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新型直流电机软启动智能化模块来源于瑞达科技网
作者:佚名  文章来源:网络  点击数  更新时间:2011/1/25   文章录入:瑞达  责任编辑:瑞达科技

摘 要:本文开发了一种以蓄电池作为电源的直流电机启动用智能化模块,其智能化控制电路基于FPGA实现,通过削波PWM的方法调节启动时功率管触发脉冲的占空比,从而控制直流电机启动时的最大电流;同时采用了快速跟踪控制方案,在不超过最大启动电流的条件下,使启动时间趋向最短。模块采用准组件(MCM)技术进行封装,热阻小,稳定可靠。用此模块启动,电路中不再加限流电阻,节能效果好。
    关键词:直流电机 软启动 智能化模块
   
    1 模块的总体结构
    模块的总体结构框图如图1所示,包括FPGA控制部分、光电隔离、IGBT功率输出级、电流取样等。FPGA内部电路设计的功能框图如图2所示,由脉宽扩展、比较器、译码器、数据预置、数据锁存、地址译码等单元组成。可预置的八位计数器根据反馈电流转换后的输入信号进行串行计数,其输出与预存的数据比较后进行脉冲的扩展,最后再送入光电隔离和功率放大级。数据预置单元由两个RAM组组成,一个用来存放闭环控制时的最大启动电流占空比数据,一个用来存放开环控制的占空比数据。
   

   
    2 模块的封装
    SM-DC-MI模块的封装结构如图3所示。模块的外壳采用铝合金型材,散热性好。以IC芯片为核心的电路采用packthol标准化基板,重复性好。IC芯片极
   

    与功率管之间,以及与铝合金板壁之间用室温固化树脂浇灌绝缘,并防止打火。功率管与底座之间用金属化陶瓷片连接。IGBT引线面用传热性良好的陶瓷片压住管芯,并与上外壳散热片形成良好接触,使功率管达到双面散热,从而进一步改善功率输出管的散热性能。
    3 模块应用简介
    模块的闭环应用简图如图4所示。输出电压 与变频频率 的关系为:
    (1)
    或 (2)
    式中 为蓄电池电压, 为IGBT开通时间, 为占空比。电枢线圈电流有如下表达式:
    (3)
    式中 为电枢回路总电阻, 为与电机转矩惯量相关的等效电容。由式(3)可知,若等参量确定,便可确定相应的开通时间 ,随之占空比 亦已知。
   

   
    4 结 论
    本文所开发的SM-DC-MC蓄电池供点直流电机启动(调速)智能化模块,采用了数字化的控制方式,兼作开环控制与闭环控制两用,使用灵活。由于采用FPGA芯片来产生PWM脉冲,分立元件少,干扰较小,满足了模块智能化、小型化的要求。模块封装采用双面散热和MCM技术,热阻小,绝缘可靠。一般40kw以下的直流电机选用容量300A/600V以下的IGBT元件即可满足要求。

 

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