[实用新型]一种基于H桥的直流电机调速装置

说明书

本实用新型公开了一种基于H桥的直流电机调速装置，包括控制器模块和控制电路，其特征在于，所述的控制器模块包括CPU控制器，所述CPU控制器设有16路数字输入输出、6路模拟输入、1路光纤通讯口、1路速度传感器输入、4路高频脉冲输出，所述CPU控制器连接有控制屏；所述控制电路包括直流电机和H桥，所述直流电机通过H桥连接电源，所述CPU控制器的4路高频脉冲输出连接H桥的控制端IGBT。本直流电机控制系统具备有计算速度快、采样精度高、抗干扰能力强，能够实现直流电机的有效调节及控制。

技术领域

本实用新型涉及一种基于H桥的直流电机调速装置，通过该装置控制系统，可实现对直流电机的有效调速，控制精度高，调节性能好，适用于直流电机控制类的产品场合，属于电机控制技术领域。

背景技术

直流电动机由于其优越的启动性能和调速性能，能够产生较大的启动转矩，能够在宽广的范围内平滑而经济地调节速度，被广大行业中大量应用，是一种很常见的电机。传统地，直流电机的调速多采用降压或者串电阻方式来实现，但存在启动电流过大、调速不准确、人为因素多等问题，严重影响电机的安全运行。本实用新型要解决的是直流电机稳定、可靠调速的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何对直流电机进行及时、准确、可靠的控制。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种基于H桥的直流电机调速装备，包括控制器模块和控制电路，其特征在于，所述的控制器模块包括CPU控制器，所述CPU控制器设有16路数字输入输出、6路模拟输入、1路光纤通讯口、1路速度传感器输入、4路高频脉冲输出，所述CPU控制器连接有控制屏；所述控制电路包括直流电机和H桥，所述直流电机通过H桥连接电源，所述CPU控制器的4路高频脉冲输出连接H桥的功率元件IGBT控制端。

优选的，所述CPU控制器由ARM、DSP和FPGA构成，所述的ARM为STM32F103系列微控制器芯片，所述的DSP为Piccolo系列芯片32位浮点DSP处理器，所述的FPGA为EP2C8Q208C8可编程逻辑芯片。

优选的，所述4路高频脉冲输出通过磁隔离芯片ADUM1200连接H桥的IGBT。

电机电枢电压控制通过H桥的方式来实现，总回路电源取自不间断电源UPS，通过对IGBT的触发，不仅可以控制电枢的输出电压；通过对IGBT的触发顺序控制，可以调节电机的正反转。励磁控制回路在保持采用了原始设计的基础上，增加一组LC回路滤波，过滤干扰，形成较为平滑且稳定的直流励磁电压。IGBT的信号均由控制板的CPU控制系统发出，根据设定的电机转动方向、启动电流的大小以及设定的转速要求，自动调整导通顺序或者脉冲宽度。

附图说明

图1为本实用新型提出的励磁绕组回路和电枢绕组回路；

图2为本实用新型提出的控制部分原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。参照图1所示，H桥的整体控制均由CPU控制器完成。具体的过程为CPU控制器收到控制屏或者远方控制屏的输入指令，解码确认后进行PID计算调节，并将结果形成PWM脉冲信号，隔离放大后，驱动H桥IGBT功率元件，H桥由Q1，Q2,Q3,Q4构成。当为正转指令时，CPU控制器触发Q1和Q4,电流经开关MK正极，Q1，电机M，Q4和开关负极流回电源负极，电机正转；当为反转指令时，触发Q2和Q3即可完成。同时可以不断根据电机的电流电压、转速反馈，实时调节PWM的脉宽，来实现对电机电枢电压的控制，从而完成直流电机的整体系统的调速。

下面详细叙述控制器的组成，参照图2所示，主要包括：CPU控制器、电源、光纤通信以及数字量模拟量输入输出、速度传感器输入和高频脉冲输出、人机界面等部分。具体配置了16路DO输入、输出、6路模拟信号输入、1路光纤通讯口、1路网络接口、1路速度传感器输入，4路高频脉冲输出。