專利名稱：安全可靠的直流電機(jī)電樞繞組拖動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的電車用直流電機(jī)斬波調(diào)速裝置，特別是一種安全可靠 的直流電機(jī)電樞繞組拖動(dòng)與制動(dòng)的轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)和運(yùn)輸部門，如牽引城市輕軌、無軌、有軌電車和牽 引礦山、工廠電力機(jī)車的直流電機(jī)等。當(dāng)電機(jī)需要減速時(shí)，通常采用制動(dòng)接觸器進(jìn)行能耗制 動(dòng)或再生制動(dòng)。由于工作時(shí)制動(dòng)接觸器觸頭帶電流通斷，使觸頭很快燒蝕，所以必須經(jīng)常更 換，這不僅增加了修理的工作量，而且降低了設(shè)備的可靠性。本發(fā)明人曾根據(jù)電車用傳統(tǒng)直流電機(jī)調(diào)速存在的成本高、故障多、維護(hù)難，且制動(dòng) 效果差，易造成行車安全隱患等問題，相繼設(shè)計(jì)出電車用直流電機(jī)斬波調(diào)速裝置。其中公告 號(hào)為2285031Y的“直流電機(jī)斬波調(diào)速裝置”，雖然同時(shí)具有回饋制動(dòng)和能耗制動(dòng)兩種功能， 但電源EO通過電感L直接與電容C、二極管D3和接觸器JCl等連接后，再與JC2和電機(jī)電 樞繞組M連接，當(dāng)JCl斷開時(shí)，電容C和二極管D3帶電，維修作業(yè)很不安全。當(dāng)JC2吸合或 斷開時(shí)，都有電流通過，影響其觸頭的使用壽命。公告號(hào)為2560161Y的“節(jié)能型直流電機(jī)斬波調(diào)速器”，采用IGBT (市售絕緣柵式雙 極晶體管模塊)簡(jiǎn)化了調(diào)速器的結(jié)構(gòu)，盡管其調(diào)速性能好，制動(dòng)接觸器為雙觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，但電 流分?jǐn)嘤芍苿?dòng)接觸器的兩觸點(diǎn)完成，并沒有徹底解決觸頭的使用壽命問題。在電源后設(shè)置 了 Kl取代了公告號(hào)為2285031Y的“直流電機(jī)斬波調(diào)速裝置”中JC1，解決了當(dāng)JCl斷開時(shí)， 電容C和二極管D3帶電，維修作業(yè)很不安全的問題.，公告號(hào)為2607696Y的“安全可靠的 直流電機(jī)斬波調(diào)速器”和公告號(hào)為2730026Y的“再生制動(dòng)的直流電機(jī)斬波調(diào)速器”，，由于 接觸器Zl斷開時(shí)，仍然有電流通過產(chǎn)生電弧，因此影響其觸頭的使用壽命。另外，專利文獻(xiàn)中還公開有在本發(fā)明人的專利技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)的相關(guān)專利，如公 告號(hào)為CN201118496Y的“直流電機(jī)回饋制動(dòng)裝置”和公告號(hào)為CN201142673Y的“用于電 車直流電路的固態(tài)開關(guān)”。前者專利電路的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明人的“直流電機(jī)斬波調(diào)速裝置”是 完全一樣的，只不過是把電阻Rl阻值變成了 0，電阻R2阻值變成了無窮大、輸入電感量變 成0，供電電源EO畫成電源的一種蓄電池E而已。因此其也存在上述的電源EO直接與電容 C、二極管D3和接觸器JCl等直接連接帶電的缺陷。而后者專利根本無法實(shí)施，其直流電機(jī) (或充電機(jī))的兩端連接控制電流正反方向的開關(guān)RCl和RC2、FC1和FC2，工作時(shí)RC1、RC2 和FC1、FC2必有一組閉合，電子開關(guān)Z的連接點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理，直接通過換向開關(guān)并在電動(dòng)機(jī) (或充電機(jī))兩端，在有電的情況下，電子開關(guān)Z閉合時(shí)將電機(jī)(或充電機(jī))直接短路，必然 引起電動(dòng)機(jī)(或充電機(jī))燒毀、電子開關(guān)Z燒毀等嚴(yán)重后果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可靠的直流串勵(lì)電機(jī)電樞繞組拖動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置， 從根本上解決了現(xiàn)有制動(dòng)接觸器存在的觸點(diǎn)燒蝕的問題，其電路連接設(shè)計(jì)合理，采用IGBTl與二極管Dl及電容CO的合理搭配，來取代現(xiàn)有制動(dòng)接觸器，既能徹底消除其制動(dòng)時(shí)觸頭間 產(chǎn)生的電弧燒蝕，減少了維護(hù)工作量，同時(shí)又能有效地防止制動(dòng)時(shí)造成電樞繞組短路，提高 使用的可靠性。