[发明专利]一种基于桥式电路的电机电流数字控制电路及方法

说明书

一种基于桥式电路的电机电流数字控制电路及方法，由ADC采样芯片、DSP控制芯片、数字PID芯片、定时器和数字比较器构成的数字控制电路，以及由MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1和二极管D2构成的桥式拓扑电路的结构更为精简；且通过数字控制的方法，能够做到控制精度高、动态响应性能好，从而有效避免磁感应线圈出现磁饱和，以及电流剧烈震荡现象的发生，进而快速精确地实现对电机电流控制。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种基于桥式电路的电机电流数字控制电路及方法。

背景技术

公知的，磁感应线圈是磁悬浮列车中的重要零件，而让电机电流能够精确、稳定得通过磁感应线圈，从而产生输出稳定且动态响应性能好的安培力是磁悬浮列车安全稳定运行的关键；但是要想使得磁感应线圈中流入的电机电流能够精确、稳定得通过，就需要避免感应线圈出现磁饱和现象，以及避免电机电流出现剧烈变化的现象；

因为如果出现磁饱和的现象，就会使通过感应线圈中的电流持续增大，从而变得失去控制，进而使得列车的电机温度持续升高，最终引发一些比较严重的后果；而如果感应线圈中的电流出现剧烈变化，就会使列车在运行过程中的速度发生剧烈变化，从而使乘客在乘坐期间会感到强烈的颠簸感，影响乘坐体验，故而需要对电机电流进行有效控制，使该电流能够稳定且精准得通过磁感应线圈；

传统电机电流控制方法，是利用各个比较器的输入端输入不同的误差信号EO和正负三角波信号，从而让比较器输出不同的PWM信号，而这些不同的PWM信号则会控制桥式拓扑电路中对应桥臂的各个MOS管的导通和关闭时间，最终在感性负载中产生预期的双向安培力；但是采用该方法的话，需要使用较多的比较器，从而导致控制方法较为复杂；

因此，综上所述，目前市场上需要一种更加简单，且快速精确地实现对电机电流控制的方法。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种基于桥式电路的电机电流数字控制电路及方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于桥式电路的电机电流数字控制电路，包含控制电路、桥式拓扑电路、电压源、电感L和电阻R，所述控制电路包含ADC采样芯片、DSP控制芯片、数字PID芯片、定时器和数字比较器，其中ADC采样芯片用于采样得到给定电流IG与电机电流IR的值，作为DSP控制芯片的输入，DSP控制芯片将IG与IR作差，得到的差值EO作为数字PID芯片的输入，数字PID芯片的输出值u与定时器的输出值Tim作为数字比较器的输入，数字比较器输出两路占空比不断变化的PWM驱动信号控制桥式拓扑电路中不同桥臂的导通及导通时间；

所述桥式拓扑电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1和二极管D2；MOS管Q1的漏极端和二极管D2的阴极端相连接、MOS管Q1的源极端和电感L的第一端相连接，电感L的第二端和电阻R的第一端相连接，电阻R的第二端和二极管D2的阳极端相连接；MOS管Q2的漏极端和二极管D2的阳极端相连接，二极管D1的阴极端和MOS管Q1的源极端相连接，二极管D1的阳极端和MOS管Q2的源极端相连接，电压源的正极端和MOS管Q1的漏极端相连接，电压源的负极端和MOS管Q2的源极端相连接；所述MOS管Q1和MOS管Q2的栅极端均与控制电路对应连接。

一种基于桥式电路的电机电流数字控制电路的控制方法为：

根据EO的值的大小和正负，以及设定的阈值范围ΔIth分为以下情况讨论：

1、u的值大于0，且(IG-IR)/IG×100％＞ΔIth

此时电机电流小于给定电流，数字PID的输出值u作为数字比较器的同相输入端，定时器值Tim作为数字比较器的反向输入端；在一个控制周期T内，数字比较器发出PWM控制信号，控制MOS管Q2常开，MOS管Q1的导通时间为Ton1，关断时间为Toff1，此时有：

Ton1+Toff1＝T    (1)