[发明专利]低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法

说明书

本发明公开一种低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法，构建开关频率次谐波等效电路，计算出滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波电压幅值和负载开关频率次谐波端电压幅值，选择滤波电路并联电容支路开关频率次谐波电流与感性负载支路开关频率次谐波电流之间的电流分配系数，计算出滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波电流幅值，将感性负载支路近似成开路，滤波并联电容支路近似成纯电容支路，计算出滤波电路电感，根据公式计算出电气时间常数、滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波阻抗的模以及阻尼电阻与滤波电容，本发明实现对负载上开关频率次谐波电流进行有效抑制，实现滤波参数的精确化设计。

技术领域

本发明涉及高精密、超高精密伺服驱动技术领域及电力电子变换与控制技术领域，具体涉及一种低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路网络参数设计方法，特别适用于集成电路制造、精密数控机床、工业机器人等高端制造设备的精密伺服驱动系统。

背景技术

伺服系统是使被控对象的位置、状态等输出量能够达到系统给定值的自动控制系统。随着伺服控制系统性能指标要求的不断提高，伺服电机控制技术正在向数字化、智能化、精密化的方向发展。在高精密、超高精密的伺服控制系统中，更加强调对控制命令的精确响应。对于各种执行电机而言，伺服控制系统可以看作是随动控制系统，通常既可以是转速的高精密随动控制，也可以是位置的高精密随动控制。

由高性能PWM电流变换器驱动的执行电机是各种精密伺服控制系统的重要组成部分，其运行速度与定位精度直接决定了设备的生产效率和精密程度。现代高端工业制造设备对伺服控制系统的精度提出了极高的要求，尤其在涉及IC制造的高精密、超高精密场合，如在IC制造的核心设备光刻机中，要求精密工件台的定位精度要达到3nm，这就要求控制系统中电流变换器的输出电流要达到极高的精度，输出电流的纹波噪声必须极小。在数字伺服控制系统中，脉宽调制(PWM)驱动方式因其发热小、效率高的优点获得了普遍广泛的应用。虽然PWM驱动系统能够有效地减少电流的脉动量，改善输出电压/电流波形质量，提高系统的平稳性，但同时开关噪声的频带宽、幅度大，给系统带来了严重的干扰，对系统的可靠性、稳定性和精密性产生了巨大影响。