新型高稳定度正弦波陀螺马达驱动电源制造技术

新型高稳定度正弦波陀螺马达驱动电源，三相正弦波发生器输出三相正弦波送入比较单元输入端，三相正弦波经过比较器单元后产生的触发脉冲，再经过隔离驱动单元后送Ｄ灯功率放大器以驱动控制陀螺马达，陀螺马达电路与三相正弦波发生器连接形成负反馈，实现陀螺马达交流调速。由三相正弦波发生器中的芯片ＳＡ８６６ＡＥ产生三相正弦波经低通滤波，消除有害谐波，再经比较单元产生触发脉冲，通过隔离驱动单元传输至Ｄ类功率放大器驱动电机，较传统模拟电路实现电机调速使用器件多、线路复杂、工作不可靠、不易实现精确控制之缺点，本发明专利技术控制芯片外围器件少、精确度高、搞干扰能力强，对工业恶劣环境非常适合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三相电机马达驱动电源，尤其是一种提高陀螺马达性能、增大 其输出功率的新型高稳定度正弦波陀螺马达驱动电源。
技术介绍
目前绝大多数的陀螺电机利用直流/交流逆变器产生的矩形波电源驱动，根 据频谱分析可知，矩形波含有大量的高次谐波，它们对于电机运行及陀螺的性 能都有很大的影响一、是矩形波电源谐波对于对陀螺性能的影响主要表面在失调转速误差的 精度问题。陀螺的调谐角速度为 Q 。 = V 陀螺的实际自转角速度为 S QQ， =QQ + SQ (其中S Q为调谐转速误差)陀螺角动量为H， = C(Q。 +S Q)= H(l+S Q/Q。)(其中H^CQ。) 陀螺输出角为.-"A = -kci ' /H - S coA /Q。 = -M， kB/H-S Q*wA/Q。 ="A-S coB = -ke' /H -SQ* coB/。。二-M， kA/H- S Q*"B/Q。 = coB- S 所以由S Q引起的角速度测量误差为<formula>formula see original document page 4</formula>其中，S Q/Q。称为失调转速误差系数，其大小取决于陀螺驱动电机供电频 率稳定度，例如若供电频率稳定度为10—4，则失调转速误差系数为20° /h(rad/s)，当基座角速度为wA4 rad/s或coB二l rad/s时，由于供电频率稳 定度引起的角速度测量误差达到20° /h(rad/s)，若供电频率稳定度提高一个数 量级,则角速度测量误差降低一个数量级。二、谐波主要给电机带来以下几方面的影响(一) 增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。损耗大。 因铸铝材料采用电阻率较高的铝合金材料，其本身电阻就较大，铸铝转子导条 的电阻在谐波频率作用下，由于集肤效应会明显增大，电阻的增加使铜耗也增 加。因此，电机总损耗将比较大，这些损耗使电机额外发热，其温升一般约增 加10-20%";(二) 当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出 很大的噪声。谐波给电机带来的另一主要影响是谐波转矩，谐波转矩将造成电 机在低频运行时产生转矩脉动，要避免低频转矩脉动，使电机运转平稳，设计 上除采取降低谐波转矩的影响外，适当提高电机漏电阻也可以降低谐波转矩， 但会给电机其它性能带来影响，这就需要在电机设计中作全面考虑，谐波电磁 噪声与振动。普通异步电动机采用逆变器供电时，会使电磁、机械、通风等因 素所引起的振动和噪声变得更加复杂，逆变电源中含有的各次时间谐波与电动 机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频 率和电动机机械构件的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而使 噪声增大。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波频率很难避开电动机的各种构件的固有频率。因此，矩形波电波驱动电机的噪声比正弦波电源供电的电机噪声一般约增加15-25%左右；(三) 负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相 反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的功率输出； (四) 附加dv/dt、 di/dt应力(1) 直流/交流逆变器输出的是方波交流，其中必然包含各次谐波。谐波 的存在，对电机绝缘有附加dv/dt、 di/dt应力，影响电机寿命；谐波电流使电 机发热，损耗增加，对一般电机不得不"降低功率"使用"；(2) 对输出电缆长度也有限制。