一种低电压全数字交流永磁伺服电机驱动器制造技术

一种低电压全数字交流永磁伺服电机驱动器，属于交流永磁伺服电机技术领域。包括ＤＳＰ系统（Ｕ１）、码盘输入电路（Ｆ１）、上位机给定电路（Ｆ２）、电流电压检测电路（Ｆ３）、ＰＷＭ脉冲锁存电路（Ｆ４）、ＩＰＭ及其驱动电路（Ｆ５）。优点在于，输入电压范围广，可以用于低电压场合，对人身安全有很大的保障。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于交流永磁伺服电机
，特别涉及一种低电压全数字交流永磁伺服电机驱动器，适用于对低电压交流永磁电机的精确控制。
技术介绍
早期的伺服电机驱动器采用模拟控制方式，所有的控制算法实现都是通过硬件电路来完成的，实现起来非常困难，电路参数调整也很不易，而且运行稳定性较差，故障维护费用高。随着半导体技术的发展，出现了大规模集成电路，模拟伺服电机驱动器已经渐渐被淘汰。全数字交流永磁伺服电机驱动器控制算法实现都是通过软件来完成的，核心部件DSP集成了很多外围电路，这样使驱动器的硬件结构大大简化，系统更加稳定，调试维护费用大大降低。目前国内的伺服电机驱动器市场绝大部分被国外占有，这些驱动器大部分采用高压方案，无法用于对人身安全要求较高的场合。本技术涉及的一种全数字交流永磁伺服电机驱动器母线电压可以低至24V，对人身安全有绝对的保障，非常适用于车载电源系统等场合。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种低电压全数字交流永磁伺服电机驱动器。解决了伺服电机无法在低电压场合中应用的问题。本技术包括DSP系统(U1)、码盘输入电路(F1)、上位机给定电路(F2)、电流电压检测电路(F3)、PWM脉冲锁存电路(F4)、IPM及其驱动电路(F5)。码盘输入电路(F1)输出6路信号PA、PB、PZ、TU、TV、TW分别接DSP(U1)的管脚67、68、69、106、107、108，输出码盘故障信号ERRENC接DSP(U1)的I/O管脚40；上位机给定电路(F2)信号SPISOMI、SPICLK、SPISTE、XINT1、SPISIMO，分别接DSP(U1)的管脚48、49、51、53、45；电流电压检测电路(F3)输出的母线电压信号UD接DSP(U1)的管脚77，输出的电机两相定子电流信号IA、IC分别接DSP的管脚79、80；PWM脉冲锁存电路(F4)输入端分别接DSP(U1)的管脚94、96、98、100、101、102，输出端输出6路PWM脉冲信号(DH1、DH2、DH3、DL1、DL2、DL3)分别接IPM及其驱动电路(F5)；IPM及其驱动电路(F5)接DSP(U1)的管脚99输出的制动控制信号RBRK，输出的电源模块故障信号PERR分别接DSP的管脚52和PWM脉冲锁存电路(F4)。本技术所用的DSP(U1)是TI公司的2000系列定点DSP TMS320F240，是本技术的核心器件，控制软件在其上运行。使能信号(ENABLE)通过DSP的管脚105输入，控制PWM脉冲的输出。码盘输入电路(F1)的功能是将电机光电码盘信号和码盘故障状态信号输入给DSP系统(U1)。如图2所示，在码盘输入电路中，电机的光电码盘(F6)输出的6-->路差分信号(A-AN、B-BN、Z-ZN、U-UN、V-VN、W-WN)分别接差分信号输入芯片AM26LS32AI(U3、U4)的管脚2、1、6、7、10、9，差分信号输入芯片AM26LS32AI(U3、U4)的输出端管脚3、5、11分别输出6路信号PA、PB、PZ、TU、TV、TW分别接DSP(U1)的管脚67、68、69、106、107、108。