[实用新型]一种绕组电流斩波控制的硬件结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种高速开关磁阻电机的控制装置。

背景技术

所谓高速电机通常是指转速超过10000r/min的电机。它们具有电机功率密度高而体积小、不需要传统的减速机构可与原动机相连和转动惯量小动态相应快等优点。高速电机被广阔地应用在航空航天业、机床和纺织行业、电动工具和吸尘器等民用产品上。开关磁阻电机是高速电机的一种，具有结构简单、转矩与电流极性无关、驱动系统线路简单、起动电流低、有良好的动态响应和易于实现系统的软启动和四象限运行等功能的特点。目前开关磁阻电机常用的电流控制手段是用ADC对电流进行模拟采集，再解算出实时电流值后通过PWM斩波来控制绕组电流，或者使用独立的控制芯片进行类似控制。如中国专利申请公告号CN102832870A，申请公布日2012年12月19日，名称为“发电机励磁电流斩波电路”的发明专利，就是其中的一种软件实现的方案。它包括驱动芯片N1、电阻R1、R3和R4、场效应管V1、电容C1和二极管D2；二极管D2并联在发电机励磁绕组L的两端，二极管D2的负极与励磁电源连接，驱动芯片N1的脉宽调制信号输入端与调压电路的脉宽调制信号输出端PWM连接，驱动芯片N1的电源输入端与+15V电源连接，驱动芯片N1的输出端串联电阻R1后与场效应管V1的栅极G连接，电阻R3接在场效应管V1的栅极G和漏极S之间，场效应管V1的漏极S接地，场效应管V1的源极D与二极管D2的正极连接，电容C1和电阻R4组成一个串联支路，该串联支路的一端接地，另一端与场效应管V1的源极D连接；有一个由二极管D1和电阻R2串联组成的第二串联支路，二极管D1的正极与电阻R2的一端连接，二极管D1的负极与驱动芯片N1的输出端连接，电阻R2的另一端与场效应管V1的栅极G连接。该技术通过外加控制器及控制软件对电流进行采集和解析，通过PWM信号来控制实际的绕组电流。用该技术要尽可能提高系统的实时处理能力，需要高性能的控制器，会增加控制器的硬件成本。同时，控制器需要将大量的控制时间消耗在电流的采集和控制上，其它功能的实现及性能的提升会受到很大的限制。

发明内容

为了解决现有技术中高速电机使用软件控制会将大量的控制时间消耗在电流的采集和控制上，增加控制器硬件成本，同时电机性能提升受到限制的技术问题，本实用新型提供一种绕组电流斩波控制的硬件结构，以达到减少外部硬件元件，降低成本，快速电流控制，使高速电机在低速和高速下均能达到良好的输出特性的目的。

本实用新型的技术方案是：一种绕组电流斩波控制的硬件结构，它包括电机绕组电感L，电机绕组电感L连接有开关管Q1，开关管Q1连接有采样电阻R1，采样电阻R1连接有放大器N1，放大器N1输出端连接有滤波器，滤波器输出端连接有比较器N2，比较器N2的输出端连接有触发器N3，触发器N3的输出端连接有驱动电路，驱动电路输出端与开关管Q1电连接。将采样电阻获得的实时电流信号，通过放大和滤波后，与设置参考电压进行比较，比较结果经同步缓冲后控制开关管。将需要高实时性的电流控制从控制器中分离出来，通过添加少量的硬件电路，提升了电机绕组电流控制的实时性，降低了控制器的负荷，这样就可以选择更低成本的控制器或者实现更复杂的控制功能，拓展高速电机的应用范围。

作为优选，驱动电路包括与门N4和门驱动器N5，与门N4的输入端与触发器N3连接，与门N4的输出端和门驱动器N5连接。

作为优选，滤波器为低通滤波器；用于滤除开关管产生的高频振铃信号，消除对后续信号处理造成影响。

作为优选，开关管Q1为金属-氧化层-半导体-场效晶体管；开关速度快，适用于高速或超高速的小功率电机。

作为优选，开关管Q1为绝缘栅双极型晶体管；驱动功率大，耐压高，适用于中低速大功率电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将需要高实时性的电流控制从控制器中分离出来，通过添加少量的硬件电路，提升了电机绕组电流控制的实时性，降低了控制器的负荷，这样就可以选择更低成本的控制器或者实现更复杂的控制功能，拓展高速电机的应用范围。

附图说明

附图1为本实用新型开关管Q1为金属-氧化层-半导体-场效晶体管的电连接示意图；

附图2为本实用新型开关管Q1为绝缘栅双极型晶体管的电连接示意图。

图中：1-滤波器；2-参考电压发生器；3-振荡器；4-驱动电路。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。实施例1：