CN107294442A - 直流电机控制装置及其安全启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电机控制装置和一种直流电机安全启动方法。所述核心处理单元根据闭环反馈信号和电机启动操作信号输出第一PWM波形信号以驱动IGBT驱动回路。所述IGBT驱动回路获取上述第一PWM波形信号，并且将上述第一PWM波形信号放大输出第二PWM波形信号以驱动IGBT模块。所述IGBT模块获取上述第二PWM波形信号，并且根据上述第二PWM波形信号输出电机控制信号以驱动电机控制单元。所述电机控制单元获取上述电机控制信号，并且根据上述电机控制信号调节直流电机的启动电流值。本发明在直流电机的安全电流范围内实现启停，解决直流接触器在控制投切过程中启动电流过大的问题。
Description
技术领域
本发明属于直流电机控制技术领域，具体涉及一种直流电机控制装置和一种直流电机安全启动方法。
背景技术
直流电机在启动时启动电流较大，该特点十分显著。据统计测算，最大冲击电流可达到额定电流的15-20倍。远高于额定电流的直流电机启动电流对于直流电机本身造成严重的电流冲击和机械冲击。为规避启动电流造成安全隐患，在火力发电厂等场所采用电枢回路串接电阻作为直流电机的启动方式。上述启动方式存在缺陷及隐患，主要体现在以下几个方面。
其一，不能彻底解决直流电机启动过程中冲击电流大的问题。启动过程中直流电机的启动电流依旧大于其额定电流数倍，仍然可能由于启动电流过大而引起电机加速损坏。
其二，由多个大容量直流接触器和中间继电器、时间继电器组成控制回路，控制方式复杂且环节较多，导致较高的故障率和维护工作量，检修维护多有不便。
其三，在启动过程中任何一级电阻切换将直接导致直流电机非正常运行，电阻发热严重，电机过载，对于电气二次回路的正常工作造成威胁，在事故情况下导致有关开关拒跳闸，进一步扩大事故范围和严重程度。
为此，有必要提出一种新型直流电机控制装置及其控制方法，在直流电机的安全电流范围内实现启停。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，克服上述缺陷，提供一种直流电机控制装置和一种直流电机安全启动方法。
本发明采用以下技术方案，所述直流电机控制装置包括核心处理单元、IGBT驱动回路、IGBT模块和电机控制单元，所述核心处理单元、IGBT驱动回路、IGBT模块和电机控制单元两两之间依次电连接并且顺序驱动，其中；
所述核心处理单元根据闭环反馈信号和电机启动操作信号输出第一PWM波形信号以驱动IGBT驱动回路；
所述IGBT驱动回路获取上述第一PWM波形信号，并且将上述第一PWM波形信号放大输出第二PWM波形信号以驱动IGBT模块；
所述IGBT模块获取上述第二PWM波形信号，并且根据上述第二PWM波形信号输出电机控制信号以驱动电机控制单元；
所述电机控制单元获取上述电机控制信号，并且根据上述电机控制信号调节直流电机的启动电流值。
根据上述技术方案，所述直流电机控制装置还包括电压电流测量模块，所述电压电流测量模块用于输出闭环反馈信号。
根据上述技术方案，所述电压电流测量模块包括励磁电流检测单元、电枢电压检测单元和电枢电流检测单元，所述励磁电流检测单元、电枢电压检测单元和电枢电流检测单元相互独立地电连接核心处理单元，所述励磁电流检测单元、电枢电压检测单元和电枢电流检测单元分别用于检测励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，并且相应地输出励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号，所述核心处理单元同时获取上述励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号。
根据上述技术方案，所述直流电机控制装置还包括操作检测单元，所述操作检测单元用于检测电机启动操作信号。
根据上述技术方案，所述操作检测单元电连接核心处理单元，所述核心处理单元获取上述电机启动操作信号。
根据上述技术方案，所述核心处理单元根据闭环反馈信号调节第一PWM波形信号的PWM波形占空比。
根据上述技术方案，所述直流电机控制装置还包括状态指示单元，所述状态指示单元电连接核心处理单元，所述核心处理单元输出数据信息和/或告警信息，所述状态指示单元获取并且输出上述数据信息和/或告警信息，上述数据信息包括但不限于励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，上述告警信息包括但不限于停机报警。
本发明还公开了一种直流电机安全启动方法，包括以下步骤：
步骤S1：所述核心处理单元根据闭环反馈信号和电机启动操作信号输出第一PWM波形信号以驱动IGBT驱动回路；
步骤S2：所述IGBT驱动回路获取上述第一PWM波形信号，并且将上述第一PWM波形信号放大输出第二PWM波形信号以驱动IGBT模块；
步骤S3：所述IGBT模块获取上述第二PWM波形信号，并且根据上述第二PWM波形信号输出电机控制信号以驱动电机控制单元；
步骤S4：所述电机控制单元获取上述电机控制信号，并且根据上述电机控制信号调节直流电机的启动电流值。
