[實用新型]一種疊加脈沖調速驅動系統

有效

• 申請號: 201821619794.X
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN208939846U
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 潘松;曾為軍;徐張凡;陳雷;唐洪權;肖忠
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/14
• 分類號: H02N2/14;H02N2/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本實用新型提供一種疊加脈沖調速驅動系統，所述系統包括DSP芯片、推挽逆變電路、升壓電路、電感匹配電路以及超聲電機；其中，所述DSP芯片設置四路PWM輸出端，分別為sinA、sinB、cosA和cosB，所述DSP芯片的PWM輸出接入到推挽逆變電路中；所述推挽逆變電路再依次對PWM驅動控制信號進行逆變、升壓放大后，經電感匹配電路輸出sin、cos兩路控制信號輸入超聲電機中驅動超聲電機轉動。通過采用該測量系統使得電機能夠輸出角秒級的低速并且穩定性較高的轉速。運用此驅動方法的另外一個優點是可通過改變m和n的值，在負載變化后能夠迅速讓電機轉速迅速恢復原有的速度，或者在恒定負載的情況下，迅速讓電機轉速迅速調節到設定的速度。

技術領域：

本實用新型涉及一種疊加脈沖調速驅動系統，屬于一種超聲電機功率電源技術。

背景技術：

超聲電機又稱為壓電馬達，是基于功能陶瓷的超聲波頻率的振動實現驅動的新型驅動器。超聲波電機涉及到振動學、波動學、材料學、摩擦學、電子科學、計算技術和實驗技術等多個領域,與傳統電機相比，其具有低轉速、力矩大、響應速度快、斷電自鎖、納米級分辨率、無電磁干擾等特點。

傳統調節電機轉速是通過調頻、調壓和調相這三種方法進行調節，但這三種方法作為低速驅動方法各有缺點。調頻法帶載能力有限、頻率過高會造成蠕動現象；調相法低速啟動困難，存在死區，相位差與速度之間為非線性關系；調壓法調速范圍小，速度很難達到較低的值。鑒于此，如何設計出一種低速的驅動方法，克服上述現有技術中所存在的缺陷，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。如圖2所示，專利號為US2007/0247023的技術方案，在電機的sin和cos這兩相設置間斷性脈沖輸出的方法，通過實驗測得轉速的數據如圖3所示，該方法雖然可得到角秒的低速，但是實時轉速存在大幅度周期性抖動；原因是電機運行在連續的周期性起停狀態，電機的轉速波動由連續運行中的瞬態變成了步進運行中的常態，大慣量系統導致系統的不穩定，出現轉速振蕩的后果，對電機的速度穩定性具有很大的影響。

如何設計出一種角秒級的低速并且振蕩較小穩定性較高的驅動方法，是本領域技術人員亟待解決的技術問題，除此以外，在恒定的負載的情況下如何迅速調節到設定的速度，或者在恒定負載的情況下，電機電機轉速能夠迅速達到設定值，一直是本領域面臨的問題，傳統方法是運用PID算法通過調節頻率讓轉子調節到設定的速度，雖然有效，但是隨著當前速度與目標速度的差值越大，調節時間越長。然而很多領域要求電機在負載變化后能夠迅速恢復原有的速度，通過本實用新型所提供的驅動方法便可解決上述問題。

實用新型內容：

為了解決上述背景技術中存在的問題，本實用新型旨在提供一種疊加脈沖調速控制方法，本實用新型方法使電機能夠輸出角秒級的低速并且振蕩較小穩定性較高；運用此驅動方法可通過改變參數，使負載變化后讓電機轉速迅速恢復原有的速度，或者在恒定負載的情況下，讓轉速迅速調節到設定的速度。

技術方案：為了實現以上所述功能，本實用新型提供一種疊加脈沖調速控制方法，所述方法包括以下步驟：

見圖4，首先，DSP芯片設置四路PWM輸出端，分別為sinA、sinB、cosA和cosB。這四路信號分別驅動推挽電路的四個柵極MOS管，再經過升壓電路升壓后輸出放大的方波驅動與電感匹配電路相聯的超聲電機使其轉動。

其次，四路PWM輸出端輸出脈沖個數n為一個周期，占空比為25％的方波脈沖，每個周期，sinA和sinB、cosA和cosB以疊加的形式依次輸出m個脈沖，sin端和cos 端疊加的脈沖個數為(2*m-n)個。

最后，通過調節m和n的值可調節電機轉速，sin端和cos端的驅動頻率相同并且可調，設定的頻率的不同最終得到的電機轉速和穩定性也不同。