一種用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，包括2?4分頻電路、偽4/3分頻電路、64分頻電路和分頻移相電路，所述2?4分頻電路的輸入端與方波輸入信號(hào)相連，其輸出端與偽4/3分頻電路的輸入端相連，所述偽4/3分頻電路的輸出端經(jīng)64分頻電路與分頻移相電路的輸入端相連，分頻移相電路的輸出端外接驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型通過(guò)2?4分頻電路、偽4/3分頻和64分頻的組合分頻設(shè)計(jì)，把信號(hào)頻率分為最終輸出信號(hào)頻率的6倍，提高了相位差精度，使電路產(chǎn)品相位差120°±0.3°，保證了電路的可靠運(yùn)行，使輸出頻率穩(wěn)定為1kHz。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路。
【背景技術(shù)】
[0002]三相同步電機(jī)廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、兵器、電子、醫(yī)療、工業(yè)等軍民用電子系統(tǒng)中，相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路也得到了廣泛應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，大多數(shù)三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)三相電路控制信號(hào)的頻率和相位差精度要求較高。頻率精度的提尚要求分頻的精度相應(yīng)提尚，相位差精度的提尚則要求移相的精度相應(yīng)提尚。但目如所采用的三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在硬件上大多采用FPGA或DSP芯片并結(jié)合用軟件實(shí)現(xiàn)，這種三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)由于硬件生產(chǎn)工藝等原因，使控制信號(hào)的頻率和相位差精度要求差，逐漸被數(shù)字分頻移相電路控制系統(tǒng)所代替。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，該電路不僅能夠保證移相的精度，而且保證了電路的可靠運(yùn)行。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，包括2-4分頻電路、偽4/3分頻電路、64分頻電路和分頻移相電路，所述2-4分頻電路的輸入端與方波輸入信號(hào)相連，其輸出端與偽4/3分頻電路的輸入端相連，所述偽4/3分頻電路的輸出端經(jīng)64分頻電路與分頻移相電路的輸入端相連，分頻移相電路的輸出端外接驅(qū)動(dòng)電路。
[0005]所述偽4/3分頻電路包括三輸入與非門(mén)D1、D5、D10，非門(mén)D2、D3、D4、D6、D9，與門(mén)D7、D8，電阻Rl、R2，電容Cl、C2，所述與非門(mén)Dl的其中兩個(gè)輸入端分別與2-4分頻電路的輸出端相連，其另一輸入端與非門(mén)D2的輸出端相連，非門(mén)D2的輸入端經(jīng)電阻Rl外接方波輸入信號(hào)，所述電容Cl的一端與非門(mén)D2的輸入端相連，其另一端接地，所述與非門(mén)D5的一輸入端外接方波輸入信號(hào)，其另外兩輸入端分別與非門(mén)D3、非門(mén)D4的輸出端相連，非門(mén)D3及非門(mén)D4的輸入端與2-4分頻電路的輸出端相連，所述與門(mén)D7的其中一輸入端與非門(mén)D6的輸出端相連，與門(mén)D7的另一輸入端以及非門(mén)D6的輸入端與2-4分頻電路的輸出端相連，與門(mén)D7的輸出端與與門(mén)D8的一輸入端相連，與門(mén)D8的另一輸入端外接方波輸入信號(hào)，與門(mén)D8的輸出端經(jīng)電阻R2與非門(mén)D9的輸入端相連，所述與非門(mén)D1、與非門(mén)D5和非門(mén)D9的輸出端與與非門(mén)DlO的輸入端相連，與非門(mén)Dl O的輸出端與64分頻電路的輸入端相連。
