖車進入全速運行狀態(tài)時，來自主令控制信號u經(jīng)集成運算放大器A1放大后使電壓比較器的輸出端a為高電平“1”。電容器C1的電容量較小，起防干擾的作用。電阻R10為集成運算放大器A2的負載電阻和電容器C1的放電電阻。門電路整形器1由反相器1、2串聯(lián)組成，門電路整形器2由反相器3、4、5、6、7、8組成，門電路整形器3由反相器9、10串聯(lián)組成，門電路整形器4由反相器11、12串聯(lián)組成，各整形電路采用反相器CD4049。電阻R13、R20、R21、R22、R23為限流電阻。延時電路1由電阻R11、電阻R12、二極管D1和電容器C2組成，選擇電阻R12和電容C2使充電時間為5～10秒，并且R12》R11，使放電時間極短。延時電路2由電阻R16、電阻R17、二極管D2、二極管D3和電容器C3組成。延時電路3由電阻R18、電阻R19、二極管D4、二極管D5和電容器C4組成。適當選擇電阻R16、R17、R18、R19和電容器C3、C4，使R17·C3＜R19·C4，R18·C4＜R16·C3，并且相差幾毫秒的時間，這樣延時電路2的充電時間比延時電路3小幾毫秒，延時電路2的放電時間比延時電路3大幾毫秒。三極管BG1、BG2用于驅(qū)動接觸器J。當電瓶叉車或拖車進入全速運行時，來自主令控制器的信號u使電壓比較器的輸出端a為高電平“1”，經(jīng)門電路整形器1整形后，b點為高電平，延時電路1利用二極管D1的單向?qū)ㄐ裕?jīng)電阻R12向電容C2充電，經(jīng)5～10秒延時后，c、d兩點也達到高電平“1”。此時電機已平穩(wěn)進入全速運行狀態(tài)，這樣可避免直接將主回路中晶閘管短路造成的沖擊現(xiàn)象。延時電路2利用二極管D2、D3的單向?qū)ㄐ?，?jīng)電阻R17向電容C3充電。延時電路3利用二極管D4、D5的單向?qū)ㄐ?，?jīng)電阻R19向電容C4充電。由于R17·C3＜R19·C4，e點首先達到高電平“1”。如圖3所示，M點輸出高電平經(jīng)主脈沖延時電路，使主付脈沖發(fā)生器停發(fā)主脈沖。如圖4所示，主回路中的晶閘管CT1關斷，停止工作。幾毫秒后，f點達到高電平，三極管BG1、BG2導通，接觸器J吸合，如圖4所示，接觸器J的常開觸點將主回路中的主晶閘管CT1短路，電源電壓直接加到電動機兩端。當電瓶叉車或拖車由全速狀態(tài)進入調(diào)速狀態(tài)時，來自主令控制器的信號u使電壓比較器的輸出端a點為低電平“0”。延時電路1的電容C2經(jīng)電阻R11和二極管D1向b點放電，由于電阻R11很小，很快放電完畢，c、d兩點達到低電平“0”。延時電路2的電容C3經(jīng)電阻R16、二極管D2向c點放電。延時電路3的電容C4經(jīng)電阻R18、二極管D4向d點放電。由于R18·C4＜R16·C3，f點首先達到低電平“0”，三極管BG1、BG2截止，接觸器J釋放。經(jīng)幾毫秒后e點達到低電平“0”。如圖3所示，M點輸出的低電平“0”經(jīng)主脈沖延時電路，使主付脈沖發(fā)生器發(fā)出主脈沖。如圖4所示，主回路中的晶閘管CT1開始工作，電動機進入調(diào)速狀態(tài)。
