CN111224586A - 一种基于sspc的直流电机正反转控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，包括电机M、SSPC1、SSPC2、SSPC3和SSPC4；SSPC1输入端接功率电源输入，输出端接电机M的输入正1；SSPC2输入端接功率电源输入，输出端接电机M的输入正2；SSPC3输入端接电机M的输出地1，输出接功率地；SSPC4输入端接直流电机输出地2，输出接功率地；基于SSPC的直流电机正反转控制集合了SSPC总线传输技术及半导体技术，其采用MOS管作为控制开关，内部没有活动机构，不会产生机械磨损、故障率低、可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于固态配电和电机控制保护领域，特别涉及一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路。
背景技术
随着电力电子技术、计算机技术的发展，综合化、智能化、小型化成电子产品发展的主要趋势。电机是将数字信号转化为机械运动或位移变化的重要途径，是智能控制中不可或缺的重要部件，其数量、种类和作用日趋增长。在直流电机正反转控制领域，典型的有两种控制保护方案：1)继电器+保险丝/熔断器；2)由功率半导体器件MOS管组成H桥电路+保险丝/熔断器。第一种方案，由于继电器有寿命次数限制和机械触点，不可避免的存在通断瞬间拉弧和故障率高的问题；第二种方案，采用半导体器件替代继电器后，虽然解决了拉弧的问题，但由保险丝/熔断器来实现保护，存在故障不可恢复(执行保护会熔断)，而且体积大、短路保护点不可调整等缺陷。同时，这两种控制保护方案，无故障检测和反馈环节(需增加额外的电路和处理单元)，不便于信息的及时上报和远程监控，无法适应综合化、智能化、小型化的发展需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，包括电机M、SSPC1、SSPC2、SSPC3和SSPC4；SSPC1输入端接功率电源输入，输出端接电机M的输入正1；SSPC2输入端接功率电源输入，输出端接电机M的输入正2；SSPC3输入端接电机M的输出地1，输出接功率地；SSPC4输入端接直流电机输出地2，输出接功率地；
SSPC1和SSPC2均包括控制模块、采样模块和判别模块；采样模块和判别模块均连接到控制模块；
SSPC3和SSPC4均包括控制模块和采样模块，控制模块和采样模块连接；控制模块用于直流电机正反转的控制；判别模块用于电路中SSPC的短路保护即直流电机负载的短路保护；采样模块用于采集电路中SSPC的输出电压及电流。
进一步的，SSPC1和SSPC2中，控制模块包括CAN总线接口、MOS管驱动和MCU；CAN总线接口和MOS管驱动均连接到MCU；采样模块包括电流采集电路、电压采集电路和采样电阻；判别模块包括短路甄别电路；电流采集电路一端连接采样电阻的一端，另一端连接MCU；电压采集电路一端连接SSPC1或SSPC2输出端，另一端连接短路甄别电路，短路甄别电路连接MCU；采样电阻的另一端连接SSPC1或SSPC2输出端。
进一步的，MOS管驱动连接有MOS管，MOS管连接采样电阻和SSPC1或SSPC2的输入端。
进一步的，SSPC3和SSPC4中，控制模块包括CAN总线接口、MOS管驱动和MCU；CAN总线接口和MOS管驱动均连接到MCU；采样模块包括电压采集电路；电压采集电路一端连接MCU，另一端SSPC3或SSPC4的输出端。
进一步的，MOS管驱动连接有MOS管，MOS管连接SSPC1或SSPC2输入输出端。
进一步的，电流采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、差分放大器、D1和电容C1；电阻R1一端接放大器1脚，另一端输出给MCU和短路甄别电路；D1和C1并连后一端与R1输出端相接，另一端与差分放大器4脚相接；电容C2一端与差分放大器8脚相接另一端与差分放大器4脚相接；电阻R2一端接差分放大器1脚，另一端接差分放大器2脚；差分放大器8脚经R3接3.3V上拉；电阻R4一端差分放大器4脚，一端接差分放大器3脚；电阻R5一端差分放大器2脚，一端接采样电阻后端；电阻R6一端差分放大器3脚，一端接GND；电阻R7一端差分放大器3脚，一端接2.5V基准电压。
进一步的，电压采集电路包括光耦器件和反向二极管；光耦器件的4脚与输出端相连，3脚与GND相连，2脚与28V_GND相连，1脚经电阻、稳压管、二极管串联后与MOS管输出S端相连。
