一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置，包括电动阀门(1)、第一法兰(21)、减速器(3)和开关磁阻电机(5)，其中：电动阀门(1)通过第一法兰(21)与减速器(3)相连接；减速器(3)通过第二法兰(22)与开关磁阻电机(5)的轴承相连接。本发明专利技术公开的一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置，其结构设计科学合理，可靠性高，响应速度快，容错性能好，能够方便可靠地与开关磁阻电机连接，保证机械传动的效果，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。

【技术实现步骤摘要】
一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置
本专利技术涉及开关磁阻电机
，特别是涉及一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置。
技术介绍
目前，电动阀门是现代工业自动化重要的部分，广泛应用于电力、冶金、石油、矿山等领域。在工业应用场合中，必须保证更高的可靠性与安全性，而电动阀门的性能主要决定于电动执行器的运行性能。开关磁阻电机转子既无永磁体也无绕组，具有结构简单、控制灵活、调速性能好、可靠性高，具有一定容错性能，已广泛应用于家用电器、油田矿井、飞机制造、新能源汽车、风力发电装置等诸多领域。与其他类型电机相比，固有的容错能力是开关磁阻电机突出优势之一，但这并不意味着开关磁阻电机及其控制系统永无故障发生。尤其对于机电系统中较为薄弱环节的功率变换器而言，其故障发生率占整个开关磁阻电机调速系统82.5％。而功率变换器作为系统运行所需能量的提供者与转换者，是开关磁阻电动机调速系统SRD正常运行的重要保障，长期故障工作，必将影响电机输出性能，甚至对整个传动系统造成不可修复的不良结果。为了避免故障运行造成的恶性影响，提高该类电机驱动系统的可靠性与容错性，其容错控制方法的研究具有重要研究意义与实际应用价值。但是，对于目前开关磁阻电机具有的电动阀门装置，用于控制开关磁阻电机的开关，其通常通过复杂的多级传动系统来与开关磁阻电机相连接，因此，现有的电动阀门装置响应慢，可靠性差，容错能力较差。因此，目前迫切需要开发一种电动阀门装置，其结构设计科学合理，可靠性高，响应速度快，容错性能好，能够方便可靠地与开关磁阻电机连接，保证机械传动的效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置，其结构设计科学合理，可靠性高，响应速度快，容错性能好，能够方便可靠地与开关磁阻电机连接，保证机械传动的效果，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。为此，本专利技术提供了一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置，包括电动阀门、第一法兰、减速器和开关磁阻电机，其中：电动阀门通过第一法兰与减速器相连接；减速器通过第二法兰与开关磁阻电机的轴承相连接。其中，还包括一个电动阀门控制器；所述电动阀门控制器，分别与减速器和开关磁阻电机相连接，用于根据其内具有的不对称半桥型功率变换器的运行状态，对应对调不对称半桥型功率变换器中具有的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa的功能，实现容错效果。其中，电动阀门控制器的容错操作具体为：用于当检测获知不对称半桥型功率变换器内具有的任意一个绕组控制电路中的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa发生短路故障时，确定该绕组控制电路所连接的绕组为故障相绕组，并在该故障相绕组的导通期间内，对应对调不对称半桥型功率变换器中具有的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa的功能，实现容错效果。其中，所述电动阀门控制器具有的不对称半桥型功率变换器，包括多个绕组控制电路，每个绕组控制电路分别与一相电机绕组相对应连接；每个绕组控制电路包括常闭功率管QUa、斩波功率管QLa、电感L、二极管VD1和二极管VD2；在每个绕组控制电路中，所述常闭功率管QUa的集电极与直流供电电压US的正极输出端相接，所述常闭功率管QUa的发射极与所述电机绕组的一端相连接，所述电机绕组的另一端与斩波功率管QLa的集电极相接，所述常闭功率管QUa的发射极还与二极管VD2的阴极相接，二极管VD2的阳极与直流供电电压US的负极输出端相接；所述斩波功率管QLa的集电极还与二极管VD1的阳极相接，所述二极管VD1的阴极与直流供电电压US的正极输出端相接；所述斩波功率管QLa的发射极与直流供电电压US的负极输出端相接；所述常闭功率管QUa和所述斩波功率管QLa的基极均接地。其中，所述直流供电电压US的正极输出端和负极输出端之间还并联有一个稳压电容C。由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供的一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置，其结构设计科学合理，可靠性高，响应速度快，容错性能好，能够方便可靠地与开关磁阻电机连接，保证机械传动的效果，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。