專利名稱：一種直流電動機起動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于直流電動機領(lǐng)域，涉及起動裝置，尤其是一種直流電動機起動裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的發(fā)電機直流潤滑(密封)油泵電機控制系統(tǒng)為60年代開始使用的直流接 觸器切換電阻方式，即在直流電機的電樞回路中串入大功率電阻，當電機啟動時，通過電阻 降壓來限制電動機的起動電流，使之電流或轉(zhuǎn)速達到額定值的一定百分比時，通過直流接 觸器將電阻旁路。通過這種方式來啟動直流電動機的優(yōu)點是回路簡單，造價低；但是其也 存在如下缺點 1)電阻降壓起動時只能將電動機的啟動電流降至額定電流的兩倍，會造成直流系 統(tǒng)的電壓瞬間降低，影響到繼電保護的正常工作； 2)直流接觸器在多次使用后經(jīng)常發(fā)生觸點粘連和碳化現(xiàn)象，嚴重影響正常工作。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種直流電動機起動裝 置，該起動裝置采用新型脈寬調(diào)制方式控制電力電子主控器件大功率半導體的導通與關(guān) 斷，利用電壓負反饋形成閉環(huán)控制，進行對直流電壓線性調(diào)節(jié)。該裝置可以實現(xiàn)對直流電動 機可靠的軟起動。 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的 這種直流電動機起動裝置，包括接于直流電源與直流電動機之間的旁路接觸器和 電流限制模塊，所述旁路接觸器和電流限制模塊相互并聯(lián)，其特征在于所述電流限制模塊 包括電力半導體開關(guān)器件和脈沖生成模塊，所述電力半導體開關(guān)器件接于直流電動機主回 路上控制回路電流，電力半導體開關(guān)器件的調(diào)制脈沖信號輸入端與脈沖生成模塊的調(diào)制脈 沖輸出端連接，所述脈沖生成模塊是由可編程控制器、單片機或者門電路芯片組成的脈沖 生成電路；所述脈沖生成模塊還與旁路接觸器的控制端連接，脈沖生成模塊連接有人機界 面模塊。 上述電力半導體開關(guān)器件是絕緣柵雙極晶體管或集成門極換流晶閘管； 進一步的，上述電力半導體開關(guān)器件是絕緣柵雙極晶體管，絕緣柵雙極晶體管的
兩端并聯(lián)有一路由電阻與電容的串聯(lián)電路，所述絕緣柵雙極晶體管的觸發(fā)端與脈沖生成模
塊的調(diào)制脈沖信號輸出端連接。 進一步的，上述電力半導體開關(guān)器件是集成門極換流晶閘管，所述集成門極換流 晶閘管的兩端并聯(lián)有電容，所述集成門極換流晶閘管的觸發(fā)端與脈沖生成模塊的調(diào)制脈沖 信號輸出端通過光纖連接。 上述人機界面模塊包括中文顯示器和鍵盤。 進一步的，上述脈沖生成模塊由可編程控制器組成，所述可編程控制器包括第一
3可編程控制器和第二可編程控制器，所述第一可編程控制器為西門子CPU224XP ;第二可編 程控制器為西門子EM231 ;第二可編程控制器為第一可編程控制器的模擬量擴展模塊；所 述可編程控制器的信號輸入端連接有電流傳感器和電壓傳感器，所述電流傳感器和電壓傳 感器設于直流電動機的主回流上。 進一步的，上述脈沖生成模塊由單片機及外圍電路組成，所述單片機及外圍電路 包括單片機、運算放大器、光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算放大器輸入到單片 機，單片機通過內(nèi)部運算輸出脈寬調(diào)制信號，所生成的脈寬調(diào)制信號經(jīng)過光電耦合器隔離 放大后輸出給電力半導體開關(guān)器件。 進一步的，上述脈沖生成模塊由門電路芯片組電路組成，所述門電路芯片組電路
包括時基電路、脈寬調(diào)制芯片、運算放大器、光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算
放大器輸入到脈寬調(diào)制芯片，脈寬調(diào)制芯片根據(jù)時基電路提供的信號輸出脈寬調(diào)制信號，
所生成的脈寬調(diào)制信號經(jīng)過光電耦合器隔離放大后輸出給電力半導體開關(guān)器件。 本實用新型的直流電動機起動裝置集電力半導體開關(guān)器件和P麗技術(shù)于一體，并
以可編程控制器、單片機或者門電路芯片為核心管理控制，可以實現(xiàn)直流電動機的平滑軟
起，電流不突變，且直流系統(tǒng)工作不受影響；采用大功率電力電子器件，杜絕了直流接觸器
觸點粘連的發(fā)生；具有中文人機界面操作和信息顯示功能。