进一步的，短路甄别电路中，差分放大器7脚经电阻R1、R2接3.3V上拉，同时输出给MCU；电阻R4一端接差分放大器5脚，另一端接GND；电阻R5一端接差分放大器6脚另一端接2.5V基准；电阻R3一端与差分放大器7脚相接，另一端与差分放大器6脚相接；电阻R6一端与差分采集电路输出端相接，另一端与差分放大器6脚相接。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明基于SSPC的直流电机正反转控制是现代先进飞机起落架系统的关键技术，是集通过SSPC通断控制直流电机正反转并进行短路保护于一体的控制电路，基于SSPC的直流电机正反转控制集合了SSPC总线传输技术及半导体技术，其采用MOS管作为控制开关，内部没有活动机构，不会产生机械磨损、故障率低、可靠性高。该技术可通过四路SSPC配合开通或关断实现直流电机的正反转控制，其SSPC中MCU内置I2T反时限特性曲线可实现直流电机的过载保护。通过总线实现数据传输。具有电气隔离措施，抗干扰能力强等许多显著优势。
附图说明
图1是一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路及方法的电路原理框图。
图2是一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路中SSPC的电流采集电路。
图3是一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路中SSPC的短路甄别电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图3，一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，包括电机M、SSPC1、SSPC2、SSPC3和SSPC4；SSPC1输入端接功率电源输入，输出端接电机M的输入正1；SSPC2输入端接功率电源输入，输出端接电机M的输入正2；SSPC3输入端接电机M的输出地1，输出接功率地；SSPC4输入端接直流电机输出地2，输出接功率地；
SSPC1和SSPC2均包括控制模块、采样模块和判别模块；采样模块和判别模块均连接到控制模块；
SSPC3和SSPC4均包括控制模块和采样模块，控制模块和采样模块连接；控制模块用于直流电机正反转的控制；判别模块用于电路中SSPC的短路保护即直流电机负载的短路保护；采样模块用于采集电路中SSPC的输出电压及电流。
SSPC1和SSPC2中，控制模块包括CAN总线接口、MOS管驱动和MCU；CAN总线接口和MOS管驱动均连接到MCU；采样模块包括电流采集电路、电压采集电路和采样电阻；判别模块包括短路甄别电路；电流采集电路一端连接采样电阻的一端，另一端连接MCU；电压采集电路一端连接SSPC1或SSPC2输出端，另一端连接短路甄别电路，短路甄别电路连接MCU；采样电阻的另一端连接SSPC1或SSPC2输出端。
MOS管驱动连接有MOS管，MOS管连接采样电阻和SSPC1或SSPC2的输入端。
SSPC3和SSPC4中，控制模块包括CAN总线接口、MOS管驱动和MCU；CAN总线接口和MOS管驱动均连接到MCU；采样模块包括电压采集电路；电压采集电路一端连接MCU，另一端SSPC3或SSPC4的输出端。
MOS管驱动连接有MOS管，MOS管连接SSPC1或SSPC2输入输出端。
电流采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、差分放大器、D1和电容C1；电阻R1一端接放大器1脚，另一端输出给MCU和短路甄别电路；D1和C1并连后一端与R1输出端相接，另一端与差分放大器4脚相接；电容C2一端与差分放大器8脚相接另一端与差分放大器4脚相接；电阻R2一端接差分放大器1脚，另一端接差分放大器2脚；差分放大器8脚经R3接3.3V上拉；电阻R4一端差分放大器4脚，一端接差分放大器3脚；电阻R5一端差分放大器2脚，一端接采样电阻后端；电阻R6一端差分放大器3脚，一端接GND；电阻R7一端差分放大器3脚，一端接2.5V基准电压。
电压采集电路包括光耦器件和反向二极管；光耦器件的4脚与输出端相连，3脚与GND相连，2脚与28V_GND相连，1脚经电阻、稳压管、二极管串联后与MOS管输出S端相连。
短路甄别电路中，差分放大器7脚经电阻R1、R2接3.3V上拉，同时输出给MCU；电阻R4一端接差分放大器5脚，另一端接GND；电阻R5一端接差分放大器6脚另一端接2.5V基准；电阻R3一端与差分放大器7脚相接，另一端与差分放大器6脚相接；电阻R6一端与差分采集电路输出端相接，另一端与差分放大器6脚相接。
一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路原理图见图1，由于后级用电负载类型属于起落架系统，所以该电路中直流电机负载工作状态有开、关、停止3种工作状态。基于SSPC的直流电机正反转控制电路内部SSPC通过双余度CAN总线与主控板进行通讯，通过四路SSPC通断的控制来完成直流电机正/反转及电能卸载(停止)。设计具体如下：
当电机正转时，SSPC软件逻辑先控制MOS管Q2和Q4关断，再控制MOS管Q1和Q3接通，此时28V功率电源从MOS管Q1进入电机M正端，再从电机M负端通过MOS管Q3接地，形成电流回路。
当电机反转时，SSPC软件逻辑先控制MOS管Q1和Q3关断，再控制MOS管Q2和Q4接通，此时28V功率电源从MOS管Q2进入电机M负端，再从电机M正端通过MOS管Q4接地，形成电流回路。
