交流伺服驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種用于驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)方法。所述交流伺服驅(qū)動(dòng)器包括：電源輸入單元，用于輸出直流電源；逆變器模塊，用于接收所述直流電源并輸出U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述伺服馬達(dá)；啟動(dòng)命令輸入單元，用于根據(jù)剎車(chē)信號(hào)而生成啟動(dòng)信號(hào)；以及動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元，接收所述啟動(dòng)信號(hào)，其中當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，所述動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元將所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)短接到基準(zhǔn)電位。通過(guò)本發(fā)明的交流伺服驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)方法，克服了當(dāng)前交流伺服驅(qū)動(dòng)器連續(xù)而頻繁地控制伺服馬達(dá)停止時(shí)交流伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的過(guò)電壓或者過(guò)電流現(xiàn)象，同時(shí)解決了所述交流伺服驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元在開(kāi)閉過(guò)程中產(chǎn)生的電磁噪音的問(wèn)題，提高了伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】交流伺服驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交流伺服驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)方法，尤其涉及一種在動(dòng)態(tài)剎車(chē)時(shí)能夠消除噪音和快速降低能量的交流伺服驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]交流伺服驅(qū)動(dòng)器用于控制交流伺服馬達(dá)(也稱(chēng)為交流伺服電機(jī))的啟動(dòng)和停止。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，電源11給交流伺服驅(qū)動(dòng)器I提供交流電，用于驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)9。交流伺服驅(qū)動(dòng)器I包括整流器12、濾波電容13、逆變器模塊14、動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15、以及啟動(dòng)命令輸入單元16。整流器12與濾波電容13組成整流濾波電路，此濾波電路將從電源11得到的交流電源整流濾波成直流電源并輸出到逆變器模塊14的電源輸入端(一般俗稱(chēng)為P端子、N端子)。其中，直流電源的正極“ + ”連接逆變器模塊14的P端子，負(fù)極連接逆變器模塊14的N端子。伺服馬達(dá)(電機(jī))9又稱(chēng)為執(zhí)行電機(jī)，交流伺服驅(qū)動(dòng)器I的逆變器模塊14在結(jié)合控制電路模塊(圖中未示出)的情況下可以輸出U、V、W三相電形成電磁場(chǎng)，使得伺服馬達(dá)9內(nèi)部的永磁鐵轉(zhuǎn)子在這磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。也就是說(shuō)，伺服馬達(dá)9把接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器I在控制交流伺服馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)或停止時(shí)的動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路是通過(guò)動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15 (其中的電磁繼電器)和啟動(dòng)命令輸入電路單元16組成的。動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路根據(jù)啟動(dòng)信號(hào)輸出的約束條件來(lái)控制動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路是否開(kāi)啟來(lái)控制交流伺服馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)或停止。
[0004]具體地，雖然除了電磁繼電器之外，動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元還會(huì)包括電阻等一些其它組件，但是，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，圖1中只示出了動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15中的由兩個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)線圈組成的電磁繼電器而省略了其它組件，因此，在下文中，術(shù)語(yǔ)“動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元”實(shí)際等同于術(shù)語(yǔ)“電磁繼電器”。當(dāng)剎車(chē)信號(hào)(例如，其可以來(lái)自圖中未示出的上位控制單元)為交流伺服驅(qū)動(dòng)器I接通命令時(shí)，啟動(dòng)命令輸入單元16生成一個(gè)動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元打開(kāi)的啟動(dòng)信號(hào)。這時(shí),動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路單元15中的線圈有電流流過(guò)以吸合繼電器滑片，使得兩個(gè)開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)。這樣，逆變器模塊14輸出的交流伺服驅(qū)動(dòng)信號(hào)則輸出形成能夠驅(qū)動(dòng)交流伺服馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)的電流信號(hào)。同樣，當(dāng)剎車(chē)信號(hào)為交流伺服驅(qū)動(dòng)器I關(guān)閉命令時(shí)，啟動(dòng)命令輸入單元16生成一個(gè)動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元關(guān)閉的啟動(dòng)信號(hào)。這時(shí)，動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15中的線圈沒(méi)有電流流過(guò)，從而釋放繼電器滑片使其彈回，使得兩個(gè)開(kāi)關(guān)閉合。這樣，逆變器模塊14的U、V、W相輸出電路與動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15短路在一起，從而達(dá)到讓伺服馬達(dá)9停止旋轉(zhuǎn)的剎車(chē)目的。
[0005]以上簡(jiǎn)單描述了交流伺服驅(qū)動(dòng)器的工作原理。由于本發(fā)明針對(duì)于交流伺服驅(qū)動(dòng)器中的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元的改進(jìn)，因此，為了避免混淆本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)，將省略對(duì)電源11、整流器
12、濾波電容13、逆變器模塊14、啟動(dòng)命令輸入單元16、以及伺服馬達(dá)9的詳細(xì)描述。這些單元的工作原理也是本領(lǐng)域所公知的。
