[發明專利]過載能力強的電鎬用開關磁阻調速電機控制器

在審

• 申請號: 201710960914.6
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN107707170A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 易龍芳;劉羨飛;瞿遂春;張蔚;茅靖峰;樊磊
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H02P25/092
• 分類號: H02P25/092
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙)32100
• 代理人: 葛雷

本申請是申請號：201610039257.7、申請日：2016.1.21、名稱“電鎬用開關磁阻調速電機控制器”的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種電鎬用開關磁阻調速電機控制器。

背景技術

為了提高電機的功率密度，減小操作者的勞動強度，手持式電動工具需要小巧而輕便，故多采用高轉速的電機來驅動，當前絕大部分使用單相串勵電動機，也有少量使用單相中頻感應電機和永磁無刷直流電機。單相串勵電機負載特性很軟，在空載或輕載時轉速很高，噪音大，且由于電刷和換向器的存在，實際使用中常常因電刷或換向器的磨損或燒毀導致故障。感應式中頻電機的調速困難，低速時轉矩很小，調速性能不佳。永磁無刷電機雖效率較高，但因電機內永磁體的性能受溫度、振動的影響較大，該電機在高溫、高震動的使用場合受到限制，特別不適用電鎬這種高沖擊強度的電動工具。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構合理，工作性能好的電鎬用開關磁阻調速電機控制器。

本發明的技術解決方案是：

一種電鎬用開關磁阻調速電機控制器，其特征是：包括主電路電源及控制電源供電部分、功率開關橋及驅動電路、電流采樣與隔離放大電路、位置信號處理電路、邏輯控制電路及保護電路；所述主電路電源及控制電源供電部分包括與交流電源連接的整流電路及控制變壓器，整流電路與濾波電路連接，起動限流電路接在整流電路與濾波電路之間，控制變壓器與整流濾波電路連接；所述功率開關橋及驅動電路包括驅動控制電路，驅動控制電路與功率開關及吸收電路連接，驅動控制電路與主電路電源及控制電源供電部分的整流濾波電路連接，功率開關及吸收電路與主電路電源及控制電源供電部分的濾波電路連接，功率開關及吸收電路與開關磁阻電機連接；所述電流采樣與隔離放大電路包括接在率開關及吸收電路與開關磁阻電機之間的電流采樣電路，電流采樣電路與隔離放大電路連接；所述位置信號處理電路包括與開關磁阻電機連接的位置檢測電路，位置檢測電路與斯密特整形電路連接，斯密特整形電路與位置譯碼電平轉換電路連接；所述邏輯控制電路及保護電路包括與斯密特整形電路連接的測速及頻壓轉換電路連接，測速及頻壓轉換電路與PWM控制電路、電機軟啟動電路連接，PWM控制電路、電機軟啟動電路與邏輯處理電路連接，短路保護及復位電路、電流斬波控制電路與電流采樣與隔離放大電路的隔離放大電路連接，短路保護及復位電路、電流斬波控制電路與邏輯處理電路連接，邏輯處理電路與功率開關橋及驅動電路的驅動控制電路連接，邏輯處理電路與位置信號處理電路的位置譯碼電平轉換電路連接，測速及頻壓轉換電路與散熱風扇起停控制電路連接。

起動限流電路采用功率電阻限制涌流峰值，當電壓達到預定值后，該電阻由開關管自動切除。

電流采樣電路中采樣電阻的電流為多相繞組電流之和，為電流斬波和短路保護提供參考電流；隔離放大電路電路采用差分輸入放大的高壓線性光耦。

檢測開關磁阻電機轉子位置的位置檢測電路采用光電傳感元件，元件之間相距一定的角度呈扇形排列，其輸出電壓經比較器電路后輸出相差一定時間延遲的電平信號，經過斯密特電路整形，再經過由邏輯器件組成的譯碼電路、電平轉換電路。

電流斬波控制電路采用比較器構成的正反饋電路，其輸入是采用電阻的采樣電流并經過隔離放大處理的電壓信號，與其相比較的是斬波電流的設定值對應的電壓，其輸出與PWM電路的輸出、轉子位置信號三者相與，與門的輸出通過驅動電路來控制功率開關管的導通，從而實現電流斬波功能。

短路保護及復位電路是將采樣電阻的采樣電流并經過隔離放大器的電壓信號與設定的電路電流值對應的電壓相比較，再經過D觸發器及其外圍功能電路，短路保護一旦動作，需要手動復位，復位的方法為重新插拔交流電源。

電機軟啟動電路及PWM控制電路由脈寬調制控制功能芯片及其外圍電路構成，通過改變脈寬調制控制芯片死區時間引腳的電阻、電容值調整軟啟動時間。

散熱風扇起停控制電路在當電機轉速小于額定轉速的10%時，散熱風扇將自動切斷電源；控制方法是將轉子測速信號經過壓頻轉換電路后，與設定值相比較，小于設定值時，比較器輸出低電平，風扇停止；大于設定值時，比較器輸出高電平，散熱風扇運行。

本發明的有益效果：

1、本發明開關磁阻電機為動力的電鎬，可以克服傳統電鎬單相串激電機的缺點，采用電力電子開關控制，不需要易發生故障的電刷和換向裝置，大大提高了電鎬的使用壽命；在輕載時采用閉環控制，大大降低了輕載時的高噪音。