[實用新型]一種基于正激式開關電源的電機控制器

有效

• 申請號: 201520982641.1
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN205178926U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 韓璐;王書源;樊英杰;李凱旋;李輝
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: H02P7/28
• 分類號: H02P7/28
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本實用新型屬于電機控制技術領域，具體涉及一種基于正激式開關電源的電機控制器。

背景技術

在現代社會，自動控制系統遍及我們生活領域的各個方面，如在工業自動化中的應用：軋鋼設備、機床設備、礦井設備、數控設備、工業機器人等。而這些設備應用的動力系統基本都是直流電機，因此直流電機在當今工業領域得到廣泛的應用，直流電機是最早出現并得到應用的一種電機，最早出現的直流電機控制器是由模擬電路、數字電路、運算放大器、非線性電路組成的，因此其組成電路比較復雜，功能局限，不能靈活改裝，增加了調試難度，導致早期直流電機的應用發展比較緩慢。

近年來，PWM技術的出現及快速發展，促進了直流電機的發展及應用范圍，PWM是通過控制半導體開關的導通和斷開，使得直流電壓隨著半導體開關的通斷變化，半導體開關閉合，直流電壓為高電平；半導體開關斷開，直流電壓降為低電平。根據這個理論，可以通過改變半導體元器件開關通斷的時間來改變直流電壓脈沖的寬度或者頻率，從而改變輸出的平均直流電壓值。

隨著近代以來電力電子技術、微機技術、控制理論的發展日益成熟，利用單片機控制直流電機成為了直流電機主要調速技術中重要且熱門的一部分，單片機在直流電機調速中起到輸出PWM脈沖信號和控制其他邏輯電路的作用。單片機體積小，重量輕，控制功能強，應用靈活，價格低廉，因而成為了直流電機調速系統中控制芯片的首選。

在生產應用過程中，直流電機憑借其特有的優勢，在電子領域、自動控制領域等依然被廣泛地應用、直流電機能夠快速無極啟動、停止、加速、減速以及正向和反向運轉。隨著生產過程中對自動控制系統的不同要求，通過改變點數回爐電阻和電壓來實現直流電機調速已經無法滿足當今社會對控制系統的要求，所以PWM調速技術應運而生，并得到了快速發展。

上世紀八十年代，由于線性電源在成本和價格上比開關占有絕對優勢，國內高頻開關電源只用于個人計算機、電視機等若干類設備上應用，隨著新的電子元器件、新電磁材料、新變換技術、新控制理論及新的軟件不斷出現，并且應用到開關電源的緣故，使開關電源更上一層樓，達到了頻率高、效率高。功率密度高、功率因數高、可靠性高。

經過多年的發展，開關電源已經取得了很大成功，其應用也十分廣泛和普遍。電機的驅動離不開控制器的調節，利用開關電源來實現PWM的可調，也就能實現電機的無極變速。

調速電機的控制器經歷了從模擬控制器到數字控制器的發展。由于模擬器件的一些參數受外界因素影響較大，并且它的精度也差。所有這些都使得模擬控制器的可重復性比較差，控制效果不理想。因此調速電機的控制器逐漸朝數字化方向發展。數字控制器與模擬控制器相比較，具有可靠性高、參數調整方便、更改控制策略靈活、控制精度高、對環境因素不敏感等優點。

近20多年來，開關電源沿著集成化、小型化和高頻化方向不斷的向前發展。集成化方面，1977年國外首先研制成PWM控制集成電路，美國的motorola公司，SiliconGeneral公司、Unitrode公司等相繼推出一批PWM芯片，典型產品MC3520,SG3524.UC3842等。小型化方面，1994年，美國電能集成(PowerIntegrations)公司在世界上率先研制成功三段隔離式脈寬調制型單片開關電源，它屬于AC/DC電源變換器，荷蘭飛利浦(philips)公司于2000年研制成功TEA系列單片開關電源，其中最大輸出功率可達125W，美國安美森(Onsemi)半導體公司在1998年到2001年期間，也相機開發出NCP1000，NCP1050系列單片開關電源，最大輸出功率為40W。

高頻化方面，國外已經研制出開關頻率高達1MHZ的高速PWM、PFM(脈沖頻率調制芯片，典型產品如UC1825、UC1864等。

與國外開關電源技術相比，國內從1977年才開始進入初步發展期，起步較晚、技術相對落后。目前國內DC/DC模塊電源市場主要被國外品牌鎖占據，它們覆蓋了大功率模塊電源的大部分以及中小功率模塊電源一半的市場。但是，隨著國內技術的進步和生產規模的擴大，進口中小功率模塊正在快速被國產DC/DC產品所替代。

目前開關電源的發展方向分為如下幾個方面：

(1)小型化，薄型化、輕量化。開關電源的體積、重量主要是由儲能元件決定的，因此開關電源的小型化實際上就是盡可能減少其中儲能元件的體積。