利用交流异步电机进行阀门微步调节的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种利用交流异步电机进行阀门微步调节的装置。它主要包括：交流异步电机，电动阀门控制器，减速器，阀门；交流异步电机轴通过法兰连接减速器，减速器通过法兰连接阀门；电动阀门控制器由控制器ＤＳＰ控制部分和驱动功率放大部分组成，电动阀门控制器连接减速器，同时电动阀门控制器连接交流异步电机。本实用新型专利技术与现有技术相比，采用交流异步电机作为动力源电机，以电机的定子电流为直接控制对象，利用全数字控制器实现阀门电动装置的精确定位精度，保证了响应的快速性；电机微步动作特性省去了复杂的机械传动装置，经由电机轴输出直接用简易的减速传动便可代替现有技术的多级复杂传动系统实现阀门的微调和定位，并且具有结构简单、响应快、抗污染能力强、可靠性高的优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种利用交流异步电机进行阀门微步调节的装置。 技术背景随着经济的发展、工业自动化的进步，电动阀门已经是过程自动化链的重要组成 部分，其能源取用比其它的驱动方式方便，在电力、冶金、石油、矿山等工业部门得到广泛的 应用。在工业场合电动阀门必须具有更高的可靠性和安全性，而电动阀门的综合性能主要 取决于电动执行器的可靠性与安全性，因此执行机构的各项性能及其控制水平在很大程度 上决定着电动阀门整机的技术水平。为使电动阀门发挥最大性能，在其设计过程中，不仅要 重视选择阀门的参数，更要明确执行机构的具体要求。以免在安装、调试、使用过程中带来 不必要的麻烦和可能产生严重后果。我国电动阀门行业发展相对落后，目前国内研发生产的电动阀门产品在要求高精 度、可靠性高的方面使用效果不佳。机械结构部分过于复杂，不便于安装、调试，且不易维 修
技术实现思路
本技术提供一种利用交流异步电机进行阀门微步调节的装置。采用交流异步 电机作为电动阀门的动力源电机，以交流异步电机的定子电流为直接控制对象，模拟步进 电机的运动控制模式，获得微小的电机定位精度，用简易的齿轮传动代替现有技术的多级 复杂传动系统实现阀门的微调。本技术是电动阀门电机、电动阀门控制器、阀门三位一 体装置，不仅能稳定实现对阀门的精确微步控制，还具有结构简单、响应快、抗污染能力强、 可靠性高的优点。本技术提供的利用交流异步电机进行阀门微步调节的装置主要包括交流异 步电机，电动阀门控制器，减速器，阀门；交流异步电机轴通过法兰连接减速器，减速器通过 法兰连接阀门；电动阀门控制器由DSP控制部分驱动功率放大部分组成；电动阀门控制器 连接减速器，同时电动阀门控制器连接交流异步电机。所述的驱动功率放大部分包括驱动电路，信号隔离驱动电源、电压采样电路、电流 采样，保护电路。保护电路包括制动保护电路、过压保护电路、欠压保护电路。所述的信号隔离驱动电路连接DSP芯片；信号隔离驱动电路连接驱动电路(IPM)。所述的电压采样电路连接驱动电路，同时电压采样电路连接DSP。所述的电流采样使用霍尔电流传感器，电机绕组穿过霍尔电流传感器。所述的保护电路包括制动电路、过压电路、欠压电路。制动电路、过压电路、欠压电 路依次相连组成保护电路。所述的DSP控制部分包括DSP芯片，DSP外围电路，电流信号的检测电路，位置检 测电路，显示和按键驱动电路。所述的DSP外围电路是通过DSP芯片的外部存储器接口模块EMIF连接用户扩展的片外存储器，以及通过DSP芯片的JTAG接口连接外部仿真器。所述的电流信号的检测电路是将电机绕组经过霍尔电流传感器，霍尔电流传感器 连接电阻，再连接至DSP的A/D转换通道。所述的位置检测电路包括旋转变压器、函数发生器、高频功率放大芯片、数字转换ο所述的交流异步电机连接旋转变压器作为位置传感器；函数发生器连接至高频功 率放大芯片；高频功率放大芯片连接旋转变压器为其提供励磁；数字转换器连接旋转变压 器将旋转变压器产生的信号转换为数字型角度值。所述的DSP芯片通过SPI接口连接控制LED数码管显示单元。所述的DSP芯片通过I/O端口作为按键检测引脚连接键盘输入单元。本技术提供的一种利用交流异步电机进行阀门微步调节的实现方法包括的 步骤以交流异步电机的定子电流为直接控制对象，电机采用电流矢量增量运动模式， 模拟步进电机的运动控制模式，将电流矢量离散，转子跟随电流矢量的位置前进，以此获得 微小的电机定位精度；根据用户对阀门微调的要求，设置电流离散化的步数和步距，在此基 础上为电机连接单级减速器；单级减速器连接阀门，组成结构简单、性能优越的高精度微调 的电动阀门装置。