一种节能型电磁制动装置控制器的制作方法

本发明涉及一种节能型电磁制动装置控制器。

背景技术：

电磁制动器是工矿企业广泛使用的拖曳电机电磁制动的专用设备，在电气传动系统中起制动作用，被广泛应用于冶金、建筑、化工等电力传动系统。

电磁制动器具有结构简单，控制、安装方便等优点。作为电磁能量转换的一种应用方式，它是根据电磁感应原理，利用电磁制动器线圈通过额定励磁电流后产生相应电磁力，进而驱动制动器闸瓦动作的一种制动设备。

电磁制动器主要通过控制器发出的制动信号以电流的形式通过电磁体,利用改变通入电磁体的电流来改变制动器的制动力。制动器控制器的工作过程分为两个阶段：启动阶段和维持阶段。为了确保电磁制动器快速动作,启动阶段需要为制动器线圈提供较大的励磁电流并持续一定时间，确保制动器可靠动作；在维持阶段,制动器线圈通过维持较小的励磁电流来维持制动器衔铁提供足够的电磁力维持闸瓦的开合状态(制动器非制动状态)。制动器在非制动状态下处于开合状态，需要制动器线圈长时间保持恒定的励磁电流，以便驱动制动器衔铁为制动闸瓦提供足够的电磁力，维持其稳定的开合状态，因此励磁电流的大小将决定制动器的工作能耗。在实际工况下，由于电网电压变化而导致的制动器电源电压波动以及制动器线圈发热引起的阻抗降低都会导致励磁电流不稳定，从而影响制动器电磁力的稳定，这将威胁到制动器闸瓦能否可靠地处于开合状态。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种节能型电磁制动装置控制器，励磁电流可分时控制，在供电电压波动以及线圈阻抗变化情况下均能提供恒定励磁电流。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的节能型电磁制动装置控制器，包括交流电源，交流电源通过滤波器后输出正弦波电压至整流电路，整流电路分别连接制动器线圈和采样电路，制动器线圈和采样电路之间连接有开关器件，采样电路输出的信号送至延时选择电路，同时采样电路输出信号通过放大电路放大后也送至延时选择电路，延时选择电路输出信号至pwm开关调制与驱动电路，pwm开关调制与驱动电路输出信号至开关器件；还包括辅助电源，交流电源通过滤波器后还输出正弦波电压至辅助电源，辅助电源分别为延时选择电路、放大电路和pwm开关调制与驱动电路提供直流电。

进一步，所述开关器件包括igbt管t1，pwm开关调制与驱动电路输出信号至igbt管t1的栅极，igbt管t1的集电极连接制动器线圈，igbt管t1的发射极连接采样电路。

进一步，所述采样电路包括电阻r3，电阻r3的一端连接开关器件，电阻r3的一端与电容c3的一端之间还设有可调电阻r4，电容c3的另一端分别连接整流电路和电阻r3的另一端。

进一步，所述延时选择电路包括电压比较器u3，电压比较器u3的同相输入端分别连接电阻r8的一端和电容c4的一端，电压比较器u3的反相输入端分别连接电阻r9的一端和电阻r10的一端，电阻r9的另一端分别连接电阻r8的另一端、电压比较器u3的电源端、电阻r11的一端、两通道模拟多路复用器u4的电源端以及辅助电源，电容c4的另一端、电阻r10的另一端、电压比较器u3的接地端均接地，电阻r11的另一端分别连接电压比较器u3的输出端和两通道模拟多路复用器u4的控制端，采样电路输出的信号输入两通道模拟多路复用器u4的第一输入端，同时采样电路输出的信号通过放大电路放大后输入两通道模拟多路复用器u4的第二输入端，两通道模拟多路复用器u4的输出端输出信号至pwm开关调制与驱动电路。

进一步，所述放大电路包括运算放大器u2，运算放大器u2的电源端连接辅助电源，采样电路输出的信号送至运算放大器u2的同相输入端，运算放大器u2的反相输入端通过电阻r6接地，运算放大器u2的反相输入端还通过可调电阻r7连接运算放大器u2的输出端，运算放大器u2的输出端连接延时选择电路。

