[發明專利]直流電機專用驅動器

無效

• 申請號: 201310186489.1
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103248285A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 花岳東;李彬彬;劉傳德;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

本發明關于一種直流電機專用驅動器，特別是關于一種基于Motionnet的直線電機專用驅動器。

背景技術

隨著大功率電力半導體技術的發展和計算機技術的發展，控制器件和控制原則的不斷更新和完善，特別是PWM調制技術的廣泛應用，使得采用三環結構(位置環、速度環和電流環)的位置伺服系統的控制理論和技術日臻成熟，在實現快速、準確定位等方面已達到相當高的水準。但隨著高速和超高速精密加工技術的迅速發展，要求數控機床有一個反應快速靈敏、高速輕便的進給驅動系統。而傳統的驅動方式所能達到的最高進給速度與超高速切削要求相差甚遠。為適應現代加工技術發展的需要，采用直線伺服電動機直接驅動工作臺來替代“旋轉電動機+滾珠絲杠”模式，從而消除中間變換環節的直線進給伺服驅動新技術應運而生。

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。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，目前的直線電機驅動器普遍存在如下缺點：系統穩定性較差，無法快速動態響應，因此，實有必要提出一種技術手段以解決上述問題。

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直線電機專用驅動器，其可以提高系統穩定性，加快動態響應，優化動態性能，提高直線電機伺服專用驅動器的性能。

為達上述及其它目的，本發明提出了一種直線電機專用驅動器，至少包括：

Motionnet網絡模塊，與DSP控制模塊及反饋檢測模塊連接，負責該DSP控制模塊與多個直線電機的狀態反饋檢測模塊的快速通信；

DSP控制模塊，用于處理從該網絡模塊傳來的數據，產生控制直流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直線電機的運動；

功率驅動模塊，與該DSP控制模塊及該直線電機連接，用于產生控制該直流電機所需的驅動電壓；以及

反饋檢測模塊，與該Motionnet網絡模塊及該直線電機連接，用于檢測該直線電機的狀態信息并將檢測結果通過該Motionnet網絡模塊反饋給DSP控制模塊。

進一步地，該DSP控制模塊采用TI公司的DSP芯片TMS320F2812為控制芯片，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，驅動該功率驅動模塊精確控制直線電機的運動。

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，驅動直線電機運轉。

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，該三相逆變電路主體為智能功率模塊，該智能功率模塊把功率開關器件和驅動電路集成在一起

進一步地，該光耦隔離電路使用高速光耦，實現DSP弱電部分與智能功率模塊強電部分的連接。

進一步地，該反饋檢測模塊通過霍爾傳感器，采集直流電機其中一相的電壓、電流信息，并由光柵尺通過該Motionnet網絡模塊反饋給該DSP控制模塊當前電機所在位置、當前電機速度以及當前電機加速度的信息。

進一步地，該霍爾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。

與現有技術相比，本發明一種直線電機專用驅動器通過采用TMS320F2812芯片控制，實現了數字化的控制方式，滿足高速加工的動態響應快、動態跟蹤精度高、抗干擾能力強和魯棒性好的技術要求，同時利用DSP串口通信模塊可以方便地將直線電機組入Motionnet網絡，它能有效的把各種控制整合在一起，形成一個有機的整體。

附圖說明

圖1為本發明一種直線電機專用驅動器的系統架構圖；