[0006]所述分頻移相電路由異或門(mén)D13、D14、D15，與門(mén)D12，非門(mén)D11和移位寄存器D16組成，所述與門(mén)D12的輸入端分別與異或門(mén)D13和異或門(mén)D14的輸出端相連，其輸出與非門(mén)Dll的輸入端相連，非門(mén)D11的輸出端與異或門(mén)D15的一輸入端相連，異或門(mén)D15的另一輸入端及異或門(mén)D13的一輸入端均與移位寄存器D16的輸出端Q2相連，異或門(mén)D13的另輸入端及異或門(mén)D14的一輸入端均與移位寄存器D16的輸出端QI相連，異或門(mén)D14的另一輸入端與移位寄存器D16的輸出端QO相連，異或門(mén)D15的輸出端與移位寄存器D16的輸入端相連，所述移位寄存器D16的輸出端QO、Ql和Q2為分頻移相電路的輸出端。
[0007]所述2-4分頻電路、64分頻電路均采用七級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
[0008]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型所述的三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，通過(guò)2-4分頻電路、偽4/3分頻和64分頻的組合分頻設(shè)計(jì)，把信號(hào)頻率分為最終輸出信號(hào)頻率的6倍，為后面的分頻移相做準(zhǔn)備、并在此基礎(chǔ)上，前期分頻把信號(hào)周期分得盡量小，以提尚相位差精度。使用本電路后，電路廣品相位差120° ±0.3°，移相反饋米用糾錯(cuò)電路，即邏輯判斷電路，保證了電路的可靠運(yùn)行，使輸出頻率穩(wěn)定為1kHz。
【附圖說(shuō)明】

[0009]圖1是本實(shí)用新型的電路框圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型偽4/3分頻電路的電路圖；
[0011]圖3是本實(shí)用新型分頻移相電路的電路圖；
[0012]圖4是本實(shí)用新型移位寄存器輸出端Q0、Q1、Q2的電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0014]如圖1所示，本實(shí)施例的用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，包括2-4分頻電路1、偽4/3分頻電路2、64分頻電路3和分頻移相電路4，2_4分頻電路I的輸入端與方波輸入信號(hào)相連，其輸出端與偽4/3分頻電路2的輸入端相連，偽4/3分頻電路2的輸出端經(jīng)64分頻電路3與分頻移相電路4的輸入端相連，分頻移相電路4的輸出端外接驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)施例中，方波信號(hào)為512kHz，該方波信號(hào)經(jīng)2-4分頻電路1、偽4/3分頻電路2、64分頻電路3和分頻移相電路4后使輸出A、B、C三端的輸出頻率穩(wěn)定為1kHz，保證了電路的可靠運(yùn)行。
[0015]如圖2所示，偽4/3分頻電路2包括三輸入與非門(mén)01、05、010，非門(mén)02、03、04、06、09，與門(mén)D7、D8，電阻Rl、R2，電容C1、C2，與非門(mén)DI的其中兩個(gè)輸入端分別與2_4分頻電路I的輸出端相連，其另一輸入端與非門(mén)D2的輸出端相連，非門(mén)D2的輸入端經(jīng)電阻Rl外接512kHz方波輸入信號(hào)，電容Cl的一端與非門(mén)D2的輸入端相連，其另一端接地，與非門(mén)D5的一輸入端外接方波輸入信號(hào)，其另外兩輸入端分別與非門(mén)D3、非門(mén)D4的輸出端相連，非門(mén)D3及非門(mén)D4的輸入端與2-4分頻電路I的輸出端相連，與門(mén)D7的其中一輸入端與非門(mén)D6的輸出端相連，與門(mén)D7的另一輸入端以及非門(mén)D6的輸入端與2-4分頻電路I的輸出端相連，與門(mén)D7的輸出端與與門(mén)D8的一輸入端相連，與門(mén)D8的另一輸入端外接512kHz方波輸入信號(hào)，與門(mén)D8的輸出端經(jīng)電阻R2與非門(mén)D9的輸入端相連，與非門(mén)D1、與非門(mén)D5和非門(mén)D9的輸出端與與非門(mén)DlO的輸入端相連，與非門(mén)Dl O的輸出端與64分頻電路3的輸入端相連。
