一种基于ΔΣ调制电－机械转换器的电流环控制系统的制作方法

本实用新型涉及电机控制技术领域，具体涉及一种基于ΔΣ调制电－机械转换器的电流环控制系统。

背景技术：

动圈式电－机械转换器(也称为微小型直线电机)是电液直驱阀、磁盘驱动器、内燃机电控气门等设备的关键部件，具有小滞环和高速响应的优点，是一种在高频响、高精度场合下很有发展的驱动元件。其绕组电流的控制闭环(电流环)是整套控制系统的最内环，对高频性能有很大影响。

传统上一般使用线性电流放大器或基于PWM(Pulse Width Modulation)脉冲宽度调制的开关放大器，前者能耗大，造成散热困难和能源浪费；后者在一系列离散频点上辐射电磁干扰，影响其他设备工作。

技术实现要素：

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提出一种基于ΔΣ调制电－机械转换器的电流环控制系统，此电流环控制系统电磁干扰小，损耗低，可降低屏蔽干扰和后续处理信号的难度，提高对电－机械转换器的控制性能。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种基于ΔΣ调制电－机械转换器的电流环控制系统，包括依次连接的时钟源、ΔΣ调制器，H桥驱动模块、电－机械转换器、电流传感器；

所述电流传感器还与ΔΣ调制器连接；

所述时钟源用于产生时钟脉冲信号；

所述ΔΣ调制器用于接收期望电流信号、反馈电流信号和时钟脉冲信号，根据期望电流信号、反馈电流信号做差得出误差信号，误差信号经过运算处理后输出开关信号控制H桥驱动模块，所有运算处理过程通过时钟脉冲信号同步；

所述H桥驱动模块用于接收开关信号，输出功率开关信号激励电－机械转换器绕组产生电流；

所述电流传感器用于对绕组电流进行采样，输出反馈电流信号到ΔΣ调制器。

进一步地，所述ΔΣ调制器为基于串级积分器的加权前馈ΔΣ调制器。

进一步地，所述ΔΣ调制器包括环路滤波器和比较器，所述环路滤波器包括多个串联的离散时间积分器和与离散时间积分器数量相等的放大器，每个放大器的输入端连接对应的离散时间积分器的输出端，所有放大器的输出端连接比较器的输入端。

与现有的电流环控制方案相比，本实用新型的电－机械转换器的电流环控制系统电磁干扰小，损耗低，可降低屏蔽干扰和后续处理信号的难度，提高对电－机械转换器的控制性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型电－机械转换器的电流环控制系统实施例1的电路原理图；

图2是本实用新型H桥驱动模块的电路原理图；

图3是本实用新型电－机械转换器的电流环控制系统实施例2的电路原理图；

图4是本实用新型ΔΣ调制器的调制方法原理图。

附图标记说明：

10、ΔΣ调制器 20、H桥驱动模块 30、电流传感器 40、电－机械转换器 50、时钟源 101、环路滤波器 102、比较器103、放大器 104、放大器 105、离散时间积分器 106、离散时间积分器

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型提供一种基于ΔΣ调制电－机械转换器的电流环控制系统，包括依次连接的时钟源、ΔΣ调制器，H桥驱动模块、电－机械转换器、电流传感器；

所述电流传感器还与ΔΣ调制器连接；

所述时钟源用于产生时钟脉冲信号；

所述ΔΣ调制器用于接收期望电流信号、反馈电流信号和时钟脉冲信号，根据期望电流信号、反馈电流信号做差得出误差信号，误差信号经过运算处理后输出开关信号控制H桥驱动模块，所有运算处理过程通过时钟脉冲信号同步；

所述H桥驱动模块用于接收开关信号，输出功率开关信号激励电－机械转换器绕组产生电流；

所述电流传感器用于对绕组电流进行采样，输出反馈电流信号到ΔΣ调制器。

本实用新型ΔΣ调制器的功能是通过反馈合理地开关信号控制H桥驱动模块的输出状态，减少系统噪音在中低频段的分布，压缩信号频段内的噪音，提高信噪比，ΔΣ调制器在数学上可由传递函数的形式给出，在物理上可由模拟、数字或数模混合电路实现，工作节拍受时钟脉冲控制。所述反馈电流信号是模拟信号或数字信号。

实施例2

如图3所示，本实用新型还提供一种电－机械转换器40的电流环控制系统，包括依次连接的时钟源50、ΔΣ调制器10，H桥驱动模块20、电－机械转换器40、电流传感器30；

所述电流传感器30还与ΔΣ调制器10连接；

所述时钟源50用于产生时钟脉冲信号；

所述ΔΣ调制器10用于接收期望电流信号、反馈电流信号和时钟脉冲信号，根据期望电流信号、反馈电流信号做差得出误差信号，误差信号经过运算处理后输出开关信号控制H桥驱动模块20，所有运算处理过程通过时钟脉冲信号同步；

所述H桥驱动模块20用于接收开关信号，输出功率开关信号激励电－机械转换器40绕组产生电流；

所述电流传感器30用于对绕组电流进行采样，输出反馈电流信号到ΔΣ调制器10。

所述ΔΣ调制器10为基于串级积分器的加权前馈ΔΣ调制器10，包括环路滤波器101和比较器102，所述环路滤波器101包括多个串联的离散时间积分器(如105、106)和与离散时间积分器数量相等的放大器(如103、104)，每个放大器的输入端连接对应的离散时间积分器的输出端，所有放大器的输出端连接比较器102的输入端。

如图4所示，所述ΔΣ调制器10的调制方法如下：

期望电流信号和反馈电流信号同时输入ΔΣ调制器10，在交汇点求差得出误差信号后进入环路滤波器101，误差信号通过N个串联的离散时间积分器，分别去取第1个离散时间积分器的输出放大K1倍的信号、第2个离散时间积分器的输出放大K2倍的信号、……、第N个离散时间积分器的输出放大KN倍的信号共计N路前馈信号汇入求和点，由于这一过程是离散时间的，其传递函数可在z域中表示为字母z是一个复变量,然后进入比较器102二值化为开关信号去控制H桥驱动模块20，H桥驱动模块20接收开关信号，输出功率开关信号激励电－机械转换器40绕组产生电流，电流传感器30对绕组电流进行采样，输出反馈电流信号到求差点构成闭环反馈。

与现有的电流环控制方案相比，本实用新型的电－机械转换器的电流环控制系统电磁干扰小，损耗低，可降低屏蔽干扰和后续处理信号的难度，提高对电－机械转换器的控制性能。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。