[实用新型]蓄电池车辆VDMOS管斩波器装置

说明书

本实用新型涉及一种采用VDMOS功率场效应晶体管并联所组成的直流斩波器装置，作为低电压蓄电池车辆驱动用直流电动机调速装置。

目前，包括电动汽车，电动叉车，电动平板车在内的蓄电池车辆的驱动速度控制大部分采用电阻有级调速，少部分采用普通晶闸管直流斩波调速。存在的主要问题是高能耗，低效率和经济技术指标低及可靠性差。吉林市电瓶车厂生产的BD2C蓄电池车辆是采用串电阻三级调速方式，调速电阻要消耗大量的电能，因而效率低，切换电阻的接触器频繁在大电流时切换，因而维修量大。上海起重电器厂生产的一种KDS4－48／C蓄电池叉车采用可控硅直流斩波调速方式，能够实现无级低能耗调速，但其斩波频率低，只能达到200Hz左右，有失控现象存在，影响其可靠性。

本实用新型的目的在于提供一种新型的直流斩波器装置，适用于144V以下蓄电池车辆的直流电动机驱动调速。它不仅提高了效率，而且控制简单，具有更高的可靠性。

图1是本实用新型的主电路原理图，图2是安放主控元件功率场效应晶体管的双层结构主控盘的半剖图。

下面结合图1和图2详细说明本实用新型的工作原理及结构特点。

利用VDMOS功率场效应晶体管易于并联的特点，可采用16－60只功率场效应晶体管T并联构成直流斩波器，使得该斩波器调速装置的最大输出功率达30kw，最大输出电流达500A。

驱动电动机运行的动力源是蓄电池组E。车辆运行方向的改变是通过正反向接触器ZC，FC变换电动机电枢M的接线方向，而励磁线圈F的电流方向保持不变来实现的，续流二级管Df为斩波器关断时的电动机电枢M和励磁线圈F提供了续流回路，以保证电动机电枢电流的连续。

由于功率场效应晶体管组成的斩波器开关速度快，对大电流进行关断时所可能产生的尖峰电压和电压过冲采用了电容Cs、Cc、Cd及二级管Ds、Dc、Dd组成的具有针对性的综合吸收措施，使之限制在安全运行允许的范围内。

对于关断吸收电容Cs中吸收的能量采用了由脉冲变压器Bs，再生用二级管Dg构成的能量再生式反馈电路，将吸收能量的大部分再生反馈到电源E中去，降低了斩波器的损耗，提高了效率。

并联的功率场效应晶体管T的电路布局是采用图2所示的双层圆形分布的对称结构，配以相适应的栅极驱动电路，栅极去耦电阻Rg和源极均流电阻Rs，保证并联各器件中电流的均衡性，满足应用要求。

本实用新型的控制电路是由直流——直流逆变电源，电压给定环节，电流检测信号放大隔离整定，PI调节器，振荡器，控制脉冲信号形成电路，栅极驱动电路和保护电路等几大部分组成。

从分流器R上检测到的电流信号很微弱，因而放大后，用光电耦合方式隔离，将整定好的信号供电流闭环控制和保护使用。在电流调节过程中，采用平均值控制，瞬时值保护。电流平均值与给定电压比较综合后的值确定了斩波器的导通比。振荡器决定了斩波频率。为保证控制的可靠性，专门设置了栅极驱动电路。根据蓄电池车辆的工作特点设计了直流－－－－直流逆变电源，为控制电路提供合适的控制电源。在保护电路中设置了过流，过载，过热，失控，蓄电池欠压等保护措施，确保整个系统工作安全，可靠，操作方便。

主控盘采用图2所示结构的目的是为了使各并联支路的电参数一致性好，易于散热，便于引线安装及其它电气元器件的布放配置。主控盘是通过绝缘螺杆（1），压紧螺母（2），（19）把各部分连接固定成一个整体的，中间由绝缘垫（9）将主控盘隔成上下两部分，以便斩波器阳极和阴极引线。每个功率场效应晶体管T通过固定螺钉（13）和固定螺母（14）固定在铝散热盘（15）上，铝散热盘（15）既是功率场效应晶体T的散热媒介也是功率场效应管T的漏极，又是斩波器的阳极。每个功率场效应晶体管T的源极分别经固定在浮铜板（6）上的均流电阻Rs由浮铜板（6）表面的浮铜汇接成斩波器的阴极。功率场效应晶体管T的栅极则分别经一个栅极去耦电阻Rg接至浮铜板（6）表面与均流电阻Rs绝缘的铜环上，集中引出栅极控制线。为避免浮铜板（6）变形及减小引线接触电阻，在斩波器阴极采用了导电性能良好的铜板做引线接触压板（5），金属的引线压板（3）和固定压板（8）将浮铜板（6）和铜质引线板（4）卡紧，引出至电源E的负极。在斩波器阳极用金属引线接触压板（16），固定压板（11）和引线压板（18）将铜质的阳极引线板（17）卡紧引出接至续流二极管Df的阳极。