專利名稱：直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法及電路的制作方法
直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法及電路
l支術(shù)令頁域本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)或控制直流電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩的裝置，尤其涉及用 于該裝置的直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)反電勢的精確采樣方法，特別是涉及利用所述旋轉(zhuǎn)反電勢控制電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法及電路。
背景J支術(shù)永磁直流有刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度控制一般釆用電樞電壓反饋。由于永磁直流有 刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)存在較大內(nèi)電阻，在低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，很小的阻力會(huì)引起速度較大幅度變化，所以這 種方法只能間接控制轉(zhuǎn)速。要達(dá)到精確控制永磁直流有刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，現(xiàn)有技術(shù)中 最好的方法包括安裝測速發(fā)電機(jī)測速和安裝光電編碼測速器。但這兩種方法需要額外安裝 測速裝置，需要對(duì)成品永磁直流有刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行改裝
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種既 能精確控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，又不須對(duì)該驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行改裝的直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法及 電路。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可以通過釆用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 提出一種直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法，包括以下步驟，
① 供電源借助供電電子開關(guān)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行脈沖供電；
② 在供電兩脈沖間隔期間采樣所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)電樞的旋轉(zhuǎn)反電勢，作為所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn) 速的表征量；
③ 將采樣所得的旋轉(zhuǎn)反電勢與給定速度電壓進(jìn)行比較，得出誤差電壓；
④ 根據(jù)所述誤差電壓調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的供電脈沖寬度，直至所述誤差電壓趨近于零， 實(shí)現(xiàn)對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)。
設(shè)計(jì)一種直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制電路，包括供電源和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，提供脈沖供電的供電 電子開關(guān)、采樣電子開關(guān)、速度給定電位器、電壓保持器、誤差比較器和脈寬調(diào)節(jié)器；所述
供電源通過供電電子開關(guān)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接；在所述供電電子開關(guān)關(guān)斷期間，釆樣電子開關(guān)
根據(jù)蓋供電電子開關(guān)輸出的同步信號(hào)Usyn接通驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電樞電路，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電樞的旋 轉(zhuǎn)反電勢作為轉(zhuǎn)速采樣電壓Us,通過所述電壓保持器輸入誤差比較器，該誤差比較器將所述 轉(zhuǎn)速采樣電壓Us,與速度給定電位器送來的基準(zhǔn)電壓Uref比較得出誤差電壓UOT，所述脈寬 調(diào)節(jié)器根據(jù)該誤差電壓U^調(diào)節(jié)供電脈沖寬度。
本發(fā)明是對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用脈沖供電，在供電間隙期間檢測驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出的電壓，以此電 壓作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度量采樣并和速度給定電壓進(jìn)行比較，用其誤差去控制供電脈沖寬度，進(jìn) 行速度控制。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的技術(shù)效果在于能對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制， 不需在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝任何測速裝置。