电机的光电码盘(F6)输出的其中3路差分信号(A-AN、B-BN、Z-ZN)分别接异或门集成芯片74HCT86(U2)的管脚4、5、9、10、12、13，74HCT86(U2)的输出端管脚6、8、11短接后接上拉电阻R1的一端，同时接电阻R2的一端，电阻R2的另一端输出码盘故障信号ERRENC接DSP(U1)的I/O管脚40。其余管脚及电路为常规接法。上位机给定电路(F2)的功能是将上位机模拟量给定信号输入到DSP系统(U1)。如图3所示，上位机给定电路中，隔离放大器ISO124U(U5)的管脚1、2和15、16分别接两路隔离的±15V电源，管脚27接上位机模拟量给定输入信号INPUT，管脚13接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接A/D转换器AD977AR(U6)的管脚1，A/D转换器AD977AR(U6)的管脚12、13、15、17、18分别对应信号SPISOMI、SPICLK、SPISTE、XINT1、SPISIMO，分别接DSP(U1)的管脚48、49、51、53、45。其余电路为常规接法。电流电压检测电路(F3)的功能是测量母线电压和电机定子电流。如图4所示，电压检测电路中，母线(P、N)电压的正(P)接电阻R6的一端，R6的另一端接CHV-25P宇波电压传感器(U10)的+HT端，母线(P、N)电压的负(N)接CHV-25P宇波电压传感器(U10)的-HT端。CHV-25P宇波电压传感器(U10)的输出端M输出信号UD接DSP的管脚77。电流检测电路中，电流检测元件LTS25NP(U7、U8)输出电机的两相定子电流信号lA、IC分别接DSP的管脚79、80。其余电路为常规接法。PWM脉冲锁存电路(F4)的功能是控制DSP的六路PWM脉冲输出给IPM及其驱动电路(F5)。如图5所示，PWM脉冲锁存电路中，DSP(U1)的管脚94、96、98、100、101、102分别连接74HCT573锁存器(U11)的输入管脚2、3、4、5、6、7，74HCT573锁存器(U11)的输出管脚19、18、17、16、15、14分别接IPM及其驱动电路(F5)中的光电耦合器。IPM及其驱动电路(F5)输出的电源模块故障信号PERR接电阻R16的一端，R16的另一端接74HCT573锁存器(U11)的管脚1。其余电路为常规接法。IPM及其驱动电路(F5)的功能是将DSP的控制信号转化为对电机的控制。本技术选择三菱公司的IPM PM300RLA060，驱动电路为该数据手册上的推荐电路，在此不作详细说明。该部分电路的输入信号为由PWM脉冲锁存电路(F4)输出的6路PWM脉冲信号(DH1、DH2、DH3、DL1、DL2、DL3)和DSP输出的制动控制信号RBRK，输出信号直接控制电机主回路，另外还有一个电源模块故障信号PERR输出给DSP和PWM脉冲锁存电路。本技术的优点：采用全数字方案，控制精度高；控制算法通过软件实现便-->于维护升级；输入电压范围广，可以用于低电压场合，对人身安全有很大的保障。说明书附图图1为本技术的系统原理总图。图2为本技术的码盘输入电路。图3为本技术的上位机给定电路。图4为本技术的电流电压检测电路。图5为本技术的PWM脉冲锁存电路。