CN104617835A - 一种串励控制器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种串励控制器及其控制方法，在控制串励电机反转时，控制芯片输出控制信号至六个晶体管的栅极从而控制六个晶体管的导通和截止状态；第五晶体管处于导通状态；第一晶体管和第四晶体管处于交替导通和截止的状态；第二晶体管处于截止状态；第三晶体管和第六晶体管处于交替导通和截止的状态；当该串励控制器控制串励电机反转时，第四晶体管处于导通状态；第二晶体管和第五晶体管处于交替导通和截止的状态；第一晶体管处于截止状态；第三晶体管和第六晶体管处于交替导通和截止的状态。本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种可有效减轻控制器重量、实现平滑柔和的电机换向且可实现串励电机的能量回收的串励电机控制器及其控制方法。
Description
技术领域
本发明属于控制器领域，具体涉及一种采用晶体管开关取代机械结构开关的串励控制器及其控制方法。
背景技术：
传统的串励控制器在控制串励电机时，串励电机的励磁绕组和电枢绕组与控制器连接时采用串联的接线方式，当电机换向时，采用机械结构(换向接触器)改变励磁绕组的方向，进而造成换向不平滑。且传统的串励控制器不允许电机加载时换向，否则由于线圈的电感作用，会严重损伤换向接触器，故只能通过机械刹车制动后在换向，由于不能实现制动过程中的能量回收；同时由于采用换向接触器，传统的串励控制器笨重，体积庞大，使用寿命较短。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种通过晶体管开关实现串励电机的电枢绕组和励磁绕组独立工作，进而实现制动能量回收，实现电机的柔和换向，并减轻控制器重量的串励控制器及其控制方法，其技术方案为：
控制芯片输出六路D、E、F、G、H、I分别至第一晶体管、第而晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管的栅极；第一晶体管另外两极和第四晶体管的另外两极形成串联，第二晶体管另外两极和第五晶体管的另外两极形成串联，第三晶体管另外两极和第六晶体管的另外两极形成串联；三条串联电路形成并联电路，并联电路的两端分别连接至直流电源的正极和负极从而形成并联回路；以第一晶体管和第四晶体管连接处的电气节点为A，第二晶体管和第五晶体管连接处的电气节点为B，第三晶体管和第六晶体管连接处的电气节点为C；电气节点A和电气节点B分别连接串励电机的励磁绕组的两端，电气节点C和直流电源的正极连接分别连接他励电机的电枢绕组的两端；第一晶体管至第六晶体管为MOSFET晶体管或IGBT晶体管。
第一晶体管至第六晶体管为MOSFET晶体管时，形成串联的两个晶体管，一个晶体管的源极连接另一晶体管的漏极，余下的另一个漏极连接直流电源的正极、另一个源极连接直流电源的负极；当第一晶体管至第六晶体管为IGBT晶体管时，形成串联的两个晶体管，一个晶体管的发射极连接另一晶体管的集电极，余下的另一个集电极连接直流电源的正极、另一发射极连接直流电源的负极。
串励控制器控制串励电机反转时，控制芯片输出控制信号至六个晶体管的栅极从而控制六个晶体管的导通和截止状态；第五晶体管处于导通状态；第一晶体管和第四晶体管处于交替导通和截止的状态，且第一晶体管和第四晶体管一个为导通则另一个为截止；第二晶体管处于截止状态；第三晶体管和第六晶体管处于交替导通和截止的状态，且第三晶体管和第六晶体管一个为导通则另一个为截止；当该串励控制器控制串励电机反转时，第四晶体管处于导通状态；第二晶体管和第五晶体管处于交替导通和截止的状态，且第二晶体管和第五晶体管一个为导通则另一个为截止；第一晶体管处于截止状态；第三晶体管和第六晶体管处于交替导通和截止的状态，且第三晶体管和第六晶体管一个为导通则另一个为截止。
串励控制器控制串励电机正转时，控制芯片输出至第一晶体管、第四晶体管、第三晶体管、第六晶体管的控制信号为PWM信号；当该串励控制器控制串励电机反转时，控制芯片输出至第二晶体管、第五晶体管、第三晶体管、第六晶体管的控制信号为PWM信号；控制芯片调节输出的PWM信号的占空比从而控制励磁绕组和电枢绕组的电流大小，且励磁绕组和电枢绕组的电流大小相等；处于交替导通和截止状态的某两个晶体管所接收的PWM信号的占空比之和为1。
串励控制器控制串励电机制动时，控制芯片控制电机进行转向变换；若当前状态位电机正转，则由控制电机正转的转换为控制电机反转，同时通过调节输出的PWM信号的占空比减小电枢绕组和励磁绕组上电流的大小；若当前状态为电机反转，则控制电机反转的转换为控制电机正转，同时通过调节输出的PWM信号的占空比减小电枢绕组和励磁绕组上电流的大小；或控制芯片调节PWM信号的占空比，使得第三晶体管上的压降降低，进而使得电枢绕组电流方向改变，实现电机制动。
相比于传统的串励控制器及其控制方法，本发明具有显著的优点和有益效果，具体体现为：
