一种双绕组音圈电机及其复合驱动控制方法技术

本发明专利技术涉及一种用于超精密音圈电机控制领域的双绕组音圈电机及其复合驱动控制方法。主要解决了音圈电机在开关驱动下产生的电流纹波对音圈电机系统输出推力的影响，进而提升了音圈电机系统在超精密领域下的输出精度。其中，音圈电机采用了全新的双绕组结构，即在同一铁心上安装主副两套绕组，主绕组产生外部所需主要推力，采用开关控制的方法加以实现；辅助绕组用来补偿主绕组产生的纹波推力，采用线性模拟控制的方法，通过对主绕组产生的纹波信号的提取，实时补偿产生主绕组产生的电流纹波，从而保证音圈电机系统整体具有高输出精度同时有较大的功率输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机驱动控制领域，特别是涉及光刻机系统、精密机床以及高端物理实验装置等高精度高频响场合，具体是一种双绕组音圈电机及其复合驱动控制方法。
技术介绍
音圈电机(VoiceCoilMotor，VCM)是基于洛伦兹力原理设计而成的一种电机，它能将电信号直接转化成直线位移而不需要任何中间转换机构。它具有结构简单、体积小、重量轻、惯性小、比推力大等优点，在高精度、高频激励、快速和高加速度的定位系统中，在光学和测量系统、光学装配以及航空航天方面也有广泛的应用。音圈电机驱动控制有线性模拟控制以及开关控制两种方案。随着音圈电机的功率越来越大，线性模拟控制方案受到功率以及发热量的局限，使得开关控制的方案渐渐成为主流。然而开关控制方案中其斩波驱动方式导致电流纹波较大，导致整体推力波动大，从而无法在高精度伺服系统中使用。为了更好地抑制电流纹波，需要提高功率器件的开关频率，并且对微处理器的计算能力以及实时性提出极高的要求，然而受到电力电子器件以及微处理器计算能力的瓶颈，开关频率和软件计算速度无法无限制的提高，因此急需一种能够满足高频响、高精度、大功率的驱动控制方法来抑制电流纹波，提高音圈电机系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双绕组音圈电机，包括绕组A、绕组B，其特征在于：所述的绕组A与绕组B共用同一个磁芯，且相互独立无耦合关系，绕组A匝数大于绕组B匝数。

【技术特征摘要】
1.一种双绕组音圈电机，包括绕组A、绕组B，其特征在于：所述的绕组A与绕组B共用同一个磁芯，且相互独立无耦合关系，绕组A匝数大于绕组B匝数。2.根据权利要求1所述的双绕组音圈电机，其特征在于：所述的绕组A通过开关功率驱动器连接主控芯片，绕组B通过线性模拟器连接主控芯片，且绕组A与绕组B均通过电流传感器、A/D转换器连接主控芯片，主控芯片连接在PC机上。3.根据权利要求2所述的双绕组音圈电机，其特征在于：所述的主控芯片型号为TMS320F28335，其内部集成A/D转换器、PWM发生器、CAN通讯接口、SPI接口以及XINTF接口，所述的开关功率驱动器上的核心功率器件采用了4个单管MOSFET单元IPD600N25N3来实现，其驱动芯片为6EDL04N06，利用其中四路做为功率器件的驱动单元，绕组A采用独立的两电平H桥结构的驱动电路，其开关频率大于16kHz，绕组A与绕组B通过同一个DSP进行控制，绕组B连接的线性模拟器采用线性运放OPA541，该芯片为电流型运放，其频响大于200kHz，其指令信号通过DSP外置的DA芯片TLV5630来获得。4.一种双绕组音圈电机的复合驱动控制方法，其步骤如下：步骤1：设定绕组A来产生音圈电机绕组的主推力，绕组B用来产生微小推力来抑制绕组A产生的纹波推力；步骤2：对绕组A采用双极性PWM开关控制方法产生音圈电机所需的推力，对绕组B采用模拟线性控制方法来补偿绕组A产生的推力纹波；步骤3：分别采样绕组A和绕组B的电流，其中绕组B的电流环完全由模拟控制实现，采样绕组B中的电流只用来做保护，绕组A中的电流除了在DSP中用于电流反馈，实现电流PI调节器之外，还需要对绕组A中的电流加以提取做为绕组B电流环的指令信号；步骤4：绕组A中的电流信号通过高通滤波器以及低通滤波器分别得到绕组A中电流的高频分量以及直流量，并将二者做差获得绕组A电流在零点附近波动的纹波电流，此外，此纹波电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家曦，郭峰，李立毅，赵一阳，陈启明，潘东华，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23