本发明专利技术涉及三相电动执行器过力矩保护控制装置及方法，装置包括A/D采集器、电流信号采集电路、电压信号采集电路和中枢控制电路，中枢控制电路主要包括过零比较电路A、过零比较电路B、单片机运算电路、用于调整机械效率的变阻器；将与过力矩保护装置配套的电动执行器的过力矩信号数据输入到中枢控制电路的单片机程序中，作为与实际采集的过力矩信号比较用的标准信号数据，通过纯数学的归纳计算方式，既减轻了对电动执行器箱体内部空间的压力，又进一步强化了过力矩保护的精度控制，提高了可调整控制精度的灵活性，有效的解决了伴随电动执行器的长期使用使机械效率的下降带来控制精度下降的问题，提高了电动执行器的耐用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动执行器，特别涉及一种，过力矩保护控制装置充分利用单片机的计算能力，通过A/D采集器、电流互感器、电压互感器的配合使用代替传统传感器的检测手段，脱离原电机学以及机械学转矩公式，利用纯数学方法归 纳，通过多方位可调方式达到高控制精度充满灵活性的过力矩保护控制效果。
技术介绍
过力矩保护是电动执行器的一个重要控制环节，它的控制精度将直接决定着执行器能否对自身和连接的阀门起到保护作用，一旦过力矩保护起不到预期的作用，那么很可能对整个系统产生重大的不利影响。而随着技术的发展，对执行器的要求早已超越了运转的稳定和可靠，而进入到对控制精度的要求上。过力矩保护在控制精度中占有极为重要的 位置。最早的机械过力矩保护控制精度明显已经达不到实际需求，而采用传感器实行高精度测量控制，对电动执行器的内部结构的压力是相当大的，而其耐用性以及随着电动执行器的使用控制精度的下降都是无法保证。
技术实现思路
鉴于上述技术等多方面的缺陷，结合电动执行器的实际需求以及发展状况，提出一种新的过力矩保护的技术方案，一改常规所使用的电流传感器、电压传感器、扭矩传感器、转速传感器等方式，利用更为精巧A/D采集器配合电流、电压互感器，脱离电机学以及机械学公式，通过纯数学方式，大大简化计算过程，采用多方位可调方式，达到灵活性的过力矩保护控制。本专利技术中的设备所采用的技术方案是一种三相电动执行器过力矩保护控制装置，其特征在于，包括A/D采集器、电流信号采集电路、电压信号采集电路和中枢控制电路，中枢控制电路主要包括过零比较电路A、过零比较电路B、单片机运算电路、传统电气控制电路，用于调整机械效率的变阻器和手操显示面板； 所述A/D采集器采用德州仪器公司生产的模数转换器TLC2543的模拟量信号输入端与电动执行器内部的电机与采集器接口电路连接；A/D采集器三个控制输入端，片选(CS)端、输入/输出时钟端(I/O CLOCK)、数据输入端(DATA INPUT)和数据输出端(DATA OUT)分别与单片机运算电路中的单片机的对应端口连接； 所述电流信号采集电路包括三个电流互感器和一个电流转换开关，三个电流互感器分别套装在三相电源的三条火线上，每个电流互感器的一端分别与电流转换开关输入端连接，另一端接地；通过电流转换开关选通一个电流互感器通路，被选通的电流互感器通过电流转换开关的输出端与I/V转换电路的输入端连接，I/V转换电路的输出端与中枢控制电路中的过零比较电路A的输入端连接；电流互感器输出的电流信号经I/V转换电路转换为电压信号并传送给过零比较电路A ;然后送入单片机的HSl. I引脚；所述电压信号采集电路包括三个电压互感器和一个电压转换开关，三个电压互感器的初级连接三相电源的三条火线，三个电压互感器的次级分别与电压转换开关输入端连接，另一端接地；通过电压转换开关选通一个电压互感器通路，被选通的电压互感器通过电压转换开关的输出端与中枢控制电路中的过零比较电路B的输入端连接，另一端接地；电压互感器输出的电压信号经电压转换开关传送给过零比较电路B，然后送入单片机的HSl. O引脚； 电机与采集器接口电路包括一个IOK可变电阻，可变电阻与电机0-5V电压输出端连接，可变电阻可变端的阻值与电动执行器的运转的角位移值对应；可变电阻可变端为采集器接口电路的0-5V电压信号输出端； 单片机运算电路主要由单片机80C196KC构成； 单片机运算电路的单片机80C196KC输出端口连接继电器驱动电路，继电器的常开/常闭触点串接在电动执行器控制板电源通道中，通过继电器控制电动执行器控制板电源开关;· 单片机运算电路中的单片机80C196KC经过运算得到表示相位角的信号，同时A/D采集器从采集器接口电路获得采集到0-5V电压信号，经模数转换后将数据传送给单片机80C196KC ;通过单片机运算电路进行处理，单片机80C196KC输出控制指令，控制继电器工作状态，进而控制电动执行器运行状态。三相电动执行器过力矩保护控制的方法，其特征是，包括如下步骤 a)将与过力矩保护装置配套的电动执行器的过力矩信号数据输入到中枢控制电路的单片机程序中，作为与实际采集的过力矩信号比较用的标准信号数据，过力矩信号数据是通过厂内实际检测获得； b)通过单片机内部计时器和该引脚的中断方式工作，上升沿触发时读取HIS时间寄存器，电压正跳变时刻记录为Tl的计数值nl，电流正跳变时刻记录为Tl的计数值n2，n=nl-n2,通过η来计算相位角Θ ,按交流电为50Hz计算，Θ =0. 036Xη ； c)通过A/D采集器采集实时电压U，实时电压U数据通过电机与采集器接口电路、采集器与单片机接口电路输入单片机运算电路，从而完成从数据采集到输入的过程；将电压U数据送入单片机运算电路，采用公式I计算电机的输出转矩 T = (^al +α2θ + ατθ2 +a4t/) -公式 I 公式I中 r为电机的输出转矩，单位牛米(Nm )；4力电机的相位角； U为电动执行器输入电压，单位伏特(V); ai、a2、a3、a4是在电动执行器出厂前调试时配合工厂的调试台经多次检测获得的八Θ、V平均数作为标准值，根据公式1，即可得到简单的方程组，利用单片机计算得到ai、a2、a3、a4 以 B+RS600F 型号为例S1 = -11000, 2 = 8785,= -10080,= 40 ； 其数据通过四次检测获得 在380V电压下，电动执行器中电机的输出转矩为T1,对应的相位角为Θ I ；在380V电压下，电动执行器中电机的输出转矩为T2,对应的相位角为Θ 2 ； 在380V电压下，电动执行器中电机的输出转矩为T3,对应的相位角为Θ 3 ； 在340V电压下，电动执行器中电机的输出转矩为T4,对应的相位角为Θ 4 ； 根据公式1，计算得到； d)单片机通过引脚P3.0-P3. 7输出转矩数值信号，高电平有效，其中通过P3. 0-P3. 3分别判定信号为万位有效、千位有效、百位有效、十位有效，通过P3. 4-P3. 7输出0-9的数字信号；由此得到单片机的输出信号为完整的电机转矩信号，输出信号经过D/A转换成表示电机输出转矩的模拟信号，模拟信号输入至FET乘法电路的一个输入端，再通过调整变阻器调整电流完成对机械效率的输入,输入FET乘法电路的另一个输入端，通过乘法电路后再输入PID电路得到实际输出转矩的模拟信号；e)随着电动执行器的使用时间增加，其机械效率会发生变化，通过变阻器调整阻值来改变电流大小来实现对输入的机械效率值的调整； f)将步骤c和步骤d计算得到实际输出转矩值，与该电动执行器所能承受的最大转矩值进行比较，判断电动执行器的输出转矩是否超过其可以承受的最大值，进而确定是否停止电机转动或者输出报警信号。本专利技术所达到的有益效果对电动执行器的过力矩保护控制，一改以往必须采用机械或者电机学方式来计算过力矩和保护控制的方法，采取全新的计算控制方式，通过纯数学的归纳计算方式，既减轻了对电动执行器箱体内部空间的压力，又进一步强化了过力矩保护的精度控制，提高了可调整控制精度的灵活性，有效的解决了伴随电动执行器的长期使用使机械效率的下降带来控制精度下降的问题，提高了电动执本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相电动执行器过力矩保护控制装置，其特征在于，包括A/D采集器、电流信号采集电路、电压信号采集电路和中枢控制电路，中枢控制电路主要包括过零比较电路A、过零比较电路B、单片机运算电路、传统电气控制电路，用于调整机械效率的变阻器和手操显示面板；所述A/D采集器采用德州仪器公司生产的模数转换器TLC2543的模拟量信号输入端与电动执行器内部的电机与采集器接口电路连接；A/D采集器三个控制输入端，片选CS端、？输入/输出时钟端I/O？CLOCK、数据输入端DATA？INPUT和数据输出端DATA？OUT分别与单片机运算电路中的单片机的对应端口连接；？？？？？所述电流信号采集电路包括三个电流互感器和一个电流转换开关，三个电流互感器分别套装在三相电源的三条火线上，每个电流互感器的一端分别与电流转换开关输入端连接，另一端接地；通过电流转换开关选通一个电流互感器通路，被选通的电流互感器通过电流转换开关的输出端与I/V转换电路的输入端连接，？I/V转换电路的输出端与中枢控制电路中的过零比较电路A的输入端连接；电流互感器输出的电流信号经I/V转换电路转换为电压信号并传送给过零比较电路A；然后送入单片机的HS1.1引脚；所述电压信号采集电路包括三个电压互感器和一个电压转换开关，三个电压互感器的初级连接三相电源的三条火线，三个电压互感器的次级分别与电压转换开关输入端连接，另一端接地；通过电压转换开关选通一个电压互感器通路，被选通的电压互感器通过电压转换开关的输出端与中枢控制电路中的过零比较电路B的输入端连接，另一端接地；电压互感器输出的电压信号经电压转换开关传送给过零比较电路B，然后送入单片机的HS1.0引脚；？？电机与采集器接口电路包括一个10K可变电阻，可变电阻与电机0？5V电压输出端连接，可变电阻可变端的阻值与电动执行器的运转的角位移值对应；可变电阻可变端为采集器接口电路的0？5V电压信号输出端；单片机运算电路主要由单片机80C196KC构成；单片机运算电路的单片机80C196KC输出端口连接继电器驱动电路，继电器的常开/常闭触点串接在电动执行器控制板电源通道中，通过继电器控制电动执行器控制板电源开关；单片机运算电路中的单片机80C196KC经过运算得到表示相位角的信号，同时A/D采集器从采集器接口电路获得采集到0？5V电压信号，经模数转换后将数据传送给单片机80C196KC；通过单片机运算电路进行处理，单片机80C196KC输出控制指令，控制继电器工作状态，进而控制电动执行器运行状态。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟刚，贾福民，刘璘，刘素艳，艾云江，孟丽丽，刘尉臣，邢卫强，陈海奇，
申请(专利权)人：天津津伯仪表技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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