圖1為本實用新型的功能框圖； 圖2為本實用新型的實施例1功能框圖； 圖3為本實用新型的實施例1電路連接示意圖； 圖4為本實用新型的實施例2功能框圖； 圖5為實施例2中的單片機及外圍電路連接框圖； 圖6為本實用新型的實施例3功能框圖； 圖7為實施例3中的門電路芯片組電路連接框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述 參見圖1 ，該直流電動機起動裝置，包括接于直流電源與直流電動機之間的旁路接 觸器KM和電流限制模塊，旁路接觸器KM和電流限制模塊相互并聯(lián)。電流限制模塊包括電 力半導體開關(guān)器件和脈沖生成模塊。電力半導體開關(guān)器件接于直流電動機主回路上用于控 制主回路電流大小，電力半導體開關(guān)器件的調(diào)制脈沖信號輸入端與脈沖生成模塊的調(diào)制脈 沖輸出端連接，由脈沖生成模塊輸出的調(diào)制脈沖信號來控制電力半導體開關(guān)器件從而對主 回路電流進行控制。該電力半導體開關(guān)器件可以選用絕緣柵雙極晶體管IGBT，也可以選用 集成門極換流晶閘管IGCT。所述的脈沖生成模塊由可編程控制器、單片機或者門電路芯片 組成的脈沖生成電路；脈沖生成模塊還與旁路接觸器KM的控制端連接，脈沖生成模塊還連 接有人機界面模塊，所述人機界面模塊包括中文顯示器和鍵盤與人機界面連接，其中中文 顯示屏顯示電動機起動過程中的各項參數(shù)，利用鍵盤可以對電動機的各項起動參數(shù)(如起 動時間)進行設置。[0025] 以下結(jié)合實施例對本實用新型做詳細說明 實施例1 參見圖2和圖3，本實施例的總體連接關(guān)系與圖1相同，其中電力半導體開關(guān)器件 是絕緣柵雙極晶體管IGBT，絕緣柵雙極晶體管IGBT的兩端并聯(lián)有一路由電阻R與電容C 的串聯(lián)電路，絕緣柵雙極晶體管IGBT的觸發(fā)端與脈沖生成模塊的調(diào)制脈沖信號輸出端連 接。本實施例中，脈沖生成模塊由可編程控制器PLC組成，可編程控制器包括第一可編程控 制器和第二可編程控制器，所述第一可編程控制器為西門子CPU224XP ;第二可編程控制器 為西門子EM231 ;第二可編程控制器為第一可編程控制器的模擬量擴展模塊。所述可編程 控制器的信號輸入端連接有電流傳感器和電壓傳感器，電流傳感器和電壓傳感器設于直流 電動機的主回流上，用于檢測主回路上的電流和電壓情況，并將檢測到的信號傳送給可編 程控制器?？删幊炭刂破鞲鶕?jù)電流傳感器和電壓傳感器采集到的直流電動機端的電流值、 電壓值和可編程控制器內(nèi)部設置的起動時間，計算出脈寬調(diào)制信號的占空比，并將信號隔 離放大后送至絕緣柵雙極晶體管IGBT，當檢測到直流電動機在設定時間內(nèi)到達了額定轉(zhuǎn)速 (通過額定電壓反映出來)后，將旁路接觸器KM閉合，然后封鎖絕緣柵雙極晶體管IGBT脈 沖給定，從而完成整個直流電動機的起動工作流程。 實施例2 參見圖4，本實施例的連接關(guān)系與實施例1相同，不同之處為電力半導體開關(guān)器件 是集成門極換流晶閘管IGCT，在集成門極換流晶閘管IGCT的兩端并聯(lián)有一電容用于保護 器件。集成門極換流晶閘管IGCT的觸發(fā)端與脈沖生成模塊的調(diào)制脈沖信號輸出端通過光 纖連接。本實施例的脈沖生成模塊由單片機及外圍電路組成，如圖5，單片機及外圍電路包 括單片機、運算放大器和光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算放大器輸入到單片機， 單片機通過內(nèi)部運算輸出脈寬調(diào)制信號，所生成的脈寬調(diào)制信號經(jīng)過光電耦合器隔離放大 后輸出給集成門極換流晶閘管IGCT，由集成門極換流晶閘管IGCT調(diào)節(jié)直流電動機主回路 上的電流大小，從而實現(xiàn)對直流電動機的起動控制程序。本實施例中，單片機通過數(shù)據(jù)線直 接與人機界面連接。人機界面包括中文顯示屏和鍵盤，其中中文顯示屏顯示電動機起動過 程中的各項參數(shù)，利用鍵盤可以對電動機的各項起動參數(shù)(如起動時間)進行設置。 實施例3 參見圖6，本實施例與實施例2的連接關(guān)系相同，不同之處為脈沖生成模塊由門 電路芯片組電路組成，如圖7，門電路芯片組電路包括時基電路、脈寬調(diào)制芯片、運算放大 器、光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算放大器輸入到脈寬調(diào)制芯片，脈寬調(diào)制芯片 根據(jù)時基電路提供的信號輸出脈寬調(diào)制信號，所生成的脈寬調(diào)制信號經(jīng)過光電耦合器隔離 放大后輸出給集成門極換流晶閘管IGCT，集成門極換流晶閘管IGCT調(diào)節(jié)直流電動機主回 路上的電流大小，從而實現(xiàn)對直流電動機的起動控制程序。本實施例中，脈寬調(diào)制芯片與人 機界面連接，人機界面包括中文顯示屏和鍵盤，其中中文顯示屏顯示電動機起動過程中的 各項參數(shù)，利用鍵盤可以對電動機的各項起動參數(shù)(如起動時間)進行設置。
