常用调速控制器及其工作原理

1.DKM-3型调速控制器

DKM-3型调速控制器总体电路由走行电路、油泵电动机电路和照明信号电路组成，如图7-14所示。

图7-14 DKM-3型脉冲调速控制器总体电路框图

走行电路主要对走行电动机实施起动、停车、调速、反转和制动等控制。它包括操作电路、主电路、触发脉冲产生电路和失控保护电路。从控制关系上看，在走行电路中，操作电路控制了主电路和触发脉冲产生电路；触发脉冲电路所产生的脉冲U_g1、U_g2、U_g3去控制主电路，从而达到对走行电动机的调速要求；失控保护电路接收主电路的失控信号之后，再去控制操作电路，切断车辆电路，以防发生事故。

油泵电动机电路受油泵开关控制，主要对油泵电动机实施起动和停止控制。起动油泵电动机时带动液压油泵转动，为起升、倾斜、横移等油缸供应高压油液。

照明信号电路受照明信号开关的控制，主要控制灯光、喇叭、音响等。

2.QBZ3-7型调速控制器

QBZ3-7型调速控制器是DKM-3型调速控制器的改进型，该调速控制器与DKM-3型相比具有以下特点：

1）调速方式为调频调宽混合调速式，全速行驶时采用接触器短接主晶闸管方式，调压比更大，电动机功率可得到充分发挥。

2）设有软起动慢加速电路，因此起步平稳，调速均匀。

3）电动叉车的油泵电动机采用全电压起动方式，使用一个接触器代替了原来叉车的一套起动电路，因此电路得到简化。

4）指令信号产生电路采用了无滑动摩擦的动铁片式变压器结构，从而避免了老式滑动式变阻器的断丝、接触不良等弊病。

3.EV100型调速控制器

美国通用电气公司（GE）的EV100型电动车辆调速控制器是专门为直流电动机驱动的电动车辆所设计的。北京叉车厂、合肥叉车厂等生产的1.5t电动叉车上，采用了该调速控制器。

（1）EV100型调速控制器的参数 EV100型调速控制器是集晶闸管、晶闸管导通角控制电路和晶闸管保护器件于一体的，对直流电动机进行调压—变流控制的装置。有关参数见表7-1。

表7-1 EV100型调速控制器的有关参数

（2）电动叉车的控制电路与工作 电动叉车的电路由驱动控制电路、提升电动机控制电路、转向泵电动机控制电路和辅助电器电路等组成。驱动控制电路指驱动电动机的主电路、操作电路、保护电路、再生制动控制电路等。EV100型调速控制器控制的电动车辆电路，如图7-15所示。

图7-15 EV100型调速控制器控制的电动车辆电路

1）驱动控制电路。由电动机的电枢，磁场绕组，换向接触器F、R，晶闸管T1、T2、T3等组成，即电动机的调压变流控制电路。主电路如图7-15中的粗实线部分所示。

电路中接触器F、R与磁场绕组配合，实现电动机的旋向变换，即当接触器F的线圈通电时，其常开触点闭合，电流经F→磁场绕组→接触器R的常闭触点→电动机电枢→电流传感器→回到蓄电池的负极，此时电动机磁场中的电流是从左到右的。电动机正转，驱动车辆前进。而当接触器R的线圈通电时，其常开触点闭合，电流经R→磁场绕组→接触器F的常闭触点→电动机电枢→电流传感器→回到蓄电池的负极，此时电动机磁场中的电流是从右到左的。电动机反转，驱动车辆后退。

在换向电路中，接触器的两对触点的状态是相反的，即常闭触点断开时常开触点闭合。这样连接电路，既可避免磁场电路被短路，又可防止因故障造成两接触器线圈同时吸合时，致使电动机烧毁。

主电路中，晶闸管T1改变蓄电池加到电动机上的电压，从而控制通过电动机的电流，调整其输出转矩实现调速。晶闸管T1的导通时间越长或频率越高，施加到电动机上的电压就越高，电动机的转速也越高。主晶闸管T1的导通受触发电路的控制，T1导通后，触发电路同时产生触发脉冲使续流晶闸管T2导通，向电容器C充电，其方向为上正下负。根据加速踏板的信号，触发电路适时地产生触发脉冲，使关断晶闸管T3导通。电容器C向晶闸管T1的阴极放电，致使T1截止。可见，关断晶闸管T3的触发脉冲相对于主晶闸管T1触发脉冲出现得越晚，晶闸管T1的导通时间就越长，电动机上电流的平均值也越大。同样，晶闸管T1在单位时间内的开关次数越多，即频率越高，电动机上电流的平均值也越大。EV100型电动车辆调速控制器就是根据加速踏板的指令信号，经其内微处理器的分析计算，确定晶闸管T1的导通时间和频率，实现车速控制的。

晶闸管T1导通时，其阳极与阴极间有一定的电压降，在车辆全速运行时，控制电路将全速接触器1A的线圈接通，触头1A闭合。蓄电池的电压全部加到电动机上，电动机获得最大的输出转矩。

主晶闸管T1上设有一只温度传感器t，如果调速控制器的温度过高，传感器将信号送入控制电路，自行断开电动机的电路，实现过热保护。

在主电路中还有两只续流二极管VD1、VD2，用于晶闸管T1关断时，为电动机的磁场和电枢提供自感电动势的泄放回路，使电动机的电流波形趋于平滑。主电路中的电流传感器用于检测电动机上通过的电流，可通过电流表显示其值，也可用于电路控制和保护的指令信号。

