專利名稱：安全可靠的直流電機電樞繞組拖動制動轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進的電車用直流電機斬波調(diào)速裝置，特別是一種安全可靠 的直流電機電樞繞組拖動與制動的轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
直流電機廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)和運輸部門，如牽引城市輕軌、無軌、有軌電車和牽 引礦山、工廠電力機車的直流電機等。當(dāng)電機需要減速時，通常采用制動接觸器進行能耗制 動或再生制動。由于工作時制動接觸器觸頭帶電流通斷，使觸頭很快燒蝕，所以必須經(jīng)常更 換，這不僅增加了修理的工作量，而且降低了設(shè)備的可靠性。本發(fā)明人曾根據(jù)電車用傳統(tǒng)直流電機調(diào)速存在的成本高、故障多、維護難，且制動 效果差，易造成行車安全隱患等問題，相繼設(shè)計出電車用直流電機斬波調(diào)速裝置。其中公告 號為2285031Y的“直流電機斬波調(diào)速裝置”，雖然同時具有回饋制動和能耗制動兩種功能， 但電源EO通過電感L直接與電容C、二極管D3和接觸器JCl等連接后，再與JC2和電機電 樞繞組M連接，當(dāng)JCl斷開時，電容C和二極管D3帶電，維修作業(yè)很不安全。當(dāng)JC2吸合或 斷開時，都有電流通過，影響其觸頭的使用壽命。公告號為2560161Y的“節(jié)能型直流電機斬波調(diào)速器”，采用IGBT (市售絕緣柵式雙 極晶體管模塊)簡化了調(diào)速器的結(jié)構(gòu)，盡管其調(diào)速性能好，制動接觸器為雙觸點結(jié)構(gòu)，但電 流分斷由制動接觸器的兩觸點完成，并沒有徹底解決觸頭的使用壽命問題。在電源后設(shè)置 了 Kl取代了公告號為2285031Y的“直流電機斬波調(diào)速裝置”中JC1，解決了當(dāng)JCl斷開時， 電容C和二極管D3帶電，維修作業(yè)很不安全的問題.，公告號為2607696Y的“安全可靠的 直流電機斬波調(diào)速器”和公告號為2730026Y的“再生制動的直流電機斬波調(diào)速器”，，由于 接觸器Zl斷開時，仍然有電流通過產(chǎn)生電弧，因此影響其觸頭的使用壽命。另外，專利文獻中還公開有在本發(fā)明人的專利技術(shù)基礎(chǔ)上改進的相關(guān)專利，如公 告號為CN201118496Y的“直流電機回饋制動裝置”和公告號為CN201142673Y的“用于電 車直流電路的固態(tài)開關(guān)”。前者專利電路的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明人的“直流電機斬波調(diào)速裝置”是 完全一樣的，只不過是把電阻Rl阻值變成了 0，電阻R2阻值變成了無窮大、輸入電感量變 成0，供電電源EO畫成電源的一種蓄電池E而已。因此其也存在上述的電源EO直接與電容 C、二極管D3和接觸器JCl等直接連接帶電的缺陷。而后者專利根本無法實施，其直流電機 (或充電機)的兩端連接控制電流正反方向的開關(guān)RCl和RC2、FC1和FC2，工作時RC1、RC2 和FC1、FC2必有一組閉合，電子開關(guān)Z的連接點設(shè)計不合理，直接通過換向開關(guān)并在電動機 (或充電機)兩端，在有電的情況下，電子開關(guān)Z閉合時將電機(或充電機)直接短路，必然 引起電動機(或充電機)燒毀、電子開關(guān)Z燒毀等嚴(yán)重后果。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可靠的直流串勵電機電樞繞組拖動制動轉(zhuǎn)換裝置， 從根本上解決了現(xiàn)有制動接觸器存在的觸點燒蝕的問題，其電路連接設(shè)計合理，采用IGBTl與二極管Dl及電容CO的合理搭配，來取代現(xiàn)有制動接觸器，既能徹底消除其制動時觸頭間 產(chǎn)生的電弧燒蝕，減少了維護工作量，同時又能有效地防止制動時造成電樞繞組短路，提高 使用的可靠性。