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的電路原理圖2是上述實(shí)施例 一 中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電電壓Up和轉(zhuǎn)速采樣電壓Usam的波形圖； 圖3是上述實(shí)施例一的具體電路圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的電路原理圖5是上述實(shí)施例二中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電電壓Up和轉(zhuǎn)速采樣電壓U，的波形圖； 圖6是上述實(shí)施例二中，直流斬波器采用的主開關(guān)元件采用場效應(yīng)管的具體電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。 本發(fā)明直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法，如圖l、圖4所示，包括以下步驟，
① 供電源l借助供電電子開關(guān)61、 62對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7進(jìn)行脈沖供電；
② 在供電兩脈沖間隔期間采樣所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)7電樞的旋轉(zhuǎn)反電勢，作為該驅(qū)動(dòng)電機(jī)7 轉(zhuǎn)速的表征量；
③ 將釆樣所得的旋轉(zhuǎn)反電勢按給定比例截取并與給定速度的模擬電壓進(jìn)行比較，得出 誤差電壓；
根據(jù)所述誤差電壓反復(fù)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的供電脈沖寬度，直至所述誤差電壓趨
近于零，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)。
所述供電電子開關(guān)可采用晶閘管全波整流電路61,如圖l所示，利用晶閘管陽極電壓 過零的時(shí)間點(diǎn)至移相控制角之間的0 a非供電時(shí)間區(qū)間，采樣所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的電壓。所述 供電電子開關(guān)可釆用直流斬波器，如圖4所示，利用斬波器供電間隔期間，采集所述驅(qū)動(dòng)電 機(jī)7的旋轉(zhuǎn)反電勢。
本發(fā)明直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制電路，如圖l和圖4所示，包括供電源1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)7， 提供脈沖供電的供電電子開關(guān)61/62、采樣電子開關(guān)5、速度給定電位器2、電壓保持器IO、 誤差比較器3和脈寬調(diào)節(jié)器41/42;所述供電源1通過供電電子開關(guān)6與驅(qū)動(dòng)電機(jī)7電連接； 在所述供電電子開關(guān)6關(guān)斷期間，采樣電子開關(guān)5根據(jù)該供電電子開關(guān)61、 62輸出的同步信 號(hào)Us，接通驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的電樞電路，于是該驅(qū)動(dòng)電機(jī)7電樞的旋轉(zhuǎn)反電勢就作為轉(zhuǎn)速采樣電 壓Us自經(jīng)所述電壓保持器IO保持短暫穩(wěn)定并輸入誤差比較器3,該誤差比較器3將所述轉(zhuǎn)速 采樣電壓Us^與速度給定電位器2送來的基準(zhǔn)電壓Uref比較得出誤差電壓Uerr,所述脈寬調(diào) 節(jié)器41/42根據(jù)該誤差電壓Uerr以調(diào)節(jié)供電脈沖寬度.
實(shí)施例一所述供電電子開關(guān)采用單向晶閘管全波整流電路61，脈寬調(diào)節(jié)器釆用移相 控制觸發(fā)電路41,如圖1至3所示。在晶閘管陽極電壓過零的時(shí)間點(diǎn)至移相控制角之間的0 ct非供電時(shí)間區(qū)間，電壓采樣開關(guān)5導(dǎo)通，電壓采集器9采樣電機(jī)無源時(shí)的端電壓并衰減反 相后，該電壓作為永磁直流有刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的表征量。此量送電壓保持器IO,然后送入誤差 比較器3，與速度給定電位器2給出的電壓量進(jìn)行比較，得出的誤差電壓放大后送移相控制 觸發(fā)電路41。根據(jù)誤差情況，移相控制觸發(fā)電路41調(diào)整單向可控硅晶閘管61的導(dǎo)通控制角 a。達(dá)到速度反饋調(diào)節(jié)目的。其中續(xù)流二極管8是起輔助作用的，其作用為在供電開關(guān)7 關(guān)斷后的短時(shí)間內(nèi)，為永磁直流有刷電動(dòng)機(jī)電樞電感續(xù)流。驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電電壓Up和轉(zhuǎn)速采 樣電壓Usam的波形圖如圖2所示。
實(shí)施例二所述供電電子開關(guān)采用PWM斬波器62,脈寬調(diào)節(jié)器采用PWM控制器42。 PWM斬波器62的主開關(guān)元件采用場效應(yīng)管，如圖4至6所示，具體工作原理如下交流供 電源l，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的PWM斬波器62 (按固定頻率如180HZ周期的開通關(guān)斷)向驅(qū)動(dòng)電 機(jī)7提供脈沖電壓使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。電壓采集器9采集驅(qū)動(dòng)電機(jī)端電壓并衰減反相，然后送入電 壓采樣開關(guān)5。此開關(guān)在PWM斬波器62的兩供電脈沖之間的時(shí)間間隔內(nèi)，以采樣驅(qū)動(dòng)電機(jī) 7無源時(shí)的旋轉(zhuǎn)反電勢，作為永磁直流有刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的表征量。此量送電壓保持器IO， 然后送入誤差比較器3，與速度給定電路給出的電壓量進(jìn)行比較，得出的誤差電壓放大后送 PWM控制器42。 PWM控制器42根據(jù)誤差情況，自動(dòng)輸出適當(dāng)寬度的脈沖去控制PWM斬 波器62。達(dá)到速度反饋調(diào)節(jié)目的。驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電電壓Up和轉(zhuǎn)速釆樣電壓Us^的波形圖如圖 5所示。
