本發(fā)明涉及一種直流電機(jī)柔性啟動(dòng)裝置，適用于直流電機(jī)控制類(lèi)的產(chǎn)品中，屬于機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

直流電機(jī)由于其優(yōu)越的調(diào)速性能，在各行各業(yè)都有大量應(yīng)用，是一種比較常見(jiàn)的電機(jī)。但在啟動(dòng)過(guò)程中，直流電機(jī)的電樞電流較大，嚴(yán)重影響電機(jī)以及供電設(shè)備的安全，因此需要采用一定的方法來(lái)限制電流。常用的啟動(dòng)方式有降壓?jiǎn)?dòng)和串電阻啟動(dòng)等。

在傳統(tǒng)的直流電機(jī)串電阻啟動(dòng)方式中，通常是采用在電樞繞組中串聯(lián)電阻的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的啟動(dòng)。此種方式雖然從一定程度上降低了電樞電流，但實(shí)際啟動(dòng)電流還是比較大，對(duì)電機(jī)以及供電設(shè)備還是會(huì)造成一定的沖擊，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的是直流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流過(guò)大的技術(shù)問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種直流電機(jī)柔性啟動(dòng)裝置，其特征在于：包括IGBT管，IGBT管的集電極連接輸入正極，IGBT管的發(fā)射極連接直流電機(jī)的電樞繞組一端，電樞繞組另一端連接負(fù)極；直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈一端連接IGBT管的集電極，勵(lì)磁線圈另一端連接電樞繞組另一端；二極管正極連接IGBT管的發(fā)射極，二極管負(fù)極連接IGBT管的集電極；輸入正極和負(fù)極處設(shè)有主開(kāi)關(guān)；

ARM處理器通過(guò)PWM發(fā)生器連接IGBT管的柵極；用于測(cè)量輸入正極和負(fù)極之間的電壓Ur的電壓測(cè)量單元、用于測(cè)量直流電機(jī)電流Ir的電流測(cè)量單元、主開(kāi)關(guān)狀態(tài)反饋單元均與ARM處理器連接。

優(yōu)選地，所述ARM處理器通過(guò)數(shù)字量輸入模塊、MODBUS接口或工業(yè)以太網(wǎng)接口連接外部啟動(dòng)命令輸入端。

優(yōu)選地，還包括用于顯示電壓Ur、電流Ir及主開(kāi)關(guān)(K01)狀態(tài)的顯示單元，顯示單元連接所述ARM處理器。

更優(yōu)選地，所述顯示單元為L(zhǎng)CD顯示屏。

優(yōu)選地，所述ARM處理器實(shí)時(shí)檢測(cè)外部啟動(dòng)命令輸入信號(hào)，當(dāng)有外部啟動(dòng)命令時(shí)，先吸合主開(kāi)關(guān)，此時(shí)勵(lì)磁線圈帶電；然后，ARM處理器驅(qū)動(dòng)PWM發(fā)生器發(fā)出PWM脈沖，電流從輸入正極經(jīng)IGBT管、電樞繞組回到負(fù)極，構(gòu)成正向電流，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；隨后，逐步增加PWM信號(hào)的占空比，電機(jī)電樞電流將逐步上升，轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速也隨之上升，最終占空比達(dá)到1，電樞電流達(dá)到額定值，電機(jī)的啟動(dòng)結(jié)束。

優(yōu)選地，停機(jī)時(shí)，切除主開(kāi)關(guān)，同時(shí)封鎖PWM脈沖信號(hào)，電機(jī)在慣性的作用下，變成發(fā)電機(jī)運(yùn)行；電樞繞組的電流通過(guò)二極管、勵(lì)磁線圈和電樞繞組構(gòu)成回路，形成反向電流，生成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，完成直流電機(jī)的制動(dòng)。

優(yōu)選地，所述ARM處理器采集電壓Ur、電流Ir信號(hào)以及主開(kāi)關(guān)的狀態(tài)反饋信號(hào)，并通過(guò)顯示單元顯示。