[0016]如圖3所示，分頻移相電路4由異或門(mén)D13、D14、D15，與門(mén)D12，非門(mén)Dll和移位寄存器D16組成，與門(mén)D12的輸入端分別與異或門(mén)D13和異或門(mén)D14的輸出端相連，其輸出與非門(mén)Dl I的輸入端相連，非門(mén)Dl I的輸出端與異或門(mén)D15的一輸入端相連，異或門(mén)Dl 5的另一輸入端及異或門(mén)D13的一輸入端均與移位寄存器D16的輸出端Q2相連，異或門(mén)D13的另輸入端及異或門(mén)D14的一輸入端均與移位寄存器D16的輸出端Ql相連，異或門(mén)D14的另一輸入端與移位寄存器D16的輸出端QO相連，異或門(mén)D15的輸出端與移位寄存器Dl 6的輸入端相連，移位寄存器D16的輸出端QO、Ql和Q2為分頻移相電路4的輸出端。
[0017]本實(shí)施例中，2-4分頻電路1、64分頻電路3均采用七級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
[0018]本實(shí)用新型的工作原理:
[0019]首先，把512kHz的方波信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻器進(jìn)行2分頻和4分頻，得到256 kHz和128kHz方波信號(hào)，256kHz、128kHz兩種頻率的信號(hào)與512kHz方波信號(hào)一起按如圖2所示進(jìn)行邏輯處理。按脈沖數(shù)計(jì)算則是進(jìn)行4/3分頻得到了偽384kHz的方波信號(hào)。以512kHz的周期(1.9531251^)為一個(gè)時(shí)鐘1'，則3個(gè)方波間隔時(shí)間為1.11'、1.51'、1.41'。
[0020]其次，把這種偽384kHz(實(shí)際128kHz)的方波信號(hào)再通過(guò)分頻器進(jìn)行64分頻，得到了偽6kHz (實(shí)際2kHz )的方波信號(hào)，即連續(xù)三個(gè)方波間隔時(shí)間不同，分別為166.22us、166.99118、166.78118，以5121^^的周期(1.953125118)為一個(gè)時(shí)鐘1'，則三個(gè)方波間隔時(shí)間分別為 85.1Τ、85.5Τ、85.4Τ。
[0021 ]再次，把偽6kHz的方波信號(hào)作為移位寄存器D16的時(shí)鐘觸發(fā)信號(hào)，如圖3所示，取QOQ2 Q4為三路輸出的控制信號(hào)，6個(gè)觸發(fā)時(shí)鐘為I個(gè)周期，則其輸出控制信號(hào)的周期時(shí)間為85.1T+85.5T+85.4T+85.1T+85.5T+85.4T =512T，頻率為512kHz/512=lkHz，三個(gè)控制信號(hào)的時(shí)間差分別為 85.1T+85.5Τ=170.6Τ，85.4Τ+85.1Τ=170.5Τ，85.5Τ+85.4Τ=170.9Τ，其相位差分別為 170.6Τ/512ΤΧ360°=119.953°，170.5T/512TX360° =119.882°，170.9T/512TX360° =120.164°，相位差滿(mǎn)足120° ±0.6°的指標(biāo)要求。
[0022]最后，分頻移相電路4包含了糾錯(cuò)電路，即邏輯判斷電路，如圖3所示，反饋信號(hào)為移位寄存器D16的輸出端QO Ql Q2，Q3 Q4是通過(guò)Q2移位過(guò)來(lái)的，所以分頻移相電路4主要分析QO Ql Q2的運(yùn)行情況，QO Ql Q2共有6種狀態(tài)000、100、110、111、011、001，并按這6種狀態(tài)進(jìn)行周期循環(huán)。按照排列組合這3個(gè)狀態(tài)點(diǎn)共有8種狀態(tài)，還有010、101兩種狀態(tài)未出現(xiàn)在周期循環(huán)中。