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是該可靠的直流串勵(lì)電機(jī)電樞繞組拖動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)換 裝置包括牽引電路和制動(dòng)電路，其技術(shù)要點(diǎn)是所述牽引電路中的直流電機(jī)電樞繞組M的 兩端分別設(shè)置換向開關(guān)KA1、KA2、KB1和KB2，所述換向開關(guān)KAl或KB2連接所述電樞繞組M 的一端，所述換向開關(guān)KA2或KBl連接所述電樞繞組M的另一端，所述換向開關(guān)KAl和KBl 連接，所述換向開關(guān)KA2和KB2連接并與二極管Dl的陽(yáng)極連接，使所述濾波電容CO的+極、 帶有所述換向開關(guān)KAl或KBl的直流電機(jī)電樞繞組M的一端、二極管D3的陰極和IGBTl的C 極連接到一公共點(diǎn)，所述IGBTl的E極和二極管Dl的陰極與定子繞組F連接到一公共點(diǎn)。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是本實(shí)用新型只控制牽引電路中的帶有換向 開關(guān)的直流電機(jī)電樞繞組M，而不是控制整個(gè)直流電機(jī)。電樞繞組M和二極管Dl串聯(lián)后與 控制開關(guān)IGBTl并聯(lián)，防止制動(dòng)時(shí)造成電樞M短路。在制動(dòng)電路中采用市售絕緣柵式雙極 晶體管模塊IGBTl取代現(xiàn)有制動(dòng)接觸器，確保不再發(fā)生制動(dòng)接觸器在開、閉時(shí)產(chǎn)生的電弧 的問題，從而減少了維護(hù)工作量。將二極管D3的陰極和IGBTl的C極連接到一公共點(diǎn)，濾 波電容CO的+極直接接到帶有所述換向開關(guān)KAl或KBl的直流電機(jī)電樞繞組M的一端，濾 波電容CO的-極與二極管D2的陽(yáng)極、IGBT2的E極連接，采用上述IGBTl與二極管Dl及 電容CO的合理搭配的電路連接設(shè)計(jì)，不僅對(duì)IGBT1、IGBT2起到了保護(hù)作用，而且提高了拖 動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)換的可靠性。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

圖1是本實(shí)用新型的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中序號(hào)說明Q1、Q2牽引接觸器，F(xiàn)定子繞組，M直流電機(jī)電樞繞組，H電流檢測(cè) 元件、IGBTl、IGBT2(市售絕緣柵式雙極晶體管模塊)，Dl、D2、D3 二極管，KAl、KA 2、KBl、 KB2換向開關(guān)，CO濾波電容，Rl、R2電阻。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)。該安全可靠的直流電機(jī)電樞繞組拖動(dòng) 制動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置包括牽引電路和制動(dòng)電路。其中牽引電路包括牽引接觸器Q1、Q2，定子繞組 F，直流電機(jī)電樞繞組M，電流檢測(cè)元件H、市售絕緣柵式雙極晶體管模塊IGBT2，二極管D1、 D3，換向開關(guān)KAl、KA2、KBU KB2,濾波電容CO等件。制動(dòng)電路包括定子繞組F，直流電機(jī) 電樞繞組M，電流檢測(cè)元件H、市售絕緣柵式雙極晶體管模塊IGBT1、IGBT2，二極管Dl、D2、 D3，換向開關(guān)KA1、KA 2、KB1、KB2，濾波電容C0，電阻R1、R2等件。該裝置的具體結(jié)構(gòu)如下牽引電路中的電源的+極、-極分別通過牽引接觸器Ql 或Q2連接濾波電容CO的+極、-極。在直流電機(jī)電樞繞組M的兩端分別設(shè)置換向開關(guān)KA1、 KA2、KB1和KB2，并使濾波電容CO的+極、帶有換向開關(guān)KAl或KBl的直流電機(jī)電樞繞組M 的一端、二極管D3的陰極和IGBTl的C極連接到一公共點(diǎn)。IGBTl的E極和二極管Dl的陰 極與定子繞組F連接到一公共點(diǎn)。濾波電容CO的-極與二極管D2的陽(yáng)極、IGBT2的E極 相連、二極管D2的陰極與電阻Rl和R2的中間接點(diǎn)相連，Rl另一端與帶有換向開關(guān)KA2或 KB2的直流電機(jī)電樞繞組M的一端連接。[0016]該裝置運(yùn)行時(shí)，在牽引狀態(tài)下，電流從電源的+極、通過牽引接觸器Q1、換向開關(guān) KAl或KBl、直流電機(jī)電樞繞組M、換向開關(guān)KA2或KB2、二極管Dl、定子繞組F、電流檢測(cè)元件 H、IGBT2，再通過牽引接觸器Q2流回到電源的-極，通過控制IGBT2的導(dǎo)通比，就可以控制 流過直流串勵(lì)電機(jī)的平均電流大小，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。