专利名称：双极性模拟电流信号产生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种信号变换装置,具体涉及一种开关磁阻电动机调 速系统的电动机绕组电流信号的双极性变换装置。 技术背景在开关磁阻电动机调速系统(以下简称SRD)中，由于其特殊的工作 原理，不论电动机的旋转方向如何，或者SRD电动机提供的转矩方向如何， 流过电动机各相绕组的电流始终是单方向、周期性脉动的电流(如图1所示)，所以SRD控制器用一般的电流检测装置检测到的绕组电流信号也是 单极性电压信号，可能为正电压信号,或者为负电压信号。通过对SRD电动机的周期性脉动电流进行箅术平均值处理，得到的绕组平 均电流值随SRD电动机的输出转矩的增加而增大，即呈单调线性比例关在电动机旋转运行过程中，其输出转矩也有顺时针和逆时针两种方 向,当电动机输出转矩和旋转方向相同时，电动机处于电动状态，使其加 速旋转；当电动机输出转矩和旋转方向相反时,电动机则处于制动状态， 使其降低转速。因为SRD控制器的直接电流检测装置检测到的绕组电流信号是单极 性信号，其中不包含电动机正反转动方向、正反输出转矩方向、电动制动 运行状态等任何信息,所以在一些控制要求特殊的场合往往无法满足控制 需要。通过增加本实用新型所涉及的双极性变换装置，可以实现在绕组电流反馈值中附加电动机运行状态相关信息的目的。例如对于采用二套SRD电动机驱动同一个机械负载的情况，为防止负 载分配不均造成其中一套SRD电动机输出转矩过大，引起可靠性下降，必 须采用转矩平衡电路对二台SRD进行输出转矩平衡控制。转矩平衡电路一般采取的方案是反馈SRD控制器检测到的二套电动 机绕组电流平均值，进行比较闭环控制，及时降低输出转矩较大的电动机 的输出转矩，从而平衡二台电动机的输出。如前面所述，因为SRD控制器 的直接电流检测装置只能反馈绕组单极性模拟电流信号，而SRD电动机存 在电动和制动二种运行状态，所以转矩平衡电路在控制过程中需要通过本 实用新型装置将SRD电动机反馈电流变换为双极性，包含电动机的电动制 动二种运行状态，使转矩平衡电路反馈处于负反馈，从而始终处于稳定控 制状态。 实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够将检测到的开关磁阻 电动机绕组单极性模拟电流信号转换为带有正负极性的实现在绕组电流 反馈值中附加电动机运行状态相关信息的双极性模拟电流信号的双极性 模拟电流信号产生装置。本实用新型所述的双极性模拟电流信号产生装置，包括模拟信号双极 性发生器E、模拟信号选择器F、两个信号输入端和一个信号输出端，所 述一信号输入端为单极性模拟电流信号I输入端；另一信号输入端为状态 控制信号K输入端，所述输出信号端为双极性模拟电流信号II输出端； 所述模拟信号双极性发生器E连接单极性模拟电流信号I输入端，模拟信 号选择器F连接模拟信号双极性发生器E、状态控制信号K输入端和双极 性模拟电流信号I1输出端。本实用新型所述的双极性模拟电流信号产生装置，所述模拟信号双极性发生器E包括输入信号变换电路E1、同极性输出电路E2、反极性输出 电路E3，输入信号变换电路E1连接单极性模拟电流信号I输入端、同极 性输出电路E2和反极性输出电路E3 。输入信号变换电路El接收单极性模拟电流信号I，经过处理后产生正、 负模拟信号，二路信号的绝对值相等或与电流信号I呈一定比例关系，输 出给同极性输出电路E2或反极性输出电路E3。本实用新型所述的双极性模拟电流信号产生装置，所述的双极性模拟 电流信号产生装置，所述单极性模拟电流信号I可以是电流的瞬时值或平 均值。本实用新型所述的双极性模拟电流信号产生装置，所述输入信号变换 电路El —般是由模拟电器元件直接组成的硬件电路，也可以是采用具有 A/D、 D/A和数字信号处理功能的单芯片或多芯片组成的数字电路。本实用新型所述的双极性模拟电流信号产生装置，所述采用数字电路 的输入信号变换电路El包括A/D变换电路Ell、数据处理核心电路E12、 D/A变换器E13、 E14，所述A/D变换电路E11连接单极性模拟电流信号I 输入端和数据处理核心电路E12，数据处理核心电路E12连接D/A变换器 E13、 E14。