專利名稱：雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)變換裝置,具體涉及一種開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào) 速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)繞組電流信號(hào)的雙極性變換裝置。 技術(shù)背景在開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(以下簡稱SRD)中，由于其特殊的工作 原理，不論電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向如何，或者SRD電動(dòng)機(jī)提供的轉(zhuǎn)矩方向如何， 流過電動(dòng)機(jī)各相繞組的電流始終是單方向、周期性脈動(dòng)的電流(如圖1所示)，所以SRD控制器用一般的電流檢測裝置檢測到的繞組電流信號(hào)也是 單極性電壓信號(hào)，可能為正電壓信號(hào),或者為負(fù)電壓信號(hào)。通過對(duì)SRD電動(dòng)機(jī)的周期性脈動(dòng)電流進(jìn)行箅術(shù)平均值處理，得到的繞組平 均電流值隨SRD電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加而增大，即呈單調(diào)線性比例關(guān)在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行過程中，其輸出轉(zhuǎn)矩也有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種方 向,當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向相同時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，使其加 速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí),電動(dòng)機(jī)則處于制動(dòng)狀態(tài)， 使其降低轉(zhuǎn)速。因?yàn)镾RD控制器的直接電流檢測裝置檢測到的繞組電流信號(hào)是單極 性信號(hào)，其中不包含電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)方向、正反輸出轉(zhuǎn)矩方向、電動(dòng)制動(dòng) 運(yùn)行狀態(tài)等任何信息,所以在一些控制要求特殊的場合往往無法滿足控制 需要。通過增加本實(shí)用新型所涉及的雙極性變換裝置，可以實(shí)現(xiàn)在繞組電流反饋值中附加電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)信息的目的。例如對(duì)于采用二套SRD電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)同一個(gè)機(jī)械負(fù)載的情況，為防止負(fù) 載分配不均造成其中一套SRD電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩過大，引起可靠性下降，必 須采用轉(zhuǎn)矩平衡電路對(duì)二臺(tái)SRD進(jìn)行輸出轉(zhuǎn)矩平衡控制。轉(zhuǎn)矩平衡電路一般采取的方案是反饋SRD控制器檢測到的二套電動(dòng) 機(jī)繞組電流平均值，進(jìn)行比較閉環(huán)控制，及時(shí)降低輸出轉(zhuǎn)矩較大的電動(dòng)機(jī) 的輸出轉(zhuǎn)矩，從而平衡二臺(tái)電動(dòng)機(jī)的輸出。如前面所述，因?yàn)镾RD控制器 的直接電流檢測裝置只能反饋繞組單極性模擬電流信號(hào)，而SRD電動(dòng)機(jī)存 在電動(dòng)和制動(dòng)二種運(yùn)行狀態(tài)，所以轉(zhuǎn)矩平衡電路在控制過程中需要通過本 實(shí)用新型裝置將SRD電動(dòng)機(jī)反饋電流變換為雙極性，包含電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)制 動(dòng)二種運(yùn)行狀態(tài)，使轉(zhuǎn)矩平衡電路反饋處于負(fù)反饋，從而始終處于穩(wěn)定控 制狀態(tài)。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)z測到的開關(guān)磁阻 電動(dòng)機(jī)繞組單極性模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為帶有正負(fù)極性的實(shí)現(xiàn)在繞組電流 反饋值中附加電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)信息的雙極性模擬電流信號(hào)的雙極性 模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置。本實(shí)用新型所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括模擬信號(hào)雙極 性發(fā)生器E、模擬信號(hào)選擇器F、兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)信號(hào)輸出端，所 述一信號(hào)輸入端為單極性模擬電流信號(hào)I輸入端；另一信號(hào)輸入端為狀態(tài) 控制信號(hào)K輸入端，所述輸出信號(hào)端為雙極性模擬電流信號(hào)II輸出端； 所述模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器E連接單極性模擬電流信號(hào)I輸入端，模擬信 號(hào)選擇器F連接模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器E、狀態(tài)控制信號(hào)K輸入端和雙極 性模擬電流信號(hào)I1輸出端。