本實用新型所采用的技術(shù)方案是該可靠的直流串勵電機電樞繞組拖動制動轉(zhuǎn)換 裝置包括牽引電路和制動電路，其技術(shù)要點是所述牽引電路中的直流電機電樞繞組M的 兩端分別設(shè)置換向開關(guān)KA1、KA2、KB1和KB2，所述換向開關(guān)KAl或KB2連接所述電樞繞組M 的一端，所述換向開關(guān)KA2或KBl連接所述電樞繞組M的另一端，所述換向開關(guān)KAl和KBl 連接，所述換向開關(guān)KA2和KB2連接并與二極管Dl的陽極連接，使所述濾波電容CO的+極、 帶有所述換向開關(guān)KAl或KBl的直流電機電樞繞組M的一端、二極管D3的陰極和IGBTl的C 極連接到一公共點，所述IGBTl的E極和二極管Dl的陰極與定子繞組F連接到一公共點。本實用新型具有的優(yōu)點及積極效果是本實用新型只控制牽引電路中的帶有換向 開關(guān)的直流電機電樞繞組M，而不是控制整個直流電機。電樞繞組M和二極管Dl串聯(lián)后與 控制開關(guān)IGBTl并聯(lián)，防止制動時造成電樞M短路。在制動電路中采用市售絕緣柵式雙極 晶體管模塊IGBTl取代現(xiàn)有制動接觸器，確保不再發(fā)生制動接觸器在開、閉時產(chǎn)生的電弧 的問題，從而減少了維護工作量。將二極管D3的陰極和IGBTl的C極連接到一公共點，濾 波電容CO的+極直接接到帶有所述換向開關(guān)KAl或KBl的直流電機電樞繞組M的一端，濾 波電容CO的-極與二極管D2的陽極、IGBT2的E極連接，采用上述IGBTl與二極管Dl及 電容CO的合理搭配的電路連接設(shè)計，不僅對IGBT1、IGBT2起到了保護作用，而且提高了拖 動、制動轉(zhuǎn)換的可靠性。以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。

圖1是本實用新型的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中序號說明Q1、Q2牽引接觸器，F(xiàn)定子繞組，M直流電機電樞繞組，H電流檢測 元件、IGBTl、IGBT2(市售絕緣柵式雙極晶體管模塊)，Dl、D2、D3 二極管，KAl、KA 2、KBl、 KB2換向開關(guān)，CO濾波電容，Rl、R2電阻。
具體實施方式
根據(jù)圖1詳細說明本實用新型的具體結(jié)構(gòu)。該安全可靠的直流電機電樞繞組拖動 制動轉(zhuǎn)換裝置包括牽引電路和制動電路。其中牽引電路包括牽引接觸器Q1、Q2，定子繞組 F，直流電機電樞繞組M，電流檢測元件H、市售絕緣柵式雙極晶體管模塊IGBT2，二極管D1、 D3，換向開關(guān)KAl、KA2、KBU KB2,濾波電容CO等件。制動電路包括定子繞組F，直流電機 電樞繞組M，電流檢測元件H、市售絕緣柵式雙極晶體管模塊IGBT1、IGBT2，二極管Dl、D2、 D3，換向開關(guān)KA1、KA 2、KB1、KB2，濾波電容C0，電阻R1、R2等件。該裝置的具體結(jié)構(gòu)如下牽引電路中的電源的+極、-極分別通過牽引接觸器Ql 或Q2連接濾波電容CO的+極、-極。在直流電機電樞繞組M的兩端分別設(shè)置換向開關(guān)KA1、 KA2、KB1和KB2，并使濾波電容CO的+極、帶有換向開關(guān)KAl或KBl的直流電機電樞繞組M 的一端、二極管D3的陰極和IGBTl的C極連接到一公共點。IGBTl的E極和二極管Dl的陰 極與定子繞組F連接到一公共點。濾波電容CO的-極與二極管D2的陽極、IGBT2的E極 相連、二極管D2的陰極與電阻Rl和R2的中間接點相連，Rl另一端與帶有換向開關(guān)KA2或 KB2的直流電機電樞繞組M的一端連接。