[发明专利]永磁直流电动机分段式能耗制动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于永磁直流电动机制动控制的电子线路，特别是应用于永磁直流电动机的能耗制动电路。

背景技术

在很多工作场合电动机需要快速准确地停机，这就需要对高速运转的电动机实施制动措施。电动机的制动手段常见的有机械制动、电气制动等，电气制动中又有反接制动、能耗制动、再生回馈制动等多种形式。其中机械制动方式存在成本高，体积大，维护工作量大等不足，特别是发热严重不适合频繁制动和长时间制动；电气反接制动过程电流太大，制动结束难以控制容易产生反转等现象；再生回馈制动设备复杂、成本高等缺点只适用于长时间的连续制动，如电力机车从高原下坡必须采取的长时间连续制动。

永磁直流电动机能耗制动其原理是当电动机需要快速制动停车时，电枢己停止供电，但电机永磁磁极在电动机中仍存在工作磁场，转子依靠惯性继续在这个磁场中旋转导线作切割磁力线运动从而生成转子电势，此时电动机实际上是运行在发电机状态。当电枢线圈回路闭合时，该转子电势在线圈中形成环形电流与固定磁场相作用形成制动转矩，同时转子的动能快速转化为热能散发耗尽转子的惯性能，从而使得转子快速停下来实现制动。

能耗制动的最大缺点是在制动起始时刻由于转子转速高，产生的电势也较高，制动力矩较大；随着电机转速的下降，电枢线圈切割磁场的速度也下降，感生电动势随之下降，制动力矩也同步下降；因此能耗制动随着制动时间的增加，制动力矩会呈现不断下降趋势，最终需要依靠机械制动来实现快速完整的制动锁定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种完全靠电气作用产生制动力矩，具有制动力矩大、制动速度快、效果好、反映迅速、可靠性好、安全系数高的永磁直流电动机制动装置。

本发明所要解决其技术问题采用的技术方案是：通过给电动机端口外加能耗制动模块的方式实现纯电气能耗制动。它由输入电压检测模块、i个能耗制动模块和一个零压制动模块组成；基本特征在于供给电动机的直流电源首先输送到电压检测模块，电压检测模块电源输出端串联一个二极管D_o与后面的i个能耗制动模块k_i电源端相串联，最后再串接一个零压制动模块k_e，零压制动模块最终将直流电输送到永磁直流电动机；k_i段的能耗制动模块的动作锁定端通过一个二极管D_i连接后k_i+1制动模块的动作锁定端；电压检测模块的动作锁定端通过二极管D_si与各模块的动作锁定端连接，通过D_se与零压制动模块动作锁定端连接。制动模块可以是任意i个，i为大于等1的自然数。

本发明的优点与可取得的有益之处是基于能耗制动原理，采用模块化分段控制制动电流，在整个制动过程使得制动力矩基本保持不变、且制动力矩大、制动速度快、效果好、安全可靠成本低、使用寿命长的特点，可以应用于各种规格型号的永磁直流电动机。

附图说明

图1本发明结构示意图；

图2输入电压检测模块电路原理图；

图3某段能耗制动模块电路原理图；

图4零电压制动模块电路原理图；

图5一个分立元件构成的具有二段能耗制动模快分段式能耗制动电路特例。

具体实施方式

参阅附图1，电源首先输送到电压检测模块，由检测模块检测出电源通电与断电两种状态。在电源通电状态时控制端输出一个低电平信号将后面的所有制动模块锁死，电源通过二级管D₀与后面串联制动模块电源端连接最终向电机供电，此时所有制动模块均不动作，电动机处于正常工作状态。

当电源关断或电压降低到电动机停止电压时，输入检测模块检测到零电压或欠电压状态确认为电动机需要停止后，输入模块控制端转为高电平，取消了对后面电路的锁定，制动模块开始工作。

第一能耗制动模块开始动作，内部的功率晶体管饱和导通，电动机两端联接入一个能耗电阻，此时电动机处于发电状态，电枢将转子惯性机械能转化为电能送到能耗电阻上以发热的形式消耗，电动机实现制动运行。随着电动机制动时间的增加，电动机的能量渐渐消耗，转速不断降低，电枢两端的电压也不断降低；电压低到第一段设定电压后，第一模块因为电压过低而退出饱和状态，同时控制端输出高电平，后一级能耗制动模块开始动作，内部的功率晶体管饱和导通，重复第一能耗制动过程，以此类推直至最后一个模块。由于每个模块的制动电流可以通过调节能耗电阻从而保证了每个制动段的电压虽然不同，但制动电流却一样的效果。