[发明专利]一种线性直流无刷电机伺服驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种线性直流无刷电机伺服驱动系统，用于惯性仪表伺服系统中，亦可用于其它直流无刷力矩电机速度/位置伺服驱动系统。

背景技术

直流伺服驱动系统在惯性仪表中用于消除外框架干扰力矩，现有的有刷直流伺服驱动系统以有刷直流力矩电机作为执行机构，由于机械结构上存在电刷和换向器，电机运转时存在摩擦，长时间工作过程中，易出现打火花现象，导致电刷组件接触不良，引起系统工作异常。为消除现有刷直流伺服驱动系统电刷接触不良、打火花的缺点，引入无刷直流力矩电机作为执行结构，采用电子开关线路和电机转子位置传感器实现电机电枢绕组电流的无接触换向。现有的电机转子位置传感器大都采用霍尔集成电路，其主要工作原理是电流的磁效应，因而在复杂的磁应用环境中，无刷力矩电机会出现换相逻辑异常的故障；同时现有的无刷力矩电机控制驱动方案大都采用脉冲宽度调制PWM方案，由于PWM中信号调制频率的影响，会给伺服驱动系统引入干扰，且功耗大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种线性直流无刷电机伺服驱动系统，具有功耗低、干扰小、工作正常可靠的特点。

本发明的技术解决方案为：

一种线性直流无刷电机伺服驱动系统，包括短路匝传感器、前置变换放大电路、校正电路、绝对值电路、方向处理电路、线性光耦、位置信号预处理电路、换相逻辑处理电路、六路光耦、线性控制功率驱动电路、光电编码器和无刷直流力矩电机本体；

短路匝传感器输出角度交流调制信号给前置变换放大电路；前置变换放大电路将角度交流调制信号先后进行交流放大、解调和滤波之后输出给校正电路对信号进行校正之后同时输出给绝对值电路和方向处理电路；绝对值电路将输入的校正之后的信号处理为正信号之后输出给线性光耦进行线性放大和光耦隔离，之后输出给线性控制功率驱动电路作为线性控制功率驱动电路的一路输入信号，控制无刷直流力矩电机本体输出反馈力矩的大小；方向处理电路将输入的校正之后的信号处理为两路互为反相的方向方波信号输出给换相逻辑处理电路；所述两路互为反相的方向方波信号依次为方向方波信号F1和方向方波信号

光电编码器敏感到无刷直流力矩电机本体转子的三路位置信号，之后输出给位置信号预处理电路放大整形成三路相差为120°的光电方波信号并输出给换相逻辑处理电路，所述三路相差为120°的光电方波信号依次为S_A、S_B和S_C；换相逻辑处理电路将输入的方向方波信号F1、方向方波信号光电方波信号S_A、光电方波信号S_B和光电方波信号S_C进行逻辑组合，生成六种状态控制信号，再通过六路光耦进行光耦隔离之后输出给线性控制功率驱动电路；线性控制功率驱动电路根据输入的光耦隔离之后的六种状态控制信号控制无刷直流力矩电机本体的换相和控制反馈力矩的方向。

所述换相逻辑处理电路将输入的方向方波信号F1、方向方波信号光电方波信号S_A、光电方波信号S_B和光电方波信号S_C进行逻辑组合通过如下方式进行：

当F1＝1时，当时，其中，A_T、B_T、C_T、A_B、B_B和C_B为所述的六种状态控制信号。

所述线性控制功率驱动电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、运算放大器U1、U2、三极管T1、T2、功率驱动开关K1、K2、K3、K4、K5和K6；