[0016]該裝置運行時，在牽引狀態(tài)下，電流從電源的+極、通過牽引接觸器Q1、換向開關(guān) KAl或KBl、直流電機電樞繞組M、換向開關(guān)KA2或KB2、二極管Dl、定子繞組F、電流檢測元件 H、IGBT2，再通過牽引接觸器Q2流回到電源的-極，通過控制IGBT2的導(dǎo)通比，就可以控制 流過直流串勵電機的平均電流大小，進而控制電機的轉(zhuǎn)速。濾波電容CO起到濾波的作用， D3 二極管為電機提供續(xù)流回路。在制動狀態(tài)下，由于外力推動直流電機電樞繞組M轉(zhuǎn)動，電機發(fā)電，IGBTl導(dǎo)通，電 樞M的B點電勢高于A點電勢，電流從B點經(jīng)過換向開關(guān)KAl或KBl，電流從IGBTlC極流到 E極。由于二極管Dl的作用，電樞M發(fā)電產(chǎn)生的電流只能一路經(jīng)過定子繞組F、電流檢測元 件H、電阻R2、Rl、換向開關(guān)KA2或KB2，流回到直流電機電樞繞組M的A點。另一路電樞 M的B點電勢高于A點電勢，電流從B點經(jīng)過換向開關(guān)KAl或KBl，IGBTl導(dǎo)通，電流從C極 流到E極。由于二極管Dl的作用，電樞M發(fā)電產(chǎn)生的電流經(jīng)過定子繞組F、電流檢測元件 H、IGBT2、D2、電阻Rl、換向開關(guān)KA2或KB2，流回到直流電機電樞繞組M的A點。通過控制 IGBT2的導(dǎo)通比，就可以控制流過這一回路平均電流的大小，達到在本回路控制制動回路電 流的目的。接觸器Ql、Q2控制接通或分斷電源和調(diào)速系統(tǒng)的連接。當(dāng)需要電動機輸出動力， 拖動車輛或設(shè)備運轉(zhuǎn)時，接觸器Ql、Q2閉合，在制動和停止時，接觸器Ql、Q2分斷，使調(diào)速系 統(tǒng)與電源斷開，KA1、KA2或KB1、KB2開關(guān)控制電動機電樞M的電流方向，從而改變電動機的 旋轉(zhuǎn)方向。
權(quán)利要求1. 一種安全可靠的直流電機電樞繞組拖動制動轉(zhuǎn)換裝置，包括牽引電路和制動電路， 其特征在于所述牽引電路中的直流電機電樞繞組M的兩端分別設(shè)置換向開關(guān)KA1、KA2、 KBl和KB2，所述換向開關(guān)KAl或KB2連接所述電樞繞組M的一端，所述換向開關(guān)KA2或KBl 連接所述電樞繞組M的另一端，所述換向開關(guān)KAl和KBl連接，所述換向開關(guān)KA2和KB2連 接并與二極管Dl的陽極連接，使所述濾波電容CO的+極、帶有所述換向開關(guān)KAl或KBl的 直流電機電樞繞組M的一端、二極管D3的陰極和IGBTl的C極連接到一公共點，IGBTl的E 極和二極管Dl的陰極與定子繞組F連接到一公共點。
專利摘要一種可靠的直流串勵電機電樞繞組拖動制動轉(zhuǎn)換裝置，其技術(shù)要點是牽引電路中的直流電機電樞繞組M的兩端分別設(shè)置換向開關(guān)KA1、KA2、KB1和KB2，換向開關(guān)KA1或KB2連接電樞繞組M的一端，換向開關(guān)KA2或KB1連接電樞繞組M的另一端，換向開關(guān)KA1和KB1連接，換向開關(guān)KA2和KB2連接并與二極管D1的陽極連接，使濾波電容C0的+極、帶有換向開關(guān)KA1或KB1的直流電機電樞繞組M的一端、二極管D3的陰極和IGBT1的C極連接到一公共點，IGBT1的E極和二極管D1的陰極與定子繞組F連接到一公共點。其電路連接設(shè)計合理，采用IGBT1與二極管D1及電容C0的合理搭配，既能徹底消除其制動時觸頭間產(chǎn)生的電弧，減少了維護工作量，同時又能有效地防止制動時造成電樞繞組短路，提高使用的可靠性。
文檔編號H02P7/28GK201789465SQ20102018453
公開日2011年4月6日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者付電明, 肖秀榮 申請人:沈陽新陽光機電科技有限公司