[发明专利]数控机床主轴驱动电源的死区时间电压失真校正电路

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床的主轴驱动电源，尤其是一种超高速精密数控机床主轴驱动电源的死区时间电压失真校正电路。

背景技术

当PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制，简称脉宽调制）定时器驱动逆变桥的电子开关元件时，必需保证逆变桥同一桥臂内上下两个电子开关元件不能同时开通，否则会导致直流侧主电路短路，为此通常在上下两个脉冲信号间插入一个延迟时间。在这个时间内上下两个电子开关元件均不开通，这就是所谓的死区时间。这个时间一般很短，比如5μs，当PWM的调制频率较低时，比如2 KHz，此时的开关周期为500μs，死区时间造成的电压失真不过就1%，并不明显；但当调制频率较高时，比如20 KHz，此时的开关周期为50μs，这时仅电压损失就已经超过10%，还会造成电压波形的畸变，故必须对输出电压进行校正。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种数控机床主轴驱动电源的死区时间电压失真校正电路，能够校正死区时间的电压失真，即便该驱动电源工作在最高频率，也能得到1比1的输出电压。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明一种数控机床主轴驱动电源的死区时间电压失真校正电路，包括与电网电连接的整流器、与整流器直流侧电连接的用于为电机供电的逆变器、具有人机接口的MCU微控制单元、和与逆变器电连接用于控制电机运转的驱动电路，在整流器直流侧还设有采用高速霍耳传感器的电压检测器，在MCU微控制单元与驱动电路之间串接有DSP微处理器，所述电压检测器的输出端分别与MCU微控制单元和DSP微处理器电连接。

整流器直流侧并联有一组大容量滤波电容，用于提高功率因数，减少对电网的侵害；在所述大容量滤波电容的正极与整流器之间串接有限流电阻，用于限制上电瞬间对该大容量滤波电容的充电电流，所述限流电阻两端并接有继电器，当大容量滤波电容充电结束后，所述继电器吸合。

与现有技术相比本发明的有益效果是：采用上述技术方案，利用所述电压检测器检测到的电压数据，MCU微控制单元对死区时间造成的电压损失进行谐波分析，在计算输出电压时，通过DSP微处理器、驱动电路，给逆变器加入特定谐波的电压补偿，校正死区时间的电压失真，得到1比1的输出电压；同时检测SPWM(Sinusoidal PWM是一种比较成熟的、用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形来控制逆变电路中电子开关元件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值)调制过程中产生的小脉冲，将小于0.5μs的窄脉冲强制消去，因为这些小脉冲对输出几乎不做功，这样不但有效地提高了输出电压，也减少了功率开关的开关次数，保护了功率模块。

本发明可以用于一切使用死区时间电压失真校正技术的超高速精密数控机床主轴驱动电源。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种数控机床主轴驱动电源的死区时间电压失真校正电路，包括与电网电连接的整流器1、与整流器1直流侧电连接的用于为电机2供电的逆变器3、具有人机接口4的MCU微控制单元5、和与逆变器3电连接用于控制电机2运转的驱动电路6，在整流器1直流侧还设有采用高速霍耳传感器的电压检测器9，在MCU微控制单元5与驱动电路6之间串接有DSP微处理器8，所述电压检测器9的输出端分别与MCU微控制单元5和DSP微处理器8电连接。

为了提高功率因数，减少对电网的侵害，整流器1直流侧并联有一组大容量滤波电容C，用于提高功率因数，减少对电网的侵害；在所述大容量滤波电容C的正极与整流器1之间串接有限流电阻R，用于限制上电瞬间对该大容量滤波电容C的充电电流，所述限流电阻R两端并接有继电器J，当大容量滤波电容C充电结束后，所述继电器J吸合，也可以采用延时的方式让继电器自动吸合。