惯性参考单元中音圈电机的多电平驱动器设计

针对惯性参考单元(IRU)中电流控制面临的大电流、高精度、易集成等问题,设计了一种基于混合级联多电平拓扑结构的驱动器。该驱动器以GaN半桥功率级LMG5200组成的电平调整单元和光伏继电器PVG612组成的H桥逆变单元为核心搭建,通过LCCR滤波电路改善输出性能,利用变增益电流采样电路提升电流采样精度,并基于Simulink搭建了电流环PI控制器,通过PWM实现了驱动器的输出电流控制。实验结果表明,驱动器多电平输出正常,输出非线性度为0.3%,输出电流分辨率可以达到0.1 mA,输出电流纹波在±2 mA以内,阶跃响应上升时间为1 ms,满足IRU系统的驱动需求。     

惯性参考单元中音圈电机的多电平驱动器设计北大核心CSCD

针对惯性参考单元(IRU)中电流控制面临的大电流、高精度、易集成等问题,设计了一种基于混合级联多电平拓扑结构的驱动器。该驱动器以GaN半桥功率级LMG5200组成的电平调整单元和光伏继电器PVG612组成的H桥逆变单元为核心搭建,通过LCCR滤波电路改善输出性能,利用变增益电流采样电路提升电流采样精度,并基于Simulink搭建了电流环PI控制器,通过PWM实现了驱动器的输出电流控制。实验结果表明,驱动器多电平输出正常,输出非线性度为0.3%,输出电流分辨率可以达到0.1 mA,输出电流纹波在±2 mA以内,阶跃响应上升时间为1 ms,满足IRU系统的驱动需求。     

音圈电机驱动系统设计与分析

作为直线作动的音圈电机具有直接驱动、快速响应、结构简单等优点。为了充分发挥其性能,基于经济性和高性能考虑,进行了"微控器+功能模拟电路"音圈电机驱动控制硬件系统设计。在设计中,提出综合采用数字电路与模拟电路的设计方案;设计了微控器电路、H全桥驱动桥电路、超精密电流测量电路等;通过电路建模仿真、实验测试和实际应用,验证了驱动板的设计有效性。     

超声波电机推挽式驱动电源的设计制作

超声波电机的工作原理及其驱动控制方式不同于传统的电磁电机。针对超声波电机的驱动特点和要求,本文运用推挽式逆变电路设计制作了一套简单实用的超声波驱动电源,该电源输出频率、输出电压都可在较宽的范围内调整。实际测试结果表明该电源性能稳定,能够满足两相或单相超声波电机的驱动要求,达到预期目标。     

基于压电作动器的直线电机及其高效驱动

由于传统的压电作动器驱动易造成严重发热、波形欠佳以及处理速度要求较高等问题,本文提出了一种新型的基于压电作动器的非共振型直线电机及其驱动方式.为满足作动器大容性负载特性及其驱动器对高频率的需求,通过电路匹配分析,提出了直流升压变换器和谐振变换的驱动方案,设计了偏压电路使输出驱动波形满足作动器驱动电压的要求.采用傅里叶变...     

宏微超声电机驱动系统辅助电源研制

针对宏微超声电机驱动系统内部电路需求多路相互独立的高稳定精度电压,设计了逻辑链路控制(logical link control,简称LLC)变换器+开关型集成稳压两级结构的多路独立输出稳压电源。采用LLC变换器将220V交流电降压变换为多路输出,主功率用闭环控制实现高精度稳压输出,其他辅助输出用高效开关型MP1584降压稳压电路实现二次稳压输出。用设计的电源、宏微超声电机、宏微驱动器、光栅尺及激光测振仪构建了宏微超声电机驱动控制系统。试验结果证明,本电源解决了传统单级多路输出电源存在的交叉调整率问题,能提供±1%内的稳定电压,整机效率≥80%,且线路简单、体积小,工程设计上易于实现;优化了宏微超声电机驱动控制系统的体积,提高了效率和可靠性。     

宽范围调压的超声电机测试驱动电源

测试新超声电机的现有方法是研究专用测试电源,为了避免重复性开发驱动电源引起的研制周期长、材料和人力成本高等影响,研究了宽范围调压的超声电机测试驱动电源。首先,理论分析变压器体积与损耗及频率的关系,确定电源为无变压器结构;其次,分析Boost等效电路推导出升压比存在上限,逆变电路占空比大范围调节会导致交流方波总谐波失真(total harmonic distortion,简称THD)增加。综上确定了测试驱动电源拓扑为可控整流+Boost电路+半桥逆变三级电路,提出了预配置+自动选择性控制策略解决级联电路的稳定性问题。实验结果证明了测试驱动电源能输出2相工作频率在10～100kHz、相位差在±90°内、电压幅值为20～600V的交流电。用TRUM60和直线超声电机作为负载,测试驱动电源能为不同超声电机提供合适的驱动信号和匹配参数,超声电机运行平稳。     

