[發(fā)明專利]交流伺服電機硬件在環(huán)試驗裝置

有效

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• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104615129B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 黃家才;張玎橙;施昕昕;李宏勝
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產(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控制領(lǐng)域的試驗裝置，尤其涉及的是一種交流伺服電機硬件在環(huán)試驗裝置。

背景技術(shù)

目前交流伺服電機的伺服系統(tǒng)的構(gòu)建主要有兩種形式：(1)在專用的仿真軟件環(huán)境下構(gòu)建交流伺服電機的控制模型，在該模型中進行控制算法的實現(xiàn)、參數(shù)尋優(yōu)等理論模擬仿真；(2)利用專門的電機控制芯片設計成的控制器來實現(xiàn)交流伺服電機的控制系統(tǒng)。第一種方法屬于算法上的理論驗證，實驗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，但同時該方法也存在著無法將處理結(jié)果實時的應用到伺服系統(tǒng)中；第二種方法是基于專門的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)的修改和負載的改變需要花費巨大的時間和精力，并不適用于試驗。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決實際應用存在的問題，本發(fā)明提供了一種交流伺服電機硬件在環(huán)試驗裝置，通過實時控制單元和硬件驅(qū)動電路相結(jié)合的半實物仿真模式的硬件在環(huán)，來實現(xiàn)交流伺服電機控制。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種交流伺服電機硬件在環(huán)試驗裝置，包括工作電機驅(qū)動控制器、可調(diào)負載單元、負載控制器、實時控制單元和扭矩傳感器單元；

實時控制單元與工作電機驅(qū)動控制器相連，扭矩傳感器單元、可調(diào)負載單元、負載控制器和實時控制單元依次順序相連，試驗用交流伺服電機連接在工作電機驅(qū)動控制器、扭矩傳感器單元之間；扭矩傳感器單元與實時控制單元相連接。

可調(diào)負載單元為負載電機。

負載控制器通過實時控制單元控制。

工作電機驅(qū)動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)動模塊、編碼器模塊、電流傳感器、電壓傳感器、工作電機電源模塊、保護電路模塊；

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

實時控制單元通過光電隔離模塊連接功率驅(qū)動模塊，編碼器模塊、電流傳感器、電壓傳感器均分別連接試驗用交流伺服電機和實時控制單元。

實時控制單元產(chǎn)生六路PWM信號通過六路接口輸送到工作電機驅(qū)動控制器，工作電機驅(qū)動控制器和試驗用交流伺服電機通過三相電源線、信號線相連，工作電機驅(qū)動控制器控制交流伺服電機的運行，并獲得試驗用交流伺服電機的位置和速度信息；

工作電機驅(qū)動控制器采集到的交流伺服電機的實時數(shù)據(jù)傳送給實時控制單元；

實時控制單元上設置的負載力矩參數(shù)傳送給負載控制器，負載控制器控制可調(diào)負載單元產(chǎn)生變化的負載力矩，同時實時控制單元對扭矩傳感器單元的輸出信號實時采集。

可調(diào)負載單元、扭矩傳感器單元和交流伺服電機同軸相連連，可調(diào)負載單元給工作電機加載不同的負載，同時，扭矩傳感器單元能夠采集可調(diào)負載單元和交流伺服電機的相對扭矩。

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

接線端子部分每個引線上均設置一個電容，用于濾波；整流橋選用的型號為6RI100G-160,該型號性能穩(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，防止初始上電時電流過大而燒壞電路元器件。

光電隔離模塊的控制電路由PWM控制信號控制，光耦在PWM中的控制信號作用下導通和關(guān)斷IPM(Intelligent Power Module，智能功率模塊)的輸入信號；每路光耦都是相同的結(jié)構(gòu)，控制六路信號。這里的光耦相當于一個開關(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。

工作電機電源模塊輸出電機工作電源給功率驅(qū)動模塊，高壓供電模塊的電壓轉(zhuǎn)換后輸出電壓至工作電機電源模塊轉(zhuǎn)換為電機工作電源，同時電機工作電源經(jīng)過電源轉(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，通過采樣電阻獲得采樣電流。