CN202616752U - 直流无刷电机交流出线保护器 - Google Patents

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陆地
李甲锋
许岩
罗丹
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Abstract

本实用新型公开了一种直流无刷电机的交流出线保护器，包括交流采样模块、整流电路、精密绝对值电路、保护电路和单片机；交流采样模块的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接精密绝对值电路的输入端，精密绝对值电路的输出端连接保护电路的输入端，保护电路的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接至驱动电路。交流采样模块采用霍尔传感器，单片机采用C8051f410单片机。保护电路包括过流延迟保护电路和短路快速保护电路。本实用新型克服了传统继电器和短路器相结合的方式可靠性差，保养和维护成本高的缺陷，通过搭设电路间接测量电流、设置保护策略，可靠性好，且保养成本较低。

Description

直流无刷电机交流出线保护器
技术领域
本实用新型涉及一种直流无刷电机交流出线保护器，特别是一种直流无刷电机交流出线保护器。
背景技术
在直流电机的运行环境中，当电网中其他设备或者电网本身供电环境的影响等原因，导致整流部分出现单相短路、三相短路以及在直流电机过载启动、突然空载等情况，电流会很大，这些情况均会对直流电机的正常运行产生影响，且都会造成重大故障，甚至造成电机烧毁。另一方面谐波污染对直流电机的影响也很大。因此，直流无刷电机交流出线保护器的设计十分重要。目前直流无刷电机的出线保护主要采用继电器和短路器相结合的方式，这种方式的缺点是可靠性差，特别是在有谐波污染的情况下，可靠性很差，同时保养和维护成本高。因此研究一种可靠性好，且保养和维护成本低的直流无刷电机的出线保护器具有十分重要的现实意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种直流无刷电机的交流出线保护器，该保护器可靠性高，且保养成本较低。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术解决方案：
一种直流无刷电机的交流出线保护器，其特征在于，交流采样模块的输出端连接精密整流电路的输入端，精密整流电路的输出端连接精密绝对值电路的输入端，精密绝对值电路的输出端连接保护电路的输入端，保护电路的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接至驱动电路。
本实用新型还包括如下其他技术特征：
所述直流采样模块采用霍尔传感器。
所述整流电路采用精密整流电路。
所述保护电路包括过流延迟保护电路和短路快速保护电路。
所述单片机采用C8051f410单片机。
本实用新型克服了传统继电器和短路器相结合的方式可靠性差，保养和维护成本高的缺陷，通过搭设电路间接测量电流、设置保护策略，可靠性好，且保养成本较低。
附图说明
图1是本实用新型的系统框图。
图2是本实用新型的电路图。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步解释说明。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的直流无刷电机的交流出线保护器，包括交流采样模块、整流电路、精密绝对值电路、保护电路和单片机，其中，交流采样模块的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接精密绝对值电路的输入端，精密绝对值电路的输出端连接保护电路的输入端，保护电路的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接至驱动电路。
交流采样模块采用霍尔传感器HFK-BS。
如图2所示，整流电路采用精密整流电路，霍尔传感器HFK-BS将采集到的交流信号IV、IU、If送至精密整流电路，具体结构如下：交流信号IV通过R79接入第一运算放大器IC3B的负端，第一运算放大器IC3B的正端通过R78直接接地；二极管VD36反向连接在第一运算放大器IC3B的负端与输出端，VD33通过R67连接在第一运算放大器IC3B的负端，VD33通过R69与交流信号IV通过电阻R300共同作为精密整流电路的第一个输出，也即是精密绝对值电路的第一个输入。交流线号IU通过R54接入第二运算放大器IC3C的负端，第二运算放大器IC3C的正端通过R52直接接地；二极管VD30反向连接在第二运算放大器IC3C的负端与输出端，VD29通过R53连接在第二运算放大器IC3C的负端，VD29通过R68与交流线号IU通过电阻R301共同作为精密整流电路的第二个输出，也即是精密绝对值电路的第二个输入。交流信号If通过R48接入第三运算放大器IC3D的负端，IC3D的正端通过R51直接接地；二级管VD28反向连接在第三运算放大器IC3D的负端与输出端，第三运算放大器IC3D的负端连接R47与VD27连接R50与交流信号共同作为精密整流电路的第三个输出，也即是精密绝对值电路的第三个输入。