进一步，所述pwm开关调制与驱动电路包括电流模式pwm控制器芯片u5，电流模式pwm控制器芯片u5的电流检测输入端连接延时选择电路，电流模式pwm控制器芯片u5中误差放大器的输出端分别连接电阻r12的一端和电容c5的一端，电流模式pwm控制器芯片u5的基准电压输出端分别连接电容c6的一端和电阻r13的一端，电阻r13的另一端分别连接电容c7的一端和电流模式pwm控制器芯片u5的定时端，电阻r12的另一端、电容c5的另一端、电容c6的另一端和电容c7的另一端均接地，电流模式pwm控制器芯片u5的电源端连接辅助电源，电流模式pwm控制器芯片u5的电源端还连接npn型三极管q1的集电极，npn型三极管q1的发射极连接pnp型三极管q2的发射极，pnp型三极管q2的集电极接地，pnp型三极管q2的基极分别连接npn型三极管q1的基极和电流模式pwm控制器芯片u5的输出端，npn型三极管q1的发射极还连接开关器件。

进一步，还包括电阻r5和二极管d6，pwm开关调制与驱动电路分别连接电阻r5的一端和二极管d6的一端，电阻r5的另一端和二极管d6的另一端分别连接开关器件。

有益效果：本发明公开了一种节能型电磁制动装置控制器，与现有技术相比，具有如下的有益效果：

1)制动器励磁电流分时控制，启动阶段大电流，维持阶段小电流，降低制动器线圈功耗，实现节能；

2)在供电电压波动以及线圈阻抗变化情况下均能自动调节以提供恒定励磁电流；

3)启动电流和维持电流均可调，可以适应不同规格的制动器。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中节能型电磁制动装置控制器的框图；

图2为本发明具体实施方式中节能型电磁制动装置控制器的主电路图；

图3为本发明具体实施方式中放大电路的电路图；

图4为本发明具体实施方式中延时选择电路的电路图；

图5为本发明具体实施方式中pwm开关调制与驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。

本具体实施方式公开了一种节能型电磁制动装置控制器，如图1所示，包括交流电源1，交流电源1通过滤波器2后输出正弦波电压至整流电路3，整流电路3分别连接制动器线圈4和采样电路6，制动器线圈4和采样电路6之间连接有开关器件5，采样电路6输出的信号送至延时选择电路8，同时采样电路6输出的信号通过放大电路9放大后也送至延时选择电路8，延时选择电路8输出信号至pwm开关调制与驱动电路10，pwm开关调制与驱动电路10输出信号至开关器件5；还包括辅助电源7，交流电源1通过滤波器2后还输出正弦波电压至辅助电源7，辅助电源7分别为延时选择电路8、放大电路9和pwm开关调制与驱动电路10提供直流电。图2为主电路，受限于页面篇幅，无法将整个电路放进去，因此，其他部分电路由图3-5来呈现。

如图2所示，整流电路3包括二极管d1，二极管d1的阳极连接二极管d2的阴极，二极管d2的阳极连接二极管d4的阳极，二极管d4的阴极连接二极管d3的阳极，二极管d3的阴极连接二极管d1的阴极。

如图2所示，制动器线圈4两端并联二极管d7。节能型电磁制动装置控制器还包括电容c1，电容c1的一端分别连接二极管d3的阴极、电阻r1的一端和二极管d7的阴极，电容c1的另一端连接电容c2的一端，电阻r1的另一端连接电阻r2的一端，电阻r2的另一端、电容c2的另一端以及采样电路6中电阻r3的另一端均接地。

如图2所示，开关器件5包括igbt管t1，pwm开关调制与驱动电路10中npn型三极管q1的发射极输出信号至电阻r5的一端，电阻r5的另一端连接igbt管t1的栅极，且电阻r5两端还并联二极管d6，igbt管t1的集电极连接制动器线圈4，igbt管t1的发射极连接采样电路6中电阻r3的一端。

如图2所示，采样电路6包括电阻r3，电阻r3的一端连接开关器件5中igbt管t1的发射极，电阻r3的一端与电容c3的一端之间还设有可调电阻r4，电容c3的另一端接地，电容c3的另一端还连接电阻r3的另一端。

如图2所示，辅助电源7的第一交流输入端口连接二极管d1的阳极，辅助电源7的第二交流输入端口连接二极管d4的阴极，辅助电源7的直流输出端口分别连接延时选择电路8中电阻r9的另一端、放大电路9中运算放大器u2的电源端和pwm开关调制与驱动电路10中电流模式pwm控制器芯片u5的电源端。