本實(shí)用新型所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器E包括輸入信號(hào)變換電路E1、同極性輸出電路E2、反極性輸出 電路E3，輸入信號(hào)變換電路E1連接單極性模擬電流信號(hào)I輸入端、同極 性輸出電路E2和反極性輸出電路E3 。輸入信號(hào)變換電路El接收單極性模擬電流信號(hào)I，經(jīng)過處理后產(chǎn)生正、 負(fù)模擬信號(hào)，二路信號(hào)的絕對(duì)值相等或與電流信號(hào)I呈一定比例關(guān)系，輸 出給同極性輸出電路E2或反極性輸出電路E3。本實(shí)用新型所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述的雙極性模擬 電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述單極性模擬電流信號(hào)I可以是電流的瞬時(shí)值或平 均值。本實(shí)用新型所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述輸入信號(hào)變換 電路El —般是由模擬電器元件直接組成的硬件電路，也可以是采用具有 A/D、 D/A和數(shù)字信號(hào)處理功能的單芯片或多芯片組成的數(shù)字電路。本實(shí)用新型所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述采用數(shù)字電路 的輸入信號(hào)變換電路El包括A/D變換電路Ell、數(shù)據(jù)處理核心電路E12、 D/A變換器E13、 E14，所述A/D變換電路E11連接單極性模擬電流信號(hào)I 輸入端和數(shù)據(jù)處理核心電路E12，數(shù)據(jù)處理核心電路E12連接D/A變換器 E13、 E14。其工作原理是首先由A/D變換電路Ell將單極性模擬電流信號(hào)I變換 為數(shù)字量，再由數(shù)據(jù)處理核心電路E12處理產(chǎn)生正和負(fù)的二種數(shù)據(jù)結(jié)果， 最后通過D/A變換器E13、 E14變換為二路模擬信號(hào)進(jìn)行輸出。本實(shí)用新型所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述模擬信號(hào)選擇 器F包括信號(hào)二選一開關(guān)電路Fl和輸出電路F2，信號(hào)二選一開關(guān)電路Fl 連接狀態(tài)控制信號(hào)K輸入端、同極性輸出電路E2、反極性輸出電路E3和輸出電路F2，輸出電路F2連接雙極性模擬電流信號(hào)I1輸出端。信號(hào)二選一開關(guān)電路Fl接受來自同極性信號(hào)輸出E2或反極性信號(hào)輸 出E3的模擬電壓信號(hào)，根據(jù)來自輸入信號(hào)端的狀態(tài)控制信號(hào)K，確定是 輸出同極性信號(hào)，還是輸出反極性信號(hào)，實(shí)現(xiàn)雙極性模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并 通過輸出電路F2輸出雙極性模擬電流信號(hào)II 。本實(shí)用新型所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述信號(hào)二選一開 關(guān)電路Fl接收的狀態(tài)控制信號(hào)K表示二種控制狀態(tài)，可以是電流型或高 低電平型的數(shù)字開關(guān)量；也可以是串行或并行數(shù)據(jù)量形式。在原來SRD控制器的直接電流檢測裝置基礎(chǔ)上，增加本實(shí)用新型所述 的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，實(shí)現(xiàn)在繞組電流反饋值中附加進(jìn)電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)信息。在SRD控制器的直接電流檢測裝置后串聯(lián)雙極性變 換裝置，使檢測到的繞組單極性模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為帶有正負(fù)極性的雙極 性模擬電流信號(hào)，該極性可以代表電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向、輸出轉(zhuǎn)矩方向、電動(dòng)制 動(dòng)狀態(tài)等更多的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)信息，從而可以拓寬了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系 