CN101355330A - 直流电机启动、限流保护器 - Google Patents

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Abstract

一种直流电机启动、限流保护器，其特征在于该保护器包括输入端IN、输出端OUT、霍尔电流传感器H、降压斩波电路、控制电路和为控制电路供电的DC/DC模块，所述霍尔电流传感器H连接在负载电流回路和控制电路之间，用于检测负载回路电流大小，所述降压斩波电路包含与控制电路连接的晶体管T，当霍尔电流传感器采样的负载回路电流超过参考电流，控制电路关闭所述晶体管，一段限定时间后，控制电路控制晶体管重新导通。该保护器在直流电动机起动初期限制起动电流，防止对电机及其供电电源造成冲击，能够使电机驱动系统在额定电流下带满负荷启动；在运行过程中限制电机电流不超载。并且结构简单、成本低。可广泛的适用于各种直流有刷电机的启动和运行保护。

Description

直流电机启动、限流保护器
技术领域
本发明属于电机的保护装置技术领域，具体的涉及一种直流有刷电动机的启动控制和运行保护的直流电机启动、限流保护器。
背景技术
直流有刷电动机作为动力驱动部件，由于它结构简单等特点，目前的应用仍很广泛。但在目前对于较大功率的有刷电机应用上，一般都采用配置启动电阻或电源变换器作为启动控制的结构形式，这种结构不仅占用空间大，而且成本较高，在应用上不是很方便。
由于直流有刷电动机的工作特点是：在电机起动时由于电机绕组电阻很小，直接供电的方式使得通过电机绕组的电流很大，不加控制的话就会烧损电机、电源，但限制功率太低又不能使电机带负荷正常起动工作。因此理想的启动控制系统应该是既能限制启动电流保护电机和电源，又能容许电机有一定的启动功率，达到带负荷启动的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种在直流电动机起动初期限制起动电流，防止对电机及其供电电源造成冲击，能够使电机驱动系统在额定电流下带满负荷启动，在运行过程中不超载，并且结构简单、成本低的直流电机启动、限流保护器。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种直流电机启动、限流保护器，其特征在于该保护器包括输入端IN、输出端OUT、霍尔电流传感器H、降压斩波电路、控制电路和为控制电路供电的DC/DC模块，所述霍尔电流传感器H连接在负载电流回路和控制电路之间，用于检测负载回路电流大小，所述降压斩波电路包含与控制电路连接的晶体管T，当霍尔电流传感器采样的负载回路电流超过参考电流，控制电路关闭所述晶体管，一段限定时间后，控制电路控制晶体管重新导通。
所述降压斩波电路还包括一个电容C和一个二极管D，所述电容C并接在输入端的正负极之间，所述二极管D并接在输出端的正负极之间，电容C的第一端与所述晶体管的集电极连接，二极管D的负极与所述晶体管T的发射极连接，晶体管的集电极和发射极分别作为输入端的正极和输出端的正极。
所述DC/DC模块并接在输入端的正负极之间。
所述控制电路包含单稳态触发器U2，其反相输出端提供控制所述晶体管T截止和导通的控制信号。
所述控制电路包含一比较器U1，比较器接收霍尔电流传感器采样的负载回路电流与参考电流进行比较，比较器的输出端与单稳态触发器U2的触发引脚连接，提供单稳态触发器动作的触发信号。
所述控制电路包含隔离器和驱动电路，隔离器的输入端与单稳态触发器的反相输出端连接，其输出端与驱动电路输入端连接，驱动电路的输出端与晶体管T的栅极连接，用于控制晶体管的截止和导通。
所述隔离器为光耦隔离器。
所述晶体管T为IGBT管。
该保护器的输入端子接电源输出，输出端子与电机相连接。电容和二极管D共同构成的斩波电路结构形式，并利用霍尔电流传感器测量电机回路电流大小。当通过霍尔电流传感器获得的电流采样信号值超出限定值，则控制电路迅速动作并关闭晶体管，在关闭晶体管一定时间后，由控制电路重新开通晶体管，从而达到既限制电机回路电流的目的，而又不影响电机的正常工作，在电机起动时对电机起动电流进行限制；电机正常工作后，晶体管直通使电机能够正常工作。所述控制电路中所有的工作电源均由DC/DC变换器提供。
本发明的有益效果在于，该保护器在直流电动机起动初期限制起动电流，防止对电机及其供电电源造成冲击，能够使电机驱动系统在额定电流下带满负荷启动；在运行过程中限制电机电流不超载，并且结构简单、成本低。可广泛的适用于各种直流有刷电机的启动和运行保护。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的主电路结构原理图；
图2是图1中的控制电路的结构原理图。
具体实施方式
如图，该直流电机启动、限流保护器包括输入端IN、输出端OUT、霍尔电流传感器H、降压斩波电路、控制电路和为控制电路供电的DC/DC模块，所述霍尔电流传感器H连接在负载电流回路和控制电路之间，用于检测负载回路电流大小，所述降压斩波电路包含与控制电路连接的晶体管T，该晶体管T为IGBT管。当霍尔电流传感器采样的负载回路电流超过参考电流，控制电路关闭IGBT管，一段限定时间后，控制电路控制IGBT管重新导通。所述降压斩波电路还包括一个电容C和一个二极管D，所述电容C并接在输入端的正负极之间，所述二极管D并接在输出端的正负极之间，电容C的第一端与IGBT管的集电极连接，二极管D的负极与IGBT管T的发射极连接，IGBT管的集电极和发射极分别作为输入端的正极和输出端的正极。DC/DC模块并接在输入端的正负极之间。控制电路包含单稳态触发器U2，其反相输出端提供控制所述晶体管T截止和导通的控制信号。控制电路还包含一比较器U1，比较器接收霍尔电流传感器采样的负载回路电流与参考电流进行比较，比较器的输出端与单稳态触发器U2的触发引脚连接，提供单稳态触发器动作的触发信号。控制电路包含隔离器和驱动电路，该隔离器为光耦隔离器。隔离器的输入端与单稳态触发器的反相输出端连接，其输出端与驱动电路输入端连接，驱动电路的输出端与IGBT管的栅极连接，用于控制IGBT管的截止和导通。
该保护器的输入端子IN接电源输出，输出端子OUT与电机相连接。主电路采用由IGBT管、电容C和二极管D共同构成的斩波电路结构形式，并利用霍尔电流传感器测量电机回路电流大小。当通过霍尔电流传感器获得的电流采样信号值If超出限定值，则控制电路迅速动作并关闭IGBT管，在关闭IGBT一定时间后，由控制电路重新开通IGBT，从而达到既限制电机回路电流的目的，而又不影响电机的正常工作，在电机起动时对电机起动电流进行限制；电机正常工作后，IGBT直通使电机能够正常工作。
控制电路中所有的工作电源均由DC/DC变换器提供。控制电路工作过程原理如下：控制电路上电后，单稳态触发器U2的Q置为1，经过光耦隔离、驱动电路后开通主电路IGBT模块，主电路对电机回路供电，电机回路流过电流If。通过霍尔电流传感器检测，将检测到的电机回路电流信号If传输至比较器U1的反相输入端，当该输入检测电流信号If超过U1同相输入端的电流限定值Ig时，比较器U1输出会发生翻转，从而触发单稳态触发电器U2，使其也发生翻转，Q置为0，输出的低电平信号经过光电耦合隔离驱动电路来关闭IGBT模块T，在经过由分立元件设定的一定长度的单稳态时间后，单稳态电路发生复位，经过光耦隔离及驱动电路后又重新开启IGBT模块，从而达到对电机回路启动电流快速可靠限流的目的。电机启动后，其正常的负载工作电流将小于电机回路电流的限定值Ig，此时IGBT模块将维持直通状态，电机正常运转工作。Ig的设置可以通过调节比较器U1同相输入端的可调电位器VR来完成。

