[发明专利]一种基于开关电路的直流有刷电机调速系统

说明书

本发明涉及一种基于开关电路的直流有刷电机调速系统，包括控制器、驱动电路、开关网络、电池组、通信模块、数据采集模块及充放电控制模块；所述的控制器、驱动电路、开关网络与电池组依次串接，所述数据采集模块包括电压采集模块、电流采集模块与温度采集模块，分别与控制器及电池组相互连接，通信模块与控制器相互连接，充放电控制模块与控制器及电池组相互连接。本发明通过驱动电路使开关网络达到工作的条件，进而控制电池组的工作状态，实现一种电池轮换方式，通过改变电池的数量和接入方式，达到对直流有刷电机分级调速的功能，达到提高电池利用效率的目的。

技术领域

本发明属于直流有刷电机调速控制领域，涉及一种基于开关电路的直流有刷电机调速系统。

背景技术

直流有刷电机具有良好的启动和调速性能，常应用于对启动和调速有较高要求的场合，如大型可逆式轧钢机、龙门刨床、电力机车、造纸和印刷机械、船舶机械、大型精密机床和大型起重机等生产机械中。直流有刷电机在工业民用行业中得到广泛地使用，为了实现直流有刷电机转速的调整，需要先检测电机的旋转速度，然后再加以控制。常规情况下基于直流有刷电机的调压系统是通过DC/DC变换器实现的，DC/DC变换器将输入的固定直流电压通过变换器变成可变的直流电压，再通过相应的反馈装置实现电机调速。但是这种基于DC/DC变换器的调速方式只适用于小功率的电机调速如1KW以下的电机等。对于较大功率的电机如电流超过30A以上时则DC/DC成本会大幅度增加而可靠性降低，不适合于电动车或电动船等环境比较差的条件下使用。

传统直流有刷电机有三种调速方式：1.电枢回路串电阻；2.改变电枢电压；3.改变磁通大小。方式1电枢回路串电阻调试，是通过电阻分压来消耗一部分能量实现电机调速，浪费了电能。方式2改变电枢电压，如前所述通过DC/DC的方法目前小功率比较常见，而大功率特别是环境恶劣的场合会造成成本升高或可靠性降低和维护困难的情况。3，改变磁通大小，受电机结构和设计影响其调速范围和性能有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于开关电路的直流有刷电机调速系统，通过简单的开关电路实现大功率和高可靠性的直流电机调速，使电动车或船等运输工具成本降低且维护简单容易。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于开关电路的直流有刷电机调速系统，其特征在于：

包括控制器、驱动电路、开关网络、电池组、通信模块、数据采集模块及充放电控制模块；所述的控制器、驱动电路、开关网络与电池组依次串接，所述数据采集模块包括电压采集模块、电流采集模块与温度采集模块，分别与控制器及电池组相互连接，通信模块与控制器相互连接，充放电控制模块与控制器及电池组相互连接。

所述开关电路、电池组及直流有刷电机连接方式为：包括n个单刀单掷开关K1、K2、……Kn，n个电池1,2，……n，n个单刀双掷开关k1，k2，……kn，n个单刀单掷开关K1、K2、……Kn一侧相连，且与电动机相连，单刀单掷开关K1另一侧与电池1正极及单刀双掷开关kn的第二引脚相连，电池1负极与单刀双掷开关k1的COM脚相连，单刀单掷开关K2另一侧与电池2极及单刀双掷开关k1的第二引脚相连，电池2负极与单刀双掷开关k2的COM脚相连，以此类推，单刀单掷开关Kn与电池n极及单刀双掷开关kn-1的第二引脚相连，电池n负极与单刀双掷开关kn的COM脚相连，n个单刀双掷开关k1，k2，……kn第一引脚相连，且与电动机相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明通过改变外围开关电路控制电池的接入数量和方式，从而改变直流有刷电机的端电压，实现直流有刷电机的分级调速。通过该外围开关电路，能够实现不同档位的切换。在同一档位时，不同开关动作，电池的接入方式和数量不同，但速度相同。在档位切换时，控制不同的开关动作，选择不同的电池接入数量和方式，达到速度的切换。