專利名稱：一種直流電動機起動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于直流電動機領域，涉及起動裝置，尤其是一種直流電動機起動裝置。
背景技術：
傳統的發電機直流潤滑(密封)油泵電機控制系統為60年代開始使用的直流接 觸器切換電阻方式，即在直流電機的電樞回路中串入大功率電阻，當電機啟動時，通過電阻 降壓來限制電動機的起動電流，使之電流或轉速達到額定值的一定百分比時，通過直流接 觸器將電阻旁路。通過這種方式來啟動直流電動機的優點是回路簡單，造價低；但是其也 存在如下缺點 1)電阻降壓起動時只能將電動機的啟動電流降至額定電流的兩倍，會造成直流系 統的電壓瞬間降低，影響到繼電保護的正常工作； 2)直流接觸器在多次使用后經常發生觸點粘連和碳化現象，嚴重影響正常工作。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種直流電動機起動裝 置，該起動裝置采用新型脈寬調制方式控制電力電子主控器件大功率半導體的導通與關 斷，利用電壓負反饋形成閉環控制，進行對直流電壓線性調節。該裝置可以實現對直流電動 機可靠的軟起動。 本實用新型的目的是通過以下技術方案來解決的 這種直流電動機起動裝置，包括接于直流電源與直流電動機之間的旁路接觸器和 電流限制模塊，所述旁路接觸器和電流限制模塊相互并聯，其特征在于所述電流限制模塊 包括電力半導體開關器件和脈沖生成模塊，所述電力半導體開關器件接于直流電動機主回 路上控制回路電流，電力半導體開關器件的調制脈沖信號輸入端與脈沖生成模塊的調制脈 沖輸出端連接，所述脈沖生成模塊是由可編程控制器、單片機或者門電路芯片組成的脈沖 生成電路；所述脈沖生成模塊還與旁路接觸器的控制端連接，脈沖生成模塊連接有人機界 面模塊。 上述電力半導體開關器件是絕緣柵雙極晶體管或集成門極換流晶閘管； 進一步的，上述電力半導體開關器件是絕緣柵雙極晶體管，絕緣柵雙極晶體管的
兩端并聯有一路由電阻與電容的串聯電路，所述絕緣柵雙極晶體管的觸發端與脈沖生成模
塊的調制脈沖信號輸出端連接。 進一步的，上述電力半導體開關器件是集成門極換流晶閘管，所述集成門極換流 晶閘管的兩端并聯有電容，所述集成門極換流晶閘管的觸發端與脈沖生成模塊的調制脈沖 信號輸出端通過光纖連接。 上述人機界面模塊包括中文顯示器和鍵盤。 進一步的，上述脈沖生成模塊由可編程控制器組成，所述可編程控制器包括第一
3可編程控制器和第二可編程控制器，所述第一可編程控制器為西門子CPU224XP ;第二可編 程控制器為西門子EM231 ;第二可編程控制器為第一可編程控制器的模擬量擴展模塊；所 述可編程控制器的信號輸入端連接有電流傳感器和電壓傳感器，所述電流傳感器和電壓傳 感器設于直流電動機的主回流上。 進一步的，上述脈沖生成模塊由單片機及外圍電路組成，所述單片機及外圍電路 包括單片機、運算放大器、光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算放大器輸入到單片 機，單片機通過內部運算輸出脈寬調制信號，所生成的脈寬調制信號經過光電耦合器隔離 放大后輸出給電力半導體開關器件。 進一步的，上述脈沖生成模塊由門電路芯片組電路組成，所述門電路芯片組電路
包括時基電路、脈寬調制芯片、運算放大器、光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算
放大器輸入到脈寬調制芯片，脈寬調制芯片根據時基電路提供的信號輸出脈寬調制信號，
所生成的脈寬調制信號經過光電耦合器隔離放大后輸出給電力半導體開關器件。 本實用新型的直流電動機起動裝置集電力半導體開關器件和P麗技術于一體，并
以可編程控制器、單片機或者門電路芯片為核心管理控制，可以實現直流電動機的平滑軟
起，電流不突變，且直流系統工作不受影響；采用大功率電力電子器件，杜絕了直流接觸器
觸點粘連的發生；具有中文人機界面操作和信息顯示功能。
