[實用新型]用于交流伺服電機的多處理器控制裝置

有效

• 申請號: 201320308484.7
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN203261288U
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 陳孟元;周萌;方愿捷;凌有鑄;李騰飛
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P27/06
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本實用新型涉及電機領域，具體涉及一種用于交流伺服電機的多處理器控制裝置。

背景技術

隨著社會發展和科技進步，制造業的進步在很大程度上取決于數控技術和伺服驅動技術的推廣與應用。目前國內這方面的研究工作，特別是在技術創新和產業化推廣方面遠落后于世界發達國家。

我國目前生產的永磁同步電機伺服驅動系統，進給伺服功率范圍達到了20W～7.5kW，主軸伺服功率范圍覆蓋了3.5kW～22kW，在性能和質量方面有了很大提高。驅動器的硬件普遍采用：專用數字信號處理器(DSP)，大規模現場可編程邏輯陣列(FPGA)和智能功率模塊(IPM)。具有完備的短路、過流、過壓、欠壓、泵升、過熱等多種故障的軟、硬件保護功能，并且操作簡單、可靠性高、體積小巧、易于安裝。為適應我國目前的電網質量，部分產品的電壓適用范圍范圍達到了±20％，超出了國家標準要求的產品電壓范圍為+10％～-15％規定。我國伺服驅動系統的產品性能、產品可靠性方面，與國外產品還存在一定差距。特別是在全數字化的高性能伺服驅動技術方面，與國外名牌企業仍存在較大的差距，已成為制約我國發展中高檔數控系統產業的“瓶頸”問題。主要體現在：伺服驅動系統基本不具備高速數字化網絡接口，伺服驅動裝置上大量采用的脈沖式控制接口，這種接口受脈沖頻率的限制，無法滿足高速、高精控制的要求。現有多處理器的交流伺服控制系統多采取工控機作為上位機來實現控制系統，其應用成本普遍較高。交流伺服電機的控制裝置的體系結構、伺服驅動器和控制器的信號傳輸方式等直接影響并決定著交流伺服性能。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種控制精度高、系統實時性好、可靠性高、抗干擾能力強的用于交流伺服電機的多處理器控制裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種用于交流伺服電機的多處理器控制裝置，包括整流器、濾波器、逆變器、開關電源、處理單元、檢測模塊、輸入模塊和顯示模塊，所述處理單元包括相互連接的DSP處理芯片和FPGA處理芯片，外部電源依次通過整流器、濾波器、逆變器與交流伺服電機相連，所述濾波器的輸出端通過開關電源分別與DSP處理芯片、FPGA處理芯片相連，所述FPGA處理芯片分別與檢測模塊、輸入模塊、顯示模塊相連，所述FPGA處理芯片通過輸入模塊接收用戶指令并輸出對應的轉速數據給DSP處理芯片，同時所述FPGA處理芯片將檢測模塊檢測到的交流伺服電機的轉速和電流輸出給DSP處理芯片并通過顯示模塊顯示輸出，所述DSP處理芯片根據輸入的轉速數據、轉速和電流通過逆變器對交流伺服電機進行雙閉環控制。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述逆變器為IPM逆變器，所述DSP處理芯片包括六路PWM脈沖輸出引腳，所述六路PWM脈沖輸出引腳與逆變器的控制端相連，所述逆變器與DSP處理芯片之間還設有IPM保護電路，所述IPM保護電路的輸入端與逆變器的故障輸出引腳相連，所述IPM保護電路的輸出端與DSP處理芯片相連。

本實用新型具有下述優點：本實用新型包括整流器、濾波器、逆變器、開關電源、處理單元、檢測模塊、輸入模塊和顯示模塊，處理單元包括相互連接的DSP處理芯片和FPGA處理芯片，外部電源依次通過整流器、濾波器、逆變器與交流伺服電機相連，濾波器的輸出端通過開關電源分別與DSP處理芯片、FPGA處理芯片相連，FPGA處理芯片分別與檢測模塊、輸入模塊、顯示模塊相連，FPGA處理芯片通過輸入模塊接收用戶指令并輸出對應的轉速數據給DSP處理芯片，同時FPGA處理芯片將檢測模塊檢測到的交流伺服電機的轉速和電流輸出給DSP處理芯片并通過顯示模塊顯示輸出，DSP處理芯片根據輸入的轉速數據、轉速和電流通過逆變器對交流伺服電機進行雙閉環控制，由于處理單元包括相互連接的DSP處理芯片和FPGA處理芯片，使得控制和檢測之間結構分離，減輕了傳統單處理器的處理負擔，使得控制和檢測可以同時進行，減少反應時間，極大的提高了系統實時性、可靠性和抗干擾能力；其簡便的輸入模塊，極大的降低交流伺服控制系統成本，具有控制精度高、系統實時性好、可靠性高、抗干擾能力強的優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例的框架結構示意圖。