一种有刷直流电动机双向浪涌电流拟制方法

技术领域

本发明设计应用于某型军用飞机仰角传感器驱动控制领域，涉及有刷直流电动机双向启动电流控制，主要应用于航空、航天伺服控制系统，以体积小、工作时间短、控制简单为特点。是一种快速、有效的双向浪涌电流抑制方法。

背景技术

以某型机载仰角传感器控制用电机为背景，飞控系统通过给有刷直流电动机通以正反直流电控制电机正反转，带动仰角传感器工作，实现飞机的仰角角度控制。由于有刷直流电机无需专用的控制器，通以直流电就可以运行工作，切换电源正负极性就可以实现电机反转，应用方便，所以在许多特殊应用场合具有一定的使用优势。在飞机仰角传感器控制用有刷直流电机中，由于所用的电机体积小、转矩小、转速高，所以设计的电机内阻普遍较小，当电源开通电机启动瞬间，由于I＝U/R的存在，而电机内阻R较小，在电源接通瞬间会带来高出电机额定工作电流好几倍的启动电流I，这是系统所不允许的，较高的启动电流会对电源供电系统带来一定的冲击，影响电源安全特性。

发明内容

为了解决有刷直流电动机的双向启动电流大问题，设计者通常采用增加专用控制器进行限电流启动控制，可以有效解决该问题，或者直接在母线上串一合适的电阻来限制电机的启动电流。以上两种方法都可以达到拟制浪涌电流的目的，但也存在一定的缺点，第一种方法增加了系统的复杂度，额外的设计了电机控制器，在增加成本的同时，也增加了系统的重量和空间，同时更多的电子元器件也降低了系统的可靠性；第二种方法简单实用，但串电阻的方式降低了电机的功率，为满足系统使用需要，势必要设计出更高功率的电机来满足系统的要求，存在资源浪费和过度设计问题，同时更高功率的电机也会增大电机体积、重量，增大电源系统的负担。

为解决上述中问题，设计了专用的有刷直流电动机双向浪涌电流拟制电路，电路原理如附图2所示，设计的专用电路无需额外的控制单元，通过浪涌调制电阻(R5～R12、R17～R24)即可改变浪涌拟制电流的大小，设计的电路简单，元器件数量少，浪涌拟制效果明显。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明有刷直流电动机双向浪涌电流拟制工作流程图

图2是本发明有刷直流电动机双向浪涌电流拟制电路工作原理图

具体实施方式

参照图1-2。

当Vin1通以正电，Vin2通以负电压时。电机处于正转，电流从D1二极管流入，D2二极管截止，根据输入电压的大小，通过R1、R2、R4三个电阻分压，计算得到MOS管D7的开通电压，开通MOSFET管D7，电流从Vout1侧流入电机，经电机绕组后从Vout2侧流回电路，流过MOSFET管D7，再流过采样电阻R5～R12，最后从D8二极管流回电源负端Vin2。这里通过R3电阻采样回路的电流，当电流达到限制的浪涌电流点时，开通D6三极管，同时MOSFET管D7关断，电流从R1、R2经D6和D8流回电源负端Vin2。从而起到了正向拟制电机侧电流的增长效果，保护正向母线启动电流限制在规定的范围之内。

当Vin2通以正电，Vin1通以负电压时。电机处于反转，电流从D10二极管流入，D8二极管截止，根据输入电压的大小，通过R13、R14、R15三个电阻分压，计算得到MOS管D4的开通电压，开通MOSFET管D4，电流从Vout2侧流入电机，经电机绕组后从Vout1侧流回电路，通过D4流出，再流过采样电阻R17～R24，最后从D1二极管流回电源负端Vin1。这里通过R16电阻采样回路的电流，当电流达到限制的浪涌电流点时，开通D9三极管，同时MOSFET管D4关断，电流从R13、R14经D9和D1流回电源负端Vin1。从而起到了反向拟制电机侧电流的增长效果，保护反向母线启动电流限制在规定的范围之内。

图中电压钳位二极管D3、D5用来保护D4和D7MOSFET管不会因母线电压波动而引起G极电压过高损坏。C1为母线滤波电容，可根据具体电路功率和电压大小选用无极性瓷介或薄膜电容。