[發(fā)明專利]線性磁軸電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310186487.2
• 申請(qǐng)日: 2013-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN103248284A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): H02P5/74
• 分類號(hào): H02P5/74;H02P25/06
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種線性磁軸電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器，特別是關(guān)于一種基于Motionnet的線性磁軸電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)

直線電機(jī)能直接將電能轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，在快速響應(yīng)能力和精度等方面都具有普通伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)難以匹敵的優(yōu)勢，采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)已成為高速精密機(jī)床新的技術(shù)發(fā)展方向之一。線性磁軸電機(jī)是由一個(gè)磁軸和一個(gè)電流控制的圓柱繞組線圈滑塊組成的直驅(qū)式線性無刷伺服電機(jī)，具有緊湊輕便、零齒槽效應(yīng)、大氣隙、封閉磁體、高精度、高重復(fù)定位性、速度均一、功率要求小、零電機(jī)維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，將是下一代線性無刷電機(jī)，具有很高的應(yīng)用推廣價(jià)值。在整個(gè)直線電機(jī)系統(tǒng)中，電機(jī)是執(zhí)行部分，直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的要實(shí)現(xiàn)精確定位、速度調(diào)節(jié)等控制都離不開電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也即直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

然而，目前很多驅(qū)動(dòng)器只適用于控制一套直線電機(jī)設(shè)備，如果同時(shí)控制多套直線電機(jī)設(shè)備則可能面臨因?yàn)檩S控模塊和伺服相隔較遠(yuǎn)，脈沖信號(hào)不穩(wěn)定的問題，以及因?yàn)閺恼局g往往是并聯(lián)，必須耗較多的線牽進(jìn)電氣柜，從而控制系統(tǒng)布線麻煩等問題，這樣不利于工業(yè)現(xiàn)場的線性磁軸電機(jī)系統(tǒng)的高效益、低成本控制。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種線性磁軸電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器，其通過在驅(qū)動(dòng)器中應(yīng)用Motionnet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，達(dá)到同時(shí)實(shí)現(xiàn)最多64套線性磁軸電機(jī)系統(tǒng)控制的目的，具有通信速率高，信號(hào)穩(wěn)定，便于大型工業(yè)現(xiàn)場控制的優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出了一種線性磁軸電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器，至少包括：

網(wǎng)絡(luò)模塊，與DSP控制模塊連接，用于多套線性磁軸電機(jī)與該DSP控制模塊之間的通信；

DSP控制模塊，用于處理從該網(wǎng)絡(luò)模塊傳來的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生控制線性磁軸電機(jī)所需的相對(duì)應(yīng)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(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)模塊精確控制該線性磁軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)；

功率驅(qū)動(dòng)模塊，與該DSP控制模塊及該線性磁軸電機(jī)連接，用于產(chǎn)生控制該線性磁軸電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)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(jī)連接，用于檢測該線性磁軸電機(jī)的狀態(tài)信息并將檢測結(jié)果反饋給DSP控制模塊。

進(jìn)一步地，該網(wǎng)絡(luò)模塊為利用Motionnet網(wǎng)絡(luò)的Motionnet網(wǎng)絡(luò)模塊。

進(jìn)一步地，該Motionnet網(wǎng)絡(luò)模塊包括Motionnet上位機(jī)端和多個(gè)Motionnet驅(qū)動(dòng)器端，上位機(jī)與驅(qū)動(dòng)器端以及驅(qū)動(dòng)器端與驅(qū)動(dòng)器端之間都用網(wǎng)線連接，負(fù)責(zé)現(xiàn)場和控制端信息交換。

進(jìn)一步地，當(dāng)上位計(jì)算機(jī)發(fā)出控制信息時(shí)，該Motionnet上位機(jī)端接受該控制信息并發(fā)送至該Motionnet驅(qū)動(dòng)器端，根據(jù)上位機(jī)的控制命令，可以同時(shí)控制多套線性磁軸電機(jī)設(shè)備。

進(jìn)一步地，當(dāng)Motionnet網(wǎng)絡(luò)的通信速度達(dá)到20Mpbs時(shí)，最多可控制32個(gè)從站，當(dāng)為10Mbps以下時(shí)，最多可控制64個(gè)從站。

進(jìn)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(fù)責(zé)接收并處理來自該Motionnet驅(qū)動(dòng)器端的控制信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為該功率驅(qū)動(dòng)模塊可執(zhí)行的控制信號(hào)，該控制芯片從該Motionnet網(wǎng)絡(luò)模塊中讀取數(shù)據(jù)，產(chǎn)生控制電機(jī)所需的相對(duì)應(yīng)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(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)模塊精確控制線性磁軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，該功率驅(qū)動(dòng)模塊包括保護(hù)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(hù)電路、該隔離整流模塊后進(jìn)入該三相逆變電路，該DSP控制模塊產(chǎn)生的PWM信號(hào)通過該光耦隔離電路驅(qū)動(dòng)該三相逆變電路產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓，驅(qū)動(dòng)線性磁軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，該功率驅(qū)動(dòng)模塊還包括一降壓模塊，該降壓模塊采用反激式開關(guān)電源，輸出獨(dú)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(yùn)放電路使用。

進(jìn)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(jī)其中一相的電壓、電流信息，并通過光柵尺反饋給DSP當(dāng)前電機(jī)所在位置，當(dāng)前電機(jī)速度，當(dāng)前電機(jī)加速度的信息。

進(jìn)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(jīng)光柵尺后還需經(jīng)過采樣并A/D轉(zhuǎn)換，以數(shù)字信息的形式反饋給該DSP控制模塊。