[發明專利]一種三自由度運動永磁球形步進電動機電流控制裝置

有效

• 申請號: 201710485612.8
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107276468B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 陸寅;王群京;李紳;過希文
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H02P8/12
• 分類號: H02P8/12;H02P8/36
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 吳麗娜

1.一種三自由度運動永磁球形步進電動機電流控制裝置，其特征在于：包括主控站、控制模塊、驅動模塊、位置檢測模塊；所述主控站由PC機構成，與控制模塊連接，所述控制模塊包括微處理器，通過數據總線與驅動模塊的輸入端連接；所述驅動模塊的輸出端分別與永磁球形步進電動機的24個定子線圈連接，所述位置檢測模塊輸入端與永磁球形步進電動機連接、輸出端通過位置信號通訊總線與控制模塊相連；所述驅動模塊包括逆變電路、驅動電路、過電流保護電路以及電流采樣電路，所述逆變電路的輸入端與控制模塊相連，所述驅動電路的輸入端與逆變電路相連，所述逆變電路輸出端與永磁球形步進電動機相連，所述電流采樣電路與逆變電路輸出端相連，所述過電流保護電路與電流采樣電路相連；所述控制模塊包括微處理器和通訊單元，所述微處理器通過通訊單元與主控站連接；能夠通過主控站將控制模塊反饋的電流采樣信號和位置反饋信號進行實時地運算處理，實現電流和位置的雙閉環控制；且具有電流采樣和過電流保護功能，不僅保護電流控制裝置，而且防止電機被燒壞；結構簡單、性能穩定，具有電流域量大、精度高，電流大小極性可控的優點；

其中，驅動模塊的輸出端分別與永磁球形步進電動機的24個定子線圈連接，位置檢測模塊通過位置信號通訊總線與控制模塊相連；

主控站由PC機構成，一方面負責輸入的給定、接收由控制模塊反饋回來的位置信號和采樣電流信號，另一方面通過相應的控制算法，實時計算出對應定子線圈通電電流，發送給控制模塊的微處理器，此過程可通過PC端的控制界面實時顯示當前電機運行的狀態，永磁球形步進電動機電流控制系統有三種輸入方式，第一種輸入方式為：只輸入三個旋轉角的位置信息，單擊開始計算按鈕，自動計算出對應的控制轉矩和線圈對應電流；第二種輸入方式為：只輸入控制轉矩，單擊開始計算按鈕，自動計算出線圈對應電流；第三種輸入方式為：直接輸入線圈對應電流；完成輸入設置后，單擊發送數據按鈕，主控站將數據發送給控制模塊的微處理器，完成給定輸入的運動控制；另外，還設置了重置、自動、退出按鈕，其對應的功能分別為：單擊重置按鈕，所有數據清零；單擊自動按鈕，電機實時信息欄會顯示電機當前的狀態，包括位置、速度和定子線圈電流信息；單擊退出按鈕，即可退出控制系統操作界面，當系統正常運行時，綠色正常指示燈亮，當系統發生錯誤時，紅色錯誤指示燈閃爍；

控制模塊的微處理器選擇ARM芯片，處理器芯片與外圍電路組成控制模塊，具有24路PWM輸出，24路逆變電路H橋方向選擇輸出、24路ADC電流采樣輸入以及通訊端口，其中，PWM輸出通過微處理器的定時器輸出通道來實現，逆變電路H橋方向選擇輸出通過微處理器的GPIO端口來實現，ADC電流采樣輸入通過微處理器的ADC電流采樣輸入通道來實現，通訊端口由微處理器的串口通道來實現，控制模塊與驅動模塊連接，控制驅動模塊的24路電流輸出，控制模塊通過通訊端口不僅可以獲得位置檢測模塊的位置信號，而且可以與主控站進行通訊，接收主控站發來的數據。