当电机卸能(停止)时，将MOS管Q1或MOS管Q2关断，接通MOS管Q3和Q4(飞机一上电时Q3和Q4默认为接通状态)。
一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路中SSPC的电流采集电路见图2，具体设计如下：
在采样电阻后端进行采集，经差分放大后输出给MCU和短路甄别电路。
一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路中SSPC的短路甄别电路见图3，具体设计如下：
对电流采集输出经电路相关处理后输出给MCU，通过在MCU设置门限值，当短路甄别电路输出大于门限值后触发短路保护，关断MOS管Q1和Q2。
Claims (8)
1.一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，其特征在于，包括电机M、SSPC1、SSPC2、SSPC3和SSPC4；SSPC1输入端接功率电源输入，输出端接电机M的输入正1；SSPC2输入端接功率电源输入，输出端接电机M的输入正2；SSPC3输入端接电机M的输出地1，输出接功率地；SSPC4输入端接直流电机输出地2，输出接功率地；
SSPC1和SSPC2均包括控制模块、采样模块和判别模块；采样模块和判别模块均连接到控制模块；
SSPC3和SSPC4均包括控制模块和采样模块，控制模块和采样模块连接；控制模块用于直流电机正反转的控制；判别模块用于电路中SSPC的短路保护即直流电机负载的短路保护；采样模块用于采集电路中SSPC的输出电压及电流。
2.根据权利要求1所述的一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，其特征在于，SSPC1和SSPC2中，控制模块包括CAN总线接口、MOS管驱动和MCU；CAN总线接口和MOS管驱动均连接到MCU；采样模块包括电流采集电路、电压采集电路和采样电阻；判别模块包括短路甄别电路；电流采集电路一端连接采样电阻的一端，另一端连接MCU；电压采集电路一端连接SSPC1或SSPC2输出端，另一端连接短路甄别电路，短路甄别电路连接MCU；采样电阻的另一端连接SSPC1或SSPC2输出端。
3.根据权利要求2所述的一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，其特征在于，MOS管驱动连接有MOS管，MOS管连接采样电阻和SSPC1或SSPC2的输入端。
4.根据权利要求1所述的一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，其特征在于，SSPC3和SSPC4中，控制模块包括CAN总线接口、MOS管驱动和MCU；CAN总线接口和MOS管驱动均连接到MCU；采样模块包括电压采集电路；电压采集电路一端连接MCU，另一端SSPC3或SSPC4的输出端。
5.根据权利要求4所述的一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，其特征在于，MOS管驱动连接有MOS管，MOS管连接SSPC1或SSPC2输入输出端。
6.根据权利要求2所述的一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，其特征在于，电流采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、差分放大器、D1和电容C1；电阻R1一端接放大器1脚，另一端输出给MCU和短路甄别电路；D1和C1并连后一端与R1输出端相接，另一端与差分放大器4脚相接；电容C2一端与差分放大器8脚相接另一端与差分放大器4脚相接；电阻R2一端接差分放大器1脚，另一端接差分放大器2脚；差分放大器8脚经R3接3.3V上拉；电阻R4一端差分放大器4脚，一端接差分放大器3脚；电阻R5一端差分放大器2脚，一端接采样电阻后端；电阻R6一端差分放大器3脚，一端接GND；电阻R7一端差分放大器3脚，一端接2.5V基准电压。
7.根据权利要求2所述的一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，其特征在于，电压采集电路包括光耦器件和反向二极管；光耦器件的4脚与输出端相连，3脚与GND相连，2脚与28V_GND相连，1脚经电阻、稳压管、二极管串联后与MOS管输出S端相连。
8.根据权利要求2所述的一种基于SSPC的直流电机正反转控制电路，其特征在于，短路甄别电路中，差分放大器7脚经电阻R1、R2接3.3V上拉，同时输出给MCU；电阻R4一端接差分放大器5脚，另一端接GND；电阻R5一端接差分放大器6脚另一端接2.5V基准；电阻R3一端与差分放大器7脚相接，另一端与差分放大器6脚相接；电阻R6一端与差分采集电路输出端相接，另一端与差分放大器6脚相接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200602 |