[发明专利]一种基于频率电压转换的飞轮稳速控制系统

权利要求书

1.一种基于频率电压转换的飞轮稳速控制系统，其特征在于，包括：频率电压转换模块、PI控制模块、PWM信号产生模块、三相功率驱动模块、电机、转速脉冲产生模块；

所述的频率电压转换模块用于对转速脉冲信号Fs进行频率电压转换，产生与转速脉冲信号Fs成正比的电压信号Vfs，Vfs与转速指令电压Vd比较后，将偏差ΔVi送至PI控制模块，进行运算处理后生成输出电压信号Vo，电压信号Vo与飞轮转速脉冲信号Fs成正比，输出电压信号Vo送至PWM信号产生模块，进行运算处理后，得到脉宽与飞轮转速控制偏差大小成正比的PWM信号，该PWM信号送至三相功率驱动模块，并直接驱动飞轮电机的加减速运行，所述飞轮电机工作时，其内部的霍尔传感器输出三路相位相差120°、占空比50％的霍尔脉冲信号PHA、PHB、PHC，三路信号送至转速脉冲产生模块，经过逻辑处理后，产生飞轮转速脉冲信号Fs；

所述的频率电压转换模块包括JK触发器U1A、JK触发器U1B、频率电压转换芯片U2及其外围电路；

其中JK触发器U1A的第1脚信号CD与U1B的第10脚信号/Q相连，U1A的第2脚信号J与U1A的第7脚信号/Q相连，U1A的第3脚信号K与U1A的第5脚信号SD、U1B的第13脚信号K、U1B的第15脚信号CD、U1B的第11脚信号SD相连，并连接至正电源端+15V，U1A的第4脚连接飞轮转速脉冲信号Fs，U1A的第6脚信号Q连接至U1B的第14脚信号J，U1A的第9脚信号Q连接至U2的第14脚信号COMP-，U1B的第12脚连接外部时钟信号Fclk；

频率电压转换芯片U2的第1脚为正电源+Vs输入端，其外部电阻R5及电容C4同时相连，电阻R5用于对正电源输入限流，电阻R5的另一端连接至+15V电源，C4为旁路电容，C4的另一端连接至地GND；

U2的第2脚、第3脚、第7脚、第9脚、第11脚、第16脚均空置，U2的第4脚为器件内部运放的输出端OPout，其与电阻R3、R4、电容C2同时相连，电阻R4的另一端为电压信号Vfs，该电压信号Vfs为频率电压转换后输出的与转速脉冲信号Fs频率成正比的输出电压；电容C2的另一端与电阻R3的另一端相连，并连接至U2的第5脚OP-上，该第5脚OP-为器件U2内部运放的反相输入端，电容C2用于滤除输出端的高频干扰信号，电阻R3实现器件内部运放的负反馈连接，U2的第6脚OP+为器件U2内部运放的正相输入端，其连接至地GND，U2的第8脚为器件负电源输入端-Vs，其与电阻R2、电容C1同时相连，电容C1的另一端连接至地GND，其为负电源端的旁路电容，电阻R2的另一端与负电源相连，用于负电源端限流，U2的第10脚CLKin连接外部时钟输入信号Fclk，第12脚DGND、第13脚AGND连接地GND，U2的第15脚COMP+与电阻R1和二极管V1的正端相连，电阻R1的另一端连接正电源，二极管V1的负端与二极管的正端相连，二极管V2的负端连接地GND。

2.如权利要求1所述的基于频率电压转换的飞轮稳速控制系统，其特征在于，所述的PI控制模块由运放U3及其外围电路组成，运放U3的第1脚为反相输入端，其与电阻R6、电阻R7、电阻R8同时相连，电阻R6的另一端连接F-V转换模块输出的与转速频率成正比的输出电压信号Vfs，电阻R7的另一端与电容C5相连，电容C5的另一端与电阻R8的另一端相连，并与运放U3的第3脚输出端、电阻R13同时相连，电阻R13的另一端与稳压二极管V4的负端、稳压二极管V5的正端、电阻R14同时相连，稳压二极管V4的正端、稳压二极管V5的负端连接地GND，电阻R14的另一端连接至PWM信号产生模块，电阻R14的另一端为PI控制模块的最终输出信号Vo，运放U3的第2脚为正相输入端，其与电阻R9、电阻R10、二极管V3的负端同时相连，电阻R9的另一端连接转速指令电压Vd，电阻R10的另一端连接地GND，二极管V3的正端与电阻R11、电阻R12同时相连，电阻R11的另一端连接至正电源端，电阻R12的另一端连接地GND。