单振子二自由度超声电机驱动电源

设计了用于平板形单振子二自由度超声电机的驱动电源,并针对驱动电源电流负荷较大,输出功率利用率不高的问题,提出了优化驱动性能的措施.该电源利用压控振荡器产生正弦小信号,经高压及功率放大后得到较高的驱动电压及较大的驱动电流实现电机驱动.根据压电振子等效电路模型及工作特性,采取与超声电机并联电感的方法优化了电源驱动性能.制作了驱动电源样机,并对输出性能及优化效果进行了测试.测试结果表明:设计的电源驱动电压及频率可独立连续调节,可输出理想的正弦信号波形;在49.127 kHz、49.756 kHz两种频率下,接超声电机负载时,最大输出电压分别为176.0 V及171.2 V;超声电机并联1.442 mH电感后,电源驱动电流可减少至原来的7.27％和7.41％,功率因数可提高至0.968和0.9550.得到的结果显示,设计的电源满足超声电机驱动要求,采取的优化措施在减小电源电流负荷及提高电源输出功率利用率方面效果明显.     

圆柱形多自由度超声电机特性的实验研究

从提高驱动效率、改善输出性能的角度出发,研制了一台新结构形式的圆柱形多自由度超声电机,对电机定子的工作模态和电机的输出性能进行了测试.电机定子的模态实验表明,无论是工作频率的一致性、驱动端的振幅,还是压电陶瓷元件与工作振型的相互位置关系,均较好地满足了设计要求.电机输出性能的测试结果表明,电机的输出转速和输出转矩得到显著提高,电机的性能体积比超过国外同类型、同规格的电机.     

基于DSP伺服驱动的工业缝纫机控制器设计

为适应变化多端的工业缝纫机缝制方式,在高速工业缝纫机电脑控制器的设计中,采用参数可调的电机驱动器和控制单元.电机驱动器基于DSP和智能IPM模块设计,用增量式光电编码器检测电机旋转角度和缝纫机头运动,由电机驱动器和控制单元同时接收来自增量式光电编码器的反馈信号,控制单元采集操作面板和踏板的缝制信息,发送指令给电机驱动器,基于DSP的电机驱动器能精确控制缝纫机针的上下运动和精确定位.高速工业缝纫机电脑控制器采用了模块化设计和软件调整方式,实现联网监控和在线参数修改.     

基于Boost拓扑的手持式超声刀驱动电源设计

针对传统的手持式超声刀驱动电源体积过大的问题,分析了手持式超声刀驱动电源的基本电路结构及驱动要求,提出了一种基于Boost拓扑的小型化超声刀驱动电源。介绍了驱动电源中的信号发生电路、直流升压电路、逆变电路的具体设计方法及重要元件参数的选择,并重点分析了直流升压电路的工作原理和升压特性;分析了直流升压电路中耦合电感的漏感对于输出电压增益的影响;设计制作了手持式超声刀驱动电源的实物样机,并测量了驱动电源中的直流升压电路的输出电压数据以及驱动电源的输出波形。研究结果表明:基于Boost拓扑的驱动电源能满足手持式超声刀驱动电源在小型化方面的要求。     

超声电机多参量高精度测控系统的研制

为了克服传统超声电机测控系统参数调控不灵活、特性测试分析不全面、控制算法效率低等问题,本文介绍了一种能对超声电机主要机电参数进行测量和控制的实验系统。依据超声电机参数特点与输入输出特性提出了测控系统总体方案。针对变预压力特性与温度特性难以快速获取的问题,设计了以电动缸为出力源的预压力施加装置和以薄膜热电阻为敏感源的界面温度采集装置;针对高频激励信号难以灵活产生和实时采集的困难,设计了多参数可调的驱动与采集电路;针对电机特性测控低效、过程不够规范的问题,形成了标准化测控流程,尤其是提出了能够精细化分析瞬态特性的同步采集和控制流程。测试结果表明,本系统覆盖了超声电机主要的8项控制参数与13项状态参数,能够实现控制参数的在线精确调控与状态参数的快速测量,测试效率较传统的超声电机测控系统提高了30%,为超声电机的动力学建模、特性评估及运动控制算法研究提供了较为完善的测控手段。     

基于SG3525的推挽式逆变电路设计与实现

根据DC-AC的电压型逆变电路设计方法有三种,分别是半桥逆变、全桥逆变和推挽式变压器逆变。选用基于SG3525的推挽式逆变电路实现DC-AC的无源逆变,两个控制开关轮流交替工作,其输出电压波形对称,电源在整个工作周期都向负载提供功率输出,其输出电流瞬间响应速度快,电压输出特性好,输出波形稳定,接上15 W的白炽灯作为负载,取得良好的调试效果。此设计电路也可作为本科课程《电力电子技术》的课程设计,有助于学生理解和巩固理论知识体系。     