(1)本发明的串励控制器连接串励电机时，采用电枢绕组和励磁绕组并联的方式，使得串励电机可当成并励电机使用，串励控制器控制两绕组电流的电流一致，使得两绕组可以独立控制，实现制动能量的回收利用。。
(2)由MOSFET晶体管或IGBT晶体管代替反应迟钝的换向接触器，由此可实现平滑柔和的电机换向。
(3)用晶体管取代了传统的换向接触器，可以大大缩小控制器的体积，同时也延长了控制器使用寿命。
附图说明
图1是本发明的串励控制器在使用MOSFET晶体管时的结构示意图；
图2是本发明的串励控制器在使用IGBT晶体管时的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来叙述本发明的具体实施方式，以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，以下关于本发明的实施方式的描述只是示例性，并不是为了限制本发明的所要保护的主题，对于本发明所描述的实施例还存在的其他在权利要求保护范围内的变化，都属于本发明所需要保护的主题。
如图1所示，控制芯片7输出六路至第一晶体管1、第二晶体管2、第三晶体管3、第四晶体管4、第五晶体管5和第六晶体管6的栅极；第一晶体管1另外两极和第四晶体管4的另外两极形成串联，第二晶体管2另外两极和第五晶体管5的另外两极形成串联，第三晶体管3另外两极和第六晶体管6的另外两极形成串联；三条串联电路形成并联电路，并联电路的两端分别连接至直流电源的正极B+和负极B-从而形成并联回路；以第一晶体管1和第四晶体管4连接处的电气节点为A，第二晶体管2和第五晶体管5连接处的电气节点为B，第三晶体管3和第六晶体管6连接处的电气节点为C；电气节点A和电气节点B分别连接串励电机的励磁绕组的两端，电气节点C和直流电源的正极连接分别连接他励电机的电枢绕组的两端；本发明的第一晶体管和第六晶体管优选为MOSFET晶体管或IGBT晶体管，图1中的第一晶体管至第六晶体管为MOSFET晶体管；形成串联的两个晶体管，一个晶体管的源极连接另一晶体管的漏极，余下的另一个漏极连接直流电源的正极、另一个源极连接直流电源的负极。
如图2所示，图2与图1的区别在于，图2中的第一晶体管至第六晶体管为IGBT晶体管，形成串联的两个晶体管，一个晶体管的发射极连接另一晶体管的集电极，余下的另一个集电极连接直流电源的正极、另一发射极连接直流电源的负极。
串励控制器控制串励电机反转时，控制芯片7输出控制信号至六个晶体管的栅极从而控制六个晶体管的导通和截止状态；第五晶体管5处于导通状态；第一晶体管1和第四晶体管4处于交替导通和截止的状态，且第一晶体管1和第四晶体管4一个为导通则另一个为截止；第二晶体管2处于截止状态；第三晶体管3和第六晶体管6处于交替导通和截止的状态，且第三晶体管3和第六晶体管6一个为导通则另一个为截止；当该串励控制器控制串励电机反转时，第四晶体管处于导通状态；第二晶体管2和第五晶体管5处于交替导通和截止的状态，且第二晶体管2和第五晶体管5一个为导通则另一个为截止；第一晶体管1处于截止状态；第三晶体管3和第六晶体管6处于交替导通和截止的状态，且第三晶体管3和第六晶体管6一个为导通则另一个为截止。
串励控制器控制串励电机正转时，控制芯片7输出至第一晶体管1、第四晶体管4、第三晶体管1、第六晶体管6的控制信号为PWM信号；当该串励控制器控制串励电机反转时，控制芯片7输出至第二晶体管2、第五晶体管5、第三晶体管3、第六晶体管6的控制信号为PWM信号；控制芯片7调节输出的PWM信号的占空比从而控制励磁绕组和电枢绕组的电流大小，且励磁绕组和电枢绕组的电流大小相等；处于交替导通和截止状态的某两个晶体管所接收的PWM信号的占空比之和为1。
串励控制器控制串励电机制动时，控制芯片7控制电机进行转向变换；若当前状态位电机正转，则由控制电机正转的转换为控制电机反转，同时通过调节输出的PWM信号的占空比减小电枢绕组和励磁绕组上电流的大小；若当前状态为电机反转，则控制电机反转的转换为控制电机正转，同时通过调节输出的PWM信号的占空比减小电枢绕组和励磁绕组上电流的大小；或控制芯片7调节PWM信号的占空比，使得第三晶体管3上的压降降低，进而使得电枢绕组电流方向改变，实现制动。在制动的过程中，由于控制器可实现串励电机的励磁绕组和电枢绕组两者的独立控制，故也可实现制动时的串励电机发电，即实现制动能量回收。
本发明的实施例为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。
Claims (5)
