CN101098118B - 直流拖动系统的转速控制方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流拖动系统的转速控制方法及电路，包括：供电源(1)借助供电电子开关(61，62)对驱动电机(7)进行脉冲供电；在供电两脉冲间隔期间采样所述驱动电机(7)电枢的旋转反电势，作为所述驱动电机(7)转速的表征量；将采样所得的旋转反电势与给定速度电压进行比较，得出误差电压；根据所述误差电压调节所述驱动电机(7)的供电脉冲宽度，直至所述误差电压趋近于零，从而实现对所述驱动电机(7)的转速反馈调节。本发明的技术效果在于：能对驱动电机转速进行精确控制，不须在驱动电机上安装任何测速装置。
Description
技术领域 本发明涉及用于调节或控制直流电动机的速度和转矩的装置，尤其涉及用于该装置的直流电动机旋转反电势的精确采样方法，特别是涉及利用所述旋转反电势控制电动机转速的方法及电路。
背景技术 永磁直流有刷驱动电机速度控制一般采用电枢电压反馈。由于永磁直流有刷驱动电机存在较大内电阻，在低速转动时，很小的阻力会引起速度较大幅度变化，所以这种方法只能间接控制转速。要达到精确控制永磁直流有刷驱动电机转速的目的，现有技术中最好的方法包括：安装测速发电机测速和安装光电编码测速器。但这两种方法需要额外安装测速装置，需要对成品永磁直流有刷驱动电机进行改装。
发明内容 本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种既能精确控制驱动电机转速，又不须对该驱动电机进行改装的直流拖动系统的转速控制方法及电路。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：
提出一种直流拖动系统的转速控制方法，包括以下步骤，
①供电源借助供电电子开关对驱动电机进行脉冲供电；
②在供电两脉冲间隔期间采样所述驱动电机电枢的旋转反电势，作为所述驱动电机转速的表征量；
③将采样所得的旋转反电势与给定速度电压进行比较，得出误差电压；
④根据所述误差电压调节所述驱动电机的供电脉冲宽度，直至所述误差电压趋近于零，实现对所述驱动电机的转速反馈调节。
设计一种直流拖动系统的转速控制电路，包括供电源和驱动电机，提供脉冲供电的供电电子开关、采样电子开关、速度给定电位器、电压保持器、误差比较器和脉宽调节器；所述供电源通过供电电子开关与驱动电机电连接；在所述供电电子开关关断期间，采样电子开关根据该供电电子开关输出的同步信号Usyn接通驱动电机的电枢电路，此时驱动电机电枢的旋转反电势作为转速采样电压Usam通过所述电压保持器输入误差比较器，该误差比较器将所述转速采样电压Usam与速度给定电位器送来的基准电压Uref比较得出误差电压Uerr，所述脉宽调节器根据该误差电压Uerr调节供电脉冲宽度。
本发明是对驱动电机采用脉冲供电，在供电间隙期间检测驱动电机发出的电压，以此电压作为驱动电机速度量采样并和速度给定电压进行比较，用其误差去控制供电脉冲宽度，进行速度控制。同现有技术相比较，本发明的技术效果在于：能对驱动电机转速进行精确控制，不需在驱动电机上安装任何测速装置。
附图说明
图1是本发明实施例一的电路原理图；
图2是上述实施例一中，驱动电机供电电压Up和转速采样电压Usam的波形图；
图3是上述实施例一的具体电路图；
图4是本发明实施例二的电路原理图；
图5是上述实施例二中，驱动电机供电电压Up和转速采样电压Usam的波形图；
图6是上述实施例二中，直流斩波器采用的主开关元件采用场效应管的具体电路图。
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本发明直流拖动系统的转速控制方法，如图1、图4所示，包括以下步骤，
①供电源1借助供电电子开关61、62对驱动电机7进行脉冲供电；
②在供电两脉冲间隔期间采样所述驱动电机7电枢的旋转反电势，作为该驱动电机7转速的表征量；
③将采样所得的旋转反电势按给定比例截取并与给定速度的模拟电压进行比较，得出误差电压；
④根据所述误差电压反复调节所述驱动电机7的供电脉冲宽度，直至所述误差电压趋近于零，从而实现对所述驱动电机7的转速反馈调节。
所述供电电子开关可采用晶闸管全波整流电路61，如图1所示，利用晶闸管阳极电压过零的时间点至移相控制角之间的0～α非供电时间区间，采样所述驱动电机7的电压。所述供电电子开关可采用直流斩波器，如图4所示，利用斩波器供电间隔期间，采集所述驱动电机7的旋转反电势。
