[發明專利]直流電機力矩控制器

無效

• 申請號: 201110376717.2
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102386821A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 許瑞敏
• 申請（專利權）人: 許瑞敏
• 主分類號: H02P7/28
• 分類號: H02P7/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及直流電機力矩的控制領域，特別涉及直流電機力矩智能控制器。

背景技術

目前，力矩電機的控制器均采用三相開環進行調壓和調速，這種控制器，隨著電機負載的增加，電機的轉速越來越慢，電機轉速變慢后，其扭矩便減少，這就要求不斷調節力矩電機控制器的速度給定以減少力矩電機的速度，如果調節不及時，便會造成電機堵轉現象。如收線機的工字輪在收線時都是通過力矩電機來實現的。因此，本領域內的技術人員便發明了一種能夠自動調節輸出電壓以達到自動調節力矩電機轉速的力矩電機控制器。查中國專利數據庫，一公告號為CN201403069Y，名稱為“力矩電機控制器”的發明專利，公開了如下內容：一種力矩電機控制器，其特征在于：包括與力矩電機負載連接的輸入端，輸入端連接有整流濾波器，整流濾波器的輸出端連接同步取樣變壓器和三極管回路，然后再經過反相器連接到555芯片的2腳，555芯片的3腳連接放大控制過零觸發芯片MOC3020，MOC3020再連接到雙向可控硅，555芯片的5腳還連接有給定電壓。這種結構的力矩電機控制器，采用三相交流進行控制，其力矩慣比量低，低速時轉矩小，輸出扭矩小，長時間堵轉時會發熱導致燒壞電機，且電機的反應速度慢；在電機突然停止時，變壓器容易燒壞，而經常采用的直流電機力矩控制器，采用限流來控制電機的轉速，其電機的電流會受轉速變化影響，因而，其控制效果不夠理想。

發明內容

鑒于背景技術存在的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種實現力矩和轉速雙閉環控制的直流電機力矩控制器。

為此，本發明是采用如下技術方案來實現的：一種直流電機力矩控制器，包括單片機、電流取樣電路和可控硅，所述電流取樣電路與單片機相連，所述單片機的輸出端與所述可控硅相連，其特征在于所述控制器還設有電壓采樣電路，所述電壓采樣電路與直流電機相連，所述單片機的輸入端連接有給定電壓或給定電流。

所述給定電壓和給定電流通過連接的可調電位器實現。

本發明的這種結構，由于電機轉速與電機反電動勢成正比，力矩與電機電流成正比，故而可實現電壓和電流的雙閉環來控制電機扭矩，使電機在低速狀態下也有較大的扭矩，同時使得電機在堵轉時不會發熱，保護了電機，與傳動的控壓和限流的直流控制器不同，通過電位器給定轉速和力矩，單片機能夠自動進行調節，其電機電流不會受轉速變化的影響，使電機在額定電流范圍內發揮最佳效果，因而有效節省了電能，與傳統的力矩電機相比，其節能在30％以上。

附圖說明

下面再結合附圖進一步描述本發明的有關細節。

圖1為本發明的結構框圖；

圖2為本發明的電路原理圖。

具體實施方式

參照附圖，這種直流電機力矩控制器，包括單片機IC、電壓取樣電路、電流取樣電路和可控硅，所述單片機連接一脈沖變壓器MC1，可控硅SCR1、SCR2與脈沖變壓器相連，所述電流取樣電流設置在直流電機與單片機之間，所述控制器還設有電壓采樣電路，所述電壓采樣電路與直流電機相連，即將電壓采樣電路連接在單片機與直流電機之間，可控硅的輸出端分別連接在電流取樣電路和電壓取樣電路端，該電壓取樣電路采樣的電壓為直流電機的反電動勢，所述電流取樣電路的S1端得到的電流即為電機電流，電阻R28端的電壓即為電機反電動勢，在單片機的輸入端連接有給定電壓或給定電流，因此，直流電機可以根據給定的電流或電壓進行工作，其中給定電壓或給定電流是通過電位器來實現的。由于電機的扭矩和轉速是與電機的工作電壓和工作電流成正比的，故而，通過電位器，即可給直流電機設定轉速和扭矩。

本發明是按照如下方式進行控制的：按照設定的扭矩和轉速，即設定直流電機的工作電壓和工作電流，單片機按照設定的參數發送脈沖信號給可控硅，使得可控硅打開α角，可控硅打開α角的大小與單片機發送的脈沖信號強度有關，可控硅的輸出端與直流電機連接，電流采樣電路采集的電流送到單片機內的PID控制器與設定的電流比較后，再由單片機處理，如此形成電流閉環控制。使得直流電機在設定的工作電流下工作，即按照設定的力矩工作。同理，電壓采樣電路采集到的直流電機的反電動勢與給定的電壓在單片機內的PID控制器比較后，單片機也通過可控硅來控制直流電機，形成電壓閉環控制，使得直流電機可在設定的電壓下工作，即按照設定的轉速來工作。因而，通過電位器是來設定電機的轉速和扭矩時，通過本發明的雙閉環控制，電機的電流不會受轉速變化的影響，這樣就可使直流電機在額定電流范圍內發揮最佳效果。

本發明的這種控制器，可廣泛應用到數控機床、自動化設備、印刷機械、繞線設備、包裝機械等領域內，具有電機反應速度快，線性度好，低速轉矩大，節能的優點。