權利要求1.一種用于電瓶叉車或電瓶拖車的晶閘管斬波器強力開關，它由底板、安裝在底板上的電子電路和由電子電路控制的接觸器J組成，電子電路將輸入信號u經(jīng)放大器放大、電壓比較器比較后，輸出高電平“1”或低電平“0”，該信號經(jīng)門電路整形器1整形，延時電路1延時，再經(jīng)門電路整形器2整形，輸出信號分為兩路，一路經(jīng)延時電路2延時，門電路整形器3整形，輸出信號M，另一路經(jīng)延時電路3延時，門電路整形器4整形，輸出信號控制接觸器J，其特征在于a、放大器由集成運算放大器A1和電阻R1、R2、R3、R4組成，電阻R1一端與反相輸入端連接，另一端為輸入信號u的輸入端，電阻R2與電阻R4串聯(lián)，R2的一端與直流電源相連，R4的一端接“地”，R2與R4的公共端與正相輸入端相連，電阻R3的一端與反相輸入端相連，R3的另一端與輸出端相連；b、電壓比較器由集成運算放大器A2和電阻R5、R6、R7、R8、R9、R10組成，電阻R5與電阻R6串聯(lián)，R5的一端與集成運算放大器A1的輸出端連接，R6的一端接“地”，R5與R6的公共端與正相輸入端連接，電阻R7和電阻R8串聯(lián)，R7的一端與直流電源連接，電阻R8的一端接“地”，R7與R8的公共端與反相輸入端連接，電阻R9一端與正相輸入端連接，R9的另一端與輸出端連接，電阻R10一端與輸出端連接，另一端接“地”，R9》R5，R9》R6；c、門電路整形器1、門電路整形器3、門電路整形器4分別都由2個反相器串聯(lián)組成，門電路整形器2由6個反相器組成，且有兩個輸出端；d、延時電路1由電阻R11、電阻R12、二極管D1和電容器C2組成，二極管D1的負極與門電路整形器1的輸出端相連，二極管D1與電阻R11串聯(lián)后再與電阻R12并聯(lián)，電容器C2的一端與電阻R11和R12的公共端相連，另一端接“地”，R12》R11；e、延時電路2由電阻R16、電阻R17、二極管D2、二極管D3和電容器C3組成，二極管D2和電阻R16的串聯(lián)電路與二極管D3和電阻R17的串聯(lián)電路并聯(lián)，門電路整形器2的一個輸出端與二極管D2的負極和二極管D3的正極相連，電容器C3的一端與電阻R16和電阻R17的公共端相連，另一端接“地”，延時電路3由電阻R18、電阻R19、二極管D4、二極管D5和電容器C4組成，二極管D4和電阻R18的串聯(lián)電路與二極管D5和電阻R19的串聯(lián)電路并聯(lián)，門電路整形器2的另一個輸出端與二極管D4的負極和二極管D5的正極相連，電容器C4的一端與電阻R18和電阻R19的公共端相連，另一端接“地”，R17·C3＜R19·C4，R18·C4＜R16·C3。
2.根據(jù)權利要求1所述一種晶閘管斬波器強力開關，其特征在于，所述集成運算放大器A1、A2為LM324。
3.根據(jù)權利要求1或2所述一種晶閘管斬波器強力開關，其特征在于，所述反相器為CD4049。
專利摘要一種用于電瓶叉車或拖車的控制回路中的晶閘管斬波器強力開關，它由底板、安裝在底板上的電子電路和由電子電路控制的接觸器組成。電子電路由放大器、電壓比較器、門電路整形器及延時電路組成。它能夠在電動機進入全速運行時，自動使主副脈沖發(fā)生器停發(fā)主脈沖、主回路中晶閘管關斷，然后將晶閘管短路。這樣能夠節(jié)約消耗在晶閘管上的大量電能，延長晶閘管的壽命。并且，電源電壓直接加到電動機兩端，使電動機速度加速。
文檔編號B60L11/18GK2089894SQ9121166
公開日1991年12月4日 申請日期1991年5月11日 優(yōu)先權日1991年5月11日
發(fā)明者郭執(zhí)椿 申請人:郭執(zhí)椿