圖1為本實用新型的功能框圖； 圖2為本實用新型的實施例1功能框圖； 圖3為本實用新型的實施例1電路連接示意圖； 圖4為本實用新型的實施例2功能框圖； 圖5為實施例2中的單片機及外圍電路連接框圖； 圖6為本實用新型的實施例3功能框圖； 圖7為實施例3中的門電路芯片組電路連接框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述 參見圖1 ，該直流電動機起動裝置，包括接于直流電源與直流電動機之間的旁路接 觸器KM和電流限制模塊，旁路接觸器KM和電流限制模塊相互并聯。電流限制模塊包括電 力半導體開關器件和脈沖生成模塊。電力半導體開關器件接于直流電動機主回路上用于控 制主回路電流大小，電力半導體開關器件的調制脈沖信號輸入端與脈沖生成模塊的調制脈 沖輸出端連接，由脈沖生成模塊輸出的調制脈沖信號來控制電力半導體開關器件從而對主 回路電流進行控制。該電力半導體開關器件可以選用絕緣柵雙極晶體管IGBT，也可以選用 集成門極換流晶閘管IGCT。所述的脈沖生成模塊由可編程控制器、單片機或者門電路芯片 組成的脈沖生成電路；脈沖生成模塊還與旁路接觸器KM的控制端連接，脈沖生成模塊還連 接有人機界面模塊，所述人機界面模塊包括中文顯示器和鍵盤與人機界面連接，其中中文 顯示屏顯示電動機起動過程中的各項參數，利用鍵盤可以對電動機的各項起動參數(如起 動時間)進行設置。[0025] 以下結合實施例對本實用新型做詳細說明 實施例1 參見圖2和圖3，本實施例的總體連接關系與圖1相同，其中電力半導體開關器件 是絕緣柵雙極晶體管IGBT，絕緣柵雙極晶體管IGBT的兩端并聯有一路由電阻R與電容C 的串聯電路，絕緣柵雙極晶體管IGBT的觸發端與脈沖生成模塊的調制脈沖信號輸出端連 接。本實施例中，脈沖生成模塊由可編程控制器PLC組成，可編程控制器包括第一可編程控 制器和第二可編程控制器，所述第一可編程控制器為西門子CPU224XP ;第二可編程控制器 為西門子EM231 ;第二可編程控制器為第一可編程控制器的模擬量擴展模塊。所述可編程 控制器的信號輸入端連接有電流傳感器和電壓傳感器，電流傳感器和電壓傳感器設于直流 電動機的主回流上，用于檢測主回路上的電流和電壓情況，并將檢測到的信號傳送給可編 程控制器。可編程控制器根據電流傳感器和電壓傳感器采集到的直流電動機端的電流值、 電壓值和可編程控制器內部設置的起動時間，計算出脈寬調制信號的占空比，并將信號隔 離放大后送至絕緣柵雙極晶體管IGBT，當檢測到直流電動機在設定時間內到達了額定轉速 (通過額定電壓反映出來)后，將旁路接觸器KM閉合，然后封鎖絕緣柵雙極晶體管IGBT脈 沖給定，從而完成整個直流電動機的起動工作流程。 實施例2 參見圖4，本實施例的連接關系與實施例1相同，不同之處為電力半導體開關器件 是集成門極換流晶閘管IGCT，在集成門極換流晶閘管IGCT的兩端并聯有一電容用于保護 器件。集成門極換流晶閘管IGCT的觸發端與脈沖生成模塊的調制脈沖信號輸出端通過光 纖連接。本實施例的脈沖生成模塊由單片機及外圍電路組成，如圖5，單片機及外圍電路包 括單片機、運算放大器和光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算放大器輸入到單片機， 單片機通過內部運算輸出脈寬調制信號，所生成的脈寬調制信號經過光電耦合器隔離放大 后輸出給集成門極換流晶閘管IGCT，由集成門極換流晶閘管IGCT調節直流電動機主回路 上的電流大小，從而實現對直流電動機的起動控制程序。本實施例中，單片機通過數據線直 接與人機界面連接。人機界面包括中文顯示屏和鍵盤，其中中文顯示屏顯示電動機起動過 程中的各項參數，利用鍵盤可以對電動機的各項起動參數(如起動時間)進行設置。 實施例3 參見圖6，本實施例與實施例2的連接關系相同，不同之處為脈沖生成模塊由門 電路芯片組電路組成，如圖7，門電路芯片組電路包括時基電路、脈寬調制芯片、運算放大 器、光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算放大器輸入到脈寬調制芯片，脈寬調制芯片 根據時基電路提供的信號輸出脈寬調制信號，所生成的脈寬調制信號經過光電耦合器隔離 放大后輸出給集成門極換流晶閘管IGCT，集成門極換流晶閘管IGCT調節直流電動機主回 路上的電流大小，從而實現對直流電動機的起動控制程序。本實施例中，脈寬調制芯片與人 機界面連接，人機界面包括中文顯示屏和鍵盤，其中中文顯示屏顯示電動機起動過程中的 各項參數，利用鍵盤可以對電動機的各項起動參數(如起動時間)進行設置。
