摘 要：本文开发了一种以蓄电池作为电源的直流电机启动用智能化模块，其智能化控制电路基于FPGA实现，通过削波PWM的方法调节启动时功率管触发脉冲的占空比，从而控制直流电机启动时的最大电流；同时采用了快速跟踪控制方案，在不超过最大启动电流的条件下，使启动时间趋向最短。模块采用准组件（MCM）技术进行封装，热阻小，稳定可靠。用此模块启动，电路中不再加限流电阻，节能效果好。
    关键词：直流电机 软启动 智能化模块
   
    1 模块的总体结构
    模块的总体结构框图如图1所示，包括FPGA控制部分、光电隔离、IGBT功率输出级、电流取样等。FPGA内部电路设计的功能框图如图2所示，由脉宽扩展、比较器、译码器、数据预置、数据锁存、地址译码等单元组成。可预置的八位计数器根据反馈电流转换后的输入信号进行串行计数，其输出与预存的数据比较后进行脉冲的扩展，最后再送入光电隔离和功率放大级。数据预置单元由两个RAM组组成，一个用来存放闭环控制时的最大启动电流占空比数据，一个用来存放开环控制的占空比数据。
   

   
    2 模块的封装
    SM-DC-MI模块的封装结构如图3所示。模块的外壳采用铝合金型材，散热性好。以IC芯片为核心的电路采用packthol标准化基板，重复性好。IC芯片极
   

    与功率管之间，以及与铝合金板壁之间用室温固化树脂浇灌绝缘，并防止打火。功率管与底座之间用金属化陶瓷片连接。IGBT引线面用传热性良好的陶瓷片压住管芯，并与上外壳散热片形成良好接触，使功率管达到双面散热，从而进一步改善功率输出管的散热性能。
    3 模块应用简介
    模块的闭环应用简图如图4所示。输出电压 与变频频率 的关系为：
    （1）
    或 （2）
    式中 为蓄电池电压， 为IGBT开通时间， 为占空比。电枢线圈电流有如下表达式：
    （3）
    式中 为电枢回路总电阻， 为与电机转矩惯量相关的等效电容。由式（3）可知，若等参量确定，便可确定相应的开通时间 ，随之占空比 亦已知。
   

   
    4 结 论
    本文所开发的SM-DC-MC蓄电池供点直流电机启动（调速）智能化模块，采用了数字化的控制方式，兼作开环控制与闭环控制两用，使用灵活。由于采用FPGA芯片来产生PWM脉冲，分立元件少，干扰较小，满足了模块智能化、小型化的要求。模块封装采用双面散热和MCM技术，热阻小，绝缘可靠。一般40kw以下的直流电机选用容量300A/600V以下的IGBT元件即可满足要求。