在精密绝对值电路中，具体结构如下：精密整流电路的三个输出均连接到第四运算放大器IC3A的输入端，第四运算放大器IC3A的正端通过电阻R77直接接地；滤波电容C42和电阻R76连接第四运算放大器IC3A的负端和输出端；+15V的电压通过C34、C37连接IC3A的Vcc+端，-15V的电压通过C35、C38连接第四运算放大器IC3A的Vcc-端；第四运算放大器IC3A的输出端通过R75、RP11接地，电流环电流反馈信号UIf接在RP11上以调节电压。
保护电路包括短路快速保护电路和过流延时保护电路。
过流延迟保护电路的结构具体如下：+15V电压通过R39，RP9接地，电容C24一端接地，一端接在RP9的调节端并通过R30接在第五运算放大器IC1A的负端，第四运算放大器IC3A的输出端通过R27、R29、C25连接在第五运算放大器IC1A的正端；+15V的电压通过C14、C7连接第五运算放大器IC1A的Vcc+端，-15V的电压通过C15、C8连接第五运算放大器IC1A的Vcc-端；第五运算放大器IC1A的输出一方面通过R28、VL6直接接地，另一方面通过VD15连接单片机并送给单片机信号。
短路快速保护电路的结构具体如下：+15V电压通过R2，RP1接地，电容C2一端接地，一端接在RP1的调节端并通过R4接在第六运算放大器IC1D的负端，复位信号RS通过VD1和R4接在第六运算放大器IC1D的负端；第四运算放大器IC3A的输出端通过R5连接在第六运算放大器IC1D的正端；第六运算放大器IC1D的正端依次连接反向二极管VD3、稳压管VS1并接至第六运算放大器IC1D的输出端，第六运算放大器IC1D的输出一方面通过R3、VL1接地，另一方面通过VD2连接单片机并送给单片机信号。
第一运算放大器IC3B、第二运算放大器IC3C、第三运算放大器IC3D、第四运算放大器IC3A、第五运算放大器IC1A和第六运算放大器IC1D均采用TL084运算放大器。
单片机采用新华龙电子公司生产的C8051f410。
本实用新型的工作原理如下：
在交流出线侧通过霍尔传感器采集电压信号将交流电压信号转化成直流电压信号，直流电压信号输入到第四运算放大器IC3A构成的精密绝对值电路电路中，绝对值电压信号送到短路快速保护和过流延时保护电路，图中RS是复位，SH是短路保护信号，Ⅱ为过电流信号。
如果出现电机电流升高等异常情况，霍尔传感器采集到的交流电压信号转化成的直流电压信号然后取绝对值电压，如果大于过流保护设定值，第五运算放大器IC1A输出高电平，过流保护动作，过流信号Ⅱ被发送至单片机，同时发光二极管VL6和VD15点亮，用于提示报警。
如果出现短路情况，霍尔传感器采集到的交流电压信号转化成直流的电压信号急剧升高，大于短路保护设定值，第六运算放大器IC1D输出高电平，短路快速保护动作，保护后封脉冲信号SH输入到单片机，发光二极管VL1点亮，用于提示报警。
单片机接收信号后通过驱动电路来实现对保护器件的操作，实现对直流无刷电机的保护。
手动按钮复位是人为在复位输入端RS加入高电平，采用的办法是在RS端和正电源之间接入手动按钮，当按下手动按钮时，则正电源的+15V电平将直接加到RS端，将单片机复位。

Claims (5)

1.一种直流无刷电机的交流出线保护器，其特征在于，包括交流采样模块、整流电路、精密绝对值电路、保护电路和单片机，其中，交流采样模块的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接精密绝对值电路的输入端，精密绝对值电路的输出端连接保护电路的输入端，保护电路的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接至驱动电路。
2.如权利要求1所述直流无刷电机交流出线保护器，其特征在于，所述交流采样模块采用霍尔传感器。
3.如权利要求1所述直流无刷电机交流出线保护器，其特征在于，所述整流电路采用精密整流电路。
4.如权利要求1所述直流无刷电机交流出线保护器，其特征在于，所述保护电路包括短路快速保护电路和过流延迟保护电路。
5.如权利要求1所述直流无刷电机交流出线保护器，其特征在于，所述单片机采用C8051f410单片机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105140899A (zh) * 2015-08-04 2015-12-09 西北工业大学 一种大功率永磁无刷直流电机的限流保护装置
CN105141195A (zh) * 2015-08-04 2015-12-09 西北工业大学 一种水下航行器用大功率双转无刷直流电机控制系统

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