專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種以電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)替代機(jī)械傳動(dòng)鏈的電子齒輪實(shí)現(xiàn)方法及裝置，特別涉及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor，簡(jiǎn)稱(chēng)SRM)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置及方法。
背景技術(shù)：
齒輪以其傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳遞功率大、傳動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)在機(jī)械、冶金、造紙、等各個(gè)工業(yè)部門(mén)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在某些應(yīng)用領(lǐng)域，齒輪傳動(dòng)存在傳動(dòng)誤差大、難以實(shí)現(xiàn)分布傳動(dòng)等缺陷(“電子齒輪箱系統(tǒng)的研究與應(yīng)用”，2001.3《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程》)，如在印刷領(lǐng)域，由于傳動(dòng)軸的扭曲以及齒輪間隙對(duì)印刷機(jī)張力及套印造成影響，將直接影響產(chǎn)品的合格率，造成不必要的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。而且在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)與其機(jī)械位置采用齒輪的連接方式，一旦固定連接后，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的機(jī)械軸位移量一定。若要改變電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈與產(chǎn)生的機(jī)械軸位移量之間的關(guān)系，則需更換相應(yīng)齒數(shù)的齒輪，更換不方便。因此，人們一直在研究以電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)取代機(jī)械齒輪傳動(dòng)鏈(“位置控制系統(tǒng)中電子齒輪實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易方法”，2001.4，《機(jī)械與電子》)。當(dāng)前對(duì)電子齒輪的研究大多集中在具有較高控制精度的數(shù)字伺服系統(tǒng)中，其伺服電機(jī)多為具有高分辨率光電脈沖編碼器或旋轉(zhuǎn)編碼器的伺服電機(jī)，控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。目前對(duì)電機(jī)自身特性充分研究較少，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠性高、控制簡(jiǎn)單可靠，但自身位置反饋精度低的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在這方面還未見(jiàn)有深入研究。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)以類(lèi)似于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作方法進(jìn)行控制。因繞組為單方向通電，其電子電路簡(jiǎn)單可靠。由于電機(jī)轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組，是用硅鋼片成型疊成，定子上為集中繞組，很容易做到散熱，易于密封，電機(jī)堅(jiān)固耐用，可靠性高，其具有較高的效率、小的啟動(dòng)電流和大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，非常適合應(yīng)用于各種傳動(dòng)場(chǎng)合。但是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是從大角度步進(jìn)電機(jī)演化而來(lái)的，步進(jìn)角大，每圈的位置脈沖數(shù)很少，傳統(tǒng)的通過(guò)脈沖計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的電子齒輪方法是不能適用的。而且，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的非線性特性和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)難以抑制的特點(diǎn)，使其在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用存在相當(dāng)大的困難，更加增加了其實(shí)現(xiàn)電子齒輪功能的難度。(“SRM控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)”，2000.2，《信息與開(kāi)發(fā)》)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置及方法，針對(duì)上述情況，解決了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的非線性特性和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)難以抑制以及每圈的位置脈沖數(shù)少的問(wèn)題，進(jìn)而找出每圈位置脈沖數(shù)少的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)方法，并研制出開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。
電子齒輪通過(guò)電子方式模擬機(jī)械傳動(dòng)的一種方法，以變量比方式″強(qiáng)制″一個(gè)閉環(huán)回路軸從動(dòng)于另一個(gè)軸。
