[發明專利]線性磁軸電機專用驅動器

無效

• 申請號: 201310186487.2
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103248284A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 劉傳德;李彬彬;鄭澤文;花岳東;后濤;周攀峰;申元培;曾繼鈺
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02P5/74
• 分類號: H02P5/74;H02P25/06
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明關于一種線性磁軸電機專用驅動器，特別是關于一種基于Motionnet的線性磁軸電機專用驅動器。

背景技術

直線電機能直接將電能轉換成直線運動，在快速響應能力和精度等方面都具有普通伺服驅動機構難以匹敵的優勢，采用直線電機直接驅動進給系統已成為高速精密機床新的技術發展方向之一。線性磁軸電機是由一個磁軸和一個電流控制的圓柱繞組線圈滑塊組成的直驅式線性無刷伺服電機，具有緊湊輕便、零齒槽效應、大氣隙、封閉磁體、高精度、高重復定位性、速度均一、功率要求小、零電機維護等優點，將是下一代線性無刷電機，具有很高的應用推廣價值。在整個直線電機系統中，電機是執行部分，直線電機運動時的要實現精確定位、速度調節等控制都離不開電機伺服驅動系統，也即直線電機驅動器。

然而，目前很多驅動器只適用于控制一套直線電機設備，如果同時控制多套直線電機設備則可能面臨因為軸控模塊和伺服相隔較遠，脈沖信號不穩定的問題，以及因為從站之間往往是并聯，必須耗較多的線牽進電氣柜，從而控制系統布線麻煩等問題，這樣不利于工業現場的線性磁軸電機系統的高效益、低成本控制。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種線性磁軸電機專用驅動器，其通過在驅動器中應用Motionnet網絡技術，達到同時實現最多64套線性磁軸電機系統控制的目的，具有通信速率高，信號穩定，便于大型工業現場控制的優點。

為達上述及其它目的，本發明提出了一種線性磁軸電機專用驅動器，至少包括：

網絡模塊，與DSP控制模塊連接，用于多套線性磁軸電機與該DSP控制模塊之間的通信；

DSP控制模塊，用于處理從該網絡模塊傳來的數據，產生控制線性磁軸電機所需的相對應的PWM波，并使PWM輸出波形的占空比隨著程序控制不斷改變，從而改變輸出PWM波形的占空比，驅動功率驅動模塊精確控制該線性磁軸電機的運動；

功率驅動模塊，與該DSP控制模塊及該線性磁軸電機連接，用于產生控制該線性磁軸電機所需的驅動電壓；以及

反饋檢測模塊，與該DSP控制模塊及該線性磁軸電機連接，用于檢測該線性磁軸電機的狀態信息并將檢測結果反饋給DSP控制模塊。

進一步地，該網絡模塊為利用Motionnet網絡的Motionnet網絡模塊。

進一步地，該Motionnet網絡模塊包括Motionnet上位機端和多個Motionnet驅動器端，上位機與驅動器端以及驅動器端與驅動器端之間都用網線連接，負責現場和控制端信息交換。

進一步地，當上位計算機發出控制信息時，該Motionnet上位機端接受該控制信息并發送至該Motionnet驅動器端，根據上位機的控制命令，可以同時控制多套線性磁軸電機設備。

進一步地，當Motionnet網絡的通信速度達到20Mpbs時，最多可控制32個從站，當為10Mbps以下時，最多可控制64個從站。

進一步地，該DSP控制模塊采用TI公司的DSP芯片TMS320F28335為控制芯片，負責接收并處理來自該Motionnet驅動器端的控制信號，并轉化為該功率驅動模塊可執行的控制信號，該控制芯片從該Motionnet網絡模塊中讀取數據，產生控制電機所需的相對應的PWM波，并使PWM輸出波形的占空比隨著程序控制不斷改變，從而改變輸出PWM波形的占空比，驅動功率驅動模塊精確控制線性磁軸電機的運動。

進一步地，該功率驅動模塊包括保護電路、隔離整流模塊、三相逆變電路以及光耦隔離電路，單相220V電壓通過該保護電路、該隔離整流模塊后進入該三相逆變電路，該DSP控制模塊產生的PWM信號通過該光耦隔離電路驅動該三相逆變電路產生相應的控制電壓，驅動線性磁軸電機運轉。

進一步地，該功率驅動模塊還包括一降壓模塊，該降壓模塊采用反激式開關電源，輸出獨立四組+15V電壓供該三相逆變電路使用，+24V電壓供繼電器使用，+3.3V電壓供DSP控制模塊使用，±15V電壓供霍爾傳感器以及運放電路使用。

進一步地，該反饋檢測模塊通過霍爾電壓傳感器，霍爾電流傳感器，采集線性磁軸電機其中一相的電壓、電流信息，并通過光柵尺反饋給DSP當前電機所在位置，當前電機速度，當前電機加速度的信息。

進一步地，該霍爾電壓傳感器、該霍爾電流傳感器采集到的模擬量經光柵尺后還需經過采樣并A/D轉換，以數字信息的形式反饋給該DSP控制模塊。