永磁直流电动机分段式能耗制动电路制造技术

提供一种完全靠电气作用制动，具有制动力矩大、制动速度快、效果好、反映迅速、可靠性好、安全系数高的永磁直流电动机制动装置。它由输入电压检测模块、i个能耗制动模块和一个零压制动模块组成；当输入检测模块检测到零电压或欠电压，第一能耗制动模块动作，功率晶体管饱和导通，电动机两端联接入一个能耗电阻，转子惯性机械能转化为电能送到能耗电阻上以发热的形式消耗，电动机实现制动运行。随着电动机制动时间的增加，电压不断降低；第一模块因为电压过低而退出饱和状态，同时控制端输出高电平，后一级能耗制动模块开始动作，重复第一能耗制动过程，以此类推直至最后一个模块。

【技术实现步骤摘要】
永磁直流电动机分段式能耗制动电路
本专利技术涉及一种应用于永磁直流电动机制动控制的电子线路，特别是应用于永磁直流电动机的能耗制动电路。
技术介绍
在很多工作场合电动机需要快速准确地停机，这就需要对高速运转的电动机实施制动措施。电动机的制动手段常见的有机械制动、电气制动等，电气制动中又有反接制动、能耗制动、再生回馈制动等多种形式。其中机械制动方式存在成本高，体积大，维护工作量大等不足，特别是发热严重不适合频繁制动和长时间制动；电气反接制动过程电流太大，制动结束难以控制容易产生反转等现象；再生回馈制动设备复杂、成本高等缺点只适用于长时间的连续制动，如电力机车从高原下坡必须采取的长时间连续制动。永磁直流电动机能耗制动其原理是当电动机需要快速制动停车时，电枢己停止供电，但电机永磁磁极在电动机中仍存在工作磁场，转子依靠惯性继续在这个磁场中旋转导线作切割磁力线运动从而生成转子电势，此时电动机实际上是运行在发电机状态。当电枢线圈回路闭合时，该转子电势在线圈中形成环形电流与固定磁场相作用形成制动转矩，同时转子的动能快速转化为热能散发耗尽转子的惯性能，从而使得转子快速停下来实现制动。能耗制动的最大缺点是在制动起始时刻由于转子转速高，产生的电势也较高，制动力矩较大；随着电机转速的下降，电枢线圈切割磁场的速度也下降，感生电动势随之下降，制动力矩也同步下降；因此能耗制动随着制动时间的增加，制动力矩会呈现不断下降趋势，最终需要依靠机械制动来实现快速完整的制动锁定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种完全靠电气作用产生制动力矩，具有制动力矩大、制动速度快、效果好、反映迅速、可靠性好、安全系数高的永磁直流电动机制动装置。本专利技术所要解决其技术问题采用的技术方案是:通过给电动机端口外加能耗制动模块的方式实现纯电气能耗制动。它由输入电压检测模块、i个能耗制动模块和一个零压制动模块组成；基本特征在于供给电动机的直流电源首先输送到电压检测模块，电压检测模块电源输出端串联一个二极管D。与后面的i个能耗制动模块匕电源端相串联，最后再串接一个零压制动模块匕，零压制动模块最终将直流电输送到永磁直流电动机屯段的能耗制动模块的动作锁定端通过一个二极管Di连接后ki+1制动模块的动作锁定端；电压检测模块的动作锁定端通过二极管Dsi与各模块的动作锁定端连接，通过Dse与零压制动模块动作锁定端连接。制动模块可以是任意i个，i为大于等I的自然数。本专利技术的优点与可取得的有益之处是基于能耗制动原理，采用模块化分段控制制动电流，在整个制动过程使得制动力矩基本保持不变、且制动力矩大、制动速度快、效果好、安全可靠成本低、使用寿命长的特点，可以应用于各种规格型号的永磁直流电动机。【附图说明】图1本专利技术结构示意图；图2输入电压检测模块电路原理图；图3某段能耗制动模块电路原理图；图4零电压制动模块电路原理图；图5—个分立元件构成的具有二段能耗制动模快分段式能耗制动电路特例。【具体实施方式】参阅附图1，电源首先输送到电压检测模块，由检测模块检测出电源通电与断电两种状态。在电源通电状态时控制端输出一个低电平信号将后面的所有制动模块锁死，电源通过二级管Dtl与后面串联制动模块电源端连接最终向电机供电，此时所有制动模块均不动作，电动机处于正常工作状态。当电源关断或电压降低到电动机停止电压时，输入检测模块检测到零电压或欠电压状态确认为电动机需要停止后，输入模块控制端转为高电平，取消了对后面电路的锁定，制动模块开始工作。