[發明專利]基于電流檢測和位置反饋結構的交流伺服驅動器

有效

• 申請號: 201310414265.1
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103457536A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 江華
• 申請（專利權）人: 南京歐陸電氣傳動有限公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及伺服系統，尤其涉及一種基于電流檢測和位置反饋結構的交流伺服驅動器。

背景技術

以永磁交流伺服電動機作為執行元件的交流伺服系統已成為電伺服系統的主流，它具有優良的動態品質和較高的可靠性。隨著新型電力電子器件及大規模專用集成電路的飛速發展，驅動器已由模擬控制發展到數字控制和計算機控制，系統功能愈來愈強，結構日益簡化。

在對交流伺服電機的控制過程中，包括控制電機的位置、轉速、轉矩，相關運動控制以及人機界面在內的控制算法都在高性能微處理器里完成，電流檢測和電機位置檢測是所有控制算法的基礎，是設計高性能伺服驅動器的前提條件，現有的交流伺服驅動器還有進一步優化的余地。

因此，有必要對交流伺服驅動器的電流檢測和位置反饋結構進行改進，以提升交流伺服驅動器的性能。

發明內容

本發明的目的提供一種基于電流檢測和位置反饋結構的交流伺服驅動器，響應快速、性能穩定、定位精準，可對電機的速度和位置進行精確控制，從而提高工作性能。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于電流檢測和位置反饋結構的交流伺服驅動器，包括交流電源、整流電路、功率逆變器、電機、電流檢測單元、編碼器、位置反饋單元、可編程邏輯控制單元、微處理器、PWM脈寬調制單元和光耦驅動單元，交流電源輸出的電源通過整流電路整流后并通過功率逆變器進行變頻變壓轉換成電機的工作電壓；電流檢測單元采集電機的工作電流信號并傳輸至微處理器;?編碼器為增量式編碼器和/或絕對式編碼器，設置于電機的動力輸出端以獲取電機轉子的位置信號，且位置反饋單元根據可編程邏輯控制單元的設置來選擇位置反饋采用增量式編碼器或絕對式編碼器，并將相應的位置信號通過可編程邏輯控制單元傳輸至微處理器；微處理器根據反饋的電流信號及位置信號計算電機轉子的位置和當前速度，實現電流環/速度環/位置環的控制，并輸出相應的PWM信號到PWM脈寬調制單元，然后通過光耦驅動單元送至功率逆變器以調制電機的工作電壓。

作為上述技術方案的改進，微處理器包括電流信號接收單元、位置信號接收單元、電流環/速度環/位置環的控制電路和PWM信號輸出單元，所述電流信號接收單元與電流檢測單元連接以接收電流信號，所述位置信號接收單元與可編程邏輯控制單元連接以接收位置信號，所述電流環/速度環/位置環的控制電路根據所述電流信號和位置信號計算出電機轉子的位置和當前速度，從而生成相應的PWM信號，并通過所述PWM信號輸出單元發送給所述PWM脈寬調制單元。

作為上述技術方案的改進，所述微處理器的處理過程如下：

接收輸入的電流信號和位置信號；

對所述電流信號進行極性判斷，同時將所述位置信號轉換成對應的速度信號；

將經過極性判斷處理后獲得的電流信號進行Park變換，然后進行PI調節，生成對應的電壓信號；

根據速度信號和電流信號生成電壓補償信號；

將電壓信號和電壓補償信號疊加生成對應PWM信號。

作為上述技術方案的改進，所述電流檢測單元包括依次連接的用于檢測電機相電流的采樣電阻、線性光耦合器、運算放大器、模數轉換單元及數字信號處理器，所述的數字信號處理器設有溫度補償單元及與溫度補償單元相連的電流計算單元；所述的采樣電阻表面設有一溫度傳感器，溫度傳感器經模數轉換單元與溫度補償單元相連，溫度補償單元接收溫度信號補償采樣電阻的電阻值以消除溫度對采樣電阻的阻值的影響；采樣電阻的電壓信息通過線性光耦合器、運算放大器及模數轉換單元與電流計算單元相連，電流計算單元根據采樣電阻的電壓信息及補償后的采樣電阻的電阻值計算電機相電流。

作為上述技術方案的改進，所述電流檢測單元采用磁場平衡式霍爾電流檢測器進行電流信號檢測。

作為上述技術方案的改進，所述電流檢測單元采用電流互感器進行電流信號檢測。

作為上述技術方案的改進，所述位置反饋單元包括編碼器接口、增量式編碼器接口管理電路、絕對式編碼器接口管理電路、差分接收檢測電路，增量式編碼器接口通過差分接收檢測電路與邏輯控制電路相連接，絕對式編碼器接口通過差分接口芯片與邏輯控制電路相連接，編碼器接口外接編碼器，并通過可編程邏輯控制單元的設置來選擇位置反饋采用增量式編碼器或者絕對式編碼器。

作為上述技術方案的改進，所述電機為交流感應伺服電機。

與現有技術相比，本發明的基于電流檢測和位置反饋結構的交流伺服驅動器具有如下有益效果：