本發(fā)明的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能裝置主要包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器、功率電路、鍵盤(pán)及顯示電路、電流檢測(cè)電路和位置檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)；其連接方式是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器均與功率電路相連，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)通過(guò)與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器相連，鍵盤(pán)及顯示電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器相連。電流檢測(cè)電路分別與電子齒輪控制器、位置檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相連，位置檢測(cè)電路分別與電子齒輪控制器和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相連。
所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器包括DSP(數(shù)字信號(hào)處理)處理器電路、電流信號(hào)處理電路、電機(jī)保護(hù)電路，依次連接。電流信號(hào)處理電路將檢測(cè)到的電機(jī)繞組電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成DSP可接受的電壓信號(hào)，并將此信號(hào)連接至電機(jī)保護(hù)電路，電機(jī)保護(hù)電路依據(jù)檢測(cè)的電機(jī)的電壓電流狀態(tài)判斷是否對(duì)電機(jī)提供保護(hù)，并將電機(jī)的異常狀態(tài)信息提供給電機(jī)保護(hù)電路。
電流檢測(cè)電路選用霍爾電流傳感器，將電機(jī)導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器便可感應(yīng)到電機(jī)導(dǎo)線流過(guò)的電流值，并連接至電流信號(hào)處理電路。
位置檢測(cè)電路包括光電位置傳感器、反相器CD4049和無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算環(huán)節(jié)。光電位置傳感器與反相器CD4049(六反相緩沖/變換器)相連，無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算環(huán)節(jié)是由DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器的工作原理是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)位置信號(hào)送入DSP處理器，電流信號(hào)經(jīng)電流信號(hào)處理電路隔離、限幅送入DSP處理器，功率電路檢測(cè)到的電機(jī)保護(hù)信號(hào)分別送入DSP處理器和電機(jī)保護(hù)電路進(jìn)行軟、硬件雙重保護(hù)，確保系統(tǒng)的安全、可靠性，DSP處理器將負(fù)責(zé)接收鍵盤(pán)給入的電子齒輪齒數(shù)比值，并根據(jù)位置檢測(cè)電路檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置、電流信號(hào)處理電路得出的當(dāng)前定子電流，對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子繞組導(dǎo)通相進(jìn)行控制，對(duì)電流進(jìn)行PWM(脈寬調(diào)制)控制，從而實(shí)現(xiàn)電子齒輪的功能。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)位置檢測(cè)電路是原有光電位置傳感器與無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算技術(shù)相結(jié)合；其中，無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算技術(shù)利用電流檢測(cè)電路檢測(cè)到的電流值及用公式ψ＝∫(Us-Ri)dt(Us指繞組相電壓)求得的磁鏈值，通過(guò)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子、電流及磁鏈三者之間的模糊模型得到轉(zhuǎn)子位置，并利用原有光電位置傳感器的位置信號(hào)進(jìn)行在線校正。
功率電路包括整流電路、裂相電容分壓電路、半橋式逆變電路、開(kāi)關(guān)電源。其連接方式是將交流電源接至整流電路，整流電路分別與裂相電容分壓電路、開(kāi)關(guān)電源相連接，裂相電容分壓電路連接半橋式逆變電路。
鍵盤(pán)及顯示電路包括按鍵、數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)芯片，用以實(shí)現(xiàn)電子齒輪齒數(shù)比、穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和行程的給定，并實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速、行程等電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)方法是利用位置檢測(cè)電路將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)傳給開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器，由控制器決定此時(shí)電機(jī)定子繞組的導(dǎo)通相，通過(guò)讀取用戶事先由鍵盤(pán)給定的電子齒輪齒數(shù)比，確定要通電相的電流大小，定子繞組通電會(huì)產(chǎn)生一定大小和方向的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)對(duì)通電相給定相應(yīng)的電流，通電相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行矢量相加，于是在空間上就形成了滿足電子齒輪齒數(shù)比的定位矢量，實(shí)現(xiàn)給定脈沖與實(shí)際要求的機(jī)械軸位移相一致，從而實(shí)現(xiàn)電子齒輪功能。