1.一种串励控制器，其特征在于：控制芯片输出六路至第一晶体管、第而晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管的栅极；第一晶体管另外两极和第四晶体管的另外两极形成串联，第二晶体管另外两极和第五晶体管的另外两极形成串联，第三晶体管另外两极和第六晶体管的另外两极形成串联；三条串联电路形成并联电路，并联电路的两端分别连接至直流电源的正极和负极从而形成并联回路；以第一晶体管和第四晶体管连接处的电气节点为A，第二晶体管和第五晶体管连接处的电气节点为B，第三晶体管和第六晶体管连接处的电气节点为C；电气节点A和电气节点B分别连接串励电机的励磁绕组的两端，电气节点C和直流电源的正极连接分别连接他励电机的电枢绕组的两端；第一晶体管至第六晶体管为MOSFET晶体管或IGBT晶体管。
2.根据权利要求1所述的串励控制器，其特征在于：所述第一晶体管至第六晶体管为MOSFET晶体管时，形成串联的两个晶体管，一个晶体管的源极连接另一晶体管的漏极，余下的另一个漏极连接直流电源的正极、另一个源极连接直流电源的负极；当第一晶体管至第六晶体管为IGBT晶体管时，形成串联的两个晶体管，一个晶体管的发射极连接另一晶体管的集电极，余下的另一个集电极连接直流电源的正极、另一发射极连接直流电源的负极。
3.一种串励控制器的控制方法，其特征在于：所述串励控制器控制串励电机反转时，控制芯片输出控制信号至六个晶体管的栅极从而控制六个晶体管的导通和截止状态；第五晶体管处于导通状态；第一晶体管和第四晶体管处于交替导通和截止的状态，且第一晶体管和第四晶体管一个为导通则另一个为截止；第二晶体管处于截止状态；第三晶体管和第六晶体管处于交替导通和截止的状态，且第三晶体管和第六晶体管一个为导通则另一个为截止；当该串励控制器控制串励电机反转时，第四晶体管处于导通状态；第二晶体管和第五晶体管处于交替导通和截止的状态，且第二晶体管和第五晶体管一个为导通则另一个为截止；第一晶体管处于截止状态；第三晶体管和第六晶体管处于交替导通和截止的状态，且第三晶体管和第六晶体管一个为导通则另一个为截止。
4.根据权利要求3所述的串励控制器的控制方法，其特征在于：所述串励控制器控制串励电机正转时，控制芯片输出至第一晶体管、第四晶体管、第三晶体管、第六晶体管的控制信号为PWM信号；当该串励控制器控制串励电机反转时，控制芯片输出至第二晶体管、第五晶体管、第三晶体管、第六晶体管的控制信号为PWM信号；控制芯片调节输出的PWM信号的占空比从而控制励磁绕组和电枢绕组的电流大小，且励磁绕组和电枢绕组的电流大小相等；处于交替导通和截止状态的某两个晶体管所接收的PWM信号的占空比之和为1。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的串励控制器的控制方法，其特征在于：所述串励控制器控制串励电机制动时，控制芯片控制电机进行转向变换；若当前状态位电机正转，则由控制电机正转的转换为控制电机反转，同时通过调节输出的PWM信号的占空比减小电枢绕组和励磁绕组上电流的大小；若当前状态为电机反转，则控制电机反转的转换为控制电机正转，同时通过调节输出的PWM信号的占空比减小电枢绕组和励磁绕组上电流的大小；或控制芯片调节PWM信号的占空比，使得第三晶体管上的压降降低，进而使得电枢绕组电流方向改变，实现电机制动。
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| CN201510054045.1A CN104617835A (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种串励控制器及其控制方法 |
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| CN (1) | CN104617835A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020135682A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 上海理工大学 | 串励直流电机驱动装置及设备 |
-
2015
- 2015-02-03 CN CN201510054045.1A patent/CN104617835A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020135682A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 上海理工大学 | 串励直流电机驱动装置及设备 |
| US11387717B2 (en) | 2018-12-29 | 2022-07-12 | University Of Shanghai For Science And Technology | Series wound direct-current motor driving device and equipment |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150513 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |