專利名稱：一種線性直流無刷電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性直流無刷電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，用于慣性儀表伺服系統(tǒng)中，亦 可用于其它直流無刷力矩電機速度/位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)在慣性儀表中用于消除外框架干擾力矩，現(xiàn)有的有刷直流伺服 驅(qū)動系統(tǒng)以有刷直流力矩電機作為執(zhí)行機構(gòu)，由于機械結(jié)構(gòu)上存在電刷和換向器，電機運 轉(zhuǎn)時存在摩擦，長時間工作過程中，易出現(xiàn)打火花現(xiàn)象，導(dǎo)致電刷組件接觸不良，引起系統(tǒng) 工作異常。為消除現(xiàn)有刷直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)電刷接觸不良、打火花的缺點，引入無刷直流力 矩電機作為執(zhí)行結(jié)構(gòu)，采用電子開關(guān)線路和電機轉(zhuǎn)子位置傳感器實現(xiàn)電機電樞繞組電流的 無接觸換向?，F(xiàn)有的電機轉(zhuǎn)子位置傳感器大都采用霍爾集成電路，其主要工作原理是電流 的磁效應(yīng)，因而在復(fù)雜的磁應(yīng)用環(huán)境中，無刷力矩電機會出現(xiàn)換相邏輯異常的故障；同時現(xiàn) 有的無刷力矩電機控制驅(qū)動方案大都采用脈沖寬度調(diào)制PWM方案，由于PWM中信號調(diào)制頻 率的影響，會給伺服驅(qū)動系統(tǒng)引入干擾，且功耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種線性直流無刷電機伺 服驅(qū)動系統(tǒng)，具有功耗低、干擾小、工作正常可靠的特點。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種線性直流無刷電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括短路匝傳感器、前置變換放大電路、校 正電路、絕對值電路、方向處理電路、線性光耦、位置信號預(yù)處理電路、換相邏輯處理電路、 六路光耦、線性控制功率驅(qū)動電路、光電編碼器和無刷直流力矩電機本體；短路匝傳感器輸出角度交流調(diào)制信號給前置變換放大電路；前置變換放大電路將 角度交流調(diào)制信號先后進行交流放大、解調(diào)和濾波之后輸出給校正電路對信號進行校正之 后同時輸出給絕對值電路和方向處理電路；絕對值電路將輸入的校正之后的信號處理為正 信號之后輸出給線性光耦進行線性放大和光耦隔離，之后輸出給線性控制功率驅(qū)動電路作 為線性控制功率驅(qū)動電路的一路輸入信號，控制無刷直流力矩電機本體輸出反饋力矩的大 ??；方向處理電路將輸入的校正之后的信號處理為兩路互為反相的方向方波信號輸出給換 相邏輯處理電路；所述兩路互為反相的方向方波信號依次為方向方波信號Fl和方向方波 信號Π;光電編碼器敏感到無刷直流力矩電機本體轉(zhuǎn)子的三路位置信號，之后輸出給位置 信號預(yù)處理電路放大整形成三路相差為120°的光電方波信號并輸出給換相邏輯處理電 路，所述三路相差為120°的光電方波信號依次為SA、Sb和& ；換相邏輯處理電路將輸入的 方向方波信號Fl、方向方波信號Π、光電方波信號\、光電方波信號&和光電方波信號& 進行邏輯組合，生成六種狀態(tài)控制信號，再通過六路光耦進行光耦隔離之后輸出給線性控 制功率驅(qū)動電路；線性控制功率驅(qū)動電路根據(jù)輸入的光耦隔離之后的六種狀態(tài)控制信號控制無刷直流力矩電機本體的換相和控制反饋力矩的方向。 所述換相邏輯處理電路將輸入的方向方波信號Fl、方向方波信號Π、光電方波信 號\、光電方波信號&和光電方波信號&進行邏輯組合通過如下方式進行
權(quán)利要求
1.一種線性直流無刷電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于包括短路匝傳感器(1)、前置變 換放大電路⑵、校正電路⑶、絕對值電路⑷、方向處理電路(5)、線性光耦(6)、位置信號 預(yù)處理電路(7)、換相邏輯處理電路(8)、六路光耦(9)、線性控制功率驅(qū)動電路(10)、光電 編碼器(11)和無刷直流力矩電機本體(12)。