CN104485854B - 一种直流电机能耗制动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电机能耗制动控制系统，它包括直流电动机、直流恒压电源、转矩转速传感器、PLC处理器、斩波器控制板、IGBT功率组件和制动控制电阻模块，直流恒压电源的电压输出通过制动控制电阻模块与直流电动机的电压输入连接，直流电动机与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器的输出与PLC处理器的输入连接，PLC处理器的输出与斩波器控制板的输入连接，斩波器控制板的输出与IGBT功率组件的输入连接，IGBT功率组件与制动控制电阻模块并联。本发明通过PLC处理器使制动控制电阻模块在不同状况下进行开断，从而使直流电动机的转速转矩输出变化，实现能耗制动。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流电机能耗制动控制系统。
背景技术
直流串励电动机，即电枢与励磁线圈串联的直流电动机。此种电动机一般是通过三相6脉波可控硅整流装置来驱动。整流装置调节直流输出电压，进而改变电动机转速；调节直流输出电流，进而改变电动机扭矩。但是，此种电动机在大多数场合都只能做单象限运行（即转速和扭矩同方向），而一般意义上的能耗制动解决的是将电机断电，使得负载的上升过程停下来，但不能阻止此后负载在重力作用下的下降。实践中需利用基于机械摩擦或电磁原理的辅助刹车来控制，使负载以某一速度向下运动或停止运动，这就大大增加了系统成本。
为了实现直流串励电动机的四象限运行，真正做到位能负载的悬停和下放速度可控，就必须接入一台直流恒压电源，控制直流电动机的扭矩来平衡负载的重力，以能耗制动的方式来完成扭矩的平衡和可控。
为了达到上述目的，如何连续调节直流电动机的扭矩是关键。现有的做法往往是接入一台可控硅整流装置做电源，连续调节整流装置的电流输出以此改变电动机的扭矩。但是这么做的效果不是很理想，存在以下问题：
（1）接入的可控硅整流装置始终要有电流输出，能耗制动电阻始终处在发热装置，能量损耗很高；（2）可控硅整流装置输出的电流是需要时刻变化且快速响应的，但在控制上要做到既精确又具备很高的实时性，存在很大的难度；（3）系统的动态调节既依赖于系统中各个环节的设备本身，也与直流串励电动机能耗制动的计算方法有关，因此要做到整个能耗制动过程中转速的精确可控是非常难的；（4）可控硅整流装置的性能好坏对整个系统的正常使用影响很大，因此整个系统的稳定性和可靠性很难保证，也难以得到大范围的推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直流电机能耗制动控制系统，通过PLC处理器使制动控制电阻模块在不同状况下进行开断，从而使直流电动机的转速转矩输出变化，实现能耗制动。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种直流电机能耗制动控制系统，它包括直流电动机、直流恒压电源、转矩转速传感器、PLC处理器、斩波器控制板、IGBT功率组件和制动控制电阻模块，直流恒压电源的电压输出通过制动控制电阻模块与直流电动机的电压输入连接，直流电动机与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器的输出与PLC处理器的输入连接，PLC处理器的输出与斩波器控制板的输入连接，斩波器控制板的输出与IGBT功率组件的输入连接，IGBT功率组件与制动控制电阻模块并联。
作为本发明的进一步改进，它还包括保护电路模块，保护电路模块与斩波器控制板连接。
作为本发明的进一步改进，它还包括续流二极管，续流二极管与直流恒压电源并联。
所述的斩波器控制板内集成有PMW芯片。
本发明的有益效果是：（1）PLC处理器通过转矩转速传感器获得直流电动机的速度信号，发送控制信号给斩波器控制板，斩波器控制板接收处理信号后，控制IGBT功率组件使制动控制电阻模块在不同状况下进行开断，从而使直流电动机的转速转矩输出变化，实现能耗制动；（2）实现直流串励电动机的四象限运行，实现位能负载的悬停和下放速度可控，以能耗制动的方式来完成扭矩的平衡和可控。（3）系统结构简单，维护方便。