權利要求一種直流電動機起動裝置，包括接于直流電源與直流電動機之間的旁路接觸器(KM)和電流限制模塊，所述旁路接觸器(KM)和電流限制模塊相互并聯，其特征在于所述電流限制模塊包括電力半導體開關器件和脈沖生成模塊，所述電力半導體開關器件接于直流電動機主回路上控制回路電流，電力半導體開關器件的調制脈沖信號輸入端與脈沖生成模塊的調制脈沖輸出端連接，所述脈沖生成模塊是由可編程控制器、單片機或者門電路芯片組成的脈沖生成電路；所述脈沖生成模塊還與旁路接觸器(KM)的控制端連接，脈沖生成模塊連接有人機界面模塊。
2. 根據權利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于，所述電力半導體開關器 件是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或集成門極換流晶閘管(IGCT)。
3. 根據權利要求2所述的直流電動機起動裝置，其特征在于，所述電力半導體開關器 件是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的兩端并聯有一路由電阻(R)與 電容(C)的串聯電路，所述絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的觸發端與脈沖生成模塊的調制脈沖 信號輸出端連接。
4. 根據權利要求2所述的直流電動機起動裝置，其特征在于，所述電力半導體開關器 件是集成門極換流晶閘管(IGCT)，所述集成門極換流晶閘管(IGCT)的兩端并聯有電容，所 述集成門極換流晶閘管(IGCT)的觸發端與脈沖生成模塊的調制脈沖信號輸出端通過光纖 連接。
5. 根據權利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于所述人機界面模塊包括中文顯示器和鍵盤。
6. 根據權利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于所述脈沖生成模塊由可 編程控制器組成，所述可編程控制器包括第一可編程控制器(PLC1)和第二可編程控制器 (PLC2)，所述第一可編程控制器(PLC1)為西門子CPU224XP ;所述第二可編程控制器(PLC2) 為西門子EM231 ;所述第二可編程控制器(PLC2)為第一可編程控制器(PLC1)的模擬量擴 展模塊；所述可編程控制器的信號輸入端連接有電流傳感器和電壓傳感器，所述電流傳感 器和電壓傳感器設于直流電動機的主回流上。
7. 根據權利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于所述脈沖生成模塊由單 片機及外圍電路組成，所述單片機及外圍電路包括單片機、運算放大器、光電耦合器；電流 信號和電壓信號通過運算放大器輸入到單片機，單片機通過內部運算輸出脈寬調制信號， 所生成的脈寬調制信號經過光電耦合器隔離放大后輸出給電力半導體開關器件。
8. 根據權利要求1所述的直流電動機起動裝置，其特征在于所述脈沖生成模塊由門 電路芯片組電路組成，所述門電路芯片組電路包括時基電路、脈寬調制芯片、運算放大器、 光電耦合器；電流信號和電壓信號通過運算放大器輸入到脈寬調制芯片，脈寬調制芯片根 據時基電路提供的信號輸出脈寬調制信號，所生成的脈寬調制信號經過光電耦合器隔離放 大后輸出給電力半導體開關器件。
專利摘要本實用新型涉及一種直流電動機起動裝置，包括接于直流電源與電動機之間的旁路接觸器和電流限制模塊，所述旁路接觸器和電流限制模塊相互并聯，所述電流限制模塊包括絕緣柵雙極晶體管和可編程控制器模塊，所述絕緣柵雙極晶體管的兩端并聯有一路由電阻與電容的串聯電路，所述絕緣柵雙極晶體管的觸發端與可編程控制器模塊的調制脈沖信號輸出端連接，所述可編程控制器模塊連接有人機界面模塊。該裝置采用大功率電力電子器件，杜絕了直流接觸器觸點粘連的發生，并且可以實現直流電動機的平滑軟起，電流不突變，直流系統工作不受影響。
文檔編號H02P1/18GK201450473SQ20092003405
公開日2010年5月5日 申請日期2009年7月31日 優先權日2009年7月31日
發明者張毓龍, 柯常軍, 鮑明杰 申請人:陜西金源自動化科技有限公司