本发明直流拖动系统的转速控制电路，如图1和图4所示，包括供电源1、驱动电机7，提供脉冲供电的供电电子开关61/62、采样电子开关5、速度给定电位器2、电压保持器10、误差比较器3和脉宽调节器41/42；所述供电源1通过供电电子开关6与驱动电机7电连接；在所述供电电子开关6关断期间，采样电子开关5根据该供电电子开关61、62输出的同步信号Usyn接通驱动电机7的电枢电路，于是该驱动电机7电枢的旋转反电势就作为转速采样电压Usam经所述电压保持器10保持短暂稳定并输入误差比较器3，该误差比较器3将所述转速采样电压Usam与速度给定电位器2送来的基准电压Uref比较得出误差电压Uerr，所述脉宽调节器41/42根据该误差电压Uerr以调节供电脉冲宽度。
实施例一：所述供电电子开关采用单向晶闸管全波整流电路61，脉宽调节器采用移相控制触发电路41，如图1至3所示。在晶闸管阳极电压过零的时间点至移相控制角之间的0～α非供电时间区间，电压采样开关5导通，电压采集器9采样电机无源时的端电压并衰减反相后，该电压作为永磁直流有刷电动机转速的表征量。此量送电压保持器10，然后送入误差比较器3，与速度给定电位器2给出的电压量进行比较，得出的误差电压放大后送移相控制触发电路41。根据误差情况，移相控制触发电路41调整单向可控硅晶闸管61的导通控制角α。达到速度反馈调节目的。其中：续流二极管8是起辅助作用的，其作用为在供电开关7关断后的短时间内，为永磁直流有刷电动机电枢电感续流。驱动电机供电电压Up和转速采样电压Usam的波形图如图2所示。
实施例二：所述供电电子开关采用PWM斩波器62，脉宽调节器采用PWM控制器42。PWM斩波器62的主开关元件采用场效应管，如图4至6所示，具体工作原理如下：交流供电源1，通过驱动电机的PWM斩波器62(按固定频率如180HZ周期的开通关断)向驱动电机7提供脉冲电压使电机转动。电压采集器9采集驱动电机端电压并衰减反相，然后送入电压采样开关5。此开关在PWM斩波器62的两供电脉冲之间的时间间隔内，以采样驱动电机7无源时的旋转反电势，作为永磁直流有刷驱动电机转速的表征量。此量送电压保持器10，然后送入误差比较器3，与速度给定电路给出的电压量进行比较，得出的误差电压放大后送PWM控制器42。PWM控制器42根据误差情况，自动输出适当宽度的脉冲去控制PWM斩波器62。达到速度反馈调节目的。驱动电机供电电压Up和转速采样电压Usam的波形图如图5所示。
Claims (6)
1.一种直流拖动系统的转速控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
①供电源(1)借助供电电子开关(61，62)对驱动电机(7)进行脉冲供电；
②在供电两脉冲间隔期间，采样电子开关(5)根据所述供电电子开关(61，62)输出的同步信号Usyn接通所述驱动电机(7)的电枢电路，采样所述驱动电机(7)电枢的旋转反电势，作为所述驱动电机(7)转速的表征量；
③将采样所得的旋转反电势与给定速度电压进行比较，得出误差电压；
④根据所述误差电压调节所述驱动电机(7)的供电脉冲宽度，直至所述误差电压趋近于零，从而实现对所述驱动电机(7)的转速反馈调节。
2.如权利要求1所述的直流拖动系统的转速控制方法，其特征在于：所述供电电子开关(61)采用晶闸管全波整流电路，利用所述晶闸管阳极电压过零的时间点至移相控制角之间的0～α非供电时间区间，采样所述驱动电机(7)的旋转反电势。
3.如权利要求1所述的直流拖动系统的转速控制方法，其特征在于：所述供电电子开关(62)采用直流斩波器，在斩波器两供电脉冲之间的时间间隔内，采样所述驱动电机(7)的旋转反电势。
4.一种直流拖动系统的转速控制电路，包括供电源(1)和驱动电机(7)，其特征在于：还包括提供脉冲供电的供电电子开关(61，62)、采样电子开关(5)、速度给定电位器(2)、电压保持器(10)、误差比较器(3)和脉宽调节器(41，42)；所述供电源(1)通过供电电子开关(61，62)与驱动电机(7)电连接；在所述供电电子开关(61，62)关断期间，采样电子开关(5)根据该供电电子开关(61，62)输出的同步信号Usyn接通驱动电机(7)的电枢电路，该驱动电机(7)电枢的旋转反电势作为转速采样电压Usam经所述电压保持器(10)输入误差比较器(3)，该误差比较器(3)将所述转速采样电压Usam与速度给定电位器(2)送来的基准电压Uref比较得出误差电压Uerr，所述脉宽调节器(41，42)根据该误差电压Uerr调节供电脉冲宽度。
5.如权利要求4所述的直流拖动系统的转速控制电路，其特征在于：所述供电电子开关(61，62)为直流斩波器，该斩波器的主开关元件为绝缘栅场效应管MOS和绝缘栅场效应晶体管IGBT。
6.如权利要求4所述的直流拖动系统的转速控制电路，其特征在于：所述供电电子开关(61，62)是单向晶闸管。
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