其工作原理是首先由A/D变换电路Ell将单极性模拟电流信号I变换 为数字量，再由数据处理核心电路E12处理产生正和负的二种数据结果， 最后通过D/A变换器E13、 E14变换为二路模拟信号进行输出。本实用新型所述的双极性模拟电流信号产生装置，所述模拟信号选择 器F包括信号二选一开关电路Fl和输出电路F2，信号二选一开关电路Fl 连接状态控制信号K输入端、同极性输出电路E2、反极性输出电路E3和输出电路F2，输出电路F2连接双极性模拟电流信号I1输出端。信号二选一开关电路Fl接受来自同极性信号输出E2或反极性信号输 出E3的模拟电压信号，根据来自输入信号端的状态控制信号K，确定是 输出同极性信号，还是输出反极性信号，实现双极性模拟信号的转换，并 通过输出电路F2输出双极性模拟电流信号II 。本实用新型所述的双极性模拟电流信号产生装置，所述信号二选一开 关电路Fl接收的状态控制信号K表示二种控制状态，可以是电流型或高 低电平型的数字开关量；也可以是串行或并行数据量形式。在原来SRD控制器的直接电流检测装置基础上，增加本实用新型所述 的双极性模拟电流信号产生装置，实现在绕组电流反馈值中附加进电动机 运行状态的相关信息。在SRD控制器的直接电流检测装置后串联双极性变 换装置，使检测到的绕组单极性模拟电流信号转换为带有正负极性的双极 性模拟电流信号，该极性可以代表电机旋转方向、输出转矩方向、电动制 动状态等更多的电动机状态信息，从而可以拓宽了开关磁阻电动机调速系 统的应用领域。
图l:电动机某一相绕组电流波形；图2:双极性模拟电流信号产生装置原理图；图3:模拟信号双极性发生器工作原理图；图4:模拟信号双极性发生器(数字化方案)工作原理图；图5:模拟信号选择器(开关量)工作原理图；图6:模拟信号选择器(数据量控制)工作原理图；图7:双极性模拟电流信号产生电路实施例。
具体实施方式
本实用新型所述双极性模拟电流信号产生装置，包括模拟信号双极性 发生器E、模拟信号选择器F、单极性模拟电流信号I输入端；状态控制 信号K输入端，双极性模拟电流信号I1输出端。所述模拟信号双极性发生器E包括输入信号变换电路El、同极性输出 电路E2、反极性输出电路E3，输入信号变换电路E1连接单极性模拟电流 信号I输入端、同极性输出电路E2和反极性输出电路E3。所述模拟信号选择器F包括信号二选一开关电路Fl和输出电路F2， 信号二选一开关电路Fl连接状态控制信号K输入端、同极性输出电路E2、 反极性输出电路E3和输出电路F2，输出电路F2连接双极性模拟电流信号 Il输出端。所述单极性模拟电流信号I可以是电流的瞬时值或平均值。 所述输入信号变换电路El —般是由模拟电器元件直接组成的硬件电路，也可以是采用具有A/D、 D/A和数字信号处理功能的单芯片或多芯片组成的数字电路。所述采用数字电路的输入信号变换电路El包括A/D变换电路Ell、数 据处理核心电路E12、 D/A变换器E13、 E14，所述A/D变换电路Ell连 接单极性模拟电流信号I输入端和数据处理核心电路E12，数据处理核心 电路E12连接D/A变换器E13、 E14。所述状态控制信号K表示二种控制状态，为电流型或高低电平型的数 字开关量；或者是串行或并行数据量形式。图7为本实用新型的一种电路实施方式，其输入信号变换电路E1由模 拟电器元件组成；信号二选一开关电路F1接收的状态控制信号K为高低电平型的数字开关量。I为单极性电流信号，即SRD控制器的直接电流检测装置检测到的绕组 电流信号。K端为SRD控制器的控制电路根据电机的运行状态，分析产生 的SRD电动机的运行状态指令信号，电动机处于电动状态时为"0"电平， 电动机处于制动状态时为"1"电平(可以根据控制需要采用相反逻辑关 系)。II为该装置产生的双极性模拟电流信号输出值。输入信号变换电路E1由二只运算放大器及相关电路组成，其中运算放 大器A1构成同相跟随器，输出与输入信号I极性相同的同极性信号；运 算放大器A2构成反相跟随器，输出与输入信号I极性相反的反极性信号； 通过调整电阻值可以改变本装置的信号变换系数，例如要求比例系数为 "1"，可以使Rl二oo; R3二R4，此时也可以将运算放大器A1省略，用导线 直接连接。