軌道機車電控高壓直流無刷雨刮電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及軌道機車電器技術領域，特別是一種機車電源為直流IlOV的機車車型中種采用電子定位、電子換向與電子驅動控制技術的無刷雨刮電機。
【背景技術】
[0002]我國所有整車電源為IlOV的國產軌道機車車型中所使用的雨刮電機均為有刷電機，其致命的弱點是換向碳刷和輸出端復位電刷的磨損、火花燒蝕以及接觸不良等使電機壽命大為縮短，復位可靠性大為降低。同時，這種電機噪音大、耗電、溫升高。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種軌道機車電控高壓直流無刷雨刮電機。
[0004]—種軌道機車電控高壓直流無刷雨刮電機，包括供電電源電路、控制執行電路、霍爾傳感器信號采集電路、輔控微處理器智能控制電路和無刷電機運行電路；控制執行電路包括過流保護、間歇、剎車與速度控制；轉速信號、復位信號通過霍爾傳感器信號采集電路與所述輔控微處理器智能控制電路連接；操作控制指令與所述輔控微處理器智能控制電路連接；所述輔控微處理器智能控制電路、過流信號與所述控制執行電路連接；所述控制執行電路與無刷電機運行電路連接；
[0005]所述供電電源電路是指，由兩只I歐姆功率電阻并聯組成的取樣電阻串聯在主供電回路中，光耦輸出端“/0VC”與所述控制執行電路中的過流信號輸入端“/0VC”連接；降壓電路將直流IlOV轉換直流12V電壓，給無刷電機控制裝置及其附屬電路供電。
[0006]無刷電機運行電路包括磁極位置傳感器、以無刷電機控制裝置為核心部件的驅動控制電路和功率驅動電路；所述控制執行電路與無刷電機運行電路連接，具體是指:所述控制執行電路、所述磁極位置傳感器與所述無刷電機控制裝置連接，所述無刷電機控制裝置通過所述功率驅動電路與電機定子繞組連接。
[0007]本實用新型的積極效果:本裝置工作電流低、效率高、無換向火花，可方便地進行無級調速與穩速控制；大大提高了軌道機車雨刮電機的操控特性與使用壽命。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型的電氣原理方框圖。
[0009]圖2為本實用新型的供電電源電路圖。
[0010]圖3為本實用新型的控制執行電路圖(過流保護、間歇、剎車與速度控制)。
[0011]圖4為本實用新型的霍爾傳感器信號采集電路，包括復位信號圖和轉速信號圖。
[0012]圖5為本實用新型的輔控微處理器(CPU)智能控制電路。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0014]附圖1為軌道機車電控高壓直流無刷雨刮電機電氣原理方框圖。
[0015]附圖2為供電電源電路，由電流取樣電阻、信號隔離電路，高壓降壓電路及給無刷電機專用控制模塊和輔控微處理器供電的穩壓電路構成，提供12V、5V穩壓電源。外部IlOV供電電源經電容去耦濾波后給驅動電路的功率管供電。主回路中還串有電流采樣電路，在回路電流超出正常值時給出過流信號。
[0016]附圖3為控制執行電路(過流保護、間歇、剎車與速度控制)，由⑶4011BM及信號比對電路構成。當該電路相應輸入端接到過流信號(/0VC)、復位信號(/FR)和速度控制信號(PWM)后，將執行控制信號送到控制裝置的相應輸入端，達到控制電機運行的目的。
[0017]附圖4為霍爾傳感器信號采集電路，圖中左邊為雨刮位置復位信號采集電路，右邊為電機轉速信號采集電路。上述信號采集電路為輔控微處理器進行雨刮剎車控制和轉速閉環控制提供數字信號。
[0018]附圖5為輔控微處理器智能控制電路。當輔控微處理器接到雨刮器手動按鈕的操作控制指令后，它能根據霍爾傳感器采集的轉速、復位信號進行研判，給控制執行電路發出復位信號(/FR)和速度控制信號(PWM)，然后由控制執行電路向專用控制模塊發出動作指令信號以控制電機的運行，最后輔控微處理器根據反饋信號對動作指令進行適時修正，實施閉環控制，從而完成了對電機轉速、穩速、間歇、停機復位的精準操控。
[0019]本實用新型所述的一種軌道機車電控高壓直流無刷雨刮電機，包括供電電源電路(含過流取樣電路)、控制執行電路(包括過流保護、間歇、剎車與速度控制)、霍爾傳感器信號采集電路、輔控微處理器智能控制電路和無刷電機運行電路(包括磁極位置傳感、以無刷電機專用控制模塊為核心部件的驅動控制電路和功率驅動電路)。
[0020]在附圖2所示的供電電源電路中，由兩只I歐姆功率電阻并聯組成的取樣電阻串聯在主供電回路中，當電流達到或超過所設定的保護值時，此電阻上的壓降能使光耦PS2501動作。光耦輸出端“/0VC”與控制執行電路(附圖3)中的過流信號輸入端“/0VC”連接。以高耐壓DC/DC開關式降壓轉換器集成電路LPD3207為核心部件的DC/DC降壓電路可將直流IlOV轉換直流12V電壓，給控制裝置及其附屬電路供電。另外，12V電壓還作為穩壓塊7805的輸入電壓，7805輸出的5V電壓VCC給輔控微處理器(CPU)智能控制電路(附圖5)中標有VCC的供電點供電。
[0021]在附圖3所示的控制執行電路(過流保護、間歇、剎車與速度控制)中，CD4011BM為四2輸入與非緩沖B系列門芯片，U9A、U9B、U9C、U9D分別為這款芯片中的四個2輸入與非門。圖中由這四個門電路所搭建電路的操作邏輯是:在電路處于復位狀態的前提下，如果“/0VC”端變為零電平，則“/0VCR”端必為零電平，最終“RUN”端必為高電平。圖中“0N/OFF”端與電機專用控制模塊的“0N/0FF”引腳相連，控制邏輯是“0N/0FF”端為高電平時電機運行，為零電平時電機停轉。當電機主供電回路電流超過所設定的保護值時，附圖2中的光耦動作，光敏晶體管導通，“/0VC”端為零電平，“RUN”為高電平，“0N/0FF”晶體管導通，使“0N/0FF”端為零電平，電機停轉，從而實現了單純運用硬件對電機過流的快速保護。圖中“/REST”端與輔控微處理器(附圖5)的45腳(/REST)相連，“/REST”信號為復位信號，當在開機或過流保護過程中需要對邏輯電路進行復位的時候，輔控微處理器會給出一個“負跳變”的復位信號，利用電容的瞬間導通特性，將U9A的2腳瞬間置零，使電路回到初始狀態。圖中“PWM”端與輔控微處理器(附圖5)的26腳(PffM)相連，當電機的工作電流正常時，“ /OVCR”始終處于高電平，輔控微處理器通過輸出不同的PWM信號，對電機進行運行、停轉和調速的精準控制。圖中U9D電路設計為反相器形式，“