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专利号: 2017106735166
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于电枢电流与转速信号的负载转矩检测电路,包括转矩信号处理电路、负载选择电路,其特征在于:

转矩信号处理电路包括连接件CN1、电流放大器IC1、转矩放大器IC2、转速跟随器IC3、微分放大器IC4、负载跟随器IC7、上输入电阻R1、上反馈电阻R2、上接地电阻R3、上负端电阻R4、上输出电阻R5、上正端电阻R6、下输入电阻R7、比例电阻R8、微分电阻R9、滤波电阻R10、平衡电阻R11、限流电阻R12、下正端电阻R13、上滤波电容C1、下滤波电容C2、微分电容C3、正电源电容C7、负电源电容C8,连接件CN1的电流检测信号输入端Ui端与上输入电阻R1的一端连接,电流放大器IC1的负输入端IN-端与上输入电阻R1的另一端、上反馈电阻R2的一端、上滤波电容C1的一端连接,电流放大器IC1的正输入端IN+端与上接地电阻R3的一端连接,上接地电阻R3的另一端接地,电流放大器IC1的输出端OUT端与上反馈电阻R2的另一端、上滤波电容C1的另一端、比例电阻R8的一端、上负端电阻R4的一端连接,电流放大器IC1的正电源端Vcc端与电路正电源端Vcc端连接,电流放大器IC1的负电源端Vss端与电路负电源端Vss端连接,转矩放大器IC2的负输入端IN-端与上负端电阻R4的另一端、上输出电阻R5的一端连接,转矩放大器IC2的正输入端IN+端与上正端电阻R6的一端连接,上正端电阻R6的另一端接地,转矩放大器IC2的输出端OUT端与上输出电阻R5的另一端、连接件CN1的电磁转矩信号输出端UTe端连接,转矩放大器IC2的正电源Vcc端与电路正电源端Vcc端连接,转矩放大器IC2的负电源端Vss端与电路负电源端Vss端连接,连接件CN1的转速检测信号输入端Un端与下输入电阻R7的一端连接,转速跟随器IC3的正输入端IN+端与下输入电阻R7的另一端、下滤波电容C2的一端连接,下滤波电容C2的另一端接地,转速跟随器IC3的输出端OUT端与转速跟随器IC3的负输入端IN-端、滤波电阻R10的一端、选择开关K1的常闭端1端连接,转速跟随器IC3的正电源Vcc端与电路正电源端Vcc端连接,转速跟随器IC3的负电源端Vss端与电路负电源端Vss端连接,滤波电阻R10的另一端与微分电容C3的一端连接,微分放大器IC4的负输入端IN-与微分电容C3的另一端、比例电阻R8的另一端、微分电阻R9的一端连接,微分放大器IC4的正输入端IN+和平衡电阻R11的一端连接,平衡电阻R11的另一端接地,微分放大器IC4的输出端OUT端与微分电阻R9的另一端、限流电阻R12的一端连接,微分放大器IC4的正电源Vcc端与电路正电源端Vcc端连接,微分放大器IC4的负电源端Vss端与电路负电源端Vss端连接,限流电阻R12的另一端与下正端电阻R13的一端、上共阴二极管D2的阳极、上共阳二极管D4的阴极连接,负载跟随器IC7的正输入端IN+与下正端电阻R13的另一端连接,负载跟随器IC7的输出端OUT端与负载跟随器IC7的负输入端IN-端、连接件CN1的负载转矩信号输出端UTl端连接,负载跟随器IC7的正电源Vcc端与电路正电源端Vcc端连接,负载跟随器IC7的负电源端Vss端与电路负电源端Vss端连接,正电源电容C7的正极端+端与连接件CN1的正电源供电端VCC端、电路正电源端Vcc端连接,正电源电容C7的负极端-端与连接件CN1的地端GND端、负电源电容C8的正极端+端均接地,负电源电容C8的负极端-端与连接件CN1的负电源供电端VSS端、电路负电源端Vss端连接;

负载选择电路包括正向比较器IC5、负向比较器IC6、选择开关K1、三极管VT1、基极二极管D1、上共阴二极管D2、下共阴二极管D3、上共阳二极管D4、下共阳二极管D5、正零位电阻R14、正分压电阻R15、上拉电阻R16、共阳电阻R17、零速电阻R18、负零位电阻R19、负分压电阻R20、基极电阻R21、集电极电阻R22、共阴电阻R23、正零位电容C4、开关电容C5、负零位电容C6,正向比较器IC5的正输入端IN+端与正零位电容C4的一端、正零位电阻R14的一端、正分压电阻R15的一端连接,正零位电阻R14的另一端与正零位电容C4的另一端均接地,正向比较器IC5的负输入端IN-端与负向比较器IC6的正输入端IN+端、零速电阻R18的一端、开关电容C5的一端连接,开关电容C5的另一端接地,零速电阻R18的另一端与选择开关K1的公共端0端连接,选择开关K1的常开端2端与电路正电源Vcc端连接,正向比较器IC5的正电源Vcc端与正分压电阻R15的另一端、上拉电阻R16的一端、电路正电源端Vcc端连接,正向比较器IC5的负电源端Vss端与电路负电源端Vss端连接,正向比较器IC5的输出端OUT端与上拉电阻R16的另一端、共阳电阻R17的一端、负向比较器IC6的输出端OUT端、基极二极管D1的阳极连接,共阳电阻R17的另一端与上共阳二极管D4的阳极、下共阳二极管D5的阳极连接,负向比较器IC6的负输入端IN-端与负零位电容C6的一端、负零位电阻R19的一端、负分压电阻R20的一端连接,负零位电容C6的另一端与负分压电阻R20的另一端均接地,负向比较器IC6的正电源Vcc端与电路正电源端Vcc端连接,负向比较器IC6的负电源端Vss端与电路负电源端Vss端、负分压电阻R20的另一端连接,基极二极管D1的阴极与基极电阻R21的一端连接,基极电阻R21的另一端与三极管VT1的基极连接,三极管VT1的集电极与集电极电阻R22的一端、共阴电阻R23的一端连接,集电极电阻R22的另一端与电路正电源端Vcc端连接,三极管VT1的发射极与电路负电源端Vss端连接,共阴电阻R23的另一端与上共阴二极管D2的阴极、下共阴二极管D3的阴极连接,下共阴二极管D3的阳极与下共阳二极管D5的阴极均接地。

2.根据权利要求1所述的基于电枢电流与转速信号的负载转矩检测电路,其特征在于电路参数配合及输入输出关系如下:

R2C1=R7C2                                    (1)

R1=R2                                      (2)

R9>20R10                                     (9)

式中:Cm为转矩系数,β为电流变换系数;Ui为从连接件CN1中的电流检测信号输入端Ui端输入的电流检测信号,Ui=βid,其中的id为电枢电流;Un为从连接件CN1中的转速检测信号输入端Un端输入的转速检测信号,Un=αn,其中的n为转速;UTe为从转矩放大器IC2的输出端OUT端输出到连接件CN1的电磁转矩信号端UTe端的电磁转矩信号;UTl0为微分放大器IC4的输出端OUT端输出的负载转矩信号的运算值,因R9>>R10,则有UTl0=CtTL,其中的TL为负载转矩;Te为电磁转矩,Tem为最大转矩,UTem为最大转矩信号,J为电机轴上总转动惯量,Idm为最大电枢电流;Un0+、Un0-分别为正、负零速的判别信号,根据实际转速信号Un信号中存在的噪声大小来设置,工程上当Un0-≤Un≤Un0+时可认为是零速,s为拉式变换因子。