专利名称：直流不可逆伺服系统功率转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于伺服控制技术领域，涉及到一种功率转换装置，具体地说是一种直流不可逆伺服系统功率转换装置。
技术背景摄影控制器是一个按偏差调整的调速锁相自动控制系统，具有同步精度高、启动快、停机快的工作特点。其中的直流不可逆功率转换由绝缘栅双级晶体管和续流二极管构成。这种转换电路在绝缘栅双级晶体管栅极控制电压由正电平变为负电平时，绝缘栅双级晶体管关断引起电压增高，产生浪涌电压。而且由于电动机电枢电流不能反向，因此系统没有制动，只能单向限运行，摄影停机时间较长，又称为“受限式”不可逆脉冲宽度调制型功率转换电路，这种调速系统在空载或轻载下会出现电流断续现象，静、动态性能均较差。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，提高摄影控制器同步精度，缩短同步时间，更快制动，本实用新型采用了两路相位相反的调宽波分别驱动两个绝缘栅双级晶体管控制电动机工作，为防止两路绝缘栅双级晶体管同时导通，利用延时电路将两路调宽波作延时处理，目的是提供一种直流不可逆伺服系统功率转换装置。
本实用新型包括时钟信号源1，门阵列2，门驱动光耦3、4，绝缘栅双级晶体管5、6。时钟信号源1信号输出端与门阵列2的时钟信号输入端相连，门阵列2信号输出端分别与门驱动光耦3、4的信号输入端相连，门驱动光耦3、4的信号输出端分别与绝缘栅双级晶体管5、6的基极相连，绝缘栅双级晶体管5的集电极与电机电源正极相连，绝缘栅双级晶体管5的发射极、绝缘栅双级晶体管6的集电极公共端与电动机电枢的一端相连。绝缘栅双级晶体管6的发射极与电动机的电枢和电机电源负极的公共端相连。
门阵列2包括分频电路7，非门8，延时电路9、10。时钟信号源1的信号输出端与分频电路7的时钟信号输入端相连，分频电路7的基频信号输出端分别与延时电路9、10的基频信号输入端相连。非门8输出端与延时电路10调宽波信号输入端相连，延时电路9、10的调宽波信号输出端分别与门驱动光耦3、4的信号输入端相连。
本实用新型的工作过程时钟信号源1输出的时钟信号经分频电路7分频，为门阵列2的延时电路9、10提供一个基频信号。
控制电机用的调宽波信号输入门阵列2后分为两路，一路调宽波信号经延时电路9输出延迟了的调宽波信号，延迟时间为调宽波的死区时间。另一路调宽波信号通过非门8反向，经延时电路10输出延迟了的调宽波信号，延迟时间为调宽波的死区时间。
门阵列2中延时电路9、10输出的两路大小相等、极性相反的调宽波信号分别经门驱动光耦3、4隔离放大驱动绝缘栅双级晶体管5、6控制电动机工作。
绝缘栅双级晶体管5、6控制电动机工作的过程如图3所示，图中VT2和VT1为绝缘栅双级晶体管5、6，VD2和VD1是集成在VT2和VT1中的续流二极管，Ub2和Ub1为加在绝缘栅双级晶体管5、6基极的驱动信号电压。VT2和VT1的基极驱动信号电压Ub2和Ub1大小相等，极性相反，即Ub1＝-Ub2。在Ub2为正，Ub1为负时VT1饱和导通；VT2截止，此时，电源电压US加到电动机电枢两端，通过电动机的电流沿图3中的回路a流通。当Ub1和Ub2改变极性时VT1截止，原方向的电流沿回路b经二极管VD2续流，在VD2两端产生的压降给VT2施加反压，使VT2不可能导通。因此，电动机工作在电动状态时，实际上VT1和VD2交替导通，而VT2始终不导通。
如果电动机在电动运行中要降低转速，可将控制电压减小，使Ub1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使电动机电枢两端的平均电压降低。但是由于惯性，电动机的转速和反电动势来不及立刻变化，因而出现平均电压小于电动机反电动势的情况，这时VT2能在电动机制动中起作用。在Ub2为正，Ub1为负时，VT2在正的Ub2和反电动势的作用下饱和导通，电流沿回路c通过VT2流通，产生能耗制动，一部分能量消耗在回路电阻上，一部分转化为磁场能存储在回路电感中，直至Ub2和Ub1极性改变。在Ub2为负，Ub1为正时，VT2截止，电流只能沿回路d经二极管VD1续流，对电源回馈制动，同时在VD1产生的压降使VT1承受反压而不能导通。在整个制动状态中，VT2和VD1轮流导通，VT1始终截止，此时电机处于发电状态，反向电流的制动作用使电机转速下降，直到新的稳态。
