[實(shí)用新型]多功能雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220205780.X
• 申請(qǐng)日: 2012-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN202771219U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周立純
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 周立純
• 主分類號(hào): G05B19/414
• 分類號(hào): G05B19/414
• 代理公司: 北京瑞成興業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11288
• 代理人: 李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種交流伺服驅(qū)動(dòng)器，特別涉及一種多功能的雙軸交流伺服驅(qū)動(dòng)器。?

背景技術(shù)

交流伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械以及國(guó)防裝備的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工作原理不同的交流異步伺服電機(jī)和交流同步伺服電機(jī)都獲得了廣泛的應(yīng)用。?

在交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用過程中，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同，對(duì)交流伺服電機(jī)的要求也不相同。?

交流異步伺服電機(jī)制造簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)大功率、高轉(zhuǎn)速（比如3000轉(zhuǎn)/每分以上），制造成本低廉,但是控制復(fù)雜，算法繁瑣，不易實(shí)現(xiàn)高精度控制；交流同步伺服電機(jī)控制簡(jiǎn)單，但是不易實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速，適合中低轉(zhuǎn)速（3000轉(zhuǎn)/每分以下）的場(chǎng)合，尤其是交流同步伺服電機(jī)的主要原材料是由稀土制成的永磁磁鋼，使得其造價(jià)高昂。尤其是中高功率（3KW以上）的交流同步伺服電機(jī)，造價(jià)大大高于交流異步伺服電機(jī)。?

基于這些特點(diǎn)，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，交流異步伺服電機(jī)和交流同步伺服電機(jī)都獲得了廣泛的應(yīng)用。比如，通常情況下，數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)使用功率為3.7-55KW、轉(zhuǎn)速高達(dá)8000轉(zhuǎn)/分以上的交流異步伺服電機(jī)；而數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給電機(jī)使用功率為0.4-7.5KW、轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分以下的交流同步電機(jī)。?

現(xiàn)有的技術(shù)中，交流異步電機(jī)伺服系統(tǒng)都是單軸伺服系統(tǒng)，即一臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器只能控制一臺(tái)交流異步伺服電機(jī)。?

隨著DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)的進(jìn)步，以及對(duì)成本控制的要求，已經(jīng)能夠使用單片DSP輔以單片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái)電機(jī)進(jìn)行控制。?

中國(guó)專利CN201340542Y公開了一種雙軸驅(qū)動(dòng)伺服控制系統(tǒng)，其包括交流伺服驅(qū)動(dòng)器和受所述交流伺服驅(qū)動(dòng)器控制的第一軸和第二軸,所述交流伺服驅(qū)動(dòng)器包括用于驅(qū)動(dòng)所述第一軸和第二軸的雙軸驅(qū)動(dòng)單元、第一軸編碼器、第二軸編碼器,用于向第一軸和第二軸發(fā)送指令的指令接口,用于接收第一軸輸出信號(hào)的第一軸輸出接口和用于接收第二軸輸出信號(hào)的第二軸輸出接口。由于其每一個(gè)軸只有一個(gè)編碼?器和一個(gè)輸出接口，因此，可以推斷其采用并非是全閉環(huán)控制。?

中國(guó)專利CN201118497Y公開了一種雙電機(jī)同步伺服驅(qū)動(dòng)器,其包括DSP系統(tǒng)控制模塊和電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)模塊,通過控制接口接成一體；DSP系統(tǒng)控制模塊中數(shù)字信號(hào)處理器通過CAN總線接口、RS232接口與上位計(jì)算機(jī)或控制系統(tǒng)相連接,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信,還通過碼盤接口同時(shí)連接電機(jī)碼盤,對(duì)電機(jī)的閉環(huán)控制；電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)模塊中的開關(guān)電源電路通過電源接口為電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)模塊供電；過流保護(hù)電路、功率驅(qū)動(dòng)電路通過控制接口與DSP系統(tǒng)控制模塊中的數(shù)字信號(hào)處理器通信,功率驅(qū)動(dòng)電路輸出接過流保護(hù)電路,并與直流電機(jī)連接。?

現(xiàn)有上述雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器存在以下的缺點(diǎn)：僅通過設(shè)在電機(jī)軸上的碼盤對(duì)電機(jī)軸輸出的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，而對(duì)于電機(jī)輸出軸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械執(zhí)行元件不能實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，即不能實(shí)時(shí)調(diào)整因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的傳動(dòng)誤差，因此，其控制精度不高?，F(xiàn)有的雙軸伺服控制器還存在電機(jī)反饋的類型單一，不能適合多種類型的編碼器?？刂颇K與上位機(jī)間沒有通訊接口。控制模塊的A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路的精度低，不利于上位機(jī)與控制模塊之間數(shù)據(jù)傳送。兩臺(tái)被控電機(jī)中因一臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，會(huì)引起的直流母線電壓波動(dòng)，從而會(huì)引起另一臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)?？刂颇K也沒有與計(jì)算機(jī)通訊的USB接口，不方便產(chǎn)品調(diào)試及參數(shù)設(shè)定。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器不能實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，因此控制精度低的問題。?

本實(shí)用新型的另一目的是解決現(xiàn)有雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器沒有通訊接口的問題。?

本實(shí)用新型的又一目的是解決現(xiàn)有的雙軸伺服控制器還存在電機(jī)反饋的類型單一的問題。?

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供了一種多功能雙軸伺服驅(qū)動(dòng)器，包括一主控制模塊和功率模塊；?

所述主控制模塊包括：?

數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），用于接收上位機(jī)指令；處理I/O數(shù)據(jù)；接收并處理由設(shè)在兩臺(tái)被控電機(jī)上的兩個(gè)用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和速度的第一反饋元件反饋的反饋信號(hào)；接收并處理功率控制模塊發(fā)出的兩臺(tái)被控電機(jī)的電流反饋信號(hào)；向兩臺(tái)被控電機(jī)發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)（PWM）；?

第一可編程邏輯器件，用于接收I/O數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)總線傳送給所述數(shù)字信?號(hào)處理器（DSP）；用于作為接口芯片接收上位機(jī)的脈沖指令；?

第一反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，用于接收兩臺(tái)被控電機(jī)上的第一反饋元件的反饋信號(hào)，并輸送給所述數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）；?

所述功率模塊包括：?

三相交流電源；?

整流電路，用以將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源；?