如果安装谐波滤波器来抑制谐波对电网的 影响，除增加设备外，还因滤波器的制造与电网参数有关， 一旦参数有变，又 得重新调谐，相当麻烦；(3) 除采用脉宽调制(PWM)技术外，还普遍采用多重化联接，即将相同的 几个逆变器输出矩形交流的相位错开，然后迭加成梯形波。正弦脉宽调制(SPWM) 的单相和三相波形，分别为单极式和双极式SPWM，不包括11次以下的谐波谐波。(五) 对弱电系统设备的干扰对于计算机网络、通信、有线电视、报警 与楼宇自动化等弱电设备，电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导 方式耦合到这些系统中，产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰 频率成正比，传导则通过公共接地耦合，有大量不平衡电流流入接地极，从而 干扰弱电系统；(六) 对人体有影响从人体生理学来说，人体细胞在受到刺激兴奋时， 会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转，其频率如果与谐波频 率相接近，电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场。
技术实现思路
为消除上述矩形波电源的谐波对陀螺和电机性能的影响，本专利技术旨在提出 一种新型高稳定度正弦波陀螺马达驱动电源。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为新型高稳定度正弦波陀螺马 达驱动电源，其特征在于驱动电源由三相正弦波发生器、比较单元、隔离驱 动单元及D灯功率放大器连接组成；三相正弦波发生器输出三相正弦波送入比 较单元输入端，三相正弦波经过比较器单元后产生的触发脉冲，再经过隔离驱 动单元后送D灯功率放大器以驱动控制陀螺马达，陀螺马达电路与三相正弦波 发生器连接形成负反馈，实现陀螺马达交流调速。三相正弦波发生器由芯片SA866AE及其外围电路低通滤波器、晶体振荡器 和EEPR0M可编程存储器芯片连接组成；晶体振荡器为芯片SA866AE提供频率信 号；将所需的正弦波脉宽调制SP麵脉冲信号的初始工作参数编程写入EEPR0M 存储器芯片以控制芯片SA866AE产生所需要的波形，所产生的三相正弦波经过 低通滤波器滤波输出至比较器单元；D类功率放大器也可采用变频器AC/AC主回 路驱动线绕电机，余弦波输入比较单元，余弦波和三相正弦波经过比较单元后 产生的触发脉冲，实现线绕调速。本专利技术的有益效果是通过由三相正弦波发生器中的芯片SA866AE产生平 滑的二相正弦波，并经过低通滤波，消除影响陀螺马达的有害谐波，经比较器 产生触发脉冲，通过隔离驱动单元传输至D类功率放大器驱动电机，相较传统 模拟电路实现电机调速使用器件多、线路复杂、工作不可靠、不易实现精确控 制之缺点，本专利技术核心控制芯片外围器件少、精确度高、搞干扰能力强，对于 工业恶劣工作环境非常适合。附图说明图1本专利技术驱动陀螺马达的结构方框图；图2本专利技术三相正弦波发生器芯片SA866AE内部结构方框图；图3本专利技术三相正弦波发生器产生所期望的三相正弦波的电路图；图4本专利技术具体应用于电机双馈调速系统中电路框图；图中l.三相正弦波发生器；2.比较单元；3.隔离驱动单元；4. D灯功率 放大器；5.陀螺马达；6.芯片SA866AE; 7.低通滤波器；8.晶体振荡器；9. EEPR0M 可编程存储器芯片；10.AC/AC主回路；ll.余弦波；12.线绕电机；13.定子；14. 转子；15.工频电网。具体实施方式下面结合附图和实施例对于本专利技术进一步说明。如图l所示的新型高稳定度正弦波陀螺马达5驱动电源，驱动电源由三相 正弦波发生器l、比较单元2、隔离驱动单元3及D灯功率放大器4连接组成；三相正弦波发生器1输出三相正弦波送入比较单元2输入端；三相正弦波发生器1由芯片SA866AE6及其外围电路低通滤波器7、晶体振荡器8和EEPR0M可编 程存储器芯片9连接组成；晶体振荡器8为芯片SA866AE6提供频率信本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型高稳定度正弦波陀螺马达驱动电源，其特征在于：驱动电源由三相正弦波发生器、比较单元、隔离驱动单元及Ｄ灯功率放大器连接组成；三相正弦波发生器输出三相正弦波送入比较单元输入端，三相正弦波经过比较器单元后产生的触发脉冲，再经过隔离驱动单元后送Ｄ灯功率放大器以驱动控制陀螺马达，陀螺马达电路与三相正弦波发生器连接形成负反馈，实现陀螺马达交流调速。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑青，马德林，郝正江，
申请(专利权)人：赵剑青，马德林，郝正江，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]