短路匝傳感器(1)輸出角度交流調(diào)制信號給前置變換放大電路O)；前置變換放大電 路( 將角度交流調(diào)制信號先后進行交流放大、解調(diào)和濾波之后輸出給校正電路C3)對信 號進行校正之后同時輸出給絕對值電路(4)和方向處理電路(5)；絕對值電路(4)將輸入 的校正之后的信號處理為正信號之后輸出給線性光耦(6)進行線性放大和光耦隔離，之后 輸出給線性控制功率驅(qū)動電路(10)作為線性控制功率驅(qū)動電路(10)的一路輸入信號，控 制無刷直流力矩電機本體(1 輸出反饋力矩的大小；方向處理電路( 將輸入的校正之后 的信號處理為兩路互為反相的方向方波信號輸出給換相邏輯處理電路(8)；所述兩路互為 反相的方向方波信號依次為方向方波信號Fl和方向方波信號Π;光電編碼器(11)敏感到無刷直流力矩電機本體(1 轉(zhuǎn)子的三路位置信號，之后輸出 給位置信號預(yù)處理電路(7)放大整形成三路相差為120°的光電方波信號并輸出給換相邏 輯處理電路(8)，所述三路相差為120°的光電方波信號依次為SA、Sb和& ；換相邏輯處理 電路(8)將輸入的方向方波信號F1、方向方波信號Π、光電方波信號\、光電方波信號&和 光電方波信號&進行邏輯組合，生成六種狀態(tài)控制信號，再通過六路光耦(9)進行光耦隔 離之后輸出給線性控制功率驅(qū)動電路(10)；線性控制功率驅(qū)動電路(10)根據(jù)輸入的光耦 隔離之后的六種狀態(tài)控制信號控制無刷直流力矩電機本體(1 的換相和控制反饋力矩的 方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性直流無刷電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述換 相邏輯處理電路(8)將輸入的方向方波信號F1、方向方波信號丙、光電方波信號\、光電方 波信號&和光電方波信號&進行邏輯組合通過如下方式進行二 SaSbAt = SaSbBt 二 SbScBt = SbScCt = ScSaΛ =^ABB =SBSCCb，其中，AT、BT、CT、Ab、Bb和Cb為所述的CT — Sr S *當Fl = 1時，Τ 二 j ,當 時， j^b = SaSbBb = SbSc CB=SCSA Fl = '六種狀態(tài)控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性直流無刷電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述線 性控制功率驅(qū)動電路(10)包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、運算放大器Ul、U2、 三極管T1、T2、功率驅(qū)動開關(guān)K1、K2、K3、K4、K5和K6 ；線性光耦的輸出經(jīng)過電阻Rl輸入到運算放大器Ul的同相端，運算放大器Ul的輸出經(jīng) 過電阻R2輸入到三極管Tl的基級，三極管Tl的集電極與電源正極和三極管T2的集電極 連接在一起，三極管Tl的發(fā)射極通過電阻R3連接三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極通 過電阻R4接地的同時，還與功率驅(qū)動開關(guān)Kl的一端、功率驅(qū)動開關(guān)K2的一端以及功率驅(qū) 動開關(guān)K3的一端連接在一起，功率驅(qū)動開關(guān)Kl的另一端連接無刷直流力矩電機本體(12)的第一繞組和功率驅(qū)動開關(guān)K4的一端，功率驅(qū)動開關(guān)K2的另一端連接無刷直流力矩電機 本體(12)的第二繞組和功率驅(qū)動開關(guān)K5的一端，功率驅(qū)動開關(guān)K3的另一端連接無刷直流 力矩電機本體(12)的第三繞組和功率驅(qū)動開關(guān)K6的一端；功率驅(qū)動開關(guān)K4的另一端、功 率驅(qū)動開關(guān)K5的另一端和功率驅(qū)動開關(guān)K6的另一端通過電阻R5接地的同時，還通過電阻 R6連接到運算放大器U2的同相端，運算放大器U2的反相端通過電阻R7接地的同時還通過 電阻R8連接到運算放大器U2的輸出端，運算放大器U2的輸出端通過電阻R9連接到運算 放大器Ul的反相端，功率驅(qū)動開關(guān)Kl、K2、K3、K4、K5和K6的控制端依次連接換相邏輯處 理電路⑶輸出的六種狀態(tài)控制信號~、81、；4。 和(；經(jīng)過六路光耦(9)的相應(yīng)輸出。
全文摘要
一種線性直流無刷電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括短路匝傳感器、前置變換放大電路、校正電路、絕對值電路、方向處理電路、線性光耦、位置信號預(yù)處理電路、換相邏輯處理電路、六路光耦、線性控制功率驅(qū)動電路、光電編碼器和無刷直流力矩電機本體。本發(fā)明由于采用兩拍六狀態(tài)的換相邏輯處理電路方案，而具有功耗低、波動力矩小的優(yōu)點，同時采用線性光耦、六路光耦、消振電路以及基于線性電流反饋方案的線性控制功率驅(qū)動電路，而具有干擾小、運行穩(wěn)定、發(fā)熱量小、線性度高的優(yōu)點，本發(fā)明主要用于慣性儀表伺服系統(tǒng)，亦可作為其它直流無刷力矩電機速度或者位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
文檔編號H02P6/16GK102142802SQ20111006935
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者嚴小軍, 何志軍, 徐長智, 李春明, 王小輝, 趙曉萍 申請人:北京航天控制儀器研究所