直流电动机控制电路、制动方法、发电方法及装置制造方法及图纸

直流电动机控制电路、制动方法、发电方法及装置，涉及串励直流电动机的启动、调速、制动和反转的问题。控制电路包括励磁电路（７）、电枢电路（８）和直流电压变换电路（９）三部分。具有制动能量再利用、反转控制无机械触点的特点。制动方法是一种制动能量再利用的方法。发电方法是利用串励直流电动机转动来发电。本发明专利技术的装置实现了串励直流电动机的平稳启动、平滑调速、平滑制动和反转运行，而且将制动时的能量回馈或再利用，断电时只要串励直流电动机在转动，就可以对其实行有效的控制。没有输入电源，如果串励直流电动机在外力作用下持续转动，本装置就是串励直流电动机的发电装置，可以对外提供电源。

【技术实现步骤摘要】

本专利涉及一种电动机的控制电路、制动方法、发电方法和装置，特别是一种用于串励 直流电动机的控制电路、其制动方法、发电方法和装置。
技术介绍
目前，在牵引城市轻轨、无轨、有轨电车，牵引矿山、工厂电力机车，驱动电动高尔夫 球车、电动巡逻车、电动游览观光车、场地电动服务车，驱动电动叉车、推垛车、电动摩托 车、自行车和其他多种起重、运输设备中以及其他需要电动设备的工业领域，串励直流电动 机因其优异的性能得到了广泛的应用。在实际应用中，串励直流电动机的驱动控制，包括启动、调速、制动和反转。根据串励 直流电动机的基本知识，串励直流电动机启动使用的方法有串接电阻启动、降低电压启动和 直流斩波启动。调速方法有改变串接电阻调速、改变电压调速、弱磁调速和直流斩波调速。 串励直流电动机的反转运行， 一般是改变励磁绕组或电枢绕组的接线方向，传统的方法是用 接触器或其他机械开关来改变励磁绕组的接线方向实现串励直流电动机的反转。串励直流电 动机的制动，由于串励直流电动机固有的特性，传统的应用只能进行能耗制动和反接制动， 不能进行回馈制动，不能将制动时电动机的能量再利用，造成能源的很大浪费。串励直流电 动机的能耗制动方法有他励能耗制动和自励能耗制动两种；串励直流电动机的反接制动有电 枢电压反接制动和转速反向的反接制动两种。专利文献1，技术专利《电力机车全数字化IGBT斩波调速装置》(中国，分类号 H60L15/38，申请日2005年11月29日，授权公告日2007年1月10日，专利号 200520093900.1)中所述的制动电路和方法，是串励直流电动机的斩波驱动方法，没有电制 动功能，没有电机反转功能。专利文献2，技术专利《绞车电机能耗制动刹车装置》(中国，分类号H02P3/12， 申请日2002年1月21日，授权公告日2002年10月30日，专利号02215263.6)中所 述的制动电路和方法，是在电机制动时，通过开关切换，给励磁绕组供电，使电动机处于发 电状态，在电动机电枢两端并接能耗电阻，通过能耗电阻，将制动时发电状态的电动机的电 能消耗掉，从而达到制动的目的。这种制动方法是串励直流电动机的他励能耗制动方法。电 路没有反转功能。专利文献3，技术专利《节能型直流电机斩波调速器》(中国，分类号H02P7/28， 申请日2002年7月23日，授权公告日2003年7月9日，专利号02274322.7)所述的 电路和方法，是一种直流斩波调速电路，采用绝缘栅式双极晶体管模块(IGBT模块)，通过 脉宽调制来实现电动机的启动、调速和制动。通过调节绝缘栅式双极晶体管模块(IGBT模块) 的导通脉宽比来控制电机的速度。在能耗电路中串接二极管，使电路在牵引工作时无电流通过，达到节能的目的。在电动机制动时，利用开关断开输入电源，利用直流接触器和二极管 使电机转子在电路中反接，并在电路中串入电阻，在励磁绕组的剩磁作用下，电路中产生电 流实现制动的，通过功率器件，短接部分制动电阻，调节功率器件的导通脉宽比来控制制动 力的大小。这种制动方法，是串励直流电动机的带有脉沖宽度调节制动力矩大小的自励能耗 制动方法，电动机的电能消耗在制动电阻中。电路没有电机反转功能。专利文献4，技术专利《工矿电机车斩波调速电气装置》(中国，分类号H02P7/28、 H02P7/298，申请日2005年12月27日，授权公告日2007年5月16日，专利号 200520052895. X)中所述的制动电路和方法，是一种直流斩波调速电路，驱动两台串励直流 电动机，通过脉宽调制来实现电动机的启动、调速和制动。通过调节功率器件的导通脉宽比 来控制电机的速度。在电动机制动时，利用直流接触器使两台串励直流电动机的电枢反接并 互换，并在电路中串入电阻，形成交叉励磁再生回馈电阻能耗混合电制动。