将通入交流异步电机绕组的正弦波电流等步距离散为阶梯波；电机绕组通入的离散电流矢量，是将电流的一个周期分为b份的阶梯波，b是6的倍数。b的具体取值是根据所用交流异步电机的极数以及用户对阀门的微动精度要求选 取，交流异步电机每步微动可达到的精度为360° /(电机极对数Xb)。以四极交流异步 电机为例，取b为12时，电机微动每步达到的精度为15° :b为24时，电机微动每步达到的 精度为7. 5°。定子电流为(χ) =/.cos〔警 λ-〕//,W =/-COS^x-权利要求一种利用交流异步电机进行阀门微步调节的装置，其特征在于它主要包括交流异步电机，电动阀门控制器，减速器，阀门；交流异步电机轴通过法兰连接减速器，减速器通过法兰连接阀门；电动阀门控制器由控制器DSP控制部分和驱动功率放大部分组成，电动阀门控制器连接减速器，同时电动阀门控制器连接交流异步电机。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的驱动功率放大部分包括驱动电路， 信号隔离驱动电源、电压采样电路、电流采样电路，保护电路，保护电路包括制动保护电路、 过压保护电路、欠压保护电路；DSP连接信号隔离驱动电路；信号隔离驱动电路连接驱动电 路，为驱动电路提供开关信号决定电机绕组的导通状态；电压采样电路连接驱动电路，同时 电压采样电路连接DSP ；制动电路、过压电路、欠压电路依次相连组成保护电路。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的DSP控制部分包括DSP芯片，DSP外 围电路，电流信号的检测电路，位置检测电路，显示和按键驱动电路；所述的DSP外围电路 是通过DSP的外部存储器接口模块EMIF连接用户扩展的片外存储器，以及通过DSP的JTAG 接口连接外部仿真器；所述的电流信号的检测电路是电机绕组经过霍尔电流传感器，霍尔电流传感器连接电 阻再连接至DSP的A/D转换通道；所述的位置检测电路包括旋转变压器、函数发生器、高频功率放大芯片、数字转换器； 所述的交流异步电机连接旋转变压器作为位置传感器；函数发生器连接至高频功率放 大芯片；高频功率放大芯片连接旋转变压器；数字转换器连接旋转变压器将旋转变压器产 生的信号转换为数字型角度值，同时数字转换器连接DSP ； 所述的DSP通过SPI接口连接控制LED数码管显示单元； 所述的DSP通过I/O端口作为按键检测引脚连接键盘输入单元。专利摘要本技术涉及一种利用交流异步电机进行阀门微步调节的装置。它主要包括交流异步电机，电动阀门控制器，减速器，阀门；交流异步电机轴通过法兰连接减速器，减速器通过法兰连接阀门；电动阀门控制器由控制器DSP控制部分和驱动功率放大部分组成，电动阀门控制器连接减速器，同时电动阀门控制器连接交流异步电机。本技术与现有技术相比，采用交流异步电机作为动力源电机，以电机的定子电流为直接控制对象，利用全数字控制器实现阀门电动装置的精确定位精度，保证了响应的快速性；电机微步动作特性省去了复杂的机械传动装置，经由电机轴输出直接用简易的减速传动便可代替现有技术的多级复杂传动系统实现阀门的微调和定位，并且具有结构简单、响应快、抗污染能力强、可靠性高的优点。文档编号H02K17/02GK201731145SQ20092035123公开日2011年2月2日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日专利技术者孙鹤旭, 李洁, 董砚, 郑易, 雷兆明 申请人:河北工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用交流异步电机进行阀门微步调节的装置，其特征在于它主要包括：交流异步电机，电动阀门控制器，减速器，阀门；交流异步电机轴通过法兰连接减速器，减速器通过法兰连接阀门；电动阀门控制器由控制器ＤＳＰ控制部分和驱动功率放大部分组成，电动阀门控制器连接减速器，同时电动阀门控制器连接交流异步电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹤旭，董砚，李洁，雷兆明，郑易，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]