本实用新型的有益效果本实用新型由于采用了两个绝缘栅双级晶体管构成具有制动作用的不可逆脉冲宽度调制型功率电路控制电动机工作，使直流调速系统中的电压抬升现象得到了明显的改善，浪涌现象也被抑制，为防止两路绝缘栅双级晶体管同时导通，利用延时电路将两路调宽波作延时处理，电动机电枢回路中的电流始终是连续的；而且电流可以反向。系统可以实现两象限运行，有较好的静、动态性能。
图1为本实用新型的结构示意图，也是说明书摘要附图。图中1为时钟信号源，2门阵列，3、4门驱动光耦，5、6绝缘栅双级晶体管。
图2为本实用新型门阵列2结构示意图。图中7为分频电路，8非门，9、10延时电路。
图3为本实用新型绝缘栅双级晶体管5、6工作过程示意图。
具体实施方式
本实用新型包括时钟信号源1，门阵列2，门驱动光耦3、4，绝缘栅双级晶体管5、6。时钟信号源1选用10MHz的晶振，门阵列2选用型号为ispLsi1032，门驱动光耦3、4型号为HCPL3120，绝缘栅双级晶体管5、6选用型号为1MBH60D-100。
门阵列2中的分频电路7和延时电路9、10通过编程实现。
权利要求1.一种直流不可逆伺服系统功率转换装置，其特征是包括时钟信号源(1)，门阵列(2)，门驱动光耦(3)、(4)，绝缘栅双级晶体管(5)、(6)；时钟信号源(1)信号输出端与门阵列(2)的时钟信号输入端相连，门阵列(2)信号输出端分别与门驱动光耦(3)、(4)的信号输入端相连，门驱动光耦(3)、(4)的信号输出端分别与绝缘栅双级晶体管(5)、(6)的基极相连，绝缘栅双级晶体管(5)的集电极与电机电源相连，绝缘栅双级晶体管(5)的发射极、绝缘栅双级晶体管(6)的集电极公共端与电动机电枢的一端相连；绝缘栅双级晶体管(6)的发射极与电动机的电枢相连。
2.根据权利要求1所述直流不可逆伺服系统功率转换装置，其特征是门阵列(2)包括分频电路(7)，非门(8)，延时电路(9)、(10)；时钟信号源(1)的信号输出端与分频电路(7)的时钟信号输入端相连，分频电路(7)的基频信号输出端分别与延时电路(9)、(10)的基频信号输入端相连；非门8输出端与延时电路10调宽波信号输入端相连，延时电路(9)、(10)的调宽波信号输出端分别与门驱动光耦(3)、(4)的信号输入端相连。
3.根据权利要求2所述直流不可逆伺服系统功率转换装置，其特征是时钟信号源(1)选用10MHz的晶振，门阵列(2)选用型号为ispLsi1032，门驱动光耦(3)、(4)型号为HCPL3120，绝缘栅双级晶体管(5)、(6)选用型号为1MBH60D-100。
专利摘要一种属于伺服控制技术领域的直流不可逆伺服系统功率转换装置，其它时钟信号源输出端与门阵列的时钟信号输入端相连，门阵列输出端分别与两个门驱动光耦输入端相连，两个门驱动光耦输出端分别与两个绝缘栅双级晶体管的基极相连，两个绝缘栅双级晶体管与电动机电枢相连。本实用新型由于采用了两个绝缘栅双级晶体管构成控制电动机工作，使直流调速系统中的电压抬升现象得到了明显的改善，浪涌现象也被抑制；利用延时电路将两路调宽波作延时处理，防止两路绝缘栅双级晶体管同时导通，系统可以实现两象限运行，有较好的静、动态性能。
文档编号H02P7/18GK2777849SQ20052002814
公开日2006年5月3日 申请日期2005年1月13日 优先权日2005年1月13日
发明者米阳, 余毅 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所