[实用新型]全隔离型直流电机正反转控制器模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流电机正反转切换控制器，尤其是一种控制端与电机负载端电气隔离、输出端极性随控制端信号改变的全隔离型直流电机正反转控制器模块。

背景技术

相对于交流电机，直流电机在节能、控制特性方面具备非常突出的领先优势。直流电机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电机所没有的特性。直流电机更加高效节能。相同输出功率的直流电机耗电量只有交流电机耗电量的60％左右，省电效果非常卓越。同时，直流电机运行噪音小，能够抗电网谐波。由于转速的高低与电机产生的噪音成正比，直流电机优越的调速性能就可以明显降低运行噪音。

优良的控制特性使直流电机在很长的时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电机常常还装有换向极，以改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。

复杂的结构限制了直流电机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电机的电刷和换向器限制了直流电机向高速度、大容量的发展。同时，传统用来实现电机正反转切换的换向器的机械式触点容易产生火花和拉弧，并伴随有大量噪音，寿命较短，限制了其推广和普及。

发明内容

本实用新型的目的是针对目前机械式换向器的触点容易跳火烧毁的缺点，设计出一种基于MOSFET和IGBT功率器件的无触点长寿命的全隔离型直流电机正反转控制器模块。

 本实用新型的技术方案是：全隔离型直流电机正反转控制器模块，具有输入信号与负载控制回路完全电气隔离、正反转信号同时输入时互锁保护、直流电机负载短路保护、直流电机负载过载保护和正反转运动状态显示，模块采用功率元件，正反转切换时不产生火花，工作性能稳定，具有超高的使用寿命和稳定性。

具体的，本实用新型包括正反转信号输入电路，正反转信号检测互锁电路，隔离驱动电路，过流保护电路，功率元件相互连接。所述的信号输入电路连接所述的信号检测互锁电路，所述的信号检测互锁电路连接所述的隔离驱动电路和过流保护电路，并转化成触发信号控制功率元件。

所述的正反转信号输入电路，输入为12-24Vdc，共阳连接时，两个控制端的低电平有效；共阴连接时，两个控制端的高电平有效。

所述的正反转信号检测互锁电路，通过设置硬件及软件互锁，正反转信号的有效作用时间间隔200ms。

所述的隔离驱动电路，通过光电隔离或高频变压器隔离，绝缘介质耐压大于2000 Vac，产生电气隔离。

所述的过流保护电路，保护状态自行锁定至短路故障排除，电路重新启动。

 本实用新型具有以下优点。

 1、本实用新型适用于直流电机的频繁正反启动运转，或直流电感线圈的正负极性频繁切换。克服了机械式触点容易跳火烧毁的缺点，寿命长，价格低，安装使用方便。

2、主电路输入输出端与正反控制端之间采用光电隔离或高频变压器隔离，绝缘介质耐压大于2000 Vac。

3、模块内正向和反向之间转换在控制端已设置硬件软件互锁，有效防止正反转开关同时导通。

4、模块内部采用MOSFET或IGBT功率管做输出器件，导通压降小，可靠性高。

5、本实用新型具有短路保护和过载保护功能。当输出端发生短路故障时，能第一时间关闭功率场效应管，从而保护模块的安全，避免造成模块永久性损坏。保护状态能自行锁定，直至短路故障排除，电路重新启动，即恢复正常运行。

6、发光LED管显示电机旋转方向，当两路LED都不亮时为停止状态。

7、输入控制电压为12-24Vdc，共阳或共阴可任意接线。控制线共阳连接时，A-、B-端低电平有效，当A-、B-端同时为低电平时模块自动关闭。共阴连接时，A+、B+端高电平有效，当A+、B+端同时为高电平时模块自动关闭。

8、避免了功率元件工作在放大区，其发热损耗微小，仅需使用简单的散热材料，从而减小了本实用新型设备的体积。

9、本实用新型电路原理简单，所用元器件较少，易于模块化，可作为核心调压装置嵌入大型自动化工控设备之中。