[發(fā)明專利]一種可控直線電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310416040.X
• 申請(qǐng)日: 2013-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103457533A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊侃;張劍;王曉曼;張愷;李貴嬌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
• 主分類號(hào): H02P25/06
• 分類號(hào): H02P25/06;H02M7/5387
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可控直線電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著光電技術(shù)的發(fā)展，紅外探測(cè)器件在軍事偵察、熱像、預(yù)警、遙感和氣象方面的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，斯特林制冷機(jī)主要為紅外探測(cè)器件工作提供冷源，而直線伺服電機(jī)作為動(dòng)力源是斯特林制冷機(jī)的關(guān)鍵部件，直線伺服電機(jī)及其控制器的性能直接影響到整個(gè)制冷機(jī)系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器是制冷機(jī)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它不僅為制冷機(jī)提供驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)在制冷機(jī)冷頭溫度達(dá)到紅外探測(cè)器件工作所需溫度時(shí)，調(diào)節(jié)制冷機(jī)輸入功率使得冷頭溫度能穩(wěn)定在溫控點(diǎn)上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可控直線電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路，其采用通用元器件，以較低成本實(shí)現(xiàn)可靠的制冷機(jī)的溫度控制。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可控直線電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路，其特征是，包括溫度信號(hào)讀出單元、脈寬調(diào)制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元，并將功率驅(qū)動(dòng)單元獨(dú)立布局在一塊PCB，保證相互間的電磁影響到最小；

溫度信號(hào)讀出單元的一端與脈寬調(diào)制電路連接，溫度信號(hào)讀出單元的另一端與外置的測(cè)溫二極管連接；功率驅(qū)動(dòng)單元的一端與脈寬調(diào)制電路連接，功率驅(qū)動(dòng)單元的另一端與制冷機(jī)的直線電機(jī)連接；

所述溫度信號(hào)讀出單元讀取測(cè)溫二極管的電壓降，經(jīng)處理后的輸出信號(hào)通過(guò)光電耦合器輸出到所述脈寬調(diào)制電路；

脈寬調(diào)制單元中的MCU根據(jù)溫度信號(hào)讀出電路的輸出，控制組合邏輯電路產(chǎn)生SPWM波，并調(diào)節(jié)SPWM波形的脈沖寬度；

功率驅(qū)動(dòng)單元包括緩沖驅(qū)動(dòng)電路、H橋電路；脈寬調(diào)制電路產(chǎn)生的SPWM波經(jīng)緩沖驅(qū)動(dòng)電路后生成四路SPWM，分別作為H橋中的四只VDMOS管的控制信號(hào)，使VDMOS管輪流導(dǎo)通對(duì)24VDC斬波，通過(guò)輸出濾波電路整形后提取出50Hz交流電壓供給直線電機(jī)工作。

SPWM到50Hz交流電的轉(zhuǎn)變：脈寬調(diào)制電路輸出的SPWM經(jīng)過(guò)緩沖驅(qū)動(dòng)電路后，生成兩路反相的SPWM，這兩路SPWM再經(jīng)過(guò)兩只有兩個(gè)次級(jí)輸出的脈沖耦合變壓器，生成四路SPWM，分別作為H橋中的四只VDMOS的控制信號(hào)。

脈寬調(diào)制電路中的MCU同時(shí)還根據(jù)環(huán)境溫度信號(hào)和采樣到的電源電壓的大小，對(duì)SPWM的每個(gè)脈沖寬度進(jìn)行補(bǔ)償。

所述補(bǔ)償?shù)姆绞綖椋寒?dāng)環(huán)境溫度升高，則制冷機(jī)的負(fù)載增加，那么脈寬調(diào)制增加SPWM的平均占空比，使輸出的交流電壓升高；反之，則脈寬調(diào)制器減小SPWM的平均占空比，使輸出的交流電壓降低；

若電源電壓下降，則脈寬調(diào)制增加SPWM的平均占空比，使輸出的交流電壓保持不變；反之則脈寬調(diào)制器減小SPWM的平均占空比，使輸出的交流電壓保持不變。

所述脈寬調(diào)制器電路中由兩只可預(yù)置減法計(jì)數(shù)器和兩只與非門(mén)構(gòu)成組合邏輯，兩只計(jì)數(shù)器在第一計(jì)數(shù)器D3結(jié)束時(shí)同時(shí)預(yù)置數(shù)，第一計(jì)數(shù)器D3重復(fù)置數(shù)為：01100011，第二計(jì)數(shù)器D2的預(yù)置數(shù)Y則由MCU在第一計(jì)數(shù)器D3記數(shù)結(jié)束時(shí)預(yù)置；

令第一計(jì)數(shù)器D3的輸出信號(hào)為A，第二計(jì)數(shù)器D2的輸出信號(hào)為B，則SPWM的輸出信號(hào)為：

Qn+1=A·Qn‾·B‾;]]>

SPWM的占空比D為：

D=（99-Y）/（99+1）。

緩沖驅(qū)動(dòng)電路包括使用同一個(gè)使能信號(hào)的兩個(gè)反相驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)同相驅(qū)動(dòng)器；兩個(gè)反相器通過(guò)級(jí)聯(lián)，完成相互間的控制時(shí)序；

所述同相驅(qū)動(dòng)器的四個(gè)輸出端分別對(duì)應(yīng)與兩個(gè)脈沖耦合變壓器的初級(jí)輸入端連接；同時(shí)，每個(gè)反相驅(qū)動(dòng)器的四個(gè)輸出端分別對(duì)應(yīng)與一個(gè)脈沖耦合變壓器的初級(jí)輸入端連接；

每個(gè)脈沖耦合變壓器耦合為兩個(gè)次級(jí)輸出端；次級(jí)輸出端輸出的SPWM信號(hào)控制H橋中的VDMOS管的導(dǎo)通或截止；兩個(gè)脈沖耦合變壓器次級(jí)輸出端輸出的兩組SPWM信號(hào)為同幅反相，且任一脈沖耦合變壓器次級(jí)輸出端輸出的兩個(gè)SPWM信號(hào)同幅同相；

同相驅(qū)動(dòng)器與反相驅(qū)動(dòng)器的使能端有效信號(hào)相反；