一种转角电机位置驱动器制造技术

本实用新型专利技术提供的一种转角电机位置驱动器属于伺服电机驱动技术领域，以解决现有转角电机位置驱动器存在着控制不了高速、大转矩转角电机的问题和控制一般转角电机在响应大信号或突变载荷时发生振荡的问题。本实用新型专利技术采用转角电机的转角位置、转角速度和电枢电流三重反馈控制并且对这三个反馈信号进行了超前补偿；位置环和速度环采用比例调节，电流环采用比例和积分调节，H桥采用双边双极性驱动方式。本实用新型专利技术解决了高速、大转矩转角电机的控制问题，拓展了转角电机位置驱动器的控制范围；解决了控制转角电机在响应大信号或突变载荷时发生振荡的问题。本实用新型专利技术系统增益高、积分速度快、定位精度高、无振荡。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及伺服电机驱动装置，特别是涉及一种转角电机位置驱动器。
技术介绍
转角电机位置驱动器是转角电机完成精确转角定位的控制装置。转角电机的理想 要求是转矩大并且速度快，这种电机的技术特征是电枢时间常数大和转动惯量小。由于转 角电机的电枢时间常数和转动惯量的差距越大，其可控性越差，因此，在一定程度上，控制 技术制约了高性能转角电机的应用。转角电机位置驱动器的现有技术为目标转角位置信号与转角电机输出的实际转 角位置信号比较；得到的位置偏差信号，经过PID校正调节，作为控制电流与实际的电枢电 流比较；得到的电流偏差信号，经过PD校正调节，作为控制信号，经过脉冲宽度调制和H桥 功率放大，驱动转角电机。精确定位控制由置于转角偏差信号处理环节的积分调节实现；H 桥采用双边单极性驱动方式。现有转角电机位置驱动器的不足之处在于 位置偏差量至控制量的增益较小； 相当于比例，积分所占的增益份额较大； 相当于双边双极性控制的H桥，双边单极性控制的H桥驱动电枢电流的速度较 慢； 控制转角电机响应速度慢、控制能力低并且易于发生振荡； 对于高速、大转矩转角电机，存在着控制不了的问题； 对于一般转角电机，存在着对大信号或突变载荷响应时，发生振荡的问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决相对于转动惯量电枢时间常数较大的转角电机的 控制问题，以及转角电机响应大信号或突变载荷时发生振荡的问题，提供一种转角电机位 置驱动器。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种转角电机位置驱动器，该驱动器由壳体和内部电路构成，所述的内部电路包 括电源电路、目标电路、反馈电路、控制电路、H桥电路；外接的位置控制装置与目标电路的 输入端相连，外接的转角电机的位置传感器与反馈电路的输入端相连，所述的目标电路的 目标位置输出端、反馈电路输出的电机位置信号、电机转速信号、传感器故障输出信号、H桥 电路反馈输出的电机电流信号分别与控制电路的输入端相连，所述的控制电路的控制输出 端与H桥电路的输入端相连，H桥电路的电枢电流输出端与外接的转角电机的电枢绕组相 连。所述的目标电路包括输入接口电路、延时电路；外接的位置控制装置输出的位置 电流信号与输入接口电路的输入端相连，输入接口电路输出的位置电压信号与延时电路的输入端相连，延时电路输出目标位置信号。所述的反馈电路包括传感器接口电路、检测电路、微分电路；外接的转角电机的位 置传感器信号与传感器接口电路的输入端相连，传感器接口电路输出电机位置信号，电机 位置信号与检测电路和微分电路的输入端相连，检测电路输出传感器故障信号、微分电路 输出电机转速信号。所述的控制电路包括位置电路、转速电路、电流电路、调制电路、波形电路、窗口电 路、限幅电路；所述的H桥电路反馈输出的电机电流信号与窗口电路的输入端相连，目标位 置信号、电机位置信号、传感器故障信号分别与位置电路的输入端相连，位置电路输出目标 转速信号，目标转速信号、电机转速信号分别与转速电路的输入端相连，转速电路输出目标 电流信号，目标电流信号与窗口电路的双向端口相连，目标电流信号、电机电流信号、波形 电路输出的微动电流信号分别与电流电路的输入端相连，电流电路输出的调节信号与限幅 电路的双向端口相连，调节信号、三角波信号分别与调制电路的输入端相连，调制电路输出 控制信号。所述的H桥电路包括时序电路、驱动电路、采样电路、保护电路、极性电路，放大电 路、滤波电路；控制信号与时序电路的输入端相连，时序电路输出的正向和反向控制信号分 别与驱动电路的控制输入端相连，时序电路输出的同步信号与极性电路的极性选择输入端 相连，驱动电路的驱动电源与采样电路串联，驱动电路输出的驱动电流经过滤波电路输出 电枢电流，采样电路输出的电流采样信号与极性电路的输入端相连，采样电路输出的电流 采样信号和短路信号分别与保护电路的输入端相连，驱动电路输出的低边控制信号与保护 电路的屏蔽输入端相连，保护电路输出的关闭信号与驱动电路的关闭控制输入端相连，极 性电路输出的反馈信号与放大电路的输入端相连，放大电路输出电机电流信号。