[發明專利]一種用于控制航空工業用直流電機的無級調速裝置

有效

• 申請號: 201210457134.7
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103812402A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 夏筱筠;劉飛;霍淑蘭;郭建;陸迺田;李南
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司
• 主分類號: H02P7/28
• 分類號: H02P7/28
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明屬于一種直流調速裝置，適合在數控機床領域使用，具體地說是一種對機床主軸等進行無級調速的裝置。

背景技術

直流調速裝置是數控機床應用中較為典型的一種裝置。隨著交流變頻調速技術的快速發展，雖然直流調速一統天下的格局已被打破，但由于其具有良好的起動、制動、正反轉及調速性能，目前在航空工業用數控機床的調速領域中仍占有一定地位，特別是一些對精度、快速性要求較高的場合。

現有的直流調速系統結構形式種類繁多，驅動電路復雜、驅動本身消耗的功率大，而可控硅直流調速裝置由于其具有良好的靜態特性,如阻斷電壓高,漏電流小,導通時壓降小,電流容量大,過載能力強等；同時具有良好的開關特性,因此在直流調速系統中備受親睞。

發明內容

針對現有技術中直流伺服控制器的驅動電路復雜、驅動本身消耗的功率大等不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、小功率的直流伺服驅動裝置。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種用于控制航空工業用直流電機的無級調速裝置，其特征在于：給定積分器、速度調節器、電流調節器、觸發脈沖發生器和可控硅裝置順序連接；電流正反饋電路的輸入端與可控硅裝置輸出端連接，輸出端與電流調節器的輸入端連接；用于測量電機轉速的測速反饋電路輸出端與速度調節器輸入端連接；

給定積分器：將上位機輸入的電壓或電流參考信號在預設的啟動時間后輸出；

速度調節器：將來自給定積分器的參考信號與來自測速反饋電路的反饋信號進行比較，并將其差值進行放大后輸出至電流調節器；

電流調節器：將電流進行放大處理后輸出至觸發脈沖發生器；

觸發脈沖發生器：用于電流調節器輸出轉變為寬度可調的脈沖信號，從而控制可控硅裝置導通。

電流正反饋電路：從主回路取樣的電流信號放大，輸出至電流調節器；

所述速度調節器采用運算放大器1N1；運放1N1的反相輸入端與給定積分器的輸出端、測速反饋電路輸出端連接，正相輸入端通過電阻接地，輸出端通過可調電阻RP6、電阻R21與電流調節器連接。

所述電流調節器采用運算放大器2N3；運放2N3的反相輸入端與速度調節器連接，還通過電阻R20與電流正反饋電路的輸出端連接，正相輸入端通過電阻R23接地、還通過電容C9與負電源連接，輸出端通過電阻R24與觸發脈沖發生器連接。

所述觸發脈沖發生器采用運算放大器和同步變壓器TC1；運放2N4的正相輸入端與電流調節器輸出端連接，反相輸入端與運放1N3的輸出端連接，正/反相輸入端之間連有電容C10，輸出端通過電阻R33連接三極管V45的基極；三極管V45的發射極接地，集電極通過電阻R34與正電源連接、還通過順序連接的電容C12和R35與三極管V46的基極連接；三極管V46的發射極接地，集電極連接同步變壓器的一次輸入端，二次側的兩對輸出端與可控硅裝置的兩對輸入端連接；運放1N3的反相輸入端通過電阻R70與正電源連接，同相輸入端通過電阻R32、電阻R30與正電源連接，電阻R32、R30的連接點通過電阻R31接地；運放1N3的反相輸入端還與三極管V44的集電極連接，三極管V44的基極通過電阻R28與電阻R26、R27的兩條支路連接，兩條支路末端分別連接交流電源的正負端；每條支路上都還串聯二極管，兩條支路末端間連有電容。

所述可控硅裝置采用可控硅和二極管；可控硅VK1、VK2串聯，VK1的門極和觸發門與同步變壓器二次側的一對輸出端連接，VK2的門極端和觸發門與同步變壓器二次側的另一對輸出端連接；串聯的VK1、VK2的兩端之間連有兩個二極管VD1、VD2，還連有串聯的電容C29、電阻R72，該兩端與電機兩端連接；VD1、VD2的連接點通過可調電阻RV1連接VK1的陽極，該連接點和VK2的陰極之間串聯電阻R76和電容C28。

所述電流正反饋電路采用電流互感器；可控硅VK2的陽極與電機端之間連有電流互感器TA，TA一端與交流電源相連接，另一端通過全橋整流電路與交流電源相連接，全橋整流電路的一個輸出端與電流調節器的輸入端連接，另一個輸出端接地，該兩個輸出端之間并聯多個開關。

本發明具有以下有益效果及優點：

1.具有良好的起動、制動、正反轉及調速性能。

2.可簡單地通過改變電機的輸入電壓或勵磁電流對電機進行大范圍的無級調速，從而使電機轉速平穩，不產生電弧和電火花。

3.結構簡單，操作方便，本身消耗的功率小，運行成本低，可在多種復雜環境下使用。