一种全数字三相混合式步进电机驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种全数字三相混合式步进电机驱动装置，所述的驱动装置以tms320f28030作为主控单元，以IGCM15F60GA为逆变桥，以多路输出反激式开关电源作为辅助电源，以数码管和按键作为人机交互接口；所述的主控单元包含ADC采样、PWM输出、SPI输出传输和QEP脉冲接收。本实用新型专利技术的全数字三相混合式步进电机驱动装置控制性能良好，成本低廉，有友好的人机交互接口，内部可设置多种报警，满足中低端应用场合的需求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数字式电机驱动装置，特别是涉及一种数控机床行业中三相混合式步进电机的驱动装置。
技术介绍
三相混合式步进电动机是一种将电脉冲信号转换成响应角位移或者线位移的机电元件，每当输入一个脉冲，电机便运行一步。作为数字执行元件，步进电动机具有结构简单，控制方便，不具有累积误差的特点，主要采用开环控制。但步进电机也有其固有的缺陷，如低速震动大，高速输出电磁转矩小等等。传统的三相混合式步进电动机驱动控制方式一般采用单电压驱动、高低压驱动、斩波恒流驱动或者调频调压驱动。这些控制方式均有其优点，但都不能很好的缓解步进电机的固有缺陷。·
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种能较好缓解步进电机固有缺陷，并提供良好操作界面的步进电机驱动装置。该驱动装置是一种全数字式控制装置，能够接收上位机发送的控制信号，并根据控制信号对步进电机做相应的控制。该驱动装置有良好的人机交互接口，用户可根据实际情况调节驱动装置参数，达到最佳的控制性能。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种全数字三相混合式步进电机驱动装置，其特征在于，所述的驱动装置包括主电源模块、辅助电源模块、电流采样模块、智能功率模块IGCM15F60GA、主控运算单元tms320f28030、按键显示单元和存储器；其中，所述的tms320f28030输出PWM信号，IGCMl5F60GA接收tms320f28030输出的PWM信号，输出三相正弦交流电源驱动三相混合式步进电机；IGCMl5F60GA的输出端设置电流采样模块。所述的驱动装置中，主控运算单元采用tms320f28030，智能功率模块(IPM)采用IGCM15F60GA。通过接收控运算单元tms320f28030输出的PWM信号，IGCM15F60GA实现直流主电源转换为三相正弦交流电源，对三相混合式步进电机进行驱动。所述的tms320f28030通过ADC (数模转换模块)连接电流采样模块，通过SPI (串行外设接口)连接存储器进行参数及电机位置保存，通过QEP (正交编码脉冲电路)连接上位机进行信号接收，通过I/O 口连接按键显示单元进行按键与显示处理。所述的主电源模块输入市电，向智能功率模块和辅助电源模块输出直流主电源。主电源模块由不可控单相整流桥和滤波电容组成。采用不可控整流，通过大电容滤波得到比较平稳的直流电压。所述的辅助电源模块为控制模块和智能功率模块提供所需工作电压。辅助电源为反激式开关电源，为满足各个模块所需电压等级不同，开关电源设计为多路输出，其输出电压等级为+5V, +15V，-15V。所述的电流采样模块包括智能功率模块输出端上的采样电阻、隔离差分放大电路。电流采样模块采样驱动装置的输出电流，并对其作出相应的移位放大处理，为控制模块进行电流采样做好前级准备。本技术的驱动装置中，控制模块的核心采用tms320f28030，为一种DSP芯片。该芯片实现各种数据采集、处理与输出该芯片通过对输出电流采样，实现电流闭环控制；该芯片接收上位机信号，对步进电机位置和速度进行精确的控制；该芯片与存储器通讯，实现参数及电机位置的保存；该芯片还检测按键和控制数码管的显示，实现友好人机交互接□。所述的驱动装置，tms320f28030采用细分和SVPWM相结合的控制技术，实现电流闭环控制。本技术的全数字三相混合式步进电机驱动装置，采用细分驱动技术，通过按 键修改细分数，从理论上可以实现任意细分，与传统的步进电机驱动技术相比，较好的缓解了步进电机的固有缺陷。良好的人机界面，既加快了生产调试过程，又给用户提供了一种方式可以根据实际情况调节参数实现驱动装置的最佳性能。主控运算单元采用廉价芯片实现，成本低廉，满足了数控系统中低端应用场合的需求。本技术的全数字三相混合式步进电机驱动装置还可提供多种控制方式，用户可根据自己需要，进行相应的选择。下面结合具体实施例对本技术进行详细描述。本技术的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。