一種cw型電渦流測功機單管igbt大電流驅動電路的製作方法

2023-10-06 06:14:39

專利名稱：一種cw型電渦流測功機單管igbt大電流驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電渦流測功機驅動控制技術領域，尤其涉及一種cw型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路。
技術背景電渦流測功機主機是利用電流產生電渦流進而形成電磁力，給旋轉 機械施力的一種特殊裝置，它屬於大電流吸收裝置。因此，它的驅動輸 出級一直採用如圖l所示的電路。這種電路幾乎普遍都採用可控矽作輸 出級，採用移相觸發的方式進行勵磁電流控制。由於這種方式需要交流 同步信號，在電源受幹擾的地方(有變頻器用電，有發電機發電，有電力 測功機在工作)同步信號就難免將交流電源的幹擾引進了輸出系統，造 成了無控制輸出或形成輸出不受控，多數情況下使系統輸出產生振蕩， 難以滿足電渦流測功機使用現場的要求。這種情況一直影響著電渦流測 功機控制系統的穩定性、可靠性。 實用新型內容本實用新型提供的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電 路，由PWM信號控制電渦流主機勵磁線圈上的供電電流，從而使電渦流 測功機產生電渦流；進一步的目的是屏蔽對主機勵磁線圈供電的交流電 源及該驅動電路中的幹擾信號，避免對主機勵磁線圈產生影響，以提高 電渦流測功機的工作穩定性、可靠性，以滿足電渦流測功機使用現場的要求。一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其中該驅動電 路包括整流模塊、PWM信號驅動勵磁電流產生模塊，整流模塊輸入端連 接交流電源，其直流輸出端連接所述測功機主機線圈的一端，PWM信號 驅動勵磁電流產生模塊連接測功機主機線圈的另一端，其中，PWM信號 驅動勵磁電流產生模塊包括順次連接的信號隔離單元、功率放大單元和 勵磁電流產生單元。所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其中所述信號隔離單元包括一光電耦合器，功率放大單元包括功率放大器，勵 磁電流產生單元包括一IGBT功率管，其中，光電耦合器的輸入端用於接 收PWM信號，其輸出端連接功率放大器的輸入端，功率放大器的輸出端 與IGBT功率管的柵極連接，IGBT功率管的發射極接地，集電極連接主機 線圈的一端；主機線圈的另一端連接整流模塊直流輸出端的正極。所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其中該驅動電路還包括保護電路模塊，該保護電路模塊包括一端接在整流模塊 直流輸出端正極、 一端接地的壓敏器件，還包括一正極連接IGBT功率管 的集電極、負極連接整流模塊直流輸出端正極的續流管，以及一假負載 電路，該假負載電路連接在整流模塊直流輸出端正極與地之間。所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其中所述的壓敏器件為壓敏電阻。所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其中所 述IGBT功率管採用型號為SGL160N80UFD。所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其中該驅動電路還包括一用於對IGBT功率管散熱的風扇，連接在交流電源上。 本實用新型採用上述技術方案將達到如下的技術效果 本實用新型提供的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電 路，由於PWM信號電壓電源為直流電源，同時測功機主機線圈上的電源 是整流模塊提供的直流電，加在主機線圈中的勵磁電流就不會受交流電 源及其攜帶的幹擾波太大的影響，從而使主機線圈產生的勵磁電流就能 跟隨PWM控制信號而變化；PWM信號驅動勵磁電流產生模塊中，光電耦合 器將輸入的PWM信號進行了隔離傳遞，將低壓系統和高壓系統隔離，排 除了高壓系統對系統的影響，屏蔽幹擾信號；整流模塊中，交流電源先 經電源濾波器濾除雜波；保護電路模塊中，壓敏器件將高於其閾值電壓 的擾動電壓和主機線圈通斷電時產生瞬態高壓限掉，防止其衝擊IGBT功 率管；主機線圈產生的自感電勢通過續流管釋放掉，防止電壓積累對 IGBT功率管不利，並防止主機線圈斷電瞬間產生的瞬態高壓擊穿IGBT功 率管；因IGBT功率管的集電極、發射極間的阻抗很大，整流模塊的負載 相對很小，這樣在整流模塊與交流電源連通時，整流模塊輸出端的電壓 就會上升到交流電壓的峰值，IGBT功率管所承受的電壓就大，假負載電 路相當於為整流模塊提供了一個負載，可限制IGBT功率管集電極、發射 極間的電壓過高。