一种双绕组音圈电机及其复合驱动控制方法与流程

文档序号:12130775阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种双绕组音圈电机,包括绕组A、绕组B,其特征在于:所述的绕组A与绕组B共用同一个磁芯,且相互独立无耦合关系,绕组A匝数大于绕组B匝数。

2.根据权利要求1所述的双绕组音圈电机,其特征在于:所述的绕组A通过开关功率驱动器连接主控芯片,绕组B通过线性模拟器连接主控芯片,且绕组A与绕组B均通过电流传感器、A/D转换器连接主控芯片,主控芯片连接在PC机上。

3.根据权利要求2所述的双绕组音圈电机,其特征在于:所述的主控芯片型号为TMS320F28335,其内部集成A/D转换器、PWM发生器、CAN通讯接口、SPI接口以及XINTF接口,所述的开关功率驱动器上的核心功率器件采用了4个单管MOSFET单元IPD600N25N3来实现,其驱动芯片为6EDL04N06,利用其中四路做为功率器件的驱动单元,绕组A采用独立的两电平H桥结构的驱动电路,其开关频率大于16kHz,绕组A与绕组B通过同一个DSP进行控制,绕组B连接的线性模拟器采用线性运放OPA541,该芯片为电流型运放,其频响大于200kHz,其指令信号通过DSP外置的DA芯片TLV5630来获得。

4.一种双绕组音圈电机的复合驱动控制方法,其步骤如下:

步骤1:设定绕组A来产生音圈电机绕组的主推力,绕组B用来产生微小推力来抑制绕组A产生的纹波推力;

步骤2:对绕组A采用双极性PWM开关控制方法产生音圈电机所需的推力,对绕组B采用模拟线性控制方法来补偿绕组A产生的推力纹波;

步骤3:分别采样绕组A和绕组B的电流,其中绕组B的电流环完全由模拟控制实现,采样绕组B中的电流只用来做保护,绕组A中的电流除了在DSP中用于电流反馈,实现电流PI调节器之外,还需要对绕组A中的电流加以提取做为绕组B电流环的指令信号;

步骤4:绕组A中的电流信号通过高通滤波器以及低通滤波器分别得到绕组A中电流的高频分量以及直流量,并将二者做差获得绕组A电流在零点附近波动的纹波电流,此外,此纹波电流通过绕组A和绕组B的不同推力系数比值,等比例拓展到绕组B的推力上。

5.根据权利要求4所述的双绕组音圈电机的复合驱动控制方法,其特征在于:双极性PWM开关控制的功率器件工作在饱和区域,会产生不可控制的电流纹波,其电流纹波如公式(1)所示,模拟线性控制中功率器件工作在线性区域,不会产生相应的电流波动,只要对绕组B的施加大小相等、方向相反的同周期电流纹波推力就可以消除音圈电机系统的纹波推力,根据绕组A的纹波电流以及推力系数可以获得其产生的纹波推力,根据该推力并结合绕组B的推力系数就可以得到其需要在绕组B的线性放大器中所需的电流值,分别如公式(2)和(3)所示:

Δi1≈Udc/2fL (1)

ΔF1≈kf1Δi1 (2)

Δi2≈ΔF1/kf2 (3)

其中,Δi1代表着绕组A在双极性PWM开关方案中产生的电流纹波,Δi2代表绕组B需要提供的用来补偿绕组A中推力波动的所需电流,kf1,kf2分别代表着绕组A和绕组B的推力系数,Udc,f,L分别代表着直流母线电压、绕组A中功率器件的开关频率以及绕组A中的电感。

6.根据权利要求4所述的双绕组音圈电机的复合驱动控制方法,其特征在于:控制音圈电机驱动的软件算法功能程序全部在主中断中执行,该主中断利用PWM的下溢时间中断做为主中断,软件中断频率为20kHz,软件中执行的算法为对绕组A实施PWM开关驱动控制,其中包括:双极性脉宽调制技术、绕组A的电流环PI调节器、绕组A和绕组B的AD采样及转换技术、故障保护封锁技术;对绕组B发送电流指令信号输出,其中包括:绕组A电流的高通滤波器和低通滤波器的设计、绕组A中波动电流量的提取、DA输出。

7.根据权利要求4所述的双绕组音圈电机的复合驱动控制方法,其特征在于:音圈电机的绕组A和绕组B的电流分别由电流传感器检测,利用DSP芯片内部丰富的资源,在DSP内部完成双极性PWM算法、高通滤波器以及低通滤波器算法、PI调节算法以及故障下的电流保护算法。

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