根据上述技术方案，上述闭环反馈信号包括励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号，所述核心处理单元根据闭环反馈信号调节第一PWM波形信号的PWM波形占空比。
根据上述技术方案，在步骤S4之后，还包括步骤S5：
步骤S5：所述状态指示单元4获取并且输出数据信息和/或告警信息，上述数据信息包括但不限于励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，上述告警信息包括但不限于停机报警。
本发明公开的直流电机控制装置和直流电机安全启动方法，其有益效果在于，在直流电机的安全电流范围内实现启停，解决直流接触器在控制投切过程中启动电流过大的问题。
附图说明
图1是本发明优选实施例的系统框图。
附图标记包括：1-操作检测单元；2-电压电流测量模块；4-状态指示单元；5-核心处理单元；6-IGBT驱动回路；7-IGBT模块；8-电机控制单元；9-励磁电流检测单元；10-电枢电压检测单元；11-电枢电流检测单元。
具体实施方式
本发明公开了一种直流电机控制装置和一种直流电机安全启动方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1，图1示出了所述直流电机控制装置的模块结构。优选地，所述直流电机控制装置包括核心处理单元5，还包括IGBT驱动回路6、IGBT模块7和电机控制单元8，所述核心处理单元5、IGBT驱动回路6、IGBT模块7和电机控制单元8两两之间依次电连接并且顺序驱动。其中，所述核心处理单元5根据闭环反馈信号和电机启动操作信号输出第一PWM波形信号以驱动IGBT驱动回路6；所述IGBT驱动回路6获取上述第一PWM波形信号，并且将上述第一PWM波形信号放大输出为第二PWM波形信号以驱动IGBT模块7；所述IGBT模块7获取上述第二PWM波形信号，并且根据上述第二PWM波形信号输出电机控制信号以驱动电机控制单元8；所述电机控制单元8获取上述电机控制信号，并且根据上述电机控制信号调节直流电机的启动电流值。其中，所述电机控制单元8设有励磁回路和电枢回路。
优选地，所述直流电机控制装置还包括电压电流测量模块2，所述电压电流测量模块2用于输出闭环反馈信号。其中，所述电压电流测量模块2包括励磁电流检测单元9、电枢电压检测单元10和电枢电流检测单元11，所述励磁电流检测单元9设置在上述励磁回路，所述电枢电压检测单元10、电枢电流检测单元11同时设置在上述电枢回路，所述励磁电流检测单元9、电枢电压检测单元10和电枢电流检测单元11相互独立地电连接核心处理单元5。其中，所述励磁电流检测单元9、电枢电压检测单元10和电枢电流检测单元11分别用于检测励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，并且相应地输出励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号，所述核心处理单元5同时获取上述电机启动操作信号、励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号。
优选地，所述直流电机控制装置还包括操作检测单元1，所述操作检测单元1电连接核心处理单元5。其中，所述操作检测单元1用于检测电机启动操作信号，所述核心处理单元5获取上述电机启动操作信号。
优选地，所述核心处理单元5将获取上述电机启动操作信号、励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号作为闭环反馈信号，通过调节第一PWM波形信号的PWM波形占空比，最终实现直流电机启动电流的有效控制。同时，电压电流测量模块2实时检测直流电机启动过程中的励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号等参数，实现直流电机启动电流的闭环控制。换而言之，在直流电机的启动过程中，电压电流测量模块2实时测量直流电机的运行参数，其中励磁电流检测单元9设置在直流电机的励磁回路，实时测量励磁电流参数。电枢电压检测单元10、电枢电流检测单元11设置在直流电机的电枢回路，实时测量电枢电压、电枢电流参数。电压电流测量模块2把测量获得的运行参数实时送入核心处理单元5，核心处理单元5根据预置参数或者预置算法实时判断上述运行参数是否合理。当运行参数异常时，及时做出参数修正或者紧急停机等保护动作，确保直流电机的安全启动。
优选地，所述直流电机控制装置还包括状态指示单元4，所述状态指示单元4电连接核心处理单元5，所述核心处理单元5输出数据信息和/或告警信息，所述状态指示单元4获取并且输出上述数据信息和/或告警信息，上述数据信息包括但不限于励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，上述告警信息包括但不限于停机报警。
本发明还公开了一种直流电机安全启动方法，包括以下步骤。
步骤S1：所述核心处理单元5根据闭环反馈信号和电机启动操作信号输出第一PWM波形信号以驱动IGBT驱动回路6；
