本實(shí)用新型涉及一種直流電機(jī)柔性啟動裝置，適用于直流電機(jī)控制類的產(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，是一種比較常見的電機(jī)。但在啟動過程中，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限制電流。常用的啟動方式有降壓啟動和串電阻啟動等。

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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的是直流電機(jī)啟動時電流過大的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種直流電機(jī)柔性啟動裝置，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)的勵磁線圈一端連接IGBT管的集電極，勵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)有主開關(guān)；

ARM處理器通過PWM發(fā)生器連接IGBT管的柵極；用于測量輸入正極和負(fù)極之間的電壓Ur的電壓測量單元、用于測量直流電機(jī)電流Ir的電流測量單元、主開關(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LCD顯示屏。

優(yōu)選地，所述ARM處理器實(shí)時檢測外部啟動命令輸入信號，當(dāng)有外部啟動命令時，先吸合主開關(guān)，此時勵磁線圈帶電；然后，ARM處理器驅(qū)動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，拖動電機(jī)旋轉(zhuǎn)；隨后，逐步增加PWM信號的占空比，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)的啟動結(jié)束。

優(yōu)選地，停機(jī)時，切除主開關(guān)，同時封鎖PWM脈沖信號，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二極管、勵磁線圈和電樞繞組構(gòu)成回路，形成反向電流，生成制動轉(zhuǎn)矩，完成直流電機(jī)的制動。

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

本實(shí)用新型提供的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，可以無沖擊、平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的啟動，同時簡化了系統(tǒng)的配置，降低了成本，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例提供的直流電機(jī)柔性啟動裝置的原理圖；

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)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

圖1為本實(shí)施例提供的直流電機(jī)柔性啟動裝置的原理圖，其中，Q為IGBT管，D為二極管，K01為主開關(guān)，M為直流電機(jī)的電樞繞組，L為直流電機(jī)的勵磁線圈，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；勵磁線圈L一端連接IGBT管的集電極，勵磁線圈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)接口連接外部啟動命令輸入端，接收外部啟動命令；ARM處理器通過PWM發(fā)生器連接IGBT管的柵極，發(fā)出PWM脈沖驅(qū)動系統(tǒng)工作；ARM處理器通過數(shù)字量輸出模塊DO連接主開關(guān)K01，驅(qū)動其動作；ARM處理器還連接電壓Ur測量單元、電流Ir測量單元及主開關(guān)K01狀態(tài)反饋單元，采集電壓Ur、電流Ir信號以及主開關(guān)K01的反饋信號；ARM處理器連接顯示屏，以顯示Ur、Ir的實(shí)時檢測值以及主開關(guān)K01的實(shí)時狀態(tài)。

其工作過程如下：ARM處理器實(shí)時檢測數(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。當(dāng)有外部啟動命令時，ARM處理器先輸出數(shù)字量DO信號吸合主開關(guān)K01，此時，勵磁線圈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，拖動電機(jī)旋轉(zhuǎn)。隨后，ARM處理器逐步增加PWM信號的占空比，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)的啟動結(jié)束。停機(jī)時，切除主開關(guān)K01，同時封鎖PWM脈沖信號，電動機(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二極管D、勵磁線圈L和電樞繞組M構(gòu)成回路，形成反向電流，生成制動轉(zhuǎn)矩，完成直流電機(jī)的制動。

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，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。