[发明专利]一种用于控制航空工业用直流电机的无级调速装置

说明书

技术领域

本发明属于一种直流调速装置，适合在数控机床领域使用，具体地说是一种对机床主轴等进行无级调速的装置。

背景技术

直流调速装置是数控机床应用中较为典型的一种装置。随着交流变频调速技术的快速发展，虽然直流调速一统天下的格局已被打破，但由于其具有良好的起动、制动、正反转及调速性能，目前在航空工业用数控机床的调速领域中仍占有一定地位，特别是一些对精度、快速性要求较高的场合。

现有的直流调速系统结构形式种类繁多，驱动电路复杂、驱动本身消耗的功率大，而可控硅直流调速装置由于其具有良好的静态特性,如阻断电压高,漏电流小,导通时压降小,电流容量大,过载能力强等；同时具有良好的开关特性,因此在直流调速系统中备受亲睐。

发明内容

针对现有技术中直流伺服控制器的驱动电路复杂、驱动本身消耗的功率大等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、小功率的直流伺服驱动装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于控制航空工业用直流电机的无级调速装置，其特征在于：给定积分器、速度调节器、电流调节器、触发脉冲发生器和可控硅装置顺序连接；电流正反馈电路的输入端与可控硅装置输出端连接，输出端与电流调节器的输入端连接；用于测量电机转速的测速反馈电路输出端与速度调节器输入端连接；

给定积分器：将上位机输入的电压或电流参考信号在预设的启动时间后输出；

速度调节器：将来自给定积分器的参考信号与来自测速反馈电路的反馈信号进行比较，并将其差值进行放大后输出至电流调节器；

电流调节器：将电流进行放大处理后输出至触发脉冲发生器；

触发脉冲发生器：用于电流调节器输出转变为宽度可调的脉冲信号，从而控制可控硅装置导通。

电流正反馈电路：从主回路取样的电流信号放大，输出至电流调节器；

所述速度调节器采用运算放大器1N1；运放1N1的反相输入端与给定积分器的输出端、测速反馈电路输出端连接，正相输入端通过电阻接地，输出端通过可调电阻RP6、电阻R21与电流调节器连接。

所述电流调节器采用运算放大器2N3；运放2N3的反相输入端与速度调节器连接，还通过电阻R20与电流正反馈电路的输出端连接，正相输入端通过电阻R23接地、还通过电容C9与负电源连接，输出端通过电阻R24与触发脉冲发生器连接。

所述触发脉冲发生器采用运算放大器和同步变压器TC1；运放2N4的正相输入端与电流调节器输出端连接，反相输入端与运放1N3的输出端连接，正/反相输入端之间连有电容C10，输出端通过电阻R33连接三极管V45的基极；三极管V45的发射极接地，集电极通过电阻R34与正电源连接、还通过顺序连接的电容C12和R35与三极管V46的基极连接；三极管V46的发射极接地，集电极连接同步变压器的一次输入端，二次侧的两对输出端与可控硅装置的两对输入端连接；运放1N3的反相输入端通过电阻R70与正电源连接，同相输入端通过电阻R32、电阻R30与正电源连接，电阻R32、R30的连接点通过电阻R31接地；运放1N3的反相输入端还与三极管V44的集电极连接，三极管V44的基极通过电阻R28与电阻R26、R27的两条支路连接，两条支路末端分别连接交流电源的正负端；每条支路上都还串联二极管，两条支路末端间连有电容。

所述可控硅装置采用可控硅和二极管；可控硅VK1、VK2串联，VK1的门极和触发门与同步变压器二次侧的一对输出端连接，VK2的门极端和触发门与同步变压器二次侧的另一对输出端连接；串联的VK1、VK2的两端之间连有两个二极管VD1、VD2，还连有串联的电容C29、电阻R72，该两端与电机两端连接；VD1、VD2的连接点通过可调电阻RV1连接VK1的阳极，该连接点和VK2的阴极之间串联电阻R76和电容C28。

所述电流正反馈电路采用电流互感器；可控硅VK2的阳极与电机端之间连有电流互感器TA，TA一端与交流电源相连接，另一端通过全桥整流电路与交流电源相连接，全桥整流电路的一个输出端与电流调节器的输入端连接，另一个输出端接地，该两个输出端之间并联多个开关。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.具有良好的起动、制动、正反转及调速性能。

2.可简单地通过改变电机的输入电压或励磁电流对电机进行大范围的无级调速，从而使电机转速平稳，不产生电弧和电火花。

3.结构简单，操作方便，本身消耗的功率小，运行成本低，可在多种复杂环境下使用。