驱动电动机的操作控制电路如图7-15中的右半部分所示，由电源开关、座位开关、起步开关和加速踏板、换（方）向开关、控制电路板和相应的接触器线圈等组成。

接通电源开关，控制电路及触发电路处于待命状态。将换向开关推到所需的位置，在座位开关接通（座椅复位）、制动踏板放松的条件下，稍微踏下加速踏板。换向接触器R或F的线圈通电，相应触头动作，继续踏压加速踏板，车辆即可平稳起步。车辆的起步时间可通过控制电路板预置。加速踏板踏压得越低，车辆的运行速度越高。

车辆使用中，如果座椅没有复位、制动踏板未放松，或开关因故障不能接通，均会造成车辆不能起步。

2）油泵电动机的电路。起升电动机的主电路受接触器P的控制，当接触器P的线圈通电后，其常开触点闭合，电动机的电路接通，电动机运转，驱动液压系统使货物提升。在操作电路中可以看出，当接通电源开关和座位开关后，操作液压系统多路换向阀的提升手柄。提升开关接通，接触器P线圈通电。操作液压系统多路换向阀的倾斜手柄，倾斜开关接通，接触器P线圈通电。倾斜油缸调整门架及货叉的倾斜角度。

在液压转向的车辆上，设有转向泵驱动电动机的电路。转向泵电动机由接触器SP控制，接通电源开关和座位开关后，接触器SP的线圈即通电，液压转向系统工作。

3）再生制动电路。再生制动时电动机作发电机运行，可使车轮制动或减速时的能量转化成电能回馈到蓄电池（向蓄电池充电），车辆制动或减速时的能量40%～60%是可以回收的，其中有10%～20%可转化成电能向蓄电池充电，达到节能的目的。(www.xing528.com)

实现再生制动的两个条件：一是电动机应运行在发电状态；二是发电机产生的电能（由制动能量转换而来）应通过适当的电路反馈到蓄电池。

直流串励电动机作发电机运行构成再生制动，使车辆的动能得以回收有两种情况：一是电动车辆下坡时，电动机的转子转速因阻力减小而升高，当超过最高允许转速时，应转入再生制动状态。二是车辆减速时，将车辆动能转换成电能，反馈到电源中去。

为了使电动机运行在发电状态，需要使转子电磁电动势加到磁场绕组上产生的励磁电流使磁场加强，即与励磁电流的方向相同，实现自励。

EV100型电动叉车的再生制动控制电路，由接触器RB、二极管VD3、再生制动传感器、二极管VD1和VD2等组成。在再生制动功能起作用时，接触器RB的线圈通电，其触点断开，如图7-16a所示。电动机在外力拖动状态所产生的电动势经VD3和再生制动传感器及VD1向蓄电池充电，并通过VD2向磁场供电。此时，磁场绕组中电流产生的磁场与剩磁的方向相同（即磁场的方向没有改变），电枢产生足够的电动势向蓄电池充电。图7-16b所示为电动机运行状态时的电枢导体电流、电枢导体受力和电枢的转矩和旋转方向。图7-16c所示为发电机运行时，磁场方向、电枢的旋转方向和转矩方向未变时的感生电动势的方向，值得注意的是电枢的旋转方向和转矩方向没有改变是由于车辆下坡或减速时的惯性造成的。

图7-16 再生制动时的电路和电动机的工作状态

a）再生制动电路图 b）电动状态 c）发电再生制动状态

再生制动时，过大的脉冲充电电流对蓄电池的充电是有害的，此时，可以通过控制电路依据再生制动传感器提供的信号进行设定。

4.萨牌H系列调速控制器

（1）萨牌H系列调速控制的特点 意大利萨牌（ZAPI）电气公司为电动车辆控制所设计的H系列调速控制器，是集MOS-FET场效应晶体管、场效管控制电路及其保护器件于一体的，对直流电动机进行调压—变流控制的装置。H系列电动叉车调速控制器与传统的晶闸管控制器相比具有如下特点：

1）控制器件工作频率高，可达18kHz，电动机和蓄电池的工作电流平稳，减少了冲击电流，延长了电动机的使用寿命。

2）具有自诊断电路，功能强。可对整个系统进行适时检测，发现故障即时保护，并通过发光管显示，系统工作安全可靠，诊断查找故障更加方便。

3）控制器软硬件程序分离，可根据需要设置控制器的功能类型、配置及系统参数。

4）调速控制器内部设有接触器线圈吸收电路，接触器触头可实现无弧分断。

5）逻辑控制板与功率单元置于同一密闭空间，可避免水、酸、气和灰尘的侵蚀。检修更换控制器十分方便。

6）采用MOSFET控制电动机电路，管压降小，可降低电压损失，控制器发热量也小。

7）控制器中逻辑卡具有蓄电池电量监测功能，蓄电池电量不足时，能及时报警指示，防止电池过量放电造成寿命缩短。

8）配置功能强大的手持单元。可以记录控制器的工作时间、最后出现的5个故障或错误动作、故障发生时的温度及时间；可设置控制器的类型和参数；可实时显示电动机的电流、电压、蓄电池电压等参数及电路的连接状况。

（2）萨牌H1型调速控制器的结构布置 H1型调速控制器由驱动控制电路、提升电动机控制电路和辅助电器电路等组成。驱动控制电路指驱动电动机的主电路、操作电路、保护电路等，如图7-17所示。

图7-17 H1型调速控制器的结构布置图

（3）萨牌H2B调速控制器的电路 H2B型调速控制器控制的电动叉车电路，应用于中等吨位电动叉车，如图7-18所示。

图7-18 H2B型调速控制器控制的电动叉车电路

思考题

1.电动叉车蓄电池有何特点？

2.试述直流电动机的结构。

3.简述直流电动机的工作原理。

4.如何理解串励式直流电动机特性？

5.串励式直流电动机如何进行换向控制和调速控制？

6.常用的调速控制器有哪几种？