[發(fā)明專利]一種伺服驅(qū)動器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410118613.5
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103840722A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭天江;余國民;余學(xué)渭;陳雷;葉朋偉;黃官仲;黃繼超
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭天江
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P27/06
• 代理公司: 北京東正專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11312
• 代理人: 張亦華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機的驅(qū)動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種伺服驅(qū)動器。

背景技術(shù)

永磁同步電機由于諧波少、轉(zhuǎn)矩的精度高，常用于交流伺服系統(tǒng)和高性能的調(diào)速系統(tǒng)。交流伺服系統(tǒng)涉及的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域包括了電機技術(shù)、材料技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，屬多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域交叉的典型光機電一體化產(chǎn)品。各學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域中的最新成果都能很快在現(xiàn)代高性能交流伺服系統(tǒng)中得到應(yīng)用，甚至?xí)ζ浠驹O(shè)計思想產(chǎn)生影響。總的來說，軟件、電子、通信和半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展直接推動了交流伺服系統(tǒng)的換代，導(dǎo)致新產(chǎn)品換代周期從本世紀(jì)初時的5年左右縮短到2~3年。現(xiàn)代高性能交流伺服系統(tǒng)并不是一個孤立的產(chǎn)品或系統(tǒng)，他是現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的核心，是各類高技術(shù)智能化裝備的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性部件。甚至可以毫不夸張地講，采用高性能伺服系統(tǒng)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、信息化和智能化水平的標(biāo)志。“三化”的水平越高，其與周邊產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度及相互依存度就越高，因此現(xiàn)代高性能伺服驅(qū)動系統(tǒng)是促進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品。

高性能伺服驅(qū)動器包含兩個方面的要求：在控制性能上能實現(xiàn)高精度的位置和速度控制，并提供較大的輸出力矩，動態(tài)響應(yīng)快；在功能方面需要提高易用性，追求簡潔的操作界面、提供工業(yè)以太網(wǎng)、支持多種現(xiàn)場總線協(xié)議等。而傳統(tǒng)的伺服驅(qū)動器一般采用DSP或DSP+FPGA/CPLD的雙芯片架構(gòu)，其中DSP用以實現(xiàn)電機控制運算，CPLD或FPGA用以擴展IO口和通訊口，實現(xiàn)邏輯信號處理和擴展通訊功能等，因此傳統(tǒng)的伺服驅(qū)動器存在系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高和開發(fā)周期較長的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的伺服驅(qū)動器系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高、開發(fā)周期較長的技術(shù)缺陷，本發(fā)明設(shè)計出一種具有雙核處理器的伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)了簡化系統(tǒng)、節(jié)約成本的目的，同時也避免了開發(fā)周期長的技術(shù)缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種伺服驅(qū)動器，包括整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接；雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。

整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接，為雙核處理器提供電流和電壓信號；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接，整流器和輔助電源的供電模式為市電，對工作環(huán)境要求低，整流器將市電轉(zhuǎn)換成幅值在310V左右的直流電，輔助電源將市電轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的15V、3.3V等合適的電壓，雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接，實現(xiàn)雙核處理器對IPM逆變器的反饋控制。IPM逆變器在雙核處理器的控制下不斷的開通和關(guān)斷，將直流母線的310V的直流電逆變成有效值為220V的交流電，供給永磁同步電機的定子側(cè)，有效驅(qū)動電機（IPM逆變器自身帶有預(yù)驅(qū)和保護功能）。整個伺服驅(qū)動器的系統(tǒng)較簡單，成本較低，開發(fā)周期較短。雙核處理器內(nèi)含有DSP和ARM雙核，解決了傳統(tǒng)的DSP+CPLD或DSP+RAM雙芯片方案中的芯片間通訊問題，極大提高數(shù)據(jù)通訊的速度和效率，大大降低伺服系統(tǒng)的復(fù)雜度。

優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在整流器與IPM逆變器之間的濾波器。上述濾波器可以將整流器整流出來的直流電中的紋波部分有效濾除。

優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在濾波器與IPM逆變器之間的制動器。上述制動器為串接在電路中的大功率電阻或制動單元，可以有效吸收直流母線上泵升的電壓，保護伺服驅(qū)動器的其他硬件。

優(yōu)選的，信號采集單元包括電流采集卡和電壓采集卡。上述電流采集卡是由毫歐電阻組成的驅(qū)動器輸出電流采集電路，為雙核處理器矢量控制算法的實現(xiàn)提供電流信號。上述電壓采集卡是由毫歐電阻組成的驅(qū)動器輸出電壓采集電路，為矢量控制算法的實現(xiàn)提供電壓信號。

優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在信號采集單元與雙核處理器之間的模擬運算器。上述模擬運算器包含輸出電壓、直流母線電壓、輸出電流運算設(shè)備，將采集到的電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的信號并進行濾波。模擬運算器可以實現(xiàn)比列運算和偏置值抬升，轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的0~+3.3V電壓信號；電流信號也需要進行類似的轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在雙核處理器的輸入端的保護電路。上述保護電路為過流過壓保護電路，其采用模擬運放等構(gòu)成綜合保護電路，用以保護IPM逆變器和雙核處理器。