[發明專利]一種高可靠大功率的機電伺服電源

在審

• 申請號: 201510089985.4
• 申請日: 2015-02-27
• 公開（公告）號: CN104617635A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 黃玉平;朱成林;徐禎祥;閆麗媛;王春明
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02H9/04
• 代理公司: 北京驥馳知識產權代理有限公司 11422
• 代理人: 唐曉峰

技術領域

本發明涉及機電領域，特別是指一種高可靠大功率的機電伺服電源。

背景技術

機電伺服系統又稱為電動伺服系統，它將偏差信號(指令信號和當前位置信號之差)最終變換為電壓和電流表示的電功率，以伺服電機或其它電磁機構作為輸出動力機構，其能量傳遞介質為電能。

機電伺服系統存在“電動機”、“發電機”兩種工作狀態，電動機狀態機電作動器吸收電能拖動噴管負載做功，將電能轉化為機械能；發電機狀態機電作動器及負載減速、制動，將系統機械能轉換為電能，并疊加在伺服電源輸出端形成能量反灌；同時，由于機電伺服系統是一種隨動控制系統，工作狀態變化大，要求響應快，動態指標高，使得在工作過程中會頻繁出現換向，頻繁加減速的現象，使得電源頻繁承受高電壓的反灌電流的沖擊。

機電伺服系統的工作特點決定了其用電情況不同于彈上其他用電設備，導致其系統用電具有隨機性、大脈沖放電、存在再生電能等特點。這些特點使得機電伺服電源設計較為復雜，現有的XX彈頭伺服電源存在工作電壓高、伺服系統負載平均功率大、伺服系統工況變化多等特點，還存在伺服系統的安裝空間狹小、重量要求苛刻、寬溫工作等應用限制。因此需要一種能夠解決上述技術問題的機電伺服電源。

圖1所示為一種現有的硬件控制的機電伺服電源的電源管理單元電路結構圖，該電源管理單元主要由母線電壓檢測模塊1、實時滯回比較模塊2、光電隔離模塊3和功率智能制動模塊4共同組成，工作時，當母線電壓升高至比較器的門限電壓上限時，泄放電路接通，開始泄放；當母線電壓降至門限電壓下限時，泄放電路斷開。雖然具有這種電源管理單元的機電伺服電源能夠滿足上述機電伺服系統對電源的部分要求，但是該種電源電路結構復雜、可靠性不夠高。

綜上所述，需要一種能夠在高電壓、大功率、工況變化多的工作情況下，解決機電伺服系統的安裝空間狹小、重量要求苛刻、寬溫工作等應用限制條件且可靠性高的機電伺服電源。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高可靠大功率的機電伺服電源，以滿足伺服系統對電源的高電壓、大功率、工況變化多、安裝空間狹小、重量要求苛刻、寬溫工作等應用限制條件，且可靠性不高的問題。

本發明提供的一種高可靠大功率的機電伺服電源，包括：

高壓熱電池，為當前機電伺服系統提供發電機狀態所需的直流電源，并在當前機電伺服電源受到的反灌電壓低于門限電壓的上限值時，利用高壓熱電池內阻特性吸收部分反灌能量；

電源管理單元，與所述高壓熱電池連接，用于通過預置軟件監測母線電壓，在母線電壓達到所述門限電壓的上限值時，接通自身內部的泄放電路泄放反灌能量，并在母線電壓降低至所述門限電壓的下限值時，斷開對反灌能量的泄放電路。

優選地，所述高可靠大功率的機電伺服電源包括兩個分別與所述高壓熱電池單獨連接的所述電源管理單元。

優選地，所述電源管理單元包括DSP控制檢測模塊、泄放控制模塊和制動電阻；所述DSP控制檢測模塊通過內部預置軟件檢測母線電壓并將其與預先設定的門限電壓比較，在檢測到母線電壓達到所述門限電壓的上限值時，向與自身連接的所述泄放控制模塊發送泄放指令，并在檢測到母線電壓降低至所述門限電壓的下限值時，向所述泄放控制模塊發送關斷指令；所述泄放控制模塊包括驅動芯片和制動功率管，所述驅動芯片分別和所述DSP控制檢測模塊的輸出端、所述制動功率管的驅動端連接；所述驅動芯片根據所述DSP控制檢測模塊發來的泄放指令驅動所述制動功率管導通，并根據所述DSP控制檢測模塊發來的關斷指令關斷所述制動功率管；所述制動功率管的輸出端串聯所述制動電阻，所述制動功率管在導通狀態下將當前的機電伺服電源受到的反灌能量通過所述制動電阻泄放。

優選地，所述驅動芯片為1ED020I12-FA型芯片。

優選地，所述制動功率管為FZ300R12KE3G型功率管。

優選地，所述高壓熱電池額定電壓為400V；所述門限電壓的下限值為500V，所述門限電壓的上限值為650V。

優選地，所述電源管理單元設置于當前機電伺服系統的伺服驅動器內部。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：

1)400V熱電池為伺服系統提供直流電源，并完成了部分再生能量的安全吸收，實現了高壓熱電池承受反灌能量的目的；

2)電源管理單元由功率智能制動模塊和制動電阻兩部分組成，母線電壓檢測和滯回比較部分由軟件控制，與現有技術中的電源管理單元設計相比，采用軟件控制，簡化了系統電路設計，實現了軟硬件控制，固有可靠性提高；