[实用新型]一种基于正激式开关电源的电机控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于电机控制技术领域，具体涉及一种基于正激式开关电源的电机控制器。

背景技术

在现代社会，自动控制系统遍及我们生活领域的各个方面，如在工业自动化中的应用：轧钢设备、机床设备、矿井设备、数控设备、工业机器人等。而这些设备应用的动力系统基本都是直流电机，因此直流电机在当今工业领域得到广泛的应用，直流电机是最早出现并得到应用的一种电机，最早出现的直流电机控制器是由模拟电路、数字电路、运算放大器、非线性电路组成的，因此其组成电路比较复杂，功能局限，不能灵活改装，增加了调试难度，导致早期直流电机的应用发展比较缓慢。

近年来，PWM技术的出现及快速发展，促进了直流电机的发展及应用范围，PWM是通过控制半导体开关的导通和断开，使得直流电压随着半导体开关的通断变化，半导体开关闭合，直流电压为高电平；半导体开关断开，直流电压降为低电平。根据这个理论，可以通过改变半导体元器件开关通断的时间来改变直流电压脉冲的宽度或者频率，从而改变输出的平均直流电压值。

随着近代以来电力电子技术、微机技术、控制理论的发展日益成熟，利用单片机控制直流电机成为了直流电机主要调速技术中重要且热门的一部分，单片机在直流电机调速中起到输出PWM脉冲信号和控制其他逻辑电路的作用。单片机体积小，重量轻，控制功能强，应用灵活，价格低廉，因而成为了直流电机调速系统中控制芯片的首选。

在生产应用过程中，直流电机凭借其特有的优势，在电子领域、自动控制领域等依然被广泛地应用、直流电机能够快速无极启动、停止、加速、减速以及正向和反向运转。随着生产过程中对自动控制系统的不同要求，通过改变点数回炉电阻和电压来实现直流电机调速已经无法满足当今社会对控制系统的要求，所以PWM调速技术应运而生，并得到了快速发展。

上世纪八十年代，由于线性电源在成本和价格上比开关占有绝对优势，国内高频开关电源只用于个人计算机、电视机等若干类设备上应用，随着新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件不断出现，并且应用到开关电源的缘故，使开关电源更上一层楼，达到了频率高、效率高。功率密度高、功率因数高、可靠性高。

经过多年的发展，开关电源已经取得了很大成功，其应用也十分广泛和普遍。电机的驱动离不开控制器的调节，利用开关电源来实现PWM的可调，也就能实现电机的无极变速。

调速电机的控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展。由于模拟器件的一些参数受外界因素影响较大，并且它的精度也差。所有这些都使得模拟控制器的可重复性比较差，控制效果不理想。因此调速电机的控制器逐渐朝数字化方向发展。数字控制器与模拟控制器相比较，具有可靠性高、参数调整方便、更改控制策略灵活、控制精度高、对环境因素不敏感等优点。

近20多年来，开关电源沿着集成化、小型化和高频化方向不断的向前发展。集成化方面，1977年国外首先研制成PWM控制集成电路，美国的motorola公司，SiliconGeneral公司、Unitrode公司等相继推出一批PWM芯片，典型产品MC3520,SG3524.UC3842等。小型化方面，1994年，美国电能集成(PowerIntegrations)公司在世界上率先研制成功三段隔离式脉宽调制型单片开关电源，它属于AC/DC电源变换器，荷兰飞利浦(philips)公司于2000年研制成功TEA系列单片开关电源，其中最大输出功率可达125W，美国安美森(Onsemi)半导体公司在1998年到2001年期间，也相机开发出NCP1000，NCP1050系列单片开关电源，最大输出功率为40W。

高频化方面，国外已经研制出开关频率高达1MHZ的高速PWM、PFM(脉冲频率调制芯片，典型产品如UC1825、UC1864等。

与国外开关电源技术相比，国内从1977年才开始进入初步发展期，起步较晚、技术相对落后。目前国内DC/DC模块电源市场主要被国外品牌锁占据，它们覆盖了大功率模块电源的大部分以及中小功率模块电源一半的市场。但是，随着国内技术的进步和生产规模的扩大，进口中小功率模块正在快速被国产DC/DC产品所替代。

目前开关电源的发展方向分为如下几个方面：

(1)小型化，薄型化、轻量化。开关电源的体积、重量主要是由储能元件决定的，因此开关电源的小型化实际上就是尽可能减少其中储能元件的体积。