統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖l:電動(dòng)機(jī)某一相繞組電流波形；圖2:雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置原理圖；圖3:模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器工作原理圖；圖4:模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器(數(shù)字化方案)工作原理圖；圖5:模擬信號(hào)選擇器(開關(guān)量)工作原理圖；圖6:模擬信號(hào)選擇器(數(shù)據(jù)量控制)工作原理圖；圖7:雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生電路實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所述雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括模擬信號(hào)雙極性 發(fā)生器E、模擬信號(hào)選擇器F、單極性模擬電流信號(hào)I輸入端；狀態(tài)控制 信號(hào)K輸入端，雙極性模擬電流信號(hào)I1輸出端。所述模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器E包括輸入信號(hào)變換電路El、同極性輸出 電路E2、反極性輸出電路E3，輸入信號(hào)變換電路E1連接單極性模擬電流 信號(hào)I輸入端、同極性輸出電路E2和反極性輸出電路E3。所述模擬信號(hào)選擇器F包括信號(hào)二選一開關(guān)電路Fl和輸出電路F2， 信號(hào)二選一開關(guān)電路Fl連接狀態(tài)控制信號(hào)K輸入端、同極性輸出電路E2、 反極性輸出電路E3和輸出電路F2，輸出電路F2連接雙極性模擬電流信號(hào) Il輸出端。所述單極性模擬電流信號(hào)I可以是電流的瞬時(shí)值或平均值。 所述輸入信號(hào)變換電路El —般是由模擬電器元件直接組成的硬件電路，也可以是采用具有A/D、 D/A和數(shù)字信號(hào)處理功能的單芯片或多芯片組成的數(shù)字電路。所述采用數(shù)字電路的輸入信號(hào)變換電路El包括A/D變換電路Ell、數(shù) 據(jù)處理核心電路E12、 D/A變換器E13、 E14，所述A/D變換電路Ell連 接單極性模擬電流信號(hào)I輸入端和數(shù)據(jù)處理核心電路E12，數(shù)據(jù)處理核心 電路E12連接D/A變換器E13、 E14。所述狀態(tài)控制信號(hào)K表示二種控制狀態(tài)，為電流型或高低電平型的數(shù) 字開關(guān)量；或者是串行或并行數(shù)據(jù)量形式。圖7為本實(shí)用新型的一種電路實(shí)施方式，其輸入信號(hào)變換電路E1由模 擬電器元件組成；信號(hào)二選一開關(guān)電路F1接收的狀態(tài)控制信號(hào)K為高低電平型的數(shù)字開關(guān)量。I為單極性電流信號(hào)，即SRD控制器的直接電流檢測裝置檢測到的繞組 電流信號(hào)。K端為SRD控制器的控制電路根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，分析產(chǎn)生 的SRD電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)指令信號(hào)，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)為"0"電平， 電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)為"1"電平(可以根據(jù)控制需要采用相反邏輯關(guān) 系)。II為該裝置產(chǎn)生的雙極性模擬電流信號(hào)輸出值。輸入信號(hào)變換電路E1由二只運(yùn)算放大器及相關(guān)電路組成，其中運(yùn)算放 大器A1構(gòu)成同相跟隨器，輸出與輸入信號(hào)I極性相同的同極性信號(hào)；運(yùn) 算放大器A2構(gòu)成反相跟隨器，輸出與輸入信號(hào)I極性相反的反極性信號(hào)； 通過調(diào)整電阻值可以改變本裝置的信號(hào)變換系數(shù)，例如要求比例系數(shù)為 "1"，可以使Rl二oo; R3二R4，此時(shí)也可以將運(yùn)算放大器A1省略，用導(dǎo)線 直接連接。電阻R5、 R6構(gòu)成同極性輸出電路E2、反極性輸出電路E3，該電路負(fù)責(zé)上下級(jí)電路的阻抗匹配，所以可以盡可能簡化或直接連接。信號(hào)二選一開關(guān)電路F1由晶體管T和繼電器J組成的電路實(shí)現(xiàn)，接收 來自SRD控制器的電動(dòng)/制動(dòng)狀態(tài)控制信號(hào)K。當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，施加在三極管T的基極控制端的信號(hào) 輸入K為"0"電平，三極管T處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器線圈上沒有電流通 過，繼電器觸點(diǎn)不能動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)仍然斷開，常閉觸點(diǎn)仍然導(dǎo)通， 所以信號(hào)二選一開關(guān)電路F1選擇輸出的是同極性信號(hào)輸出。當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，控制信號(hào)輸入端K為"1"電平，三極 管處于導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器線圈得電，相應(yīng)觸點(diǎn)動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)導(dǎo)通， 常閉觸點(diǎn)斷開，所以信號(hào)二選一開關(guān)電路F1選擇輸出的是反極性信號(hào)輸 出。