Claims (8)

1.一种直流电机启动、限流保护器，其特征在于该保护器包括输入端IN、输出端OUT、霍尔电流传感器H、降压斩波电路、控制电路和为控制电路供电的DC/DC模块，所述霍尔电流传感器H连接在负载电流回路和控制电路之间，用于检测负载回路电流大小，所述降压斩波电路包含与控制电路连接的晶体管T，当霍尔电流传感器采样的负载回路电流超过参考电流，控制电路关闭所述晶体管，一段限定时间后，控制电路控制晶体管重新导通。
2.如权利要求1所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述降压斩波电路还包括一个电容C和一个二极管D，所述电容C并接在输入端的正负极之间，所述二极管D并接在输出端的正负极之间，电容C的第一端与所述晶体管的集电极连接，二极管D的负极与所述晶体管T的发射极连接，晶体管的集电极和发射极分别作为输入端的正极和输出端的正极。
3.如权利要求1所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述DC/DC模块并接在输入端的正负极之间。
4.如权利要求1所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述控制电路包含单稳态触发器U2，其反相输出端提供控制所述晶体管T截止和导通的控制信号。
5.如权利要求4所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述控制电路包含一比较器U1，比较器接收霍尔电流传感器采样的负载回路电流与参考电流进行比较，比较器的输出端与单稳态触发器U2的触发引脚连接，提供单稳态触发器动作的触发信号。
6.如权利要求4所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述控制电路包含隔离器和驱动电路，隔离器的输入端与单稳态触发器的反相输出端连接，其输出端与驱动电路输入端连接，驱动电路的输出端与晶体管T的栅极连接，用于控制晶体管的截止和导通。
7.如权利要求6所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述隔离器为光耦隔离器。
8.如权利要求1所述的直流电机启动、限流保护器，其特征在于所述晶体管T为IGBT管。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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