CN102627242A - Pwm斩波式制动器控制装置 - Google Patents

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陈本义
杨光成
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Abstract

本发明提供一种PWM斩波式制动器控制装置，包括桥式整流电路、滤波电容、第一开关管、第二开关管、中央处理器，滤波电容并联在桥式整流电路的正负输出端之间，第一开关管的漏极连接到桥式整流电路的正输出端，源极连接到电磁制动器的电磁线圈的一端，第二开关管K2的漏极连接到电磁线圈的另一端，源极连接到桥式整流电路的负输出端，第一、二开关管的栅极连接到中央处理器。中央处理器采用PWM方波智能控制第一、二开关管，CPU同时采样滤波电容的电压。本发明的优点在于：在电磁制动器上电开闸、维持运行、断电合闸全过程中进行智能控制，使其始终处于可控的理想工作状态，并且具有最优的开、合闸及运行特性，达到节能、降噪、延长使用寿命的目的。

Description

PWM斩波式制动器控制装置
技术领域
本发明属于制动控制技术领域，具体涉及用于电磁制动器的开闸——维持——断电上闸制动，全过程的智能控制装置。
背景技术
随着电梯及永磁式电梯用曳引机的推广普及，与永磁式电梯用曳引机配套的电磁制动器(也称离合器)获得了广泛应用。因此：为配合各种制动器和离合器产生了多种整流控制装置，其中有电阻降压法、全波开闸半波维持法、可控硅触发法等，先进一些的可以控制电磁制动器运行状态时的电压，而上电开闸及失电合闸均处于失控状态，从而造成开闸、合闸声音过大，对机械结构有较大冲击，浪费材料、浪费能源并影响制动器使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术难题是提供一种PWM斩波式制动器控制装置，用于电磁制动器从开闸——维持——断电上闸制动的全过程的智能控制。
本发明采用了以下技术方案解决上述技术问题的：一种PWM斩波式制动器控制装置，包括桥式整流电路、滤波电容、第一开关管、第二开关管、CPU，所述滤波电容并联在桥式整流电路的正负输出端之间，第一开关管的漏极连接到桥式整流电路的正输出端，源极连接到电磁制动器的电磁线圈的一端，第二开关管的漏极连接到电磁线圈的另一端，源极连接到桥式整流电路的负输出端，第一、第二开关管的栅极连接到CPU，CPU同时采样滤波电容的电压。
作为本发明的进一步改进：所述PWM斩波式制动器控制装置采用以下工作原理：
交流输入电源经过桥式整流电路的全波整流，由滤波电容滤波后产生脉动直流；
电磁制动器上电开闸及维持运行时：CPU采样滤波电容上的电压，计算出最佳开闸时间，同时分别计算出电磁线圈上电开闸、开闸后维持所需最佳电压，并以此控制第一、二开关管，第二开关管在开闸及运行时处于开启状态，在合闸时通过CPU程序控制，第一开关管在合闸时处于关闭状态，开闸及运行时处于CPU控制下；
断电合闸状态：断电时CPU首先关闭第一开关管以使制动器快速合闸，然后CPU对第二开关管进行控制，在电磁制动器上形成反压以使电磁制动器处于柔性合闸状态，然后准确关断第二开关管。
作为本发明的进一步改进：所述CPU采用PWM方波智能控制第一开关管、第二开关管。
作为本发明的进一步改进：所述PWM斩波式制动器控制装置还包括一电阻以及一二极管，所述电阻一端连接到第一开关管的源极和电磁线圈之间，另一端和所述二极管的阴极相连，所述二极管的阳极连接到第二开关管的漏极与电磁线圈之间。
作为本发明的进一步改进：所述PWM斩波式制动器控制装置还包括一第一二极管，所述第一二极管的阴极连接在第一开关管的源极和电磁线圈之间，阳极连接在桥式整流电路的负输出端。
作为本发明的进一步改进：所述第一开关管、第二开关管是互补金属氧化物半导体或绝缘栅双极型晶体管。
本发明的优点在于：在电磁制动器上电开闸、维持运行、断电合闸全过程中进行全程微电脑数字智能控制，使制动器或离合器始终处于可控的理想工作状态，从而使制动器或离合器具有最优的开、合闸及运行特性，以达到节能、降噪、延长使用寿命的目的。
附图说明
图1是本发明PWM斩波式制动器控制装置的电路原理图。
具体实施方式
请参阅图1，图1中示出了一组完整的PWM斩波式制动器控制装置，本发明PWM斩波式制动器控制装置包括由二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路1、滤波电容C1、第一开关管K1、第二开关管K2、中央处理器(CPU)。
所述滤波电容C1并联在桥式整流电路1的正负输出端之间，第一开关管K1的漏极(D)连接到桥式整流电路1的正输出端，源极(S)连接到电磁制动器的电磁线圈L的一端，第二开关管K2的漏极(D)连接到电磁线圈L的另一端，源极(S)连接到桥式整流电路1的负输出端，第一、第二开关管K1、K2的栅极(G)连接到中央处理器(CPU)。所述中央处理器(CPU)采用PWM方波智能控制第一开关管K1、第二开关管K2，并且所述中央处理器采样滤波电容C1上的电压。