另外，該驅動電路上還接有一用於對IGBT功率管散熱 的風扇，防止IGBT功率管流過大的勵磁電流時過熱損壞。本實用新型提 供的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，IGBT功率管釆用 SGL160N80UFD，能夠實現IGBT單管PWM控制輸出電流30A、長期工作溫度 不超過65'C，並具有有防高電壓擊穿，抗瞬態幹擾能力，可使電渦流測 功機輸出穩定、節約成本，優化了電路，提高了工作可靠性，可適應CW型電渦流測功機各種機型的勵磁電流加載需要。

圖l為現有技術中電渦流測功機的驅動電路原理框圖； 圖2為一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路工作原理框圖；圖3為一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路的電路圖。
具體實施方式
實施例一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其原理框圖如圖 2所示，該驅動電路包括整流模塊、PWM信號驅動勵磁電流產生模塊，整 流模塊輸入端連接交流電源，其直流輸出端連接所述測功機主機線圈的 一端，PWM信號驅動勵磁電流產生模塊連接測功機主機線圈的另一端，其中，PWM信號驅動勵磁電流產生模塊包括順次連接的信號隔離單元、 功率放大單元和勵磁電流產生單元。PWM信號的供電電源是由交流電整流、濾波而得到的直流電源，能 夠屏蔽相當一部分進入交流電源供電系統的幹擾波及其它信號的幹擾， 避免其電路輸出產生振蕩，提高電渦流測功機工作的穩定性和可靠性， 滿足電渦流測功機使用現場的要求。圖3為一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路圖，其信 號隔離單元包括光電耦合器U，功率放大單元包括功率放大三極體 V23，勵磁電流產生單元包括IGBT功率管V (採用型號為 SGL160N80UFD)，其中，PWM信號先經R48和電容C7組成的濾波電路濾除 高頻幹擾波後傳輸至開關三極體V18的基極，開關三極體V18的發射極接地、集電極連接光電耦合器U的輸入端2腳(即光電耦合器U中發光管的負極)，光電耦合器U的輸入端1腳(即光電耦合器u中發光管的正極)通 過分壓電阻R59連接+15V直流電源，光電耦合器U的輸出端5腳通過導向 二極體V22連接功放三極體V23的基極，功放三極體V23的集電極通過分 壓電阻R63連接+24V直流電源，其發射極通過分壓電阻R64連接IGBT功率 管V的柵極，IGBT功率管V的發射極接地、集電極通過控制開關F2連接電 渦流測功機主機線圈的一端X3/4，主機線圈的另一端X3/3連接整流模塊 Q直流輸出端的正極，整流模塊Q直流輸出端的負極接地；PWM信號控制 開關三極體V18的導通、截止從而使光電耦合器U中的發光管得電發光或 斷電熄滅，光電耦合器U中的發光管得電發光時，通過導向二極體V22驅 動功放三極體V23導通，其發射極輸出放大後的功率信號經分壓電阻R64 分壓後輸送至IGBT功率管V的柵極，驅動IGBT功率管V導通，輸出信號輸 送至主機線圈的X3/4端，整流模塊Q的直流輸出端正極連接主機線圈的 另一端X3/3，對主機線圈提供直流電源，通過P麗信號控制主機線圈得 到勵磁電流，使測功機產生電渦流。整流模塊Q的交流輸入端通過一電源濾波器Z2和一用於控制電源通 斷的交流接觸器Q0並聯在220V交流市電電源上，電源濾波器對市電中存 在的幹擾雜波有濾除作用，從而使主機線圈工作電壓少受幹擾。另外，本實用新型電路還包括保護電路模塊，該保護電路模塊包括 一壓敏電阻RY， 一續流管V24以及一由電阻R80、 R81串聯組成的假負載 電路，其中，所述壓敏電阻RY (採用型號為MYG-471V/14KA) —端接在 整流模塊Q直流輸出端的正極、另一端接地(其閾值電壓設定為正常穩 定情況下整流模塊Q的直流輸出電壓值)，壓敏器件將存在高於其閾值電 壓的擾動電壓，以及在主機線圈通斷電時產生瞬態高壓進行限幅，防止其衝擊IGBT功率管。