超声电机在磁悬浮飞轮锁紧装置中的应用

为了保护卫星发射阶段磁悬浮飞轮系统,设计了一种超声电机驱动的锁紧装置,实现了锁紧和解锁功能,达到保护飞轮的目的.锁紧装置包括机械结构部分和驱动控制部分.机械结构部分使用旋转型行波超声电机做驱动源,传动部分采用蜗轮蜗杆带动执行机构锁紧飞轮转子.驱动控制部分的核心为单片机和超声电机驱动电路,并进行了超声电机驱动的锁紧装置试验.试验表明:锁紧和解锁过程中电机的输入功率分别为7.6W和6.7W,电学输入参数稳定;在许用范围内电机温升4℃;锁紧装置可在沿飞轮径向产生171 N锁紧力.超声电机驱动的锁紧装置具有重量轻、占用空间小、简化了传动部分设计的优点,为磁悬浮飞轮系统的进一步小型化提供了可能.     

基于液压SEA的仿生机器人驱动器设计研究

根据液压串联弹性驱动器(以下简称液压SEA)驱动仿生机器人关节的需要,设计了一种新型驱动器,其驱动电路采用三级控制结构和深度电流负反馈技术。阐述了驱动器的设计原理和动态特性分析,并对制作的驱动器物理系统进行了性能测试。结果表明,驱动器输出负载电流稳定,线性度好,响应速度快,满足设计要求。     

直线电机伺服驱动器开关电源系统设计

直线电机伺服驱动器设计中,要保证系统各个模块正常工作,必须设计稳定、可靠、高质量的供电电源。直线电机伺服驱动器工作时需要多种直流电压,设计一种以UC2843为主控芯片的多路输出单端反激式开关电源。分析电源系统整体结构,对电源各功能电路进行详细理论分析和设计,包括主功率电路、反馈电路、控制电路、过流短路保护电路,并对设计出的电源进行电性能测试。电性能测试结果表明,所设计的电源系统各项指标满足要求,稳定性好,可靠性高,确保了直线电机伺服驱动器开关电源系统的供电质量。     

基于ARM的汽车电动助力转向系统

在阐述了电动助力转向系统（EPS）及其控制器（ECU）结构和工作原理的基础上,设计了基于ARM S3C44B0X单片机电动助力转向系统。通过方向控制电路、H桥电机驱动电路和PWM脉宽调制技术实现对电机的控制。研制的硬件控制器通过了有关的电气性能测试,对所设计的硬件系统进行了台架试验,试验结果证明了硬件系统设计的正确性。     

基于iWatt3612原边电流控制的LED驱动电路设计

研究了一种基于iwatt3612的原边电流控制的LED驱动电路并介绍了其工作原理,以大功率白光LED为设计对象,详细给出了该驱动器的主电路和外围电路元器件设计和选择。最后,设计并制作了一款输出为30V/0.35A的电路实例,并给出LED工作波形。     

傅里叶变换的行波型中空超声电机的系统效率

由于行波型中空超声电机的驱动信号为高压、高频信号,因此,由行波型中空超声电机及其驱动器组成的系统的各级功率与效率不容易获取,这些因素均影响到后续对行波型中空超声电机性能的研究。针对此问题,首先,通过傅里叶变换的方法对超声电机驱动信号进行处理,构建了电机及其驱动系统各级效率的计算方法;然后,通过实验获取了行波型中空超声电机及其驱动器组成的系统的效率,并进一步研究了驱动频率、驱动电压及谐振匹配点对系统效率的影响。实验表明:驱动频率越靠近谐振频率,系统总效率越高;驱动电压越大,系统总效率越高;驱动电路匹配的谐振点远远高于电机机械谐振频率,使得驱动信号频率介于电路谐振频率和机械谐振频率之间时系统的效率最高。     

低压驱动Ⅴ形直线超声电机的设计

针对传统Ⅴ形直线超声电机驱动电压较大、驱动电路复杂,在配合变压器驱动时不利于结构微型化的问题,提出了一种利用叠层压电陶瓷驱动的低压Ⅴ形直线超声电机。在对Ⅴ形直线超声电机的运行机理进行理论分析的基础上,设计了基于叠层压电陶瓷的Ⅴ形振子并进行了夹持装置的结构设计,进一步制作样机并开展了阻抗实验,测试了样机的外输出特性。实验结果表明:电机的驱动频率位于36～38 kHz,在37 kHz,50 Vpp的驱动电压激励下,其最大输出力为25.8 N,最高空载速度为1.221 m/s,可在低压驱动下输出大推力,直线超声电机的驱动性能得到了提高。