權(quán)利要求一種直流電動機起動裝置，包括接于直流電源與直流電動機之間的旁路接觸器(KM)和電流限制模塊，所述旁路接觸器(KM)和電流限制模塊相互并聯(lián)，其特征在于所述電流限制模塊包括電力半導體開關(guān)器件和脈沖生成模塊，所述電力半導體開關(guān)器件接于直流電動機主回路上控制回路電流，電力半導體開關(guān)器件的調(diào)制脈沖信號輸入端與脈沖生成模塊的調(diào)制脈沖輸出端連接，所述脈沖生成模塊是由可編程控制器、單片機或者門電路芯片組成的脈沖生成電路；所述脈沖生成模塊還與旁路接觸器(KM)的控制端連接，脈沖生成模塊連接有人機界面模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于，所述電力半導體開關(guān)器 件是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或集成門極換流晶閘管(IGCT)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電動機起動裝置，其特征在于，所述電力半導體開關(guān)器 件是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的兩端并聯(lián)有一路由電阻(R)與 電容(C)的串聯(lián)電路，所述絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的觸發(fā)端與脈沖生成模塊的調(diào)制脈沖 信號輸出端連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電動機起動裝置，其特征在于，所述電力半導體開關(guān)器 件是集成門極換流晶閘管(IGCT)，所述集成門極換流晶閘管(IGCT)的兩端并聯(lián)有電容，所 述集成門極換流晶閘管(IGCT)的觸發(fā)端與脈沖生成模塊的調(diào)制脈沖信號輸出端通過光纖 連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于所述人機界面模塊包括中文顯示器和鍵盤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于所述脈沖生成模塊由可 編程控制器組成，所述可編程控制器包括第一可編程控制器(PLC1)和第二可編程控制器 (PLC2)，所述第一可編程控制器(PLC1)為西門子CPU224XP ;所述第二可編程控制器(PLC2) 為西門子EM231 ;所述第二可編程控制器(PLC2)為第一可編程控制器(PLC1)的模擬量擴 展模塊；所述可編程控制器的信號輸入端連接有電流傳感器和電壓傳感器，所述電流傳感 器和電壓傳感器設于直流電動機的主回流上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于所述脈沖生成模塊由單 片機及外圍電路組成，所述單片機及外圍電路包括單片機、運算放大器、光電耦合器；電流 信號和電壓信號通過運算放大器輸入到單片機，單片機通過內(nèi)部運算輸出脈寬調(diào)制信號， 所生成的脈寬調(diào)制信號經(jīng)過光電耦合器隔離放大后輸出給電力半導體開關(guān)器件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于所述脈沖生成模塊由門 電路芯片組電路組成，所述門電路芯片組電路包括時基電路、脈寬調(diào)制芯片、運算放大器、 光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算放大器輸入到脈寬調(diào)制芯片，脈寬調(diào)制芯片根 據(jù)時基電路提供的信號輸出脈寬調(diào)制信號，所生成的脈寬調(diào)制信號經(jīng)過光電耦合器隔離放 大后輸出給電力半導體開關(guān)器件。
專利摘要本實用新型涉及一種直流電動機起動裝置，包括接于直流電源與電動機之間的旁路接觸器和電流限制模塊，所述旁路接觸器和電流限制模塊相互并聯(lián)，所述電流限制模塊包括絕緣柵雙極晶體管和可編程控制器模塊，所述絕緣柵雙極晶體管的兩端并聯(lián)有一路由電阻與電容的串聯(lián)電路，所述絕緣柵雙極晶體管的觸發(fā)端與可編程控制器模塊的調(diào)制脈沖信號輸出端連接，所述可編程控制器模塊連接有人機界面模塊。該裝置采用大功率電力電子器件，杜絕了直流接觸器觸點粘連的發(fā)生，并且可以實現(xiàn)直流電動機的平滑軟起，電流不突變，直流系統(tǒng)工作不受影響。
文檔編號H02P1/18GK201450473SQ20092003405
公開日2010年5月5日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者張毓龍, 柯常軍, 鮑明杰 申請人:陜西金源自動化科技有限公司