濾波電容CO起到濾波的作用， D3 二極管為電機(jī)提供續(xù)流回路。在制動(dòng)狀態(tài)下，由于外力推動(dòng)直流電機(jī)電樞繞組M轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)發(fā)電，IGBTl導(dǎo)通，電 樞M的B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，電流從B點(diǎn)經(jīng)過換向開關(guān)KAl或KBl，電流從IGBTlC極流到 E極。由于二極管Dl的作用，電樞M發(fā)電產(chǎn)生的電流只能一路經(jīng)過定子繞組F、電流檢測(cè)元 件H、電阻R2、Rl、換向開關(guān)KA2或KB2，流回到直流電機(jī)電樞繞組M的A點(diǎn)。另一路電樞 M的B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，電流從B點(diǎn)經(jīng)過換向開關(guān)KAl或KBl，IGBTl導(dǎo)通，電流從C極 流到E極。由于二極管Dl的作用，電樞M發(fā)電產(chǎn)生的電流經(jīng)過定子繞組F、電流檢測(cè)元件 H、IGBT2、D2、電阻Rl、換向開關(guān)KA2或KB2，流回到直流電機(jī)電樞繞組M的A點(diǎn)。通過控制 IGBT2的導(dǎo)通比，就可以控制流過這一回路平均電流的大小，達(dá)到在本回路控制制動(dòng)回路電 流的目的。接觸器Ql、Q2控制接通或分?jǐn)嚯娫春驼{(diào)速系統(tǒng)的連接。當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力， 拖動(dòng)車輛或設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，接觸器Ql、Q2閉合，在制動(dòng)和停止時(shí)，接觸器Ql、Q2分?jǐn)?，使調(diào)速系 統(tǒng)與電源斷開，KA1、KA2或KB1、KB2開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)電樞M的電流方向，從而改變電動(dòng)機(jī)的 旋轉(zhuǎn)方向。
權(quán)利要求1. 一種安全可靠的直流電機(jī)電樞繞組拖動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，包括牽引電路和制動(dòng)電路， 其特征在于所述牽引電路中的直流電機(jī)電樞繞組M的兩端分別設(shè)置換向開關(guān)KA1、KA2、 KBl和KB2，所述換向開關(guān)KAl或KB2連接所述電樞繞組M的一端，所述換向開關(guān)KA2或KBl 連接所述電樞繞組M的另一端，所述換向開關(guān)KAl和KBl連接，所述換向開關(guān)KA2和KB2連 接并與二極管Dl的陽(yáng)極連接，使所述濾波電容CO的+極、帶有所述換向開關(guān)KAl或KBl的 直流電機(jī)電樞繞組M的一端、二極管D3的陰極和IGBTl的C極連接到一公共點(diǎn)，IGBTl的E 極和二極管Dl的陰極與定子繞組F連接到一公共點(diǎn)。
專利摘要一種可靠的直流串勵(lì)電機(jī)電樞繞組拖動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，其技術(shù)要點(diǎn)是牽引電路中的直流電機(jī)電樞繞組M的兩端分別設(shè)置換向開關(guān)KA1、KA2、KB1和KB2，換向開關(guān)KA1或KB2連接電樞繞組M的一端，換向開關(guān)KA2或KB1連接電樞繞組M的另一端，換向開關(guān)KA1和KB1連接，換向開關(guān)KA2和KB2連接并與二極管D1的陽(yáng)極連接，使濾波電容C0的+極、帶有換向開關(guān)KA1或KB1的直流電機(jī)電樞繞組M的一端、二極管D3的陰極和IGBT1的C極連接到一公共點(diǎn)，IGBT1的E極和二極管D1的陰極與定子繞組F連接到一公共點(diǎn)。其電路連接設(shè)計(jì)合理，采用IGBT1與二極管D1及電容C0的合理搭配，既能徹底消除其制動(dòng)時(shí)觸頭間產(chǎn)生的電弧，減少了維護(hù)工作量，同時(shí)又能有效地防止制動(dòng)時(shí)造成電樞繞組短路，提高使用的可靠性。
文檔編號(hào)H02P7/28GK201789465SQ20102018453
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者付電明, 肖秀榮 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)新陽(yáng)光機(jī)電科技有限公司