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节
能
ENERGYCONSERVATION
2013年第4期（总第367期）
煤矿用稀土永磁无刷直流电动机驱动电路设计
曹忠侠”，马超”，周健
（1.抚顺中煤科工安全仪器有限公司，辽宁抚顺113122； 2.飞利浦（中国)投资有限公司，辽宁沈阳110013）
摘要：在研究煤矿用稀土永磁无刷直流电动机原理的基础上，设计电动机的驱动和保护电路。根据无刷直流电动机的工作原理，采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT)作为电动机逆变单元的核心元件，使用专用集成驱动芯片VLA517-01R为核心格建IGBT的驱动保护电路。驱动电路和控制电路之间采用高速光辆隔离，避免了控制电路对驱动电路的干扰，保证了系统的可靠遗行。通过试验证明，所设
计的电路驱动能力强、稳定性好，在过流情况下能可靠地关断IGBT，并输出故障反馈信号。关键调：煤矿；无刷直流电动机；IGBT；驱动和保护
中图分类号：TM33文献标识码：A文章编号：1004-7948(2013)04-0068-03 doi; 103969/j. issn. 1004 7948. 2013. 04. 017
引言
煤矿生产过程中，使用设备多、需求动力大，动
力的来源多为稀土永磁无刷直流电动机。稀土永磁无刷直流电动机具有结构简单、体积小、输出转矩大、便于采用电力电子元件进行可靠控制等优点，在提运机、矿车、发掘机等煤矿设备中广泛应用。目前，煤矿用稀土永磁无刷直流电动机已成为煤矿生产领域的主要电气设备，其性能好坏直接关系到煤矿安全生产能否颗利进行。因此，设计性能可靠、实用性强、稳定性好的电动机驱动、保护电路具有重要的现实意义。
本文在对煤矿用稀土永磁无刷直流电动机理论分析的基础上，设计了其驱动保护电路，使用6 只IGBT单管搭建了稀土永磁无刷直流电动机的驱动电路，在IGBT的集电极和发射极之间设置 RCD缓冲电路，控制瞬态过电压，保证功率器件可靠动作。本文以专用集成驱动芯片VLA517-01R 为核心设计了IGBT驱动和保护电路，其在电路故
障时，可靠关断IGBT，并发出警告信号。 1稀土永磁无刷直流电动机
煤矿用稀土永磁无刷直流电动机原理如图1 所示。稀土永磁体装配到电动机的转子上，电动机采用瓦形永磁体径向充磁结构。由于电枢磁势通过永磁体，水磁体磁导率接近空气，所以这种电动
万方数据
机电枢反应电感小，对气隙磁场畸变小，机械特性硬。定子上嵌放电枢绕组，电动机绕组分为A、B、C 三相，通入直流电流后产生的电枢磁势与永磁体产生的转子磁势相互作用，产生转矩驱动电动机运转。
定子、水磁体一
电橱绕组、
R
FeE
e
图1煤矿用稀土永磁无刷直流电动机原理图
煤矿稀土永磁无刷直流电动机在运行实际过程中，会受到外界的作用力，如摩擦力、电磁阻力等，电动机的出力必须满足操作要求，所以电动机必须输出足够的转矩。在电动机运转过程进行合理换相，是电动机控制部分的核心内容。为了建立煤矿用稀土永磁无刷直流电动机的数学模型，首先作如下假设：
1）设电动机的磁路是线性的，不考虑饱和效应； 2)不考虑电动机的磁滞损耗。
有限转角永磁无刷直流电动机的动态方程如式(1)所示：