本发明专利技术公开一种脉宽调制的机车刮雨器控制系统，包括直流电源延时断电开关电路，刮雨器直流电机PWM控制驱动电路，电机过流保护电路，刮雨器直流电机停止制动电路，单速直流电机。中央控制单元通过PWM运行高频高速隔离电路、高速MOS管驱动电路连接运行MOSFET，控制单速雨刮电机慢速、快速、间歇刮刷运行。中央控制单元制动输出端口通过制动隔离电路、制动双极型MOS管驱动电路连接制动MOSFET，控制单速雨刮电机能耗制动与停止。单速电机消除双速电机由于力矩不对称造成滑环碳刷快速磨损的缺陷，PWM控制驱动电路降低直流电机驱动电路发热量与温升，系统延长电机与系统寿命，降低成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机车刮雨器控制的电子
，尤其适用于机车、城轨、地铁等轨道交通用刮雨器控制。
技术介绍
机车刮雨器分为气动刮雨器和电动刮雨器两种类型。机车电动刮雨器具有特殊性机车直流IlOV电源(电动刮雨器供电电源)波动严重(士30%)，电网冲激电压高，运行转矩负载大，机车频繁出现两车交会、进入隧道等刮雨器转矩负载骤增等特殊情况。电动刮雨器目前有两种控制方案。一、继电器控制双速永磁直流电机方案缺点是继电器触点拉弧烧损、电磁干扰严重、噪音大、电机使用寿命短等问题，故障率高。二、电力电子开关控制双速永磁直流电机方案缺点是这种方法不仅没有从根本上解决电机使用寿命短的问题，而且由于设计不合理，电力电子开关常常损坏。双速电机由于力矩不对称造成滑环碳刷快速磨损的缺陷，使用寿命很短。机车电动刮雨器故障率高达30-40%，原有的机车刮雨器成为涉及安全行车的一个障碍，因此急需一种质量可靠、高稳定性的机车刮雨器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服目前电动刮雨器成本高、使用寿命短，控制电路易损坏， 故障率高的不足，提供一种结构简单，成本低、性能稳定，可靠性高的机车刮雨器控制系统。本专利技术的技术方案是一种脉宽调制的机车刮雨器控制系统，包括直流电源延时断电开关电路，刮雨器直流电机PWM控制驱动电路，电机过流保护电路，刮雨器直流电机停止制动电路，单速直流电机。所述直流电源延时断电开关电路(2)输入端连接机车1IOV直流电源过压、浪涌保护电路(1)，输出端连接共模信号抑制电路(3 )，控制端连接输入控制电路(5 )的停止电路， 共模信号抑制电路(3)连接电源隔离转换电路(4)和雨刮电机(10)的正端。所述刮雨器直流电机PWM控制驱动电路，中央控制单元(6)输入扫描端口连接输入控制电路(5)，中央控制单元(6)PWM输出端口连接PWM运行高频高速隔离电路(12)输入端，PWM运行高频高速隔离电路(12)输出端连接高速MOS管驱动电路(13)输入端，高速MOS 管驱动电路(13)输出端连接运行MOSFET (14)栅极，运行MOSFET (14)漏极连接单速雨刮电机(10)负端，源极连接电机电流检测电路(15)接电源负极。所述运行MOSFET (14)栅源极连接双向限压保护电路，为一对稳压管反向串联；运行MOSFET (14)漏源极连接RC尖峰抑制与吸收电路。所述高速MOS管驱动电路(13)输出端接限流耦合电阻和泄放电阻，限流耦合电阻另一端连接运行MOSFET (14)栅极，泄放电阻另一端接地。所述电机过流保护电路，电机电流检测电路(15)连接运行MOSFET (14)和电机过流比较电路(16)，电机过流比较电路(16)输出端连接过流检测隔离电路(17)输入端，过流检测隔离电路(17)输出端连接中央控制单元(6)的过流检测端口，电流检测电路(15)为无感大功率精密电阻，电机过流比较电路(16 )为比较器电路。所述刮雨器直流电机停止制动电路中央控制单元(6) PWM输出端口连接制动隔离电路(7)输入端，制动隔离电路(7)输出端连接制动双极型MOS管驱动电路(8)输入端， 制动双极型MOS管驱动电路(8)输出端连接制动MOSFET (9)的栅极，制动MOSFET (9)的漏极连接共模信号抑制电路(3)输出端，源极连接雨刮电机(10)负极。所述制动MOSFET (9)栅源极连接双向限压保护电路，为一对稳压管反向串联，漏源极连接RC尖峰抑制与吸收电路，雨刮电机(10)两端连接续流保护电路。