第一能耗制动模块开始动作，内部的功率晶体管饱和导通，电动机两端联接入一个能耗电阻，此时电动机处于发电状态，电枢将转子惯性机械能转化为电能送到能耗电阻上以发热的形式消耗，电动机实现制动运行。随着电动机制动时间的增加，电动机的能量渐渐消耗，转速不断降低，电枢两端的电压也不断降低；电压低到第一段设定电压后，第一模块因为电压过低而退出饱和状态，同时控制端输出高电平，后一级能耗制动模块开始动作，内部的功率晶体管饱和导通，重复第一能耗制动过程，以此类推直至最后一个模块。由于每个模块的制动电流可以通过调节能耗电阻从而保证了每个制动段的电压虽然不同，但制动电流却一样的效果。到了电枢电压接近为零时，由于电枢两端输出电压太低，故最后一个零压制动模块就直接短路，产生尽可能大的制动电流以实现电机的最快制动；同时由于零压制动模块的内部具有贮能电容，可以保证电路工作到足够电机停下来的时间，保证了整个制动过程的平稳。图2是输入电压检测模块内部由分立元件构成的电路原理图。R1、D1组成稳压电路给晶体管提供一个稳定的偏置电压，R2是基极偏置电阻为晶体管Ql提供偏置电流，R3是集电极负载电阻。当电动机处于正常工作时，Ql饱和导通，集电路输出一个低电平作为后面模块的控制信号。图3为分立元件构成的能耗制动模块内部电路原理图。R4、R5组成可调式分压偏置路为功率管Q2提供偏置，同时R4、R5的分压比不同也构成了功率管的进入饱和电压阀值的不同，该电压就是能耗制动的分段电压，不同的值决定了该模块制动的起始电压。当模块工作时Q2饱和导通，R6被并联在电动机电枢两端充当能耗电阻。C1、D4为保护元件，Cl抗干扰滤波、D4为稳压二极管，保护MOS管的栅极不被过电压击穿。图4是分立元件构成的零电压制动模块内部电路原理图。R9、R10、C3、D11、Q4与前面的能耗制动模块的功能相同，但零电压模块没有能耗电阻，电枢两端由功率管直接短路，能量消耗在功率管上，这样可以保证低电压情况下有足够的制动电流以缩短制动时间；在电机正常工作时，电源电压通过DlO向C4充电，当零电压制动模块工作时由于电枢电势己接近于零，C4开始通过R9、RlO放电维持Q4的正常偏置电压，确保断电后有一段时间内制动电路的正常工作。图5是一个由分立元件组成的二段能耗制动电路特例。Ql及周边的R1、R3、D1等元件组成输入电压检模块；Q2与R4、R5、R6、Cl、D4组成第一段制动模块；Q3与R7、R8、R9、C2、D7等周围元件组成第二段能耗制动模块；Q4、RIO、R11、C3、C4、Dll、D12组成零电压制动模块。D2的作用是隔开输入电压与电机电枢反电势与滤波电容贮存的电荷电压，保证检测到的电压正确性，D3?DlO为各段之间的锁定二极管，确保制动分段的准确性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁直流电动机分段式能耗制动电路，它由输入电压检测模块、i个能耗制动模块和一个零压制动模块组成；基本特征在于供给电动机的直流电源首先输送到电压检测模块，电压检测模块电源输出端串联一个二极管Do与后面的i个能耗制动模块ki电源端相串联，最后再串接一个零压制动模块ke，零压制动模块最终将直流电输送到永磁直流电动机；ki段的能耗制动模块的动作锁定端通过一个二极管Di连接后ki+1制动模块的动作锁定端；电压检测模块的动作锁定端通过二极管Dsi与各模块的动作锁定端连接，通过Dse与零压制动模块动作锁定端连接。

【技术特征摘要】
1.一种永磁直流电动机分段式能耗制动电路,它由输入电压检测模块、i个能耗制动模块和一个零压制动模块组成；基本特征在于供给电动机的直流电源首先输送到电压检测模块，电压检测模块电源输出端串联一个二极管Do与后面的i个能耗制动模块ki电源端相串联，最后再串接一个零压制动模块ke，零压制动模块最终将直流电输送到永磁直流电动...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪，徐爱亲，
申请(专利权)人：丽水职业技术学院，
类型：发明
国别省市：