附图说明
图1为本发明直流电机能耗制动控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种直流电机能耗制动控制系统，它包括直流电动机、为直流电动机提供电压的直流恒压电源、转矩转速传感器、PLC处理器、斩波器控制板、IGBT功率组件和制动控制电阻模块，直流恒压电源的电压输出通过制动控制电阻模块与直流电动机的电压输入连接，直流电动机与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器的输出与PLC处理器的输入连接，PLC处理器的输出与斩波器控制板的输入连接，斩波器控制板的输出与IGBT功率组件的输入连接，IGBT功率组件与制动控制电阻模块并联。
作为本发明的进一步改进，它还包括保护电路模块，保护电路模块与斩波器控制板连接。
作为本发明的进一步改进，它还包括续流二极管，续流二极管与直流恒压电源并联。
所述的斩波器控制板内集成有PMW芯片。
本发明工作过程为：转矩转速传感器实时测量直流电动机在能耗制动状态下的下放速度信号，并将速度信号发送至PLC处理器，PLC处理器根据自身内置的数学公式计算出直流电动机所需要的扭矩及电枢电流，从而计算出斩波器控制板所需的PWM脉冲宽度，并发送控制信号给斩波器控制板。斩波器控制板内集成的PMW芯片产生PWM脉冲信号，并将PWM脉冲信号输出至IGBT功率组件，以PWM脉冲信号控制IGBT功率组件的工作状态，使其按占空比接通和关断IGBT功率组件，并且实时对IGBT功率组件进行保护。由于IGBT功率组件与制动控制电阻模块并联，IGBT功率组件的接通和关断使制动控制电阻模块的开、断状态发生变化，由于制动控制电阻模块与直流电动机串联，其断、开状态将影响直流电动机的输入电压电流，实现直流电动机转速的调整。
直流电动机由SCR可控硅整流装置传动驱动负载提升到某一高度，由于负载自身的重力，如果没有外力势必会下降，拖动直流电动机反转使其处于发电状态并产生电枢电动势，此时SCR可控硅整流装置与直流电动机须断开。
所述的直流恒压电源的输出设定电压为100VDC，由于斩波器控制板控制PWM脉冲宽度，使其按占空比接通和关断IGBT功率组件，那么直流电动机电枢电流与续流二极管流经的电流相等。
Claims (3)
1.直流电机能耗制动控制系统，其特征在于：它包括直流电动机、直流恒压电源、转矩转速传感器、PLC处理器、斩波器控制板、IGBT功率组件和制动控制电阻模块，直流恒压电源的电压输出通过制动控制电阻模块与直流电动机的电压输入连接，直流电动机与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器的输出与PLC处理器的输入连接，PLC处理器的输出与斩波器控制板的输入连接，斩波器控制板的输出与IGBT功率组件的输入连接，IGBT功率组件与制动控制电阻模块并联；它还包括续流二极管，续流二极管与直流恒压电源并联；
转矩转速传感器实时测量直流电动机在能耗制动状态下的下放速度信号，并将速度信号发送至PLC处理器，PLC处理器根据自身内置的数学公式计算出直流电动机所需要的扭矩及电枢电流，从而计算出斩波器控制板所需的PWM脉冲宽度，并发送控制信号给斩波器控制板；斩波器控制板内集成的PMW芯片产生PWM脉冲信号，并将PWM脉冲信号输出至IGBT功率组件，以PWM脉冲信号控制IGBT功率组件的工作状态，使其按占空比接通和关断IGBT功率组件，并且实时对IGBT功率组件进行保护；由于IGBT功率组件与制动控制电阻模块并联，IGBT功率组件的接通和关断使制动控制电阻模块的开、断状态发生变化，由于制动控制电阻模块与直流电动机串联，其断、开状态将影响直流电动机的输入电压电流，实现直流电动机转速的调整。
2.根据权利要求1所述的直流电机能耗制动控制系统，其特征在于：它还包括保护电路模块，保护电路模块与斩波器控制板连接。
3.根据权利要求1所述的直流电机能耗制动控制系统，其特征在于：所述的斩波器控制板内集成有PMW芯片。
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