[發明專利]基于雙PWM功率驅動拓撲結構的單相調壓調速控制方法

有效

• 申請號: 201410368588.6
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104158434B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 梁大志;張軍;趙淳生
• 申請（專利權）人: 江蘇豐科超聲電機科技有限公司;南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/14
• 分類號: H02N2/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開一種基于雙PWM功率驅動拓撲結構的單相調壓調速控制方法，其特征在于令PWM_A_G01（或PWM_B_G01）的PWM驅動信號的脈沖寬度（占空比）為固定值，僅調節改變PWM_B_G01（或PWM_A_G01）的PWM驅動信號的脈沖寬度（占空比）從最小值到最大值變化，實現超聲電機調節轉速的控制方法；本發明能夠超聲電機的速度調節范圍寬、轉速調節線性、低速調節特性好且效率高，優于調頻調速。

技術領域

本發明涉及一種超聲電機控制方法，尤其是一種超聲電機功率驅動電源技術，具體地說是一種基于雙PWM功率驅動拓撲結構的單相調壓調速控制方法。

背景技術

與傳統電機相比，超聲電機具有低轉速、力矩/質量比大、響應速度快、斷電自鎖、納米級分辨率、無電磁干擾等特點。

超聲電機需要由超聲電機驅動控制器提供兩路正交相位的超聲頻率來驅動工作。例如：發明專利 “一種超聲電機雙PWM功率驅動拓撲結構（申請日2012年11月13日，申請號 201210451717.9）”所公開了一種超聲電機的輸出級，采用的是恒流供電PWM_POWER和功率耦合PWM_DRIVE兩個PWM組件的雙PWM功率驅動拓撲結構，其優點是將輸出電壓的調節與輸出頻率的調節，實現了相互不影響的正交調節。超聲電機驅動控制器是分別驅動兩路雙PWM功率拓撲結構的PWM_A和PWM_B組件，實現對兩路輸出信號電壓的幅值調節控制。輸出信號的幅值是由同步調節改變兩路PWM_A_G01和PWM_B_G01的PWM驅動信號脈沖的寬度（占空比），稱為調壓調速。該方法超聲電機轉速調節線性，受到超聲電機最低驅動閾值電壓的限制，使得調速范圍變較窄，而較少被采用。另一方面超聲電機調頻調速因其調速范圍寬，被廣泛采用。但又因其轉速調節非線性，給超聲電機的速度控制帶來較大的困難。在超聲電機轉速較低時，其驅動信號頻率又因遠離電機諧振頻率點，造成低速特性差而且效率較低。

發明內容

所要解決的技術問題：

為了解決調壓調速方法中調速范圍小，而調頻調速方法中，轉速調節非線性的問題，，本發明提出一種速度調節范圍寬且轉速線性調節的單相調壓調速方法。

技術方案：

為了實現以上功能，本發明提供了一種基于雙PWM功率驅動拓撲結構的單相調壓調速控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

首先，設置兩路雙PWM功率拓撲結構組件PWM_A、PWM_B；

其次，令PWM_A組件中的第一功率管QA1的柵極驅動信號為PWM_A_G01，PWM_A組件中的第二功率管QA2接受來自柵極PWM_A_G02的PWM驅動信號的控制；令PWM_B組件中的第一功率管QB1的柵極驅動信號為PWM_B_G01，PWM_B組件中的第二功率管QB2接受來自柵極PWM_B_G02的PWM驅動信號的控制；

第三，令PWM_A_G01的PWM驅動信號的脈沖寬度或者占空比為固定值，僅調節改變PWM_B_G01的PWM驅動信號的脈沖寬度或者占空比，使其從最小值到最大值變化；PWM_A_G01的PWM驅動信號脈沖寬度的寬窄或者占空比的大小，控制了雙PWM功率拓撲結構的PWM_A_OUT輸出信號電壓的幅值高低；

或者令PWM_B_G01的PWM驅動信號的脈沖寬度或者占空比為固定值，僅調節改變PWM_A_G01的PWM驅動信號的脈沖寬度或者占空比，使其從最小值到最大值變化；PWM_B_G01的PWM信號脈沖寬度的寬窄或者占空比的大小，控制雙PWM功率拓撲結構的PWM_B_OUT輸出信號電壓的幅值高低。

PWM_A_G01與PWM_B_G01的PWM驅動信號頻率是相同的。

所述驅動信號PWM_A_G01和PWM_A_G02是一對互補的柵極驅動信號；所述PWM_B_G01和PWM_B_G02是一對互補的柵極驅動信號。