在電路產(chǎn)品使用過(guò)程中，特別是在剛開(kāi)始上電，或出現(xiàn)干擾時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)010、101兩種狀態(tài)，當(dāng)移位寄存器D16的輸出端QO Ql Q2在6種狀態(tài)000、100、110、111、011、001循環(huán)時(shí)，D取Q2的反相狀態(tài)值，而當(dāng)QO Ql Q2出現(xiàn)010、101兩種狀態(tài)時(shí)，D取Q2的原狀態(tài)值。當(dāng)開(kāi)始出現(xiàn)010、101兩種狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)被拉回到正常的循環(huán)周期，移位寄存器D16的輸出端QO QlQ2的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。
[0023]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，其特征在于:包括2-4分頻電路、偽4/3分頻電路、64分頻電路和分頻移相電路，所述2-4分頻電路的輸入端與方波輸入信號(hào)相連，其輸出端與偽4/3分頻電路的輸入端相連，所述偽4/3分頻電路的輸出端經(jīng)64分頻電路與分頻移相電路的輸入端相連，分頻移相電路的輸出端外接驅(qū)動(dòng)電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，其特征在于:所述偽4/3分頻電路包括三輸入與非門(mén)01、05、010，非門(mén)02、03、04、06、09，與門(mén)07、08，電阻R1、R2，電容C1、C2，所述與非門(mén)DI的其中兩個(gè)輸入端分別與2_4分頻電路的輸出端相連，其另一輸入端與非門(mén)D2的輸出端相連，非門(mén)D2的輸入端經(jīng)電阻Rl外接方波輸入信號(hào)，所述電容Cl的一端與非門(mén)D2的輸入端相連，其另一端接地，所述與非門(mén)D5的一輸入端外接方波輸入信號(hào)，其另外兩輸入端分別與非門(mén)D3、非門(mén)D4的輸出端相連，非門(mén)D3及非門(mén)D4的輸入端與2-4分頻電路的輸出端相連，所述與門(mén)D7的其中一輸入端與非門(mén)D6的輸出端相連，與門(mén)D7的另一輸入端以及非門(mén)D6的輸入端與2-4分頻電路的輸出端相連，與門(mén)D7的輸出端與與門(mén)D8的一輸入端相連，與門(mén)D8的另一輸入端外接方波輸入信號(hào)，與門(mén)D8的輸出端經(jīng)電阻R2與非門(mén)D9的輸入端相連，所述與非門(mén)D1、與非門(mén)D5和非門(mén)D9的輸出端與與非門(mén)DlO的輸入端相連，與非門(mén)D1的輸出端與6 4分頻電路的輸入端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，其特征在于:所述分頻移相電路由異或門(mén)D13、D14、D15，與門(mén)D12，非門(mén)Dll和移位寄存器D16組成，所述與門(mén)D12的輸入端分別與異或門(mén)D13和異或門(mén)D14的輸出端相連，其輸出與非門(mén)Dll的輸入端相連，非門(mén)Dl I的輸出端與異或門(mén)D15的一輸入端相連，異或門(mén)D15的另一輸入端及異或門(mén)D13的一輸入端均與移位寄存器D16的輸出端Q2相連，異或門(mén)D13的另輸入端及異或門(mén)D14的一輸入端均與移位寄存器D16的輸出端Ql相連，異或門(mén)D14的另一輸入端與移位寄存器D16的輸出端QO相連，異或門(mén)D15的輸出端與移位寄存器D16的輸入端相連，所述移位寄存器D16的輸出端QO、Ql和Q2為分頻移相電路的輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)字分頻移相電路，其特征在于:所述2-4分頻電路、64分頻電路均采用七級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
【文檔編號(hào)】H03K23/00GK205725547SQ201620562474
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】周向紅, 張志陽(yáng), 王毅
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十三研究所