續流管V24並聯在主機線圈兩端，正極連接IGBT功 率管V的集電極，負極連接整流模塊Q直流輸出端的正極，對主機線圈起 到續流的作用，將主機線圈產生的自感電勢通過續流管釋放掉，防止電 壓積累對IGBT功率管不利，並防止主機線圈斷電瞬間產生的瞬態高壓擊 穿IGBT功率管；負載電路相當於為整流模塊提供了一個負載，可限制 IGBT功率管集電極、發射極間的電壓過高。因IGBT功率管的集電極、發 射極間的阻抗很大，整流模塊的負載相對很小，這樣在整流模塊與交流 電源連通時，整流模塊輸出端的電壓就會上升到交流電壓的峰值，IGBT 功率管所承受的電壓就大，而該負載電路相當於為整流模塊Q直流輸出 端提供了一個負載，可限制加在IGBT功率管V上的集電極、發射極間的 電壓不致過高。此外，如圖3，該驅動電路中還設置有一個AC220V的風扇P，用於對 IGBT功率管進行通風散熱，風扇P的電源開關與加載勵磁電流的開關F2 一起連動，通過勵磁電流的開關連接在交流電源上，只要加勵磁電流， 風扇就開始對IGBT功率管進行散熱。輸出級功率管採用SGL160N80UFD型單管IGBT，其輸出電流為160A， 耐壓600V， CW型電渦流測功機需要的電流一般在16A左右，最大不超過 20A,該IGBT管的最大輸出電流是測功機最大工作電流的8倍以上，執行 測功機主機線圈驅動任務成本低，結構簡單，性價比高。加之保護電路 模塊的各種保護措施，能夠適應CW型電渦流測功機各種機型的勵磁電流 加載需要。
權利要求1、一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其特徵在於該驅動電路包括整流模塊、PWM信號驅動勵磁電流產生模塊，整流模塊輸入端連接交流電源，其直流輸出端連接所述測功機主機線圈的一端，PWM信號驅動勵磁電流產生模塊連接測功機主機線圈的另一端，其中，PWM信號驅動勵磁電流產生模塊包括順次連接的信號隔離單元、功率放大單元和勵磁電流產生單元。
2、 如權利要求1所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其特徵在於所述信號隔離單元包括一光電耦合器，功率放大單 元包括功率放大器，勵磁電流產生單元包括一IGBT功率管，其中，光電 耦合器的輸入端用於接收PWM信號，其輸出端連接功率放大器的輸入端， 功率放大器的輸出端與IGBT功率管的柵極連接，IGBT功率管的發射極接 地，集電極連接主機線圈的一端；主機線圈的另一端連接整流模塊直流 輸出端的正極。
3、 如權利要求1或2所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流 驅動電路，其特徵在於該驅動電路還包括保護電路模塊，該保護電路 模塊包括一端接在整流模塊直流輸出端正極、 一端接地的壓敏器件，還 包括一正極連接IGBT功率管的集電極、負極連接整流模塊直流輸出端正 極的續流管，以及一假負載電路，該假負載電路連接在整流模塊直流輸 出端正極與地之間。
4、 如權利要求3所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其特徵在於所述的壓敏器件為壓敏電阻。
5、 如權利要求4所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，其特徵在於所述IGBT功率管採用型號為SGL160N80UFD。
6、如權利要求1或2所述的一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流 驅動電路，其特徵在於該驅動電路還包括一用於對IGBT功率管散熱的 風扇，連接在交流電源上。
專利摘要一種CW型電渦流測功機單管IGBT大電流驅動電路，包括整流模塊、PWM信號驅動勵磁電流產生模塊以及保護電路模塊。整流模塊輸入端連接交流電源，其輸出端連接測功機主機線圈的一端，用於為測功機主機線圈提供直流電；勵磁電流產生模塊輸出端連接測功機主機線圈的另一端，控制主機線圈產生勵磁電流，從而使測功機產生電渦流；保護電路模塊，可保護勵磁電流產生模塊中的元器件正常穩定工作，從而達到使該驅動電路工作穩定，繼而使電渦流測功機穩定工作的目的。
文檔編號G01L3/22GK201138259SQ20072017504
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月4日 優先權日2007年12月4日
發明者任春豔, 劉仁傑, 楊敬偉, 王鳳魁, 王金才 申請人:凱邁(洛陽)機電有限公司