本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的電流環(huán)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

動圈式電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器(也稱為微小型直線電機(jī))是電液直驅(qū)閥、磁盤驅(qū)動器、內(nèi)燃機(jī)電控氣門等設(shè)備的關(guān)鍵部件，具有小滯環(huán)和高速響應(yīng)的優(yōu)點，是一種在高頻響、高精度場合下很有發(fā)展的驅(qū)動元件。其繞組電流的控制閉環(huán)(電流環(huán))是整套控制系統(tǒng)的最內(nèi)環(huán)，對高頻性能有很大影響。

傳統(tǒng)上一般使用線性電流放大器或基于PWM(Pulse Width Modulation)脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)放大器，前者能耗大，造成散熱困難和能源浪費；后者在一系列離散頻點上輻射電磁干擾，影響其他設(shè)備工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出一種電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的電流環(huán)控制系統(tǒng)，此電流環(huán)控制系統(tǒng)電磁干擾小，損耗低，可降低屏蔽干擾和后續(xù)處理信號的難度，提高對電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的控制性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述問題：

一種電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的電流環(huán)控制系統(tǒng)，包括依次連接的時鐘源、ΔΣ調(diào)制器，H橋驅(qū)動模塊、電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器、電流傳感器；

所述電流傳感器還與ΔΣ調(diào)制器連接；

所述時鐘源用于產(chǎn)生時鐘脈沖信號；

所述ΔΣ調(diào)制器用于接收期望電流信號、反饋電流信號和時鐘脈沖信號，根據(jù)期望電流信號、反饋電流信號做差得出誤差信號，誤差信號經(jīng)過運算處理后輸出開關(guān)信號控制H橋驅(qū)動模塊，所有運算處理過程通過時鐘脈沖信號同步；

所述H橋驅(qū)動模塊用于接收開關(guān)信號，輸出功率開關(guān)信號激勵電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器繞組產(chǎn)生電流；

所述電流傳感器用于對繞組電流進(jìn)行采樣，輸出反饋電流信號到ΔΣ調(diào)制器。

進(jìn)一步地，所述ΔΣ調(diào)制器為基于串級積分器的加權(quán)前饋ΔΣ調(diào)制器。

進(jìn)一步地，所述ΔΣ調(diào)制器包括環(huán)路濾波器和比較器，所述環(huán)路濾波器包括多個串聯(lián)的離散時間積分器和與離散時間積分器數(shù)量相等的放大器，每個放大器的輸入端連接對應(yīng)的離散時間積分器的輸出端，所有放大器的輸出端連接比較器的輸入端。

進(jìn)一步地，所述ΔΣ調(diào)制器的調(diào)制方法如下：

期望電流信號和反饋電流信號同時輸入ΔΣ調(diào)制器，在交匯點求差得出誤差信號后進(jìn)入環(huán)路濾波器，誤差信號通過N個串聯(lián)的離散時間積分器，分別去取第1個離散時間積分器的輸出放大K₁倍的信號、第2個離散時間積分器的輸出放大K₂倍的信號、……、第N個離散時間積分器的輸出放大K_N倍的信號共計N路前饋信號匯入求和點，這一過程的傳遞函數(shù)在z域中表示為z是一個復(fù)變量,然后進(jìn)入比較器二值化為開關(guān)信號去控制H橋驅(qū)動模塊，H橋驅(qū)動模塊接收開關(guān)信號，輸出功率開關(guān)信號激勵電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器繞組產(chǎn)生電流，電流傳感器對繞組電流進(jìn)行采樣，輸出反饋電流信號到求差點構(gòu)成閉環(huán)反饋。

進(jìn)一步地，所述反饋電流信號是模擬信號或數(shù)字信號。

與現(xiàn)有的電流環(huán)控制方案相比，本發(fā)明的電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的電流環(huán)控制系統(tǒng)電磁干擾小，損耗低，可降低屏蔽干擾和后續(xù)處理信號的難度，提高對電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的控制性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的電流環(huán)控制系統(tǒng)實施例1的電路原理圖；

圖2是本發(fā)明H橋驅(qū)動模塊的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的電流環(huán)控制系統(tǒng)實施例2的電路原理圖；

圖4是本發(fā)明ΔΣ調(diào)制器的調(diào)制方法原理圖。

附圖標(biāo)記說明：

10、ΔΣ調(diào)制器 20、H橋驅(qū)動模塊 30、電流傳感器 40、電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器 50、時鐘源 101、環(huán)路濾波器 102、比較器 103、放大器 104、放大器 105、離散時間積分器 106、離散時間積分器