电阻R5、 R6构成同极性输出电路E2、反极性输出电路E3，该电路负责上下级电路的阻抗匹配，所以可以尽可能简化或直接连接。信号二选一开关电路F1由晶体管T和继电器J组成的电路实现，接收 来自SRD控制器的电动/制动状态控制信号K。当电动机处于电动运行状态时，施加在三极管T的基极控制端的信号 输入K为"0"电平，三极管T处于截止状态，继电器线圈上没有电流通 过，继电器触点不能动作，对应的常开触点仍然断开，常闭触点仍然导通， 所以信号二选一开关电路F1选择输出的是同极性信号输出。当电动机处于制动运行状态时，控制信号输入端K为"1"电平，三极 管处于导通状态，继电器线圈得电，相应触点动作，对应的常开触点导通， 常闭触点断开，所以信号二选一开关电路F1选择输出的是反极性信号输 出。模拟信号选择器F的输出电路F2，由运算放大器A3构成，可以通过 电阻值的调整改变传输变换比例，该电路同样可以根据需要简化。本实用新型的装置电路如果将继电器的常开常闭触点互换，就可以实 现相反的电流信号输出极性变换关系。本实用新型的实施方式，也可采用其它无触点开关的电路方式实现。
权利要求1、双极性模拟电流信号产生装置，其特征是，包括模拟信号双极性发生器(E)、模拟信号选择器(F)、两个信号输入端和一个信号输出端，所述一信号输入端为单极性模拟电流信号I输入端；另一信号输入端为状态控制信号K输入端，所述输出信号端为双极性模拟电流信号I1输出端；所述模拟信号双极性发生器E连接单极性模拟电流信号I输入端，模拟信号选择器(F)连接模拟信号双极性发生器(E)、状态控制信号K输入端和双极性模拟电流信号I1输出端。
2、 根据权利要求1所述的双极性模拟电流信号产生装置，其特征在于， 所述单极性模拟电流信号I可以是电流的瞬时值或平均值。
3、 根据权利要求1所述的双极性模拟电流信号产生装置，其特征在于， 所述模拟信号双极性发生器(E)包括输入信号变换电路(El)、同极性输 出电路(E2)、反极性输出电路(E3)，输入信号变换电路(El)连接单极 性模拟电流信号I输入端、同极性输出电路(E2)和反极性输出电路(E3)。
4、 根据权利要求3所述双极性模拟电流信号产生装置，其特征在于， 所述输入信号变换电路(El)为模拟电器元件组成的硬件电路；或是采用 具有A/D、 D/A和数字信号处理功能的单芯片或多芯片组成的数字电路。
5、 根据权利要求4所述的双极性模拟电流信号产生装置，其特征在于， 所述采用数字电路的输入信号变换电路(El)包括A/D变换电路(Ell)、 数据处理核心电路(E12)、 D/A变换器(E13)、 (E14)，所述A/D变换电 路(E11)连接单极性模拟电流信号I输入端和数据处理核心电路(E12)，数据处理核心电路(E12)连接D/A变换器(E13)、 (E14)。
6、 根据权利要求1所述的双极性模拟电流信号产生装置，其特征在于 所述模拟信号选择器(F)包括信号二选一开关电路(Fl)和输出电路(F2)， 信号二选一开关电路(Fl)连接状态控制信号K输入端、同极性输出电路(E2)、反极性输出电路(E3)和输出电路(F2)，输出电路(F2)连接双 极性模拟电流信号I1输出端。
7、 根据权利要求6所述的双极性模拟电流信号产生装置，其特征在于， 所述状态控制信号K表示二种控制状态，为电流型或高低电平型的数字开 关量；或者是串行或并行数据量形式。
专利摘要本实用新型提供一种双极性模拟电流信号产生装置，包括模拟信号双极性发生器E、模拟信号选择器F、两个信号输入端和一个信号输出端，所述两个信号输入端为单极性模拟电流信号I输入端和状态控制信号K输入端，输出信号端为双极性模拟电流信号I1输出端；所述模拟信号双极性发生器E连接单极性模拟电流信号I输入端，模拟信号选择器F连接模拟信号双极性发生器E、状态控制信号K输入端和双极性模拟电流信号I1输出端。本实用新型所述的装置使检测到的绕组单极性模拟电流信号转换为带有正负极性的双极性模拟电流信号，从而可以拓宽了开关磁阻电动机调速系统的应用领域。
文档编号H02P6/08GK201171193SQ20072019031
公开日2008年12月24日 申请日期2007年11月22日 优先权日2007年11月22日
发明者裘锦灼, 闫志平, 超 高 申请人:北京中纺锐力机电有限公司