本發(fā)明提供的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，可以無(wú)沖擊、平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的啟動(dòng)，同時(shí)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的配置，降低了成本，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)施例提供的直流電機(jī)柔性啟動(dòng)裝置的原理圖；

圖2為控制部分示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

圖1為本實(shí)施例提供的直流電機(jī)柔性啟動(dòng)裝置的原理圖，其中，Q為IGBT管，D為二極管，K01為主開(kāi)關(guān)，M為直流電機(jī)的電樞繞組，L為直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈，Ur和Ir分別表示系統(tǒng)的電壓和電流。

IGBT管的集電極連接輸入正極，IGBT管的發(fā)射極連接直流電機(jī)的電樞繞組M一端，電樞繞組M另一端連接負(fù)極；勵(lì)磁線圈L一端連接IGBT管的集電極，勵(lì)磁線圈L另一端連接電樞繞組M另一端；二極管D正極連接IGBT管的發(fā)射極，二極管D負(fù)極連接IGBT管的集電極。輸入正極和負(fù)極處設(shè)有主開(kāi)關(guān)K01。Ur為輸入正極和負(fù)極之間的電壓，Ir為直流電機(jī)電流。

結(jié)合圖2，控制部分采用ARM處理器，ARM處理器通過(guò)數(shù)字量輸入模塊DI、MODBUS接口或工業(yè)以太網(wǎng)接口連接外部啟動(dòng)命令輸入端，接收外部啟動(dòng)命令；ARM處理器通過(guò)PWM發(fā)生器連接IGBT管的柵極，發(fā)出PWM脈沖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作；ARM處理器通過(guò)數(shù)字量輸出模塊DO連接主開(kāi)關(guān)K01，驅(qū)動(dòng)其動(dòng)作；ARM處理器還連接電壓Ur測(cè)量單元、電流Ir測(cè)量單元及主開(kāi)關(guān)K01狀態(tài)反饋單元，采集電壓Ur、電流Ir信號(hào)以及主開(kāi)關(guān)K01的反饋信號(hào)；ARM處理器連接顯示屏，以顯示Ur、Ir的實(shí)時(shí)檢測(cè)值以及主開(kāi)關(guān)K01的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

其工作過(guò)程如下：ARM處理器實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)字量輸入模塊DI、MODBUS接口或工業(yè)以太網(wǎng)接口的輸入信號(hào)。當(dāng)有外部啟動(dòng)命令時(shí)，ARM處理器先輸出數(shù)字量DO信號(hào)吸合主開(kāi)關(guān)K01，此時(shí)，勵(lì)磁線圈L帶220V直流電。然后，ARM處理器發(fā)出PWM脈沖，電流從輸入正極經(jīng)IGBT管、電樞繞組M回到負(fù)極，構(gòu)成正向電流，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。隨后，ARM處理器逐步增加PWM信號(hào)的占空比，電機(jī)電樞電流將逐步上升，轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速也隨之上升，最終占空比達(dá)到1，電樞電流達(dá)到額定值，電機(jī)的啟動(dòng)結(jié)束。停機(jī)時(shí)，切除主開(kāi)關(guān)K01，同時(shí)封鎖PWM脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)在慣性的作用下，變成發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞繞組的電流通過(guò)二極管D、勵(lì)磁線圈L和電樞繞組M構(gòu)成回路，形成反向電流，生成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，完成直流電機(jī)的制動(dòng)。

裝置的控制芯片采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32系列ARM，主頻72MHz，內(nèi)含64K的FLASH和20K的RAM。芯片中配置有PWM發(fā)生器，可方便的實(shí)現(xiàn)PWM脈寬控制。另外，芯片具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，可采集電壓、電流等信號(hào)，并發(fā)送至就地顯示面板。

就地顯示面板LCD采用高可靠性的TFT組態(tài)屏，與ARM之間的通信為標(biāo)準(zhǔn)RS232接口。