[发明专利]利用永磁同步电机进行阀门微步调节的装置及其实现方法

权利要求书

1.一种利用永磁同步电机进行阀门微步调节的装置，其特征在于它主要包括：永磁同步电机，电动阀门控制器，减速器，阀门；永磁同步电机轴通过法兰连接减速器，减速器通过法兰连接阀门；电动阀门控制器由控制器DSP控制部分和驱动功率放大部分组成，电动阀门控制器连接减速器，同时电动阀门控制器连接永磁同步电机；

所述的驱动功率放大部分包括驱动电路，信号隔离驱动电路、电压采样电路、电流采样电路，保护电路，保护电路包括制动保护电路、过压保护电路、欠压保护电路；DSP连接信号隔离驱动电路；信号隔离驱动电路连接驱动电路，为驱动电路提供开关信号决定电机绕组的导通状态；电压采样电路连接驱动电路，同时电压采样电路连接DSP；制动电路、过压电路、欠压电路依次相连组成保护电路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的DSP控制部分包括DSP芯片，DSP外围电路，电流信号的检测电路，位置检测电路，显示和按键驱动电路；所述的DSP外围电路是通过DSP的外部存储器接口模块连接用户扩展的片外存储器；以及通过DSP的JTAG接口连接外部仿真器；

所述的电流信号的检测电路是将电机绕组经过霍尔电流传感器，霍尔电流传感器连接电阻转换为电压信号，再连接至DSP的A/D转换通道，进行采样保持；

所述的位置检测电路包括旋转变压器、函数发生器、高频功率放大芯片、数字转换器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的永磁同步电机采用旋转变压器作为位置传感器；函数发生器产生正弦信号连接至高频功率放大芯片；高频功率放大芯片输出正弦信号连接旋转变压器为其提供励磁；数字转换器连接旋转变压器将旋转变压器产生的信号转换为数字型角度值。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的DSP通过SPI接口连接控制LED数码管显示单元。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的DSP通过I/O端口作为按键检测引脚连接键盘输入单元。

6.一种利用永磁同步电机进行阀门微步调节的实现方法，其特征在于包括的步骤：

以永磁同步电机的定子电流为直接控制对象，电机采用电流矢量增量运动模式，模拟步进电机的运动控制模式，将电流矢量离散，转子跟随电流矢量的位置前进，以此获得微小的电机定位精度；根据用户对阀门微调的要求，设置电流离散化的步数和步距，在此基础上为电机连接单级减速器；单级减速器连接阀门，具体的步骤：

1)将通入永磁同步电机绕组的正弦波电流等步距离散为阶梯波；

2)电机绕组通入的离散电流矢量，是将电流的一个周期分为b份的阶梯波，b是6的倍数；

3)b的具体取值是根据所用永磁同步电机的极数以及用户对阀门的微动精度要求选取，永磁同步电机每步微动能达到的精度为：360°/(电机极对数×b)，定子电流式为：

ia(x)=I·cos(2πbx)]]>

ib(x)=I·cos(2πbx-23π)]]>

ic(x)=I·cos(2πbx+23π)]]>

x代表微步运动中的步数，为0到b-1之间的任一整数；当x取零时，是电机开始微步运动初始定子电流值，电机每微步运动一次，所述定子电流式中的电流就变化一次，通过运行步数x的给定，实现电机的微步运行；

4)阀门电动装置的控制器中加入电流矢量控制器实现对定子电流的控制，使转子总是跟随定子电流矢量的位置，形成微步的运动控制；

5)永磁同步电机的电机轴连接减速器，减速器输出端连接阀门，实现阀门电动装置微步调节功能。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于b为12时，电机微动每步达到的精度为15°；b为24时，电机微动每步达到的精度为7.5°。