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。需要指出的是，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1

如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供一種電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的電流環(huán)控制系統(tǒng)，包括依次連接的時鐘源、ΔΣ調(diào)制器，H橋驅(qū)動模塊、電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器、電流傳感器；

所述電流傳感器還與ΔΣ調(diào)制器連接；

所述時鐘源用于產(chǎn)生時鐘脈沖信號；

所述ΔΣ調(diào)制器用于接收期望電流信號、反饋電流信號和時鐘脈沖信號，根據(jù)期望電流信號、反饋電流信號做差得出誤差信號，誤差信號經(jīng)過運算處理后輸出開關(guān)信號控制H橋驅(qū)動模塊，所有運算處理過程通過時鐘脈沖信號同步；

所述H橋驅(qū)動模塊用于接收開關(guān)信號，輸出功率開關(guān)信號激勵電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器繞組產(chǎn)生電流；

所述電流傳感器用于對繞組電流進(jìn)行采樣，輸出反饋電流信號到ΔΣ調(diào)制器。

本發(fā)明ΔΣ調(diào)制器的功能是通過反饋合理地開關(guān)信號控制H橋驅(qū)動模塊的輸出狀態(tài)，減少系統(tǒng)噪音在中低頻段的分布，壓縮信號頻段內(nèi)的噪音，提高信噪比，ΔΣ調(diào)制器在數(shù)學(xué)上可由傳遞函數(shù)的形式給出，在物理上可由模擬、數(shù)字或數(shù)?；旌想娐穼崿F(xiàn)，工作節(jié)拍受時鐘脈沖控制。所述反饋電流信號是模擬信號或數(shù)字信號。

實施例2

如圖3所示，本發(fā)明還提供一種電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器40的電流環(huán)控制系統(tǒng)，包括依次連接的時鐘源50、ΔΣ調(diào)制器10，H橋驅(qū)動模塊20、電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器40、電流傳感器30；

所述電流傳感器30還與ΔΣ調(diào)制器10連接；

所述時鐘源50用于產(chǎn)生時鐘脈沖信號；

所述ΔΣ調(diào)制器10用于接收期望電流信號、反饋電流信號和時鐘脈沖信號，根據(jù)期望電流信號、反饋電流信號做差得出誤差信號，誤差信號經(jīng)過運算處理后輸出開關(guān)信號控制H橋驅(qū)動模塊20，所有運算處理過程通過時鐘脈沖信號同步；

所述H橋驅(qū)動模塊20用于接收開關(guān)信號，輸出功率開關(guān)信號激勵電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器40繞組產(chǎn)生電流；

所述電流傳感器30用于對繞組電流進(jìn)行采樣，輸出反饋電流信號到ΔΣ調(diào)制器10。

所述ΔΣ調(diào)制器10為基于串級積分器的加權(quán)前饋ΔΣ調(diào)制器10，包括環(huán)路濾波器101和比較器102，所述環(huán)路濾波器101包括多個串聯(lián)的離散時間積分器(如105、106)和與離散時間積分器數(shù)量相等的放大器(如103、104)，每個放大器的輸入端連接對應(yīng)的離散時間積分器的輸出端，所有放大器的輸出端連接比較器102的輸入端。

如圖4所示，所述ΔΣ調(diào)制器10的調(diào)制方法如下：

期望電流信號和反饋電流信號同時輸入ΔΣ調(diào)制器10，在交匯點求差得出誤差信號后進(jìn)入環(huán)路濾波器101，誤差信號通過N個串聯(lián)的離散時間積分器，分別去取第1個離散時間積分器的輸出放大K1倍的信號、第2個離散時間積分器的輸出放大K2倍的信號、……、第N個離散時間積分器的輸出放大KN倍的信號共計N路前饋信號匯入求和點，由于這一過程是離散時間的，其傳遞函數(shù)可在z域中表示為字母z是一個復(fù)變量,然后進(jìn)入比較器102二值化為開關(guān)信號去控制H橋驅(qū)動模塊20，H橋驅(qū)動模塊20接收開關(guān)信號，輸出功率開關(guān)信號激勵電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器40繞組產(chǎn)生電流，電流傳感器30對繞組電流進(jìn)行采樣，輸出反饋電流信號到求差點構(gòu)成閉環(huán)反饋。

與現(xiàn)有的電流環(huán)控制方案相比，本發(fā)明的電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的電流環(huán)控制系統(tǒng)電磁干擾小，損耗低，可降低屏蔽干擾和后續(xù)處理信號的難度，提高對電－機(jī)械轉(zhuǎn)換器的控制性能。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。