如图4所示，延时选择电路8包括电压比较器u3，电压比较器u3的同相输入端分别连接电阻r8的一端和电容c4的一端，电压比较器u3的反相输入端分别连接电阻r9的一端和电阻r10的一端，电阻r9的另一端分别连接电阻r8的另一端、电压比较器u3的电源端、电阻r11的一端、两通道模拟多路复用器u4的电源端以及辅助电源7，电容c4的另一端、电阻r10的另一端、电压比较器u3的接地端均接地，电阻r11的另一端分别连接电压比较器u3的输出端和两通道模拟多路复用器u4的控制端，采样电路6中电容c3的一端输出的信号输入两通道模拟多路复用器u4的第一输入端，同时采样电路6中电容c3的一端输出的信号通过放大电路9放大后输入两通道模拟多路复用器u4的第二输入端，两通道模拟多路复用器u4的输出端输出信号至pwm开关调制与驱动电路10中电流模式pwm控制器芯片u5的电流检测输入端。

如图3所示，放大电路9包括运算放大器u2，运算放大器u2的电源端连接辅助电源7的直流输出端口，采样电路6输出的信号送至运算放大器u2的同相输入端，运算放大器u2的反相输入端通过电阻r6接地，运算放大器u2的反相输入端还通过可调电阻r7连接运算放大器u2的输出端，运算放大器u2的输出端连接延时选择电路8中两通道模拟多路复用器u4的第二输入端。

如图5所示，pwm开关调制与驱动电路10包括电流模式pwm控制器芯片u5，电流模式pwm控制器芯片u5的电流检测输入端连接延时选择电路8中两通道模拟多路复用器u4的输出端，电流模式pwm控制器芯片u5中误差放大器的输出端分别连接电阻r12的一端和电容c5的一端，电流模式pwm控制器芯片u5的基准电压输出端分别连接电容c6的一端和电阻r13的一端，电阻r13的另一端分别连接电容c7的一端和电流模式pwm控制器芯片u5的定时端，电阻r12的另一端、电容c5的另一端、电容c6的另一端和电容c7的另一端均接地，电流模式pwm控制器芯片u5的电源端连接辅助电源7的直流输出端，电流模式pwm控制器芯片u5的电源端还连接npn型三极管q1的集电极，npn型三极管q1的发射极连接pnp型三极管q2的发射极，pnp型三极管q2的集电极接地，pnp型三极管q2的基极分别连接npn型三极管q1的基极和电流模式pwm控制器芯片u5的输出端，npn型三极管q1的发射极还连接电阻r5的一端。

下面分析本发明的控制器如何控制电磁制动装置的启动和维持状态，以及制动器线圈4电流的稳定。

控制装置供电后电路正常工作，电流模式pwm控制器芯片u5内部误差放大器输出端comp稳定在一个固定值，经电流模式pwm控制器芯片u5内部两个二极管降压以及电阻分压后，提供电流模式pwm控制器芯片u5内部电压比较器的基准电压，在振荡周期开始时，一个开关周期也同时开始，电流模式pwm控制器芯片u5的电流检测输入端信号i送到内部与基准电压进行比较，产生的误差信号送到电流模式pwm控制器芯片u5内部的脉宽调制电路，完成输出脉冲宽度的调制。启动状态时，电流采样信号isense比较小，脉宽调制电路会使输出脉冲宽度较宽，则开关器件5中igbt管t1的导通时间较长，主电路中流过制动器线圈4的电流有效值较大；维持状态时，放大后的电流采样信号eisense比较大，脉宽调制电路会使输出脉冲宽度变窄，则开关器件5中igbt管t1的导通时间变短，主电路中流过制动器线圈4的电流有效值减小。此外，启动状态下制动器线圈4的电流可通过改变图2中电阻r4的大小来调节，维持状态下制动器线圈4的电流则可通过改变图3中电阻r7的大小来调节。

如果交流电源电压由于电网电压升高或由于线圈长时间通电发热导致阻抗降低而引起制动器线圈4的电流上升，则电流模式pwm控制器芯片u5的电流检测输入端的电流采样值变大，脉宽调制电路会使输出脉冲的宽度变窄，则开关器件5中igbt管t1的导通时间变短，使制动器线圈4的电流有效值变低，从而保持制动器线圈4的电流的恒定，反之亦然。