所述刮臂位置检测电路(18)检测直流电机(10)输出刮臂机构(11)的指定停止位置，刮臂位置检测电路(18)连接位置检测隔离电路(19)输入端，位置检测隔离电路(19)输出端连接中央控制单元(6 )位置检测端口。所述喷淋电机控制驱动电路，中央控制单元(6) PWM喷淋端口连接喷淋隔离电路 (20)输入端，喷淋隔离电路(20)输出端连接双极型MOS管驱动电路(21)，双极型MOS管驱动电路(21)连接喷淋MOSFET (22)栅极，漏极连接喷淋电机(23)负极，源极连接电源负极。所述脉宽调制的机车刮雨器控制系统，由中央控制单元(6)扫描输入控制电路 (5)的慢速、快速、间歇或停止信号，通过刮雨器直流电机PWM控制驱动电路输出脉宽调制信号，控制单速直流雨刮电机(10)带动刮臂机构(11)对铁路机车玻璃进行慢速、快速、间歇刮刷运行或停止。所述刮雨器直流电机停止制动电路，由刮臂位置检测电路(18)检测刮臂机构 (11)处于指定停止位置，通过位置检测隔离电路(11)输出至中央控制单元(6)，中央控制单元(6)处理后，停止PWM运行信号输出后，由制动隔离电路(7)，制动双极型MOS管驱动电路(8)，制动MOSFET (9)输出制动信号，实现雨刮电机能耗制动。所述直流电源延时断电开关电路(2)实现，当输入控制电路(5)输入停止信号时， 保证刮臂机构(11)能够回到初始位置停止后，直流电源延时断电开关电路(2)才延时断开雨刮器系统电源。刮雨器停止后，系统除开延时断电开关电路(2)外，其他所有电路完全断 H1^ ο所述电机过流保护电路，通过运行MOSFET (14)串联的电机电流检测电路(15)检测电机电流，电机过流比较电路(16)与过流检测隔离电路(17)输出至中央控制单元(6)， 通过中央控制单元数字滤波等处理后，智能检测如果处于正常运行过程中发生过流现象， 立刻停止刮雨器雨刮电机(10)运行，并自动停止。电机电流检测电路(15)为无感大功率电阻。电机过流比较电路(16)为运算放大器电路。所述喷淋电机控制驱动电路，喷淋电机(23)处于间断式工作，按下输入控制电路 (5)喷淋按钮后，单次喷淋时间大于10秒后，自动停止喷淋。直至下一次按下喷淋按钮。本专利技术的优点针对刮雨器双速电机由于力矩不对称造成滑环碳刷快速磨损，使用寿命很短的缺陷。 提出刮雨器单速直流电机的脉宽调制方法，进行刮雨器慢速、快速、间歇、停止运行的调节， 单速直流电机刮雨器控制系统比双速电机刮雨器控制系统寿命延长约10倍以上。设计控制信号隔离转换电路，实现控制驱动与电机主电路有效的电气隔离；设计了 MOSFET的栅源极双向限压保护电路，漏源极RC尖峰抑制与吸收电路，有效的抑制了控制驱动模块与功率器件MOSFET峰值功率，降低功率器件的发热量和温升，并抑制了开关噪声，延长了控制系统电路寿命。设计了直流电源延时断电开关电路，刮雨器停止后，延时断开除延时电路外其他刮雨器系统电源。降低机车刮雨器控制系统带电工作时间为原来的10-20%，延长控制系统和电机寿命5-10倍。附图说明图1是脉宽调制的机车刮雨器控制系统结构方框图。图2是直流电源延时断电开关电路原理图。图3是刮雨器电机PWM控制驱动与停止制动驱动原理图。图4是刮雨器刮臂停止位置检测电路。图5是刮雨器电机过流检测电路。图6是喷淋电机控制驱动原理图。具体实施例方式结合附图和实例对本专利技术进一步说明如下如图1-6所示，一种脉宽调制的机车刮雨器控制系统，由中央控制单元(6)扫描输入控制电路(5)输入的慢速、快速、间歇或停止信号，通过PWM运行高频高速隔离电路(12)，高速 MOS管驱动电路(13)，运行MOSFET (14)，输出脉宽调制信号，控制单速雨刮电机(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：龙永红，黄晓峰，周葵申，刘小卫，易吉良，龙晓薇，贺理，高望力，黄昌剑，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：
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