本發(fā)明提供了一套開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪系統(tǒng)，克服了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的非線性特性和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)難以抑制以及每圈的位置脈沖數(shù)少的問(wèn)題，進(jìn)而找出每圈位置脈沖數(shù)少的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)方法，使得開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)步進(jìn)角可以根據(jù)給定的齒數(shù)比得以細(xì)分，代替機(jī)械齒輪的連接方式，從而簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)，避免了由機(jī)械齒輪的連接方式帶來(lái)的傳動(dòng)軸的扭曲、齒輪間隙、傳動(dòng)誤差大、難以實(shí)現(xiàn)分布傳動(dòng)等缺陷造成的影響，使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)得以在高性能驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用。與其他電子齒輪相比，該系統(tǒng)電子齒輪實(shí)現(xiàn)方法不需要輸入脈沖處理電路數(shù)字控制頻率發(fā)生電路，而且該系統(tǒng)電子齒輪與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制器共用一個(gè)DSP處理器，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低。
本發(fā)明可組成高性能的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、雷達(dá)跟蹤、火炮隨動(dòng)等系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、電力、化工、石油等行業(yè)，可以有效提高其動(dòng)靜態(tài)性能，可以降低機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提高控制精度。


圖1本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本發(fā)明的電子齒輪實(shí)現(xiàn)方法原理圖。
圖3本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩合成原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)方法及裝置，主要包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器、功率電路、鍵盤(pán)及顯示電路、電流檢測(cè)電路和位置檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。其連接方式是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器均與功率電路相連，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)通過(guò)與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器相連，鍵盤(pán)及顯示電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器相連。電流檢測(cè)電路分別與電子齒輪控制器、位置檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相連，位置檢測(cè)電路分別與電子齒輪控制器和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相連。
所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器包括DSP處理器電路、電流信號(hào)處理電路、電機(jī)保護(hù)電路，其連接方式是電流信號(hào)處理電路將檢測(cè)到的電機(jī)繞組電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成DSP可接受的電壓信號(hào)，并將此信號(hào)連接至電機(jī)保護(hù)電路，電機(jī)保護(hù)電路依據(jù)檢測(cè)的電機(jī)的電壓電流狀態(tài)判斷是否對(duì)電機(jī)提供保護(hù)，并將電機(jī)的異常狀態(tài)信息提供給電機(jī)保護(hù)電路。
電流檢測(cè)電路選用霍爾電流傳感器，將電機(jī)導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器便可感應(yīng)到電機(jī)導(dǎo)線流過(guò)的電流值，并連接至電流信號(hào)處理電路位置檢測(cè)電路包括光電位置傳感器、反相器CD4049和無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算環(huán)節(jié)。光電位置傳感器與反相器CD4049相連，無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算環(huán)節(jié)是由DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)的。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)位置檢測(cè)電路工作原理是原有光電位置傳感器與無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算技術(shù)相結(jié)合；其中，無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算技術(shù)利用電流檢測(cè)電路檢測(cè)到的電流值及用公式ψ＝∫(Us-Ri)dt(Us指繞組相電壓)求得的磁鏈值，通過(guò)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子、電流及磁鏈三者之間的模糊模型得到轉(zhuǎn)子位置，并利用原有光電位置傳感器的位置信號(hào)進(jìn)行在線校正。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器的工作原理是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)位置信號(hào)送入DSP處理器，電流信號(hào)經(jīng)電流信號(hào)處理電路隔離、限幅送入DSP處理器，功率電路檢測(cè)到的電機(jī)保護(hù)信號(hào)分別送入DSP處理器和電機(jī)保護(hù)電路進(jìn)行軟、硬件雙重保護(hù)，確保系統(tǒng)的安全、可靠性，DSP處理器將負(fù)責(zé)接收鍵盤(pán)給入的電子齒輪齒數(shù)比值，并根據(jù)位置檢測(cè)電路檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置、電流信號(hào)處理電路得出的當(dāng)前定子電流，對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子繞組導(dǎo)通相進(jìn)行控制，對(duì)電流進(jìn)行PWM控制，從而實(shí)現(xiàn)電子齒輪的功能。
