[发明专利]直流电动机脉冲调宽功率检测法及转换装置

权利要求书

1、直流电动机的脉冲调宽功率检测法是一种把PWM调制的直流伺服电动机功率线性变换为脉冲宽度的新方法，其特征在于：

1.1用耦合器对PWM调制的直流伺服电动机的电压和电流进行线性耦合和隔离，耦合后的电压和电流信号分别和电动机的电压和电流成正比，但隔离了彼此之间的电联系；

1.2对电流信号进行线性变换；

1.3在电动机电压信号由低电平转换为高电平时，积分电路导通，对电流信号进行积分，得到一个积分电压；当电动机电压信号由高电平转换为低电平时，积分电路断开，对电流信号的积分终止，积分电压达到最大值；

1.4当电动机电压信号由高电平转换为低电平时，反向积分电路导通，积分电压匀速下降；当积分电压恢复至零时，反向积分电路断开，反向积分终止；

1.5把反向积分过程转换成一个矩形脉冲信号，该矩形脉冲信号的宽度等于反向积分时间，并和电动机在一个电压开闭周期内的平均功率成正比；

1.6在反向积分过程停止后，重复下一次积分及反向积分过程，得到另一个电压开闭周期内脉冲宽度与电动机的平均功率成正比的矩形脉冲信号；

1.7测量输出的矩形脉冲信号宽度，得到电动机的功率。

2、一种根据权利要求1.所述方法而形成的直流电动机脉冲调宽功率转换装置，它是由电压耦合器1和电流耦合器2及脉冲调宽电路3组成，其特征是电压耦合器1和电流耦合器2的输入端和电动机相连接，其输出端和脉冲调宽电路3相连接，脉冲调宽电路3输出脉冲调宽信号。

3、根据权利要求2.所述的功率转换装置，其特征是电压耦合器1由分压电阻R₁、R₂、光电耦合器GD及电阻R₃组成。

4、根据权利要求2.所述的功率转换装置，其特征是电流耦合器2由LEM电流传感器4和外接电路R₄组成。

5、根据权利要求2.所述的功率转换装置，其特征是脉冲调宽电路3由电压跟随放大电路、积分电路、反向积分电路、参考比较电路、比较电路、电子开关及逻辑控制电路组成。

6、根据权利要求5.所述的功率转换装置，其特征是电压跟随放大电路由运算放大器A₁、A₂和电阻R₅、R₆、R₇组成，其输入端和LEM电流传感器4的输出端相连，其输出端通过一个电子开关K₁和积分电路的输入端相连接;积分电路由运算放大器A₃和电阻R₃，电容C组成，积分电路的输出和参考比较电路的正向输入端相连，并通过电子开关K₃和比较电路的正向输入端相连接;反向积分电路由稳压电源E，电阻R₉，电子开关K₂及运算放大器A₃和电容C组成;参考比较电路由电压比较器A₅组成，输出参考电压信号V_SO;比较电路由电压比较器A₄组成，输出脉冲调宽信号V_O，其脉冲宽度和所测电动机功率成正比。

7、根据权利要求5.所述的功率转换装置，其特征在于所述的逻辑控制电路是由积分开关K₁的逻辑控制电路和反向积分开关K₂、比较电路开关K₃的逻辑控制电路组成。

8、根据权利要求7.所述的功率转换装置，其特征在于所述的积分开关K₁的逻辑控制电路是由电压耦合器的输出信号V₁和上升沿触发的J-K触发器B₁的cp端相连，比较器A₄的输出信号V_o经过一个非门和J-K触发器B₁的R_a端相连，V_O经过一个非门再和一个高电平经过一个与门的输出和触发器B₁的J端相连，K端置低电平。

9、根据权利要求7.所述的功率转换装置，其特征在于所述的反向积分开关K₂、比较电路开关K₃的逻辑控制电路是由电压耦合器的输出信号V_i和下降沿触发的J-K触发器B₂的cp端相连，比较器A₅输出的参考电压信号V_SO和触发器B₂的R_a端相连，V_SO和一个高电平经过一个与门与触发器B₂的J端相连，K端置低电平。