附图说明图I全数字三相混合式步进电机驱动装置的系统硬件结构示意图。图2辅助电源模块电路结构示意图。图3本技术的驱动装置中PWM中断程序流程图。具体实施方式根据本技术的全数字三相混合式步进电机驱动装置，参见图I、图2和图3。所述的驱动装置从功能上主要分为两大部分功率部分和控制部分。功率部分将市电转化为三相混合式步进电机所需的三相交流电，并为控制部分正常工作提供辅助电源。控制部分通过PWM脉冲信号对功率部分实施控制，使驱动装置输出三相混合式步进电机所需的电压和频率。参见图I，所述功率部分是强电部分，主要包括主电源、辅助电源和智能功率模块。主电源模块为智能功率模块提供主电源，并为辅助电源供电，是一个直流电压。本技术的驱动装置采用不可控单相整流桥和大电容滤波实现。所述的不可控单相整流桥把单相220V交流电转换为直流电压，并通过大电容滤波转换为较为平稳的直流电压。参见图2，所述的辅助电源模块采用反激式开关电源实现，其输出电压为+5V，+15V和-15V。主要组成部分包括变压器、功率开关管、整流滤波电路和反馈控制电路。所述的辅助电源模块中，输入的主电源经过变压器变压后，经整流滤波输出平稳直流电压。所述的反馈控制电路由控制芯片T0P224、TL431和光藕构成，TL431和光藕构成反馈电路，把开关电源输出电压波动放大输出给T0P224，T0P224接收反馈信号并输出PWM信号，控制功率开关管导通占空比，实现辅助电源输出电压稳定。所述的智能功率模块把主电源转换为所需的三相交流电压。智能功率模块采用IGCM15F60GA，接收通过光藕隔离的PWM信号，控制内部三相整流桥中MOSFET开关管的导通和关断。通过不同MOSFET开关管导通和关断的组合，输出不同频率和幅值的电压。所述的智能功率模块的输出电流经过电阻采样，为控制电路部分的电流采样部分做前级准备。参见图I，所述的控制部分分为电流采样模块、主控运算单元、上位机、参数及电机位置保存单元(存储器)和按键显示单元。所述的控制部分通过电流采样、主控运算单元和PWM输出实现电流闭环控制。所述的电流采样通过采样电阻采样电流，再经过线性光藕转换采样电阻上的电压，经过集成运算放大器放大移位后送给主控运算单元的数模转换模块(ADC)。输入数模转换模块的电压为(Γ3. 3V，I. 65V代表OA电流，OV和3. 3V分别代表负的最大电流和正的最大 电流。所述的主控运算单元为tms320f28030，采用细分和SVPWM相结合的控制技术，实现电流闭环控制。其PWM中断程序流程参见图3，首先，所述的主控运算单元根据电流采样电路所得的电流值和当前的相位角，经过坐标转换，实现d-q轴电流解藕。解藕后的电流值与参考值的误差经过PID调制器调制，调制后的值经过SVPWM运算，输出相应占空比的PWM波。PWM波由74HCT245电平匹配和光藕隔离后，输入智能功率模块。在控制部分，tms320f28030通过ADC模块连接电流采样模块，通过SPI连接存储器进行参数及电机位置保存，通过QEP连接上位机进行信号接收，通过I/O 口连接键盘及显示器进行按键与显示处理。上位机通讯接口接收上位机的信号及位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全数字三相混合式步进电机驱动装置，其特征在于：所述的驱动装置包括主电源模块、辅助电源模块、电流采样模块、智能功率模块IGCM15F60GA、主控运算单元tms320f28030、按键显示单元和存储器；其中，所述的tms320f28030输出PWM信号，IGCM15F60GA接收tms320f28030输出的PWM信号，输出三相正弦交流电源驱动三相混合式步进电机；IGCM15F60GA的输出端设置电流采样模块。

【技术特征摘要】
1.一种全数字三相混合式步进电机驱动装置，其特征在于所述的驱动装置包括主电源模块、辅助电源模块、电流采样模块、智能功率模块IGCM15 F6 O GA、主控运算单元tms320f28030、按键显示单元和存储器；其中，所述的tms320f28030输出PWM信号，IGCMl5F60GA接收tms320f28030输出的PWM信号，输出三相正弦交流电源驱动三相混合式步进电机；IGCMl5F60GA的输出端设置电流采样模块。2.根据权利要求I所述的全数字三相混合式步进电机驱动装置，其特征在于所述的tms320f28030通过ADC连接电流采样模块，通过SPI连接存储器，通过I/...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浙鲁，
申请(专利权)人：南京华兴数控技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：