功率電路包括整流電路、裂相電容分壓電路、半橋式逆變電路、開(kāi)關(guān)電源。其連接方式是將交流電源接至整流電路，整流電路分別與裂相電容分壓電路、開(kāi)關(guān)電源相連接，裂相電容分壓電路連接半橋式逆變電路。
鍵盤(pán)及顯示電路包括按鍵、數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)芯片，用以實(shí)現(xiàn)電子齒輪齒數(shù)比、穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和行程的給定，并實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速、行程等電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。
結(jié)合圖1所示，交流電電源經(jīng)過(guò)功率電路受控制器控制提供給開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器接收開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的位置檢測(cè)電路的位置信號(hào)來(lái)決定此時(shí)電機(jī)的導(dǎo)通相，通過(guò)讀取用戶由鍵盤(pán)給定的電子齒輪齒數(shù)比來(lái)確定要通電相繞組的電流大小，并通過(guò)電流傳感器傳來(lái)的電流信號(hào)對(duì)電流進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，以獲得期望的繞組電流，得到空間定位轉(zhuǎn)矩矢量，實(shí)現(xiàn)給定脈沖與實(shí)際要求的機(jī)械軸位移相一致，從而實(shí)現(xiàn)電子齒輪功能。其中電流檢測(cè)電路還為位置檢測(cè)電路提供所需的電流值。
圖2所示是本發(fā)明的電子齒輪實(shí)現(xiàn)方法原理圖，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器的實(shí)現(xiàn)方法原理是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)位置信號(hào)送入DSP處理器，電流信號(hào)經(jīng)電流信號(hào)處理電路隔離、限幅送入DSP處理器，功率電路檢測(cè)到的電機(jī)保護(hù)信號(hào)分別送入DSP處理器和電機(jī)保護(hù)電路進(jìn)行軟、硬件雙重保護(hù)，確保系統(tǒng)的安全、可靠性，DSP處理器將負(fù)責(zé)接收鍵盤(pán)給入的電子齒輪齒數(shù)比值，并根據(jù)位置檢測(cè)電路檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置、電流信號(hào)處理電路得出的當(dāng)前定子電流，對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子繞組導(dǎo)通相進(jìn)行控制，對(duì)電流進(jìn)行PWM控制，從而實(shí)現(xiàn)電子齒輪的功能?？傮w上通過(guò)對(duì)位置反饋量進(jìn)行計(jì)算，來(lái)判斷電機(jī)是否走完給定行程，未完成指定行程，則允許進(jìn)行電流分配，反之，則停止對(duì)任何繞組供電。另一方面，位置的反饋信號(hào)來(lái)決定此時(shí)該給電機(jī)的哪相或哪兩相繞組通電。電流分配環(huán)節(jié)由電子齒輪齒數(shù)比來(lái)確定要通電相繞組的電流大小。定子繞組通電會(huì)產(chǎn)生一定大小和方向的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)對(duì)通電相給定相應(yīng)的電流，通電相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行矢量相加，于是在空間上就形成了滿足電子齒輪齒數(shù)比的定位矢量。
如圖3所示，以8/6結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為例，A、B、C、D相單一通電，相應(yīng)的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩TA、TB、TC、TD，按順序依次導(dǎo)通，則電機(jī)每次步進(jìn)15°，若齒數(shù)比給定為1∶3，電流分配環(huán)節(jié)相應(yīng)依次給A、B相同各自對(duì)應(yīng)的電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩TA、TAB、TAB’、TB；且使其合成的轉(zhuǎn)矩大小相等，如TAB，是由TA’、TB’合成而來(lái)的。這樣電機(jī)將以每步5°步進(jìn)，實(shí)現(xiàn)電子齒輪的功能，并且由于合成轉(zhuǎn)矩的大小是一樣的，很好的克服了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于它主要包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器、功率電路、鍵盤(pán)及顯示電路、電流檢測(cè)電路和位置檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器均與功率電路相連，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)通過(guò)與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器相連，鍵盤(pán)及顯示電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器相連；電流檢測(cè)電路分別與電子齒輪控制器、位置檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相連，位置檢測(cè)電路分別與電子齒輪控制器和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器包括數(shù)字信號(hào)處理器電路、電流信號(hào)處理電路、電機(jī)保護(hù)電路，依次連接。電流信號(hào)處理電路將檢測(cè)到的電機(jī)繞組電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成DSP可接受的電壓信號(hào)，并將此信號(hào)連接至電機(jī)保護(hù)電路，電機(jī)保護(hù)電路依據(jù)檢測(cè)的電機(jī)的電壓電流狀態(tài)判斷是否對(duì)電機(jī)提供保護(hù)，并將電機(jī)的異常狀態(tài)信息提供給電機(jī)保護(hù)電路。