模擬信號(hào)選擇器F的輸出電路F2，由運(yùn)算放大器A3構(gòu)成，可以通過 電阻值的調(diào)整改變傳輸變換比例，該電路同樣可以根據(jù)需要簡化。本實(shí)用新型的裝置電路如果將繼電器的常開常閉觸點(diǎn)互換，就可以實(shí) 現(xiàn)相反的電流信號(hào)輸出極性變換關(guān)系。本實(shí)用新型的實(shí)施方式，也可采用其它無觸點(diǎn)開關(guān)的電路方式實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1、雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征是，包括模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器(E)、模擬信號(hào)選擇器(F)、兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)信號(hào)輸出端，所述一信號(hào)輸入端為單極性模擬電流信號(hào)I輸入端；另一信號(hào)輸入端為狀態(tài)控制信號(hào)K輸入端，所述輸出信號(hào)端為雙極性模擬電流信號(hào)I1輸出端；所述模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器E連接單極性模擬電流信號(hào)I輸入端，模擬信號(hào)選擇器(F)連接模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器(E)、狀態(tài)控制信號(hào)K輸入端和雙極性模擬電流信號(hào)I1輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于， 所述單極性模擬電流信號(hào)I可以是電流的瞬時(shí)值或平均值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于， 所述模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器(E)包括輸入信號(hào)變換電路(El)、同極性輸 出電路(E2)、反極性輸出電路(E3)，輸入信號(hào)變換電路(El)連接單極 性模擬電流信號(hào)I輸入端、同極性輸出電路(E2)和反極性輸出電路(E3)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于， 所述輸入信號(hào)變換電路(El)為模擬電器元件組成的硬件電路；或是采用 具有A/D、 D/A和數(shù)字信號(hào)處理功能的單芯片或多芯片組成的數(shù)字電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于， 所述采用數(shù)字電路的輸入信號(hào)變換電路(El)包括A/D變換電路(Ell)、 數(shù)據(jù)處理核心電路(E12)、 D/A變換器(E13)、 (E14)，所述A/D變換電 路(E11)連接單極性模擬電流信號(hào)I輸入端和數(shù)據(jù)處理核心電路(E12)，數(shù)據(jù)處理核心電路(E12)連接D/A變換器(E13)、 (E14)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于 所述模擬信號(hào)選擇器(F)包括信號(hào)二選一開關(guān)電路(Fl)和輸出電路(F2)， 信號(hào)二選一開關(guān)電路(Fl)連接狀態(tài)控制信號(hào)K輸入端、同極性輸出電路(E2)、反極性輸出電路(E3)和輸出電路(F2)，輸出電路(F2)連接雙 極性模擬電流信號(hào)I1輸出端。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于， 所述狀態(tài)控制信號(hào)K表示二種控制狀態(tài)，為電流型或高低電平型的數(shù)字開 關(guān)量；或者是串行或并行數(shù)據(jù)量形式。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種雙極性模擬電流信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器E、模擬信號(hào)選擇器F、兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)信號(hào)輸出端，所述兩個(gè)信號(hào)輸入端為單極性模擬電流信號(hào)I輸入端和狀態(tài)控制信號(hào)K輸入端，輸出信號(hào)端為雙極性模擬電流信號(hào)I1輸出端；所述模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器E連接單極性模擬電流信號(hào)I輸入端，模擬信號(hào)選擇器F連接模擬信號(hào)雙極性發(fā)生器E、狀態(tài)控制信號(hào)K輸入端和雙極性模擬電流信號(hào)I1輸出端。本實(shí)用新型所述的裝置使檢測到的繞組單極性模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為帶有正負(fù)極性的雙極性模擬電流信號(hào)，從而可以拓寬了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02P6/08GK201171193SQ20072019031
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者裘錦灼, 閆志平, 超 高 申請(qǐng)人:北京中紡銳力機(jī)電有限公司