[實用新型]一種機器人直流無刷伺服電機驅動及保護電路

有效

• 申請號: 201922320276.9
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN211127631U
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 張坤之;張博;張龍;李言星;孫群;陳林林;王翀;張來剛
• 申請（專利權）人: 聊城鑫泰機床有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16;H02H7/08;H02H7/09
• 代理公司: 濟南舜科知識產權代理事務所(普通合伙) 37274
• 代理人: 徐娟

本實用新型涉及一種機器人直流無刷伺服電機驅動及保護電路，以TMS320F28335為核心控制模塊，設計了電源電路、信號隔離電路、驅動電路、逆變電路、轉子位置信號檢測電路、轉速和位置檢測電路、反饋電流信號檢測電路、過電流采樣電路、直流母線電壓采樣電路，保證電機運行的穩定性、可靠性。要使電機能夠安全可靠地工作，必須全面考慮驅動、保護和吸收這三個問題。保護電路主要由欠壓保護、過流保護、短路保護等組成，設置電壓、電流的閾值，直接對電壓、電流進行檢測并產生相應的保護，能夠在異常情況下及時對電機做出保護動作，以免對電路和電機造成損害。

技術領域

本實用新型屬于電機控制領域，具體涉及一種機器人直流無刷伺服電機驅動及保護電路。

背景技術

自機器人技術興起以來，為滿足日益旺盛的自動化生產需求，工業領域率先開啟了對機器人的大范圍應用，并用極短的時間實現了規模化的發展。由伺服電機和驅動器組成的高性能運動控制技術，已經在各個領域得到了相當廣泛的應用。無刷直流電動機既具備交流電動機結構簡單、運行可靠、維護方便等優點，又具備直流電動機運行效率高、調速性能好等諸多特點，是機器人制作必不可少的組成部分，它主要作用是為系統提供必須的驅動力，用以實現其各種運動。對于三相橋式無刷直流電動機，保證其開關電路正常工作是至關重要的，電機驅動系統的性能直接影響到機器人的整體技術水平。因此，實現機器人的快速、穩定、可靠地實行各種操作，電機驅動系統的設計至關重要，尤其是保護電路的設計。

對于采用MOSFET作為功率開關器件，必須全面考慮驅動、保護和吸收這三個問題。MOSFET用于無刷直流電動機的開關電路時，需要不斷地調整開關頻率來實現電機的調速，因此，要使電機能夠安全可靠地工作，驅動電路相當重要。在常規設計中，三相橋式PWM變換器中有六個功率開關器件，需要六個驅動器，同時還必須向每個驅動器提供相應的獨立隔離電源，這給系統設計帶來了不便，而且使系統結構顯得龐大。保護電路主要由欠壓保護、過流保護、短路保護等組成，在軟件里設置電壓、電流的閾值，直接對電壓、電流進行檢測并產生相應的保護，能夠在異常情況下及時對電機做出保護動作，以免對電路和電機造成損害。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種機器人直流無刷伺服電機驅動及保護電路。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種機器人直流無刷伺服電機驅動及保護電路，包括DSP核心控制模塊、電源電路模塊、信號隔離電路模塊、驅動電路模塊、逆變電路模塊、轉子位置信號檢測電路模塊、轉速和位置檢測電路模塊、反饋電流信號檢測電路模塊、過電流采樣電路模塊、直流母線電壓采樣電路模塊，所述DSP核心控制模塊與上位機交互，電源電路模塊、信號隔離電路模塊、驅動電路模塊、逆變電路模塊、轉子位置信號檢測電路模塊、轉速和位置檢測電路模塊、反饋電流信號檢測電路模塊、過電流采樣電路模塊、直流母線電壓采樣電路模塊均與DSP核心控制模塊連接，電源電路模塊與逆變電路模塊連接，逆變電路模塊分別與直流無刷伺服電機和過電流采樣電路模塊連接，直流無刷伺服電機分別與電機轉速和位置檢測模塊以及轉子位置信號檢測電路模塊連接。

具體的，所述DSP核心控制模塊采用TI公司的TMS320F28335為核心控制芯片搭建核心電路，DSP核心控制模塊包括PWM模塊、ADC模塊、QEP模塊、SCI模塊，SCI模塊與上位機連接，PWM模塊與驅動電路模塊連接，QEP模塊與電機轉速和位置檢測模塊連接，ADC模塊與反饋電流信號檢測電路模塊連接。電機的運行是基于TMS320F28335芯片的PWM模塊產生PWM控制信號，經隔離后控制三相逆變橋的開通和關斷來完成伺服控制。作為DSP數字控制器的TMS320F28335接受上位機控制指令和反饋信號，按一定的控制策略和算法，實時的控制電機的運行。