3.按照權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述的電流檢測(cè)電路選用霍爾電流傳感器，將電機(jī)導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器便可感應(yīng)到電機(jī)導(dǎo)線流過(guò)的電流值，并連接至電流信號(hào)處理電路。
4.按照權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述的位置檢測(cè)電路包括光電位置傳感器、反相器CD4049和無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算環(huán)節(jié)；光電位置傳感器與反相器CD4049相連，無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算環(huán)節(jié)是由DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
5.按照權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)位置檢測(cè)電路是原有光電位置傳感器與無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算技術(shù)相結(jié)合；其中，無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算技術(shù)利用電流檢測(cè)電路檢測(cè)到的電流值及用公式ψ＝∫(Us-Ri)dt，Us指繞組相電壓，求得的磁鏈值，通過(guò)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子、電流及磁鏈三者之間的模糊模型得到轉(zhuǎn)子位置，并利用原有光電位置傳感器的位置信號(hào)進(jìn)行在線校正。
6.按照權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述的功率電路包括整流電路、裂相電容分壓電路、半橋式逆變電路、開(kāi)關(guān)電源，其連接方式是將交流電源接至整流電路，整流電路分別與裂相電容分壓電路、開(kāi)關(guān)電源相連接，裂相電容分壓電路連接半橋式逆變電路。
7.按照權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于所述的鍵盤(pán)及顯示電路包括按鍵、數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)芯片，用以實(shí)現(xiàn)電子齒輪齒數(shù)比、穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和行程的給定，并實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速、行程等電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。
8.權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于利用位置檢測(cè)電路將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)傳給開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器，由控制器決定此時(shí)電機(jī)定子繞組的導(dǎo)通相，通過(guò)讀取用戶事先由鍵盤(pán)給定的電子齒輪齒數(shù)比，確定要通電相的電流大小，定子繞組通電會(huì)產(chǎn)生一定大小和方向的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)對(duì)通電相給定相應(yīng)的電流，通電相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行矢量相加，于是在空間上就形成了滿足電子齒輪齒數(shù)比的定位矢量，實(shí)現(xiàn)給定脈沖與實(shí)際要求的機(jī)械軸位移相一致，從而實(shí)現(xiàn)電子齒輪功能。
全文摘要
本發(fā)明屬于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪功能裝置及實(shí)現(xiàn)方法。它主要包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器、功率電路、鍵盤(pán)及顯示電路、電流檢測(cè)電路和位置檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)分別與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)伺服控制器及電子齒輪電路和功率電路相連，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電子齒輪控制器與功率電路、鍵盤(pán)及顯示電路相連。利用位置檢測(cè)電路檢測(cè)到的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及用戶事先給定的電子齒輪齒數(shù)比，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行矢量相加，從而實(shí)現(xiàn)電子齒輪功能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低?？捎糜跈C(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、雷達(dá)跟蹤、火炮隨動(dòng)等系統(tǒng)，包括礦山、冶金、電力、化工、石油等行業(yè)，可以有效提高其動(dòng)靜態(tài)性能，可以降低機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提高控制精度。
文檔編號(hào)H02K11/00GK1848661SQ20061001327
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者孫鶴旭, 鄭易, 董硯, 宋桂英, 王偉, 劉海濤 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)