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摘要：电动托盘堆垛车采用蓄电池供电，直流电机驱动牵引，是工场、货仓、码头内装卸和短距离运输货物的理想工具。直流电机启动直接影响电机设备的使用寿命，全压直接启动电流高达额定电流的5~7倍，会引起电机发热，甚至损坏电机。直流电机软启动器实现了他励直流电机的平滑启动，和传统的启动方式相比，冲击电流和冲击转矩小、控制简单、重复性好、体积小，满足对他励直流电机的软启动、减速制动和正反转等需求，具有工程应用价值。
关键词：软启动器、直流电机
1详细的科学技术内容及基本理论
1.1是直流电机软启动原理
由于电机的启动电流很大，所以通过降低电枢两端的电压来使启动电流能够保持在安全值内，因此控制电枢两端的平均电压是本系统实现软启动的主要控制目标。本系统的PWM信号由DSP的比较单元和PWM电路产生，经过驱动模块控制功率开关器件，通过改变功率开关器件的通、断时间来控制电枢电压的平均值，即通过改变脉冲的占空比来调节输出电压的大小，也就是广泛应用的直流斩波器。
1.2是硬件总体结构及功能描述
在研究了现有的直流电机软启动技术的基础上，设计了基于DSP的他励直流电机软启动器。系统总体硬件电路如图3.1所示，整个系统主要由电源电路、功率驱动电路、保护电路和通信电路等组成。DSP控制电路由TI公司TMS320LF2407A构成，主功率电路采用IRF3205构成H桥式电路，功率驱动电路主要由IR公司的驱动器IR2110构成；保护电路包括过流保护、过压保护及过热保护。通信电路主要设计了RS232串行通讯接口。
开机初始化后通过读取命令寄存器MCMD值，判断电机当前状态：1表示启动，2表示停机，3表示已正常启动。当MCMD=1时，表示电机将启动，此时需要读取电机正反转寄存器MDIR值：1表示正转启动，2表示反转启动。当MDIR=1时，电机将正转软启动，此时置PWM控制策略寄存器PWMCW=1，并且设置动作寄存器ACTRA使H桥左桥臂上管PWM1低有效，下管PWM2强制低，右桥臂上管PWM3强制低，下管PWM4强制高。如此构成H桥受限单极性可逆PWM软启动控制策略，最后进入PWM控制策略入口。
2发现、发明及创新点
硬件上主要包括设计了电源电路、功率驱动电路、保护电路和通信电路等组成，采用PWM技术，以MOSFET为主开关元件对电枢两端电压进行调节，使电机在较小电压的状态下启动。
软件上控制DSP输出的PWM波形占空比从10%递增，最终达到90%，通过功率驱动电路控制MOSFET的导通，从而控制电机电枢的平均电压，使启动电磁转矩大于负载转矩，同时控制启动电流不超过2倍额定电流（2Ie）的逐渐上升，实现直流电机软启动。
3与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较
在电机调速、电平转换等功率驱动电路中，IGBT、MOSFET集成驱动电路得到越来越多的应用，国内外很多知名企业也相继推出了各自的智能驱动器。这些驱动器具有保护功能好、运行稳定、可靠性高、电路参数一致性好等诸多优点，但是同样存在弊端，如：需要单独的浮地电源以及驱动模块是单驱动等；需要4个隔离的驱动模块才能构成驱动全桥的逆变电路，这样就增加了系统成本，而且体积也大[1]。
文献[2]对无刷直流电机调速系统进行了研究，设计了基于IR2130的三相全桥式驱动电路，对自举电路的原理进行了详细介绍，通过改变功率开关器件的通、断时间来达到控制电机的目的，但是微处理器信号输入到IR2130时，必须采取隔离措施，增加了电路设计的复杂程度。文献[3]设计了基于IR2110的功率驱动电路，详细介绍IR2110H桥典型驱动电路以及自举电路的设计原理，虽然自举电容可以节省H桥一个浮动电源，却带来IR2110上端（HO）不能驱动100%占空比的PWM信号，因此，需要增加独立电荷泵电路给自举电容周期性充电或用浮动电源取代自举电路。
综上所述直流电机软启动器的性能好坏决定了系统运行的稳定性和可靠性。本文主要对直流电机软启动器的工作原理、控制策略以及电机保护等进行了详细的研究与设计。
4结束语
本文首先根据设计需求，确定控制电枢电压启动直流电机转动的设计方案，搭建了控制框图，采用PWM技术，以MOSFET为主开关元件对电枢两端电压进行调节，使电机在较小电压的状态下启动。设计了硬件电路，主要包括电源电路、功率驱动电路、键盘电路、RS232串行通讯接口电路和保护电路等；然后进行软件设计，使电机实现软启动、软制动、正反转等功能。
参考文献：
[1]王巍.无刷直流电机伺服控制系统的研究与设计[D].青岛大学，2012.
[2]常波.基于模糊PID算法的无刷直流电机调速研究与实现[D].电子科技大学，2012.