權(quán)利要求
1.一種直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于包括以下步驟，①供電源(1)借助供電電子開關(guān)(61，62)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)進(jìn)行脈沖供電；②在供電兩脈沖間隔期間采樣所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)電樞的旋轉(zhuǎn)反電勢，作為所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)轉(zhuǎn)速的表征量；③將采樣所得的旋轉(zhuǎn)反電勢與給定速度電壓進(jìn)行比較，得出誤差電壓；④根據(jù)所述誤差電壓調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)的供電脈沖寬度，直至所述誤差電壓趨近于零，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)。
2. 如權(quán)利要求l所述的直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于所述供電電子開關(guān)(61)采用晶閘管全波整流電路，利用所述晶閘管陽極電壓過零的時(shí)間點(diǎn)至移相控制角之間的o cc非供電時(shí)間區(qū)間，采樣所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)的旋轉(zhuǎn)反電勢。
3. 如權(quán)利要求l所述的直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于所述供電電子開關(guān)(62) 采用直流斬波器，在斬波器兩供電脈沖之間的時(shí)間間隔內(nèi)，采樣所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)的旋 轉(zhuǎn)反電勢。
4. 一種直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制電路，包括供電源(1)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7),其特征在于還 包括提供脈沖供電的供電電子開關(guān)(61， 62)、采樣電子開關(guān)(5)、速度給定電位器(2)、 電壓保持器(IO)、誤差比較器(3)和脈寬調(diào)節(jié)器(41， 42);所述供電源(l)通過供電 電子開關(guān)(61， 62)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)電連接；在所述供電電子開關(guān)(61， 62)關(guān)斷期間， 釆樣電子開關(guān)(5)根據(jù)該供電電子開關(guān)(61， 62)輸出的同步信號(hào)U，接通驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7) 的電樞電路，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)電樞的旋轉(zhuǎn)反電勢作為轉(zhuǎn)速采樣電壓Us,經(jīng)所述電壓保持 器(10)輸入誤差比較器(3),該誤差比較器(3)將所述轉(zhuǎn)速采樣電壓Us皿與速度給定 電位器(2)送來的基準(zhǔn)電壓l^f比較得出誤差電壓Um，所述脈寬調(diào)節(jié)器(41， 42)根據(jù) 該誤差電壓Uerr調(diào)節(jié)供電脈沖寬度。
5. 如權(quán)利要求4所述的直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制電路，其特征在于所述供電電子開關(guān)(6)為直流斬波器，該斬波器的主開關(guān)元件為絕緣柵場效應(yīng)管MOS和絕緣柵場效應(yīng)晶體管 IGBT。
6. 如權(quán)利要求4所述的直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制電路，其特征在于所述供電電子開關(guān)(6) 是單向晶閘管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制方法及電路，包括供電源(1)借助供電電子開關(guān)(61，62)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)進(jìn)行脈沖供電；在供電兩脈沖間隔期間采樣所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)電樞的旋轉(zhuǎn)反電勢，作為所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)轉(zhuǎn)速的表征量；將采樣所得的旋轉(zhuǎn)反電勢與給定速度電壓進(jìn)行比較，得出誤差電壓；根據(jù)所述誤差電壓調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)的供電脈沖寬度，直至所述誤差電壓趨近于零，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)。本發(fā)明的技術(shù)效果在于能對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，不須在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝任何測速裝置。
文檔編號(hào)H02P7/285GK101098118SQ20071007510
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者光 邱 申請(qǐng)人:光 邱