步骤S2：所述IGBT驱动回路6获取上述第一PWM波形信号，并且将上述第一PWM波形信号放大输出为第二PWM波形信号以驱动IGBT模块7；
步骤S3：所述IGBT模块7获取上述第二PWM波形信号，并且根据上述第二PWM波形信号输出电机控制信号以驱动电机控制单元8；
步骤S4：所述电机控制单元8获取上述电机控制信号，并且根据上述电机控制信号调节直流电机的启动电流值。
优选地，在步骤S1中，上述闭环反馈信号包括励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号。
优选地，在步骤S1中，所述核心处理单元5根据闭环反馈信号调节第一PWM波形信号的PWM波形占空比。
优选地，在步骤S4之后，还包括步骤S5：
步骤S5：所述状态指示单元4获取并且输出数据信息和/或告警信息。
优选地，在步骤S5中，上述数据信息包括但不限于励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，上述告警信息包括但不限于停机报警。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种直流电机控制装置，其特征在于，包括核心处理单元、IGBT驱动回路、IGBT模块和电机控制单元，所述核心处理单元、IGBT驱动回路、IGBT模块和电机控制单元两两之间依次电连接并且顺序驱动，其中；
所述核心处理单元根据闭环反馈信号和电机启动操作信号输出第一PWM波形信号以驱动IGBT驱动回路；
所述IGBT驱动回路获取上述第一PWM波形信号，并且将上述第一PWM波形信号放大输出第二PWM波形信号以驱动IGBT模块；
所述IGBT模块获取上述第二PWM波形信号，并且根据上述第二PWM波形信号输出电机控制信号以驱动电机控制单元；
所述电机控制单元获取上述电机控制信号，并且根据上述电机控制信号调节直流电机的启动电流值。
2.根据权利要求1所述的直流电机控制装置，其特征在于，所述直流电机控制装置还包括电压电流测量模块，所述电压电流测量模块用于输出闭环反馈信号。
3.根据权利要求2所述的直流电机控制装置，其特征在于，所述电压电流测量模块包括励磁电流检测单元、电枢电压检测单元和电枢电流检测单元，所述励磁电流检测单元、电枢电压检测单元和电枢电流检测单元相互独立地电连接核心处理单元，所述励磁电流检测单元、电枢电压检测单元和电枢电流检测单元分别用于检测励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，并且相应地输出励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号，所述核心处理单元同时获取上述励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号。
4.根据权利要求1所述的直流电机控制装置，其特征在于，所述直流电机控制装置还包括操作检测单元，所述操作检测单元用于检测电机启动操作信号。
5.根据权利要求4所述的直流电机控制装置，其特征在于，所述操作检测单元电连接核心处理单元，所述核心处理单元获取上述电机启动操作信号。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的直流电机控制装置，其特征在于，所述核心处理单元根据闭环反馈信号调节第一PWM波形信号的PWM波形占空比。
7.根据权利要求1所述的直流电机控制装置，其特征在于，所述直流电机控制装置还包括状态指示单元，所述状态指示单元电连接核心处理单元，所述核心处理单元输出数据信息和/或告警信息，所述状态指示单元获取并且输出上述数据信息和/或告警信息，上述数据信息包括但不限于励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，上述告警信息包括但不限于停机报警。
8.一种直流电机安全启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：所述核心处理单元根据闭环反馈信号和电机启动操作信号输出第一PWM波形信号以驱动IGBT驱动回路；
步骤S2：所述IGBT驱动回路获取上述第一PWM波形信号，并且将上述第一PWM波形信号放大输出第二PWM波形信号以驱动IGBT模块；
步骤S3：所述IGBT模块获取上述第二PWM波形信号，并且根据上述第二PWM波形信号输出电机控制信号以驱动电机控制单元；
步骤S4：所述电机控制单元获取上述电机控制信号，并且根据上述电机控制信号调节直流电机的启动电流值。
9.根据权利要求9所述的直流电机安全启动方法，其特征在于，在步骤S1中，上述闭环反馈信号包括励磁电流信号、电枢电压信号和电枢电流信号，所述核心处理单元根据闭环反馈信号调节第一PWM波形信号的PWM波形占空比。
10.根据权利要求9所述的直流电机安全启动方法，其特征在于，在步骤S4之后，还包括步骤S5：
步骤S5：所述状态指示单元4获取并且输出数据信息和/或告警信息，上述数据信息包括但不限于励磁电流参数、电枢电压参数和电枢电流参数，上述告警信息包括但不限于停机报警。
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