[发明专利]直流电动机脉冲调宽功率检测法及转换装置

说明书

本发明涉及一种电动机功率检测的新方法及转换装置，尤其是适用于PWM调制的直流伺服电动机的功率检测。

目前，已经公开的电功率的检测原理主要有两种：（1）用电流和电压的模拟量经过霍尔元件或集成电路的模拟乘法器进行运算求值，输出和被检测功率成正比的电压模拟信号，如日本横河株式会社生产的2885功率转换器;（2）经过模数转换器对电压和电流信号进行采样，再经过数字运算求值。如中国发明专利公报一九九三年一月六日公开的“测量电功率和电能的方法及装置”（公开号：CN1067744A）就是对电压、电流和环境温度进行采样和模数转换，然后由微处理器利用傅里叶分析法计算出单元内的功率值。但是，在测量PWM调制直流伺服电动机的功率时，基于原理（1）的测量装置输出，实际上是电流信号对电压脉冲信号幅值的线性调制，输出信号必须经过滤波才能得到实用的功率信号。由于模拟乘法器都不可避免地存在非线性误差，而且在滤波过程中也滤掉了许多有用的动态信息，因此，基于原理（1）检测PWM调制的直流伺服电动机的功率时，不仅测量装置复杂，成本高，而且精度低。另一方面，由于PWM调制的电压信号是高频脉冲信号，现有的基于原理（2）的功率检测装置，由于采样频率受到限制，实时测量的功率信号误差很大。

本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种简单而有效的检测方法，其基本原理如下：

（1）用线性耦合隔离器实时测量电动机的电压V（t）和电流i（t），得到电动机电压信号V_i（t）和电动机电流信号i_i（t）。

对于PWM调制的直流伺服电动机有：

h, nT ≤t ≤nT + t_V

V(t)=｛                                (1)

0, nT + t_v＜t ＜(n + 1) T

式中，T-电动机电压开闭周期;

t_v-一个电压开闭周期内的闭合时间;

h-常量。

即电动机的电压V（t）是一系列矩形电压脉冲，其幅值为h，脉冲宽度为一个电压开闭周期内的闭合时间t_v

耦合后：

1₁*h, nT ≤t ≤nT + t_v

v₁(t) = 1₁*V(t) = ｛ (2)

0, nT + t_v＜t ＜(n + 1)T

i_i（t）＝l₂＊i（t） （3）

式中，l₁，l₂-均为常数;

（2）把电动机电流信号i_i（t）线性转换成一个电压信号V_ii（t）

V_ii（t）＝l₃＊i_i（t）＝l₂＊l₃＊i（t） （4）

其中，l₃-常数。

（3）在nT≤t≤nT+t_V期间，对V_ii（t）进行积分，得到电压信号V_a（t）。在积分结束时，V_a(t）达到最大值V_amax。

μ e = 1 1 μ + N d < 5 > ]]>