这种制动方法， 是串励直流电动机的带有脉冲宽度调节制动力矩大小的相互自励制动方法，电动机的电能一 部分消耗在制动电阻中，另一部分回馈到输入直流电源。串励直流电动机的反转是用接触器 将电枢绕组反接来实现的。专利文献5，技术专利《再生制动的直流电机斩波调速器》(中国，分类号H02P7/28、 H02P3/13,申请日2004年6月22日，授权公告日 2005年9月28日，专利号200420032175. 2) 所述的电路和方法，是一种直流斩波调速电路，是通过脉宽调制来实现电动机的启动、调速 和制动，通过调节功率器件的导通和关断的时间来控制电机的速度。在电动机制动时，采用 接触器，使电枢绕组反接后，通过二极管并接在输入电源上，电枢绕组产生的电能反馈回输 入电源；通过调整MOS管导通和关断的时间，使车辆平稳停止。这种制动方法，是串励直流 电动机的带有脉冲宽度调节制动力矩大小的自励制动方法，电动机的电能部分回馈到输入电 源。串励直流电动机的反转是用接触器将电枢绕组反接来实现的。专利文献6，技术专利《智能型矿用电机车斩波调速控制装置》(中国，分类号 B60L15/20,申请日2001年2月28日，授权公告日2002年1月16日，专利号01217657. 5) 所述的电路和方法，是一种直流斩波调速电路，是通过脉宽调制来实现电动机的启动、调速 和制动，通过调节功率器件的导通和关断的时间来控制电机的速度。在电动机制动时，采用 接触器，使电枢绕组反接后，通过二极管并接在输入电源上，电枢绕组产生的电能反馈回输 入电源；通过调整电子开关模块导通和关断的时间，来控制平均制动电流和流回到电源的电 流的大小。这种制动方法，是串励直流电动机的带有脉冲宽度调节制动力矩大小的自励制动 方法，电动机的电能部分回馈到输入电源。串励直流电动机的反转是用接触器将电枢绕组反 接来实现的。串励直流电动机的启动和调速，采用电阻方法时，大量能量都通过电阻发热浪费掉，而 且电路结构并不简单；现有的串励直流电动机控制电路大量采用直流斩波电路，采用直流斩 波电路启动、调速无疑是一种节约能源的好办法。图l是串励直流电动机基本斩波驱动电路示意图。串励直流动动机的制动，按照传统的应用电路，理论上不能有回馈运转状态，只能进行 能耗制动和反接制动，串励直流电动机制动时的能量回馈或再利用，在节约能源方面，特别 是在用蓄电池作为能源的电动车辆中，具有特别重大的意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中，串励直流电动机斩波电路不能实现或不能很好实现串励直流电 动机制动能量回馈或再利用问题、针对现有串励直流电动机反转控制采用有机械触点的接触 器问题，提出了新的电路方案，并提出了一种新的制动方法和发电方法以及釆用新电路和方 法制作的串励直流电动机驱动控制装置和发电装置。根据串励直流电动机的基本知识理论，串励直流电动机具有两个绕组，励磁绕组3和电 枢绕组4，工作时励磁绕组3和电枢绕组4一般是串联连接。当励磁绕组3中有励磁电流通 过时，就会在串励直流电动机中产生励磁磁场，当电枢绕组4中有电枢电流通过时，在励磁 磁场的作用下就会产生转动转矩，改变励磁电流的方向就会改变励磁磁场的方向，从而改变 转动转矩的方向，使串励直流电动机反转，不改变励磁电流的方向，改变电枢电流的方向， 也可以使串励直流电动机反转。运转中的串励直流电动机，当励磁绕组3中没有本文档来自技高网...

【技术保护点】
串励直流电动机控制电路，控制串励直流电动机启动、调速、反转和制动，其特征在于电路由包含电动机励磁绕组（３）的励磁电路（７）、包含电动机电枢绕组（４）的电枢电路（８）和包含电感或变压器及半导体开关的直流电压变换电路（９）三部分组成，励磁电路（７）有两个引出端子，电枢电路（８）有两个引出端子，励磁电路（７）和电枢电路（８）串联连接后接在输入直流电压源（１）两端，直流电压变换电路（９）有四个引出端子，两个输入引出端子，两个输出引出端子，两个输入引出端子分别与电枢电路（８）的两个引出端子连接，其中直流电压变换电路（９）的一个输入端子连接在励磁电路（７）和电枢电路（８）串联连接点上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王创社，
申请(专利权)人：王创社，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]