[實用新型]一種繞組電流斬波控制的硬件結構

有效

• 申請號: 201420391053.6
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN204046470U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李坤垣;陳嵩;岳劍鋒;張一鳴
• 申請（專利權）人: 浙江中自機電控制技術有限公司
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本實用新型涉及電機控制技術領域，尤其是涉及一種高速開關磁阻電機的控制裝置。

背景技術

所謂高速電機通常是指轉速超過10000r/min的電機。它們具有電機功率密度高而體積小、不需要傳統的減速機構可與原動機相連和轉動慣量小動態相應快等優點。高速電機被廣闊地應用在航空航天業、機床和紡織行業、電動工具和吸塵器等民用產品上。開關磁阻電機是高速電機的一種，具有結構簡單、轉矩與電流極性無關、驅動系統線路簡單、起動電流低、有良好的動態響應和易于實現系統的軟啟動和四象限運行等功能的特點。目前開關磁阻電機常用的電流控制手段是用ADC對電流進行模擬采集，再解算出實時電流值后通過PWM斬波來控制繞組電流，或者使用獨立的控制芯片進行類似控制。如中國專利申請公告號CN102832870A，申請公布日2012年12月19日，名稱為“發電機勵磁電流斬波電路”的發明專利，就是其中的一種軟件實現的方案。它包括驅動芯片N1、電阻R1、R3和R4、場效應管V1、電容C1和二極管D2；二極管D2并聯在發電機勵磁繞組L的兩端，二極管D2的負極與勵磁電源連接，驅動芯片N1的脈寬調制信號輸入端與調壓電路的脈寬調制信號輸出端PWM連接，驅動芯片N1的電源輸入端與+15V電源連接，驅動芯片N1的輸出端串聯電阻R1后與場效應管V1的柵極G連接，電阻R3接在場效應管V1的柵極G和漏極S之間，場效應管V1的漏極S接地，場效應管V1的源極D與二極管D2的正極連接，電容C1和電阻R4組成一個串聯支路，該串聯支路的一端接地，另一端與場效應管V1的源極D連接；有一個由二極管D1和電阻R2串聯組成的第二串聯支路，二極管D1的正極與電阻R2的一端連接，二極管D1的負極與驅動芯片N1的輸出端連接，電阻R2的另一端與場效應管V1的柵極G連接。該技術通過外加控制器及控制軟件對電流進行采集和解析，通過PWM信號來控制實際的繞組電流。用該技術要盡可能提高系統的實時處理能力，需要高性能的控制器，會增加控制器的硬件成本。同時，控制器需要將大量的控制時間消耗在電流的采集和控制上，其它功能的實現及性能的提升會受到很大的限制。

發明內容

為了解決現有技術中高速電機使用軟件控制會將大量的控制時間消耗在電流的采集和控制上，增加控制器硬件成本，同時電機性能提升受到限制的技術問題，本實用新型提供一種繞組電流斬波控制的硬件結構，以達到減少外部硬件元件，降低成本，快速電流控制，使高速電機在低速和高速下均能達到良好的輸出特性的目的。

本實用新型的技術方案是：一種繞組電流斬波控制的硬件結構，它包括電機繞組電感L，電機繞組電感L連接有開關管Q1，開關管Q1連接有采樣電阻R1，采樣電阻R1連接有放大器N1，放大器N1輸出端連接有濾波器，濾波器輸出端連接有比較器N2，比較器N2的輸出端連接有觸發器N3，觸發器N3的輸出端連接有驅動電路，驅動電路輸出端與開關管Q1電連接。將采樣電阻獲得的實時電流信號，通過放大和濾波后，與設置參考電壓進行比較，比較結果經同步緩沖后控制開關管。將需要高實時性的電流控制從控制器中分離出來，通過添加少量的硬件電路，提升了電機繞組電流控制的實時性，降低了控制器的負荷，這樣就可以選擇更低成本的控制器或者實現更復雜的控制功能，拓展高速電機的應用范圍。

作為優選，驅動電路包括與門N4和門驅動器N5，與門N4的輸入端與觸發器N3連接，與門N4的輸出端和門驅動器N5連接。

作為優選，濾波器為低通濾波器；用于濾除開關管產生的高頻振鈴信號，消除對后續信號處理造成影響。

作為優選，開關管Q1為金屬-氧化層-半導體-場效晶體管；開關速度快，適用于高速或超高速的小功率電機。

作為優選，開關管Q1為絕緣柵雙極型晶體管；驅動功率大，耐壓高，適用于中低速大功率電機。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：將需要高實時性的電流控制從控制器中分離出來，通過添加少量的硬件電路，提升了電機繞組電流控制的實時性，降低了控制器的負荷，這樣就可以選擇更低成本的控制器或者實現更復雜的控制功能，拓展高速電機的應用范圍。

附圖說明

附圖1為本實用新型開關管Q1為金屬-氧化層-半導體-場效晶體管的電連接示意圖；

附圖2為本實用新型開關管Q1為絕緣柵雙極型晶體管的電連接示意圖。

圖中：1-濾波器；2-參考電壓發生器；3-振蕩器；4-驅動電路。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。實施例1：