[發(fā)明專(zhuān)利]交流伺服電機(jī)硬件在環(huán)試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510084702.7
• 申請(qǐng)日: 2015-02-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104615129B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃家才;張玎橙;施昕昕;李宏勝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G05B23/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種電機(jī)控制領(lǐng)域的試驗(yàn)裝置，尤其涉及的是一種交流伺服電機(jī)硬件在環(huán)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

目前交流伺服電機(jī)的伺服系統(tǒng)的構(gòu)建主要有兩種形式：(1)在專(zhuān)用的仿真軟件環(huán)境下構(gòu)建交流伺服電機(jī)的控制模型，在該模型中進(jìn)行控制算法的實(shí)現(xiàn)、參數(shù)尋優(yōu)等理論模擬仿真；(2)利用專(zhuān)門(mén)的電機(jī)控制芯片設(shè)計(jì)成的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)交流伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)。第一種方法屬于算法上的理論驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)條件是在理想情況下的模擬仿真，該方法有方便快速的建立仿真模型等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)該方法也存在著無(wú)法將處理結(jié)果實(shí)時(shí)的應(yīng)用到伺服系統(tǒng)中；第二種方法是基于專(zhuān)門(mén)的DSP芯片的伺服系統(tǒng)，該方法具有較高的精度，但是算法及算法參數(shù)的修改和負(fù)載的改變需要花費(fèi)巨大的時(shí)間和精力，并不適用于試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決實(shí)際應(yīng)用存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種交流伺服電機(jī)硬件在環(huán)試驗(yàn)裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)控制單元和硬件驅(qū)動(dòng)電路相結(jié)合的半實(shí)物仿真模式的硬件在環(huán)，來(lái)實(shí)現(xiàn)交流伺服電機(jī)控制。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種交流伺服電機(jī)硬件在環(huán)試驗(yàn)裝置，包括工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、可調(diào)負(fù)載單元、負(fù)載控制器、實(shí)時(shí)控制單元和扭矩傳感器單元；

實(shí)時(shí)控制單元與工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器相連，扭矩傳感器單元、可調(diào)負(fù)載單元、負(fù)載控制器和實(shí)時(shí)控制單元依次順序相連，試驗(yàn)用交流伺服電機(jī)連接在工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、扭矩傳感器單元之間；扭矩傳感器單元與實(shí)時(shí)控制單元相連接。

可調(diào)負(fù)載單元為負(fù)載電機(jī)。

負(fù)載控制器通過(guò)實(shí)時(shí)控制單元控制。

工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器包括高壓供電模塊、光電隔離模塊、功率芯片供電模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊、編碼器模塊、電流傳感器、電壓傳感器、工作電機(jī)電源模塊、保護(hù)電路模塊；

高壓供電模塊與工作電機(jī)電源模塊相連，光電隔離模塊、功率芯片供電模塊、工作電機(jī)電源模塊、保護(hù)電路模塊均與功率驅(qū)動(dòng)模塊相連，功率驅(qū)動(dòng)模塊連接試驗(yàn)用交流伺服電機(jī)；

實(shí)時(shí)控制單元通過(guò)光電隔離模塊連接功率驅(qū)動(dòng)模塊，編碼器模塊、電流傳感器、電壓傳感器均分別連接試驗(yàn)用交流伺服電機(jī)和實(shí)時(shí)控制單元。

實(shí)時(shí)控制單元產(chǎn)生六路PWM信號(hào)通過(guò)六路接口輸送到工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器和試驗(yàn)用交流伺服電機(jī)通過(guò)三相電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)相連，工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器控制交流伺服電機(jī)的運(yùn)行，并獲得試驗(yàn)用交流伺服電機(jī)的位置和速度信息；

工作電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器采集到的交流伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給實(shí)時(shí)控制單元；

實(shí)時(shí)控制單元上設(shè)置的負(fù)載力矩參數(shù)傳送給負(fù)載控制器，負(fù)載控制器控制可調(diào)負(fù)載單元產(chǎn)生變化的負(fù)載力矩，同時(shí)實(shí)時(shí)控制單元對(duì)扭矩傳感器單元的輸出信號(hào)實(shí)時(shí)采集。

可調(diào)負(fù)載單元、扭矩傳感器單元和交流伺服電機(jī)同軸相連連，可調(diào)負(fù)載單元給工作電機(jī)加載不同的負(fù)載，同時(shí)，扭矩傳感器單元能夠采集可調(diào)負(fù)載單元和交流伺服電機(jī)的相對(duì)扭矩。

高壓供電模塊用于為工作電機(jī)電源模塊提供電源，包括接線(xiàn)端子部分、整流橋部分、繼電器保護(hù)部分，接線(xiàn)端子部分、整流橋部分、繼電器保護(hù)部分依次順序連接；

接線(xiàn)端子部分每個(gè)引線(xiàn)上均設(shè)置一個(gè)電容，用于濾波；整流橋選用的型號(hào)為6RI100G-160,該型號(hào)性能穩(wěn)定，使得交流電轉(zhuǎn)化成直流電；第三部分的繼電器采用的是NVF4-3A-Z80b，防止初始上電時(shí)電流過(guò)大而燒壞電路元器件。

光電隔離模塊的控制電路由PWM控制信號(hào)控制，光耦在PWM中的控制信號(hào)作用下導(dǎo)通和關(guān)斷IPM(Intelligent Power Module，智能功率模塊)的輸入信號(hào)；每路光耦都是相同的結(jié)構(gòu)，控制六路信號(hào)。這里的光耦相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，起到隔離電路的作用，避免了相互的干擾。

功率芯片供電模塊包括四路相同的供電電路，供電電路彼此之間相互獨(dú)立，相互不干擾，保證穩(wěn)定性；

每條供電電路包括24V電源和F2415S-2W集成器件，24V電源、F2415S-2W集成器件相連接。

工作電機(jī)電源模塊輸出電機(jī)工作電源給功率驅(qū)動(dòng)模塊，高壓供電模塊的電壓轉(zhuǎn)換后輸出電壓至工作電機(jī)電源模塊轉(zhuǎn)換為電機(jī)工作電源，同時(shí)電機(jī)工作電源經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換芯片獲得功率芯片供電模塊輸出的24V電源，以及為電流傳感器、電壓傳感器提供供電的的±12V直流電源。

所述±12V直流電源連接電流傳感器、電壓傳感器，為電流傳感器、電壓傳感器提供電源。±12V為電流傳感器提供電源，在電源和地之間接上電容防止電磁干擾，通過(guò)采樣電阻獲得采樣電流。