全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)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(hào)輸入電路，正反轉(zhuǎn)信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，過(guò)流保護(hù)電路，功率元件相互連接。傳統(tǒng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換的換向器的機(jī)械式觸點(diǎn)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(shí)用新型專利技術(shù)具有輸入信號(hào)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(hào)同時(shí)輸入時(shí)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(guò)載保護(hù)和正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示，正反轉(zhuǎn)切換時(shí)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(chǎng)應(yīng)用的潛力。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)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(hào)改變的全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊。
技術(shù)介紹
相對(duì)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(shì)。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(méi)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(shí)，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(zhǎng)的時(shí)間里，在有調(diào)速、控制要求的場(chǎng)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(chǎng)，對(duì)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(guò)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(dòng)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(gè)無(wú)線電干擾源，會(huì)對(duì)周圍的電器設(shè)備帶來(lái)有害的影響。電機(jī)的容量越大、轉(zhuǎn)速越高，問(wèn)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(shí)，傳統(tǒng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換的換向器的機(jī)械式觸點(diǎn)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。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是針對(duì)目前機(jī)械式換向器的觸點(diǎn)容易跳火燒毀的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種基于MOSFET和IGBT功率器件的無(wú)觸點(diǎn)長(zhǎng)壽命的全隔離型直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器模塊。本技術(shù)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(hào)與負(fù)載控制回路完全電氣隔離、正反轉(zhuǎn)信號(hào)同時(shí)輸入時(shí)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(guò)載保護(hù)和正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示，模塊采用功率元件，正反轉(zhuǎn)切換時(shí)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，本技術(shù)包括正反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入電路，正反轉(zhuǎn)信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，過(guò)流保護(hù)電路，功率元件相互連接。所述的信號(hào)輸入電路連接所述的信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，所述的信號(hào)檢測(cè)互鎖電路連接所述的隔離驅(qū)動(dòng)電路和過(guò)流保護(hù)電路，并轉(zhuǎn)化成觸發(fā)信號(hào)控制功率元件。所述的正反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入電路，輸入為12_24Vdc，共陽(yáng)連接時(shí)，兩個(gè)控制端的低電平有效；共陰連接時(shí)，兩個(gè)控制端的高電平有效。所述的正反轉(zhuǎn)信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，通過(guò)設(shè)置硬件及軟件互鎖，正反轉(zhuǎn)信號(hào)的有效作用時(shí)間間隔200ms。所述的隔離驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)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(guò)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(dòng)。本技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)。1、本技術(shù)適用于直流電機(jī)的頻繁正反啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，或直流電感線圈的正負(fù)極性頻繁切換。克服了機(jī)械式觸點(diǎn)容易跳火燒毀的缺點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，價(jià)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(shí)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、本技術(shù)具有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)功能。當(dāng)輸出端發(fā)生短路故障時(shí)，能第一時(shí)間關(guān)閉功率場(chǎng)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(dòng)，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(yáng)或共陰可任意接線。控制線共陽(yáng)連接時(shí)，A-、B-端低電平有效，當(dāng)A-、B-端同時(shí)為低電平時(shí)模塊自動(dòng)關(guān)閉。共陰連接時(shí)，A+、B+端聞電平有效，當(dāng)A+、B+端同時(shí)為聞電平時(shí)模塊自動(dòng)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(jiǎn)單的散熱材料，從而減小了本技術(shù)設(shè)備的體積。9、本技術(shù)電路原理簡(jiǎn)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(dòng)化工控設(shè)備之中。附圖說(shuō)明圖1是本技術(shù)的基本電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本技術(shù)基于MOSFET應(yīng)用的一個(gè)實(shí)施例具體結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。通過(guò)以下結(jié)合附圖的描述，本技術(shù)前述的特征和優(yōu)點(diǎn)將突出顯現(xiàn)。圖1給出了本技術(shù)的基本電路結(jié)構(gòu)原理圖。本技術(shù)包括正反信號(hào)輸入電路，信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，過(guò)流檢測(cè)電路，過(guò)載保護(hù)電路和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。圖2中A+A-為正向信號(hào)輸入接線柱,B+B-為反向信號(hào)輸入接線柱。輸入控制電壓為12-24Vdc，共陽(yáng)或共陰可任意接線。控制線共陽(yáng)連接時(shí)，A-、B-端低電平有效，當(dāng)A-、B-端同時(shí)為低電平時(shí)模塊自動(dòng)關(guān)閉。共陰連接時(shí)，A+、B+端高電平有效，當(dāng)A+、B+端同時(shí)為聞電平時(shí)1旲塊自動(dòng)關(guān)閉。直流信號(hào)經(jīng)檢測(cè)互鎖電路進(jìn)行互鎖鑒別后進(jìn)入隔離驅(qū)動(dòng)電路。隔離驅(qū)動(dòng)電路過(guò)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(guò)光電耦合元件時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)先點(diǎn)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(dòng)信號(hào)用以驅(qū)動(dòng)功率元件。通過(guò)高頻變壓器時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)入變壓器初級(jí)，次級(jí)則根據(jù)初級(jí)的變化感應(yīng)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。依信號(hào)的種類，正轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率元件Kl和K3 ;反轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率元件K2和K4。當(dāng)Kl和K3導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)K2和K4導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。輸出端發(fā)生短路故障時(shí)，能第一時(shí)間關(guān)閉功率場(chǎng)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(dòng)，即恢復(fù)正常運(yùn)行。本技術(shù)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。本技術(shù)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)。本技術(shù)具有輸入信號(hào)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(hào)同時(shí)輸入時(shí)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(guò)載保護(hù)和正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示，正反轉(zhuǎn)切換時(shí)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。在此描述本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例僅出于舉例說(shuō)明的目的。在此描述的各個(gè)特征無(wú)需被同時(shí)使用，并且這些特征中的任何一個(gè)或多個(gè)都可以被結(jié)合在單個(gè)實(shí)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(shí)到也可以用各種修改和變化來(lái)實(shí)現(xiàn)其他實(shí)施例。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
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(hào)輸入電路，正反轉(zhuǎn)信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，過(guò)流保護(hù)電路，功率元件相互連接；其特征是：所述的信號(hào)輸入電路連接所述的信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，所述的信號(hào)檢測(cè)互鎖電路連接所述的隔離驅(qū)動(dòng)電路和過(guò)流保護(hù)電路，并轉(zhuǎn)化成觸發(fā)信號(hào)控制功率元件。

【技術(shù)特征摘要】
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(hào)輸入電路，正反轉(zhuǎn)信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，過(guò)流保護(hù)電路，功率元件相互連接；其特征是所述的信號(hào)輸入電路連接所述的信號(hào)檢測(cè)互鎖電路，所述的信號(hào)檢測(cè)互鎖電路連接所述的隔離驅(qū)動(dòng)電路和過(guò)流保護(hù)電路，并轉(zhuǎn)化成觸發(fā)信號(hào)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(hào)輸入電路，輸入為12_24Vdc，共陽(yáng)連接時(shí)，兩個(gè)控制端的低電平有效；共陰連接時(shí)，兩個(gè)控制端的高電平...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盛永富，葛國(guó)強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杭州龍科電子有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：