制动器的控制器演讲稿

1,电磁制动器控制器研制报告,2,目录,一、控制器研制项目背景二、控制器的具体研制过程三、设计相关电路图四、仿真结果五、测试结果,3,一、控制器研制项目背景,4,一、控制器研制项目背景,控制器主要作用是产生控制信号，并以电流或者电压的形式作用的电磁线圈上，从而实现对电磁制动器的控制。制动器控制器的工作过程分为两个阶段：吸合阶段和吸持阶段。为了确保电磁制动器迅速打开，吸合阶段的大电流持续的时间一定要足够长；但时间也不能过长，因为在通过大电流的时候电磁线圈的温度会很快的升高，如果时间过长，电磁线圈很容易烧毁，所以这个时间要精确控制；在吸持阶段，电磁线圈只需要一个比较小的电流就可以维持吸合的状态，如果维持电流过大，不仅浪费电能，而且电磁铁的温度会一直比较高，影响设备的使用寿命。但是如果电流过小的话就有可能造成电磁吸力过小，吸合失败，造成电磁制动器的误动。因此，在吸持阶段也需要对电流的大小进行精确的控制。另外，制动,5,一、控制器研制项目背景,器工作现场工况条件很差，其供电电源可能会有较大的电压波动、电流谐波等电能质量问题。因而控制器的好坏直接关系到电磁制动器能否正常工作。目前，常见的控制系统设计方法是采用数字电路控制晶闸管的移相触发，通过调节晶闸管导通时刻的相位来达到控制输出的目的。可数字电路结构复杂、使用寿命短、抗扰性能力差、移相触发角较大时控制精度会降低，在恶劣的工况条件下，制动器可能发生误动。,6,二、控制器的具体研制过程,7,二、控制器的具体研制过程,1、研制目的本项目是为了解决工业中电磁制动器启动时需要高电压或大电流（强励起动）启动后只需要低电压或小电流来维持(弱励保持)的要求而提出来的，设计电路简单，抗干扰能力强，能适应不同型号电磁制动器的控制要求，能够有效的克服现有技术的缺点，能保证电磁制动器安全可靠稳定的运行，并能降低耗能。,8,二、控制器的具体研制过程,2、设计原理本次设计中的控制系统是采用采用模拟电路设计实现，其工作原理是输入工作电压一路通过两个大电容串联后再与一个小电容并联而构成的滤波电路进行滤波得到稳定的正弦波信号，之后再将得到的正弦波通过由四个二极管组成的单相桥式不可控整流电路进行不可控整流得到脉动直流，同时输入的工作电压另一路经过辅助电源电路降压和稳压后给控制电路和保护电路中的芯片提供工作电压，同时为过零触发电路提供信号采集端口，过零触发电路从辅助电源电路中采集电网电压同步信号同过零触发电路中前馈环节提供的基准电压进行比较，比较后的结果送给555定时器构成的两个单稳态触发器，两个单稳态,9,二、控制器的具体研制过程,门电路的逻辑运算，之后将运算后的信号送给开关管的驱动电路，利用这两个单稳态触发器之间的协调来控制全控型开关IGBT的大导通和小导通，进而控制电磁线圈两端的电压。即在电磁制动器吸合过程采用一片555定时器产生较大大的占空比信号来控制开关管的大导通，电磁线圈两端电压达到吸合时所需的高电压，启动后电磁制动器进入维持阶段，此时利用另一片555定时器产生的较小的占空比信号来控制开关管的小导通，电磁线圈两端电压即降到维持阶段所需的低电压。为了适应不同型号电磁制动器本设计采用了时间继电器来控制电磁制动器吸合阶段冲击电压持续的时间，在两个555定时器上各加了一个可调电阻来调节冲击电压和维持电压的大小。,10,二、控制器的具体研制过程,3、实验参数具体要求（1）冲击电流（5AI10A），冲击时间(0.3St0.6S)，保持电流（0.07Ai0.2A）（2）产生大导通占空比42%48%，小导通13%16%（3）要求包括开路保护、短路保护、欠压保护。开路保护要求当未接负载时能关闭IGBT；短路保护要求当产生过流时能及时关闭制动器；欠压保护要求当输入电压降低到170V时能关闭制动器,11,二、控制器的具体研制过程,12,二、控制器的具体研制过程,上图是表示本次电磁制动器控制系统的结构框图，在图中，输入的交流电源1一路经主电路中的滤波电路3进行滤波，滤除谐波和平滑波形，经滤波电路3滤波后的波形再经整流电路5进行整流，将交流电整成脉动直流，整流后的电压波形经IGBT周期截断得到想要的电压供给电磁线圈15。输入的交流电源1另一路经控制电路中的辅助电源电路2降压和稳压后给过零触发电路4、555定时电路6和7、逻辑门电路8、驱动电路9、欠压保护电路12、短路保护电路13、开路保护电路14等电路提供工作电源，同时给过零触发电路4提供信号采集端口，过零触发电路4从辅助电源电路2中采集电压信号和前馈环节提供的基准信号作比较，之后将输出的,13,二、控制器的具体研制过程,信号分别送给555定时电路6和555定时电路7，两个定时电路的输出再经过逻辑门电路8的变换后送给开关元件的驱动电路9，驱动电路9在电磁制动器启动和维持阶段受不同的555定时电路控制，通过555定时电路输出信号占空比不同使得驱动电路9输出的驱动信号不同。利用两个555定时电路来控制开关元件IGBT导通角的大小，这就能得到在电磁制动器吸合和维持阶段电磁线圈所需电压。欠压保护电路12是从主电路中提取整流电路后的电压信号，当电源电压低于临界电压时，保护电路动作，给555定时电路发送置位信号，关断开关管IGBT，电磁铁断电松开；短路保护电路13是也通过提取主电路的电流值，和设定的电流值作比较,14,二、控制器的具体研制过程,当短路故障发生瞬间，提取的电流值大于设定值，保护动作；开路保护电路14是在电磁制动控制器没有接负载的情况下，向两个555定时器发送置位信号使IGBT关断，电磁制动器断电停止工作。,15,三、设计相关电路图,16,三、设计相关电路图,主电路图,17,三、设计相关电路图,电源辅助电路图,18,三、设计相关电路图,过零触发电路图,19,三、设计相关电路图,555定时电路原理图,20,三、设计相关电路图,逻辑关系时序图,21,三、设计相关电路图,IGBT驱动电路图,22,三、设计相关电路图,欠压保护电路图,23,三、设计相关电路图,短路保护电路图,24,三、设计相关电路图,开路保护电路图,25,四、仿真结果,26,四、仿真结果,主电路仿真结果,27,四、仿真结果