与现有技术相比，本技术的有益效果1、本技术所述的转角电机位置驱动器采用转角电机的转角位置、转角速度和 电枢电流三重反馈控制并且对这三个反馈信号进行了超前补偿；位置环和速度环采用比例 调节，电流环采用比例和积分调节，H桥采用双边双极性驱动方式；通过这些技术手段的运 用，本技术系统增益高，积分速度快；2、本技术所述的转角电机位置驱动器能够很好地控制相对于转动惯量电枢 时间常数较大的转角电机，充分发挥电机的性能，达到较高的控制要求，拓展了转角电机位 置驱动器的控制范围；3、本技术所述的转角电机位置驱动器在控制转角电机时，响应速度快、定位 精度高、无振荡。附图说明图1是本技术外部接线示意图；图2是本技术原理的方框图；图3是本技术功能的方框图；图4是电源电路的原理图；图5是H桥电路的原理图；图6是输入接口电路的原理图；图7是延时电路的原理图；图8是位置电路的原理图；图9是转速电路的原理图；图10是电流电路的原理图；图11是调制电路的原理图；图12是传感器接口电路的原理图；图13是检测电路的原理图；图14是微分电路的原理图；图15是波形电路的原理图；图16是窗口电路的原理图；图17是限幅电路的原理图；图18是H桥电路的方框图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详细说明。如图1所示，本技术提供的转角电机位置驱动器包括壳体10和内部电路。工 作时，驱动器外部要接以下部件电源、位置控制装置11、转角电机12。壳体10上有9个连 接线，其中，转角电机12的电枢正极引脚、电枢负极引脚、转角电机12的位置传感器电源正 极引脚、转角电机12的位置传感器输出引脚和转角电机12的位置传感器电源负极引脚分 别与壳体10上的连接线1、2、3、4和5相连，电源的负极引脚和正极引脚分别与壳体10上 的连接线6和7相连，位置控制装置11的位置电流正极引脚和位置电流负极引脚分别与壳 体10上的连接线8和9相连。本技术提供的位置驱动器接收位置控制装置11输出的 位置信号，控制转角电机12，按比例将位置信号转换成机械摆角或位移。如图2所示，所述的内部电路包括目标电路39、反馈电路40、控制电路41、H桥电 路26、电源电路25 ；外接的电源与电源电路25相连，电源电路25为内部电路的各个部分供 电；外接的位置控制装置11与目标电路39相连；外接的转角电机12的位置传感器与反馈 电路40的输入端相连；目标电路39输出的目标位置信号、反馈电路40输出的电机位置信 号、传感器故障信号和电机转速信号、H桥电路26输出的电机电流信号分别与控制电路41 的输入相连，控制电路41输出的控制信号与H桥电路26的输入相连；H桥电路26输出的 电枢电流与外接的转角电机12的电枢相连。如图3所示，目标电路39包括输入接口电路27、延时电路28 ；外接的位置控制装 置11输出的位置电流信号与输入接口电路27的输入端相连，输入接口电路27输出的位置 电压信号与延时电路28的输入端相连，延时电路28输出目标位置信号。外接的反馈电路40包括传感器接口电路29、检测电路30、微分本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种转角电机位置驱动器，其特征在于：该驱动器由壳体和内部电路构成，所述的内部电路包括电源电路（２５）、目标电路（３９）、反馈电路（４０）、控制电路（４１）、Ｈ桥电路（２６）；外接的位置控制装置（１１）与目标电路（３９）的输入端相连，外接的转角电机的位置传感器与反馈电路（４０）的输入端相连，所述的目标电路（３９）的目标位置输出端、反馈电路（４０）输出的电机位置信号、电机转速信号、传感器故障输出信号、Ｈ桥电路（２６）反馈输出的电机电流信号分别与控制电路（４１）的输入端相连，所述的控制电路（４１）的控制输出端与Ｈ桥电路（２６）的输入端相连，所述的Ｈ桥电路（２６）的电枢电流输出端与外接的转角电机（１２）的电枢绕组相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志瑞，张少飞，邢宝喜，贾帅儒，刘宏，胡锡梅，高仲山，吕田有，陈艾君，赵昌周，
申请(专利权)人：大同北方天力增压技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：14