所述滤波电容C1上的电压通过电阻分压后再经过电容滤波加到CPU的采样端口。
PWM斩波式制动器控制装置的工作原理如下：
交流输入电源经过桥式整流电路1的全波整流，由滤波电容C1滤波后产生脉动直流。
电磁制动器上电开闸及维持运行时：中央处理器(CPU)采样滤波电容C1上的电压，CPU通过采样电压计算，再根据电磁线圈L的电阻及电磁制动器型号，再与国家启动时间限制比较得出最佳开闸时间。同时分别计算出电磁线圈L上电开闸、开闸后维持所需最佳电压。开闸后最佳维持电压由电磁线圈L的电阻及电磁制动器型号以及电磁制动器温升要求及节能要求加上安全裕量得出。并以此控制第一、二开关管K1、K2来达到最佳吸合和维持的能量恒定、保证上电开闸及运行维持均为可控的理想状态。第二开关管K2在开闸及运行时处于开启状态，在合闸时通过CPU程序控制以保证最佳合闸状态。第一开关管K1在合闸时处于关闭状态，开闸及运行时处于CPU控制下，由CPU产生PWM波维持制动器开闸及运行。
断电合闸状态：断电时CPU首先关闭第一开关管K1以保证使制动器快速合闸。经过一小段时间后CPU对第二开关管K2加上PWM波控制，在制动器上形成反压以使制动器处于柔性合闸状态，然后准确关断第二开关管K2。
作为优选实施例，本发明PWM斩波式制动器控制装置还包括电阻R1以及二极管D6，电阻R1一端连接到第一开关管K1的源极(S)和电磁线圈L之间，电阻R1另一端和二极管D6的阴极相连，二极管D6的阳极连接到第二开关管K2的漏极(D)与电磁线圈L之间。此时，断电合闸状态关断第二开关管K2后，电阻R1和二极管D6在电磁线圈L上施加合适反向合闸力，确保电磁制动器快速、可靠、准确制动。
作为优选实施例，本发明PWM斩波式制动器控制装置还包括二极管D5，二极管D5的阴极连接在第一开关管K1的源极(S)和电磁线圈L之间，阳极连接在桥式整流电路1的负输出端。
上述实施例中，第一开关管K1、第二开关管K2可以是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
通过本发明的技术方案可以实现以下技术效果：
上电开闸状态：它能够保证电磁制动器在可控高压状态下瞬间吸合，其馈入能量恒定，以保证可靠吸合为准则，这样在保证可靠开闸的前提下减少多余能量，同时减小冲击力，达到降低噪音、节约能源、延长电磁制动器使用寿命等多从效果。
维持状态：使用降压稳压维持控制，满足维持状态下所需能量较小的要求，在保证可靠维持的前提下，避免电磁制动器发热，减少能源消耗、降低温升、延长使用寿命。
断电合闸制动状态：断电过程采用中央处理器跟踪过程控制，在均衡柔性合闸到位时准确施加反向合闸力，即避免因单纯采用续流二极管续流造成的合闸制动延时，又避免因硬关断造成释放冲击力过大，巨大冲量所造成的噪声及对机械件的冲击，同时还能确保制动器快速、可靠、准确制动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种PWM斩波式制动器控制装置，其特征在于：包括桥式整流电路、滤波电容、第一开关管、第二开关管、CPU，所述滤波电容并联在桥式整流电路的正负输出端之间，第一开关管的漏极连接到桥式整流电路的正输出端，源极连接到电磁制动器的电磁线圈的一端，第二开关管的漏极连接到电磁线圈的另一端，源极连接到桥式整流电路的负输出端，第一、第二开关管的栅极连接到CPU，CPU同时采样滤波电容的电压。
2.根据权利要求1所述的PWM斩波式制动器控制装置，其特征在于：所述PWM斩波式制动器控制装置采用以下工作原理：
交流输入电源经过桥式整流电路的全波整流，由滤波电容滤波后产生脉动直流；
电磁制动器上电开闸及维持运行时：CPU采样滤波电容上的电压，计算出最佳开闸时间，同时分别计算出电磁线圈上电开闸、开闸后维持所需最佳电压，并以此控制第一、二开关管，第二开关管在开闸及运行时处于开启状态，在合闸时通过CPU程序控制，第一开关管在合闸时处于关闭状态，开闸及运行时处于CPU控制下；
断电合闸状态：断电时CPU首先关闭第一开关管以使制动器快速合闸，然后CPU对第二开关管进行控制，在电磁制动器上形成反压以使电磁制动器处于柔性合闸状态，然后准确关断第二开关管。
3.根据权利要求1或2所述的PWM斩波式制动器控制装置，其特征在于：所述CPU采用PWM方波智能控制第一开关管、第二开关管。
4.根据权利要求1或2所述的PWM斩波式制动器控制装置，其特征在于：还包括一电阻以及一二极管，所述电阻一端连接到第一开关管的源极和电磁线圈之间，另一端和所述二极管的阴极相连，所述二极管的阳极连接到第二开关管的漏极与电磁线圈之间。
5.根据权利要求1所述的PWM斩波式制动器控制装置，其特征在于：还包括一第一二极管，所述第一二极管的阴极连接在第一开关管的源极和电磁线圈之间，阳极连接在桥式整流电路的负输出端。
6.根据权利要求1所述的PWM斩波式制动器控制装置，其特征在于：所述第一开关管、第二开关管是互补金属氧化物半导体或绝缘栅双极型晶体管。
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