附图说明图1是本专利技术提供的一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置的结构示意图；图2是本专利技术提供的一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置中电动阀门控制器具有的控制系统结构框图；图3是本专利技术应用的开关磁阻电机中不对称半桥型功率变换器的拓扑电路结构图；图4是本专利技术应用四相开关磁阻电机中不对称半桥型功率变换器的相绕组桥臂上的斩波功率管QLa短路故障容错控制前，A相绕组的常闭功率管QUa、斩波功率管QLa驱动信号对比示意简图；图5是本专利技术应用四相开关磁阻电机中不对称半桥型功率变换器的相绕组桥臂上的斩波功率管QLa短路故障容错控制后，A相绕组的常闭功率管QUa、斩波功率管QLa驱动信号对比示意简图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。参见图1至5，本专利技术提供了一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置，包括电动阀门1、第一法兰21、减速器3和开关磁阻电机5，其中：电动阀门1通过第一法兰21与减速器3相连接；减速器3通过第二法兰22与开关磁阻电机5的轴承相连接。在本专利技术中，具体实现上，还包括一个电动阀门控制器4，所述电动阀门控制器4具有容错功能，分别与减速器3和开关磁阻电机5相连接，用于根据其内具有的不对称半桥型功率变换器的运行状态，对应对调不对称半桥型功率变换器中具有的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa的功能，实现容错效果。具体实现上，电动阀门控制器4的容错操作具体为：用于当检测获知不对称半桥型功率变换器内具有的任意一个绕组控制电路中的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa发生短路故障时，确定该绕组控制电路所连接的绕组为故障相绕组，并在该故障相绕组的导通期间内，对应对调不对称半桥型功率变换器中具有的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa的功能，实现容错效果。需要说明的是，对于本专利技术，其采用开关磁阻电机作为电动阀门的动力电机，其控制器具有容错功能。这种装置主要包括：开关磁阻电机、电动阀门控制器、减速器和电动阀门。开关磁阻电机的轴承连接第二法兰，并由第二法兰与减速器一端相连接，减速器的另一端通过第一法兰与电动阀门连接。阀门控制器包括DSP控制部分和驱动功率放大部分。电动阀门控制器与减速器连接，开关磁阻电机与电动阀门控制器相连接。当电动阀门控制器中不对称半桥功率变换器的常闭功率管发生短路故障，该驱动系统能够立即对调同一桥臂上的常闭功率管与斩波功率管的功能，实现容错效果，同时具有结构简单、响应快、经济性良好的优点。具体实现上，电动阀门控制器4包括数字信号处理器DSP和驱动功率放大部分，其具有的控制系统结构如图2所示。其中，驱动功率放大部分包括主驱动电路、信号隔离驱动电路、电压采样电路、电流采样以及保护电路。数字信号处理器DSP，具体可以为德州仪器TI公司生产的型号为TMS320LF2407数字信号处理器，具体可以包括DSP外围电路、电流信号的检测电路、位置检测电路以及显示和按键驱动电路。数字信号处理器DSP连接信号隔离驱动电路；信号隔离驱动电路连接主驱动电路，并为主驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置，其特征在于，包括电动阀门(1)、第一法兰(21)、减速器(3)和开关磁阻电机(5)，其中：电动阀门(1)通过第一法兰(21)与减速器(3)相连接；减速器(3)通过第二法兰(22)与开关磁阻电机(5)的轴承相连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有容错功能的开关磁阻电机的电动阀门装置，其特征在于，包括电动阀门(1)、第一法兰(21)、减速器(3)和开关磁阻电机(5)，其中：电动阀门(1)通过第一法兰(21)与减速器(3)相连接；减速器(3)通过第二法兰(22)与开关磁阻电机(5)的轴承相连接。2.如权利要求1所述的电动阀门装置，其特征在于，还包括一个电动阀门控制器(4)；所述电动阀门控制器(4)，分别与减速器(3)和开关磁阻电机(5)相连接，用于根据其内具有的不对称半桥型功率变换器的运行状态，对应对调不对称半桥型功率变换器中具有的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa的功能，实现容错效果。3.如权利要求2所述的电动阀门装置，其特征在于，电动阀门控制器(4)的容错操作具体为：用于当检测获知不对称半桥型功率变换器内具有的任意一个绕组控制电路中的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa发生短路故障时，确定该绕组控制电路所连接的绕组为故障相绕组，并在该故障相绕组的导通期间内，对应对调不对称半桥型功率变换器中具有的斩波功率管QLa或常闭功率管QUa的功能，实现容错效...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖丽，高峰，陈雷，姜书浩，李洁，申芳，侯淑萍，陈琦，闫智，孙茜，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12