轨道机车电控高压直流无刷雨刮电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及轨道机车电器技术领域，特别是一种机车电源为直流IlOV的机车车型中种采用电子定位、电子换向与电子驱动控制技术的无刷雨刮电机。
【背景技术】
[0002]我国所有整车电源为IlOV的国产轨道机车车型中所使用的雨刮电机均为有刷电机，其致命的弱点是换向碳刷和输出端复位电刷的磨损、火花烧蚀以及接触不良等使电机寿命大为缩短，复位可靠性大为降低。同时，这种电机噪音大、耗电、温升高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种轨道机车电控高压直流无刷雨刮电机。
[0004]—种轨道机车电控高压直流无刷雨刮电机，包括供电电源电路、控制执行电路、霍尔传感器信号采集电路、辅控微处理器智能控制电路和无刷电机运行电路；控制执行电路包括过流保护、间歇、刹车与速度控制；转速信号、复位信号通过霍尔传感器信号采集电路与所述辅控微处理器智能控制电路连接；操作控制指令与所述辅控微处理器智能控制电路连接；所述辅控微处理器智能控制电路、过流信号与所述控制执行电路连接；所述控制执行电路与无刷电机运行电路连接；
[0005]所述供电电源电路是指，由两只I欧姆功率电阻并联组成的取样电阻串联在主供电回路中，光耦输出端“/0VC”与所述控制执行电路中的过流信号输入端“/0VC”连接；降压电路将直流IlOV转换直流12V电压，给无刷电机控制装置及其附属电路供电。
[0006]无刷电机运行电路包括磁极位置传感器、以无刷电机控制装置为核心部件的驱动控制电路和功率驱动电路；所述控制执行电路与无刷电机运行电路连接，具体是指:所述控制执行电路、所述磁极位置传感器与所述无刷电机控制装置连接，所述无刷电机控制装置通过所述功率驱动电路与电机定子绕组连接。
[0007]本实用新型的积极效果:本装置工作电流低、效率高、无换向火花，可方便地进行无级调速与稳速控制；大大提高了轨道机车雨刮电机的操控特性与使用寿命。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的电气原理方框图。
[0009]图2为本实用新型的供电电源电路图。
[0010]图3为本实用新型的控制执行电路图(过流保护、间歇、刹车与速度控制)。
[0011]图4为本实用新型的霍尔传感器信号采集电路，包括复位信号图和转速信号图。
[0012]图5为本实用新型的辅控微处理器(CPU)智能控制电路。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0014]附图1为轨道机车电控高压直流无刷雨刮电机电气原理方框图。
[0015]附图2为供电电源电路，由电流取样电阻、信号隔离电路，高压降压电路及给无刷电机专用控制模块和辅控微处理器供电的稳压电路构成，提供12V、5V稳压电源。外部IlOV供电电源经电容去耦滤波后给驱动电路的功率管供电。主回路中还串有电流采样电路，在回路电流超出正常值时给出过流信号。
[0016]附图3为控制执行电路(过流保护、间歇、刹车与速度控制)，由⑶4011BM及信号比对电路构成。当该电路相应输入端接到过流信号(/0VC)、复位信号(/FR)和速度控制信号(PWM)后，将执行控制信号送到控制装置的相应输入端，达到控制电机运行的目的。
[0017]附图4为霍尔传感器信号采集电路，图中左边为雨刮位置复位信号采集电路，右边为电机转速信号采集电路。上述信号采集电路为辅控微处理器进行雨刮刹车控制和转速闭环控制提供数字信号。
[0018]附图5为辅控微处理器智能控制电路。当辅控微处理器接到雨刮器手动按钮的操作控制指令后，它能根据霍尔传感器采集的转速、复位信号进行研判，给控制执行电路发出复位信号(/FR)和速度控制信号(PWM)，然后由控制执行电路向专用控制模块发出动作指令信号以控制电机的运行，最后辅控微处理器根据反馈信号对动作指令进行适时修正，实施闭环控制，从而完成了对电机转速、稳速、间歇、停机复位的精准操控。
[0019]本实用新型所述的一种轨道机车电控高压直流无刷雨刮电机，包括供电电源电路(含过流取样电路)、控制执行电路(包括过流保护、间歇、刹车与速度控制)、霍尔传感器信号采集电路、辅控微处理器智能控制电路和无刷电机运行电路(包括磁极位置传感、以无刷电机专用控制模块为核心部件的驱动控制电路和功率驱动电路)。
[0020]在附图2所示的供电电源电路中，由两只I欧姆功率电阻并联组成的取样电阻串联在主供电回路中，当电流达到或超过所设定的保护值时，此电阻上的压降能使光耦PS2501动作。光耦输出端“/0VC”与控制执行电路(附图3)中的过流信号输入端“/0VC”连接。以高耐压DC/DC开关式降压转换器集成电路LPD3207为核心部件的DC/DC降压电路可将直流IlOV转换直流12V电压，给控制装置及其附属电路供电。另外，12V电压还作为稳压块7805的输入电压，7805输出的5V电压VCC给辅控微处理器(CPU)智能控制电路(附图5)中标有VCC的供电点供电。
[0021]在附图3所示的控制执行电路(过流保护、间歇、刹车与速度控制)中，CD4011BM为四2输入与非缓冲B系列门芯片，U9A、U9B、U9C、U9D分别为这款芯片中的四个2输入与非门。图中由这四个门电路所搭建电路的操作逻辑是:在电路处于复位状态的前提下，如果“/0VC”端变为零电平，则“/0VCR”端必为零电平，最终“RUN”端必为高电平。图中“0N/OFF”端与电机专用控制模块的“0N/0FF”引脚相连，控制逻辑是“0N/0FF”端为高电平时电机运行，为零电平时电机停转。当电机主供电回路电流超过所设定的保护值时，附图2中的光耦动作，光敏晶体管导通，“/0VC”端为零电平，“RUN”为高电平，“0N/0FF”晶体管导通，使“0N/0FF”端为零电平，电机停转，从而实现了单纯运用硬件对电机过流的快速保护。图中“/REST”端与辅控微处理器(附图5)的45脚(/REST)相连，“/REST”信号为复位信号，当在开机或过流保护过程中需要对逻辑电路进行复位的时候，辅控微处理器会给出一个“负跳变”的复位信号，利用电容的瞬间导通特性，将U9A的2脚瞬间置零，使电路回到初始状态。图中“PWM”端与辅控微处理器(附图5)的26脚(PffM)相连，当电机的工作电流正常时，“ /OVCR”始终处于高电平，辅控微处理器通过输出不同的PWM信号，对电机进行运行、停转和调速的精准控制。图中U9D电路设计为反相器形式，“