具体实施方式下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低电压全数字交流永磁伺服电机驱动器，包括ＤＳＰ系统（Ｕ１）、码盘输入电路（Ｆ１）、上位机给定电路（Ｆ２）、电流电压检测电路（Ｆ３）、ＰＷＭ脉冲锁存电路（Ｆ４）、ＩＰＭ及其驱动电路（Ｆ５）；其特征在于，码盘输入电路（Ｆ１）输出６路信号ＰＡ、ＰＢ、ＰＺ、ＴＵ、ＴＶ、ＴＷ分别接ＤＳＰ（Ｕ１）的管脚（６７、６８、６９、１０６、１０７、１０８），输出码盘故障信号ＥＲＲＥＮＣ接ＤＳＰ（Ｕ１）的Ｉ／Ｏ管脚（４０）；上位机给定电路（Ｆ２）信号ＳＰＩＳＯＭＩ、ＳＰＩＣＬＫ、ＳＰＩＳＴＥ、ＸＩＮＴ１、ＳＰＩＳＩＭＯ，分别接ＤＳＰ（Ｕ１）的管脚（４８、４９、５１、５３、４５）；电流电压检测电路（Ｆ３）输出的母线电压信号ＵＤ接ＤＳＰ（Ｕ１）的管脚（７７），输出的电机两相定子电流信号ＩＡ、ＩＣ分别接ＤＳＰ的管脚（７９、８０）；ＰＷＭ脉冲锁存电路（Ｆ４）输入端分别接ＤＳＰ（Ｕ１）的管脚（９４、９６、９８、１００、１０１、１０２），输出端输出６路ＰＷＭ脉冲信号（ＤＨ１、ＤＨ２、ＤＨ３、ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３）分别接ＩＰＭ及其驱动电路（Ｆ５）；ＩＰＭ及其驱动电路（Ｆ５）接ＤＳＰ（Ｕ１）的管脚（９９）输出的制动控制信号ＲＢＲＫ，输出的电源模块故障信号ＰＥＲＲ分别接ＤＳＰ的管脚（５２）和ＰＷＭ脉冲锁存电路（Ｆ４）。...

【技术特征摘要】
1.一种低电压全数字交流永磁伺服电机驱动器，包括DSP系统(U1)、
码盘输入电路(F1)、上位机给定电路(F2)、电流电压检测电路(F3)、PWM
脉冲锁存电路(F4)、IPM及其驱动电路(F5)；其特征在于，码盘输入
电路(F1)输出6路信号PA、PB、PZ、TU、TV、TW分别接DSP(U1)
的管脚(67、68、69、106、107、108)，输出码盘故障信号ERRENC接
DSP(U1)的I/O管脚(40)；上位机给定电路(F2)信号SPISOMI、SPICLK、
SPISTE、XINT1、SPISIMO，分别接DSP(U1)的管脚(48、49、51、
53、45)；电流电压检测电路(F3)输出的母线电压信号UD接DSP(U1)
的管脚(77)，输出的电机两相定子电流信号IA、IC分别接DSP的管脚
(79、80)；PWM脉冲锁存电路(F4)输入端分别接DSP(U1)的管脚
(94、96、98、100、101、102)，输出端输出6路PWM脉冲信号(DH1、
DH2、DH3、DL1、DL2、DL3)分别接IPM及其驱动电路(F5)；IPM
及其驱动电路(F5)接DSP(U1)的管脚(99)输出的制动控制信号
RBRK，输出的电源模块故障信号PERR分别接DSP的管脚(52)和PWM
脉冲锁存电路(F4)。
2.按照权利要求1所述的驱动器，其特征在于，在码盘输入电路中，
电机的光电码盘(F6)输出的6路差分信号(A-AN、B-BN、Z-ZN、U-UN、
V-VN、W-WN)分别接差分信号输入芯片AM26LS32AI(U3、U4)的
管脚(2、1、6、7、10、9)，差分信号输入芯片AM26LS32AI(U3、U4)
的输出端管脚(3、5、11)分别输出6路信号PA、PB、PZ、TU、TV、
TW分别接DSP(U1)的管脚(67、68、69、106、107、108)；电机的光
电码盘(F6)输出的其中3路差分信号(A-AN、B-BN、Z-ZN)分别接
异或门集成芯片74HCT86(U2)的管脚(4、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄哲，王东文，王建伟，王伟辉，康爱红，晏朋飞，戴晓飞，
申请(专利权)人：冶金自动化研究设计院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]