[0006]在如圖1所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器I中，如果動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路的啟動(dòng)命令(即，啟動(dòng)命令輸入單元16生成的啟動(dòng)信號(hào))不斷地在變化,將導(dǎo)致動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15中的開(kāi)關(guān)開(kāi)閉動(dòng)作連續(xù)而頻繁地變化，這就會(huì)使得動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15和逆變器模塊14的U、V、W相輸出間形成一定尖峰電流和產(chǎn)生高壓，從使得交流伺服驅(qū)動(dòng)器I容易產(chǎn)生過(guò)電流或者過(guò)電壓的錯(cuò)誤報(bào)警，影響了交流伺服驅(qū)動(dòng)器I使用的平穩(wěn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種交流伺服驅(qū)動(dòng)器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中交流伺服驅(qū)動(dòng)器在動(dòng)態(tài)剎車(chē)時(shí)由于動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路的啟動(dòng)命令不斷變化從而使得電磁繼電器連續(xù)而頻繁地開(kāi)閉而產(chǎn)生的電磁噪音和剩余能量的問(wèn)題，提高了交流伺服驅(qū)動(dòng)器使用時(shí)的平穩(wěn)性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括:電源輸入單元，用于輸出直流電源；逆變器模塊，用于接收所述直流電源并輸出u、v、w三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述伺服馬達(dá)；啟動(dòng)命令輸入單元，用于根據(jù)剎車(chē)信號(hào)而生成啟動(dòng)信號(hào)；以及動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元，接收所述啟動(dòng)信號(hào)，其中當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，所述動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元將所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)短接到基準(zhǔn)電位。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于交流伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的方法，所述交流伺服驅(qū)動(dòng)器包括電壓輸入單元、逆變器模塊、啟動(dòng)命令輸入單元以及動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元，所述方法包括步驟:由所述電源輸入單元輸出直流電源；所述逆變器模塊接收所述直流電源并輸出U、v、w三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述伺服馬達(dá)；所述啟動(dòng)命令輸入單元根據(jù)剎車(chē)信號(hào)而生成啟動(dòng)信號(hào)；以及所述動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元接收所述啟動(dòng)信號(hào)，并且當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，將所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)短接到基準(zhǔn)電位。
[0010]通過(guò)本發(fā)明的上述交流伺服驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)方法，克服了當(dāng)前交流伺服驅(qū)動(dòng)器連續(xù)而頻繁地控制伺服馬達(dá)停止時(shí)交流伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的過(guò)電壓或者過(guò)電流現(xiàn)象，同時(shí)解決了所述交流伺服驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元在開(kāi)閉過(guò)程中產(chǎn)生的電磁噪音的問(wèn)題，提高了伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]結(jié)合附圖，從下面對(duì)實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的這些和/或其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚和更加容易理解，其中:
[0012]圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3是對(duì)應(yīng)圖1所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器I的簡(jiǎn)化框圖。
[0015]圖4是對(duì)應(yīng)圖2所示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2的簡(jiǎn)化框圖。
[0016]圖5是示出圖1所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器I的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15連續(xù)而頻繁地動(dòng)作時(shí)交流伺服驅(qū)動(dòng)器I出現(xiàn)了過(guò)電壓或者過(guò)電流的報(bào)警時(shí)測(cè)試的波形圖。
[0017]圖6是示出圖2所示的根據(jù)本方面第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25連續(xù)而頻繁地動(dòng)作時(shí)伺服信號(hào)關(guān)閉時(shí)測(cè)試的波形圖。
[0018]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】[0020]現(xiàn)在將參考本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，在附圖中圖解說(shuō)明了所述實(shí)施例的示例，其中相同的參考數(shù)字始終指示相同的元件。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)具體化，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限定于此處所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以使得該公開(kāi)徹底和完整，并且全面地向本領(lǐng)域的技術(shù)人員傳遞本發(fā)明的概念。下面通過(guò)參考附圖來(lái)描述示例性實(shí)施例，以解釋本發(fā)明。
[0021](第一實(shí)施例)
[0022]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖。如圖2中所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2所包括的與現(xiàn)有技術(shù)交流伺服驅(qū)動(dòng)器I中相同的部件用相同標(biāo)號(hào)標(biāo)注，并且不再贅述。本實(shí)施例中用動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25取代現(xiàn)有技術(shù)交流伺服驅(qū)動(dòng)器I的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15。在動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25中，由三個(gè)開(kāi)關(guān)A、B、C和一個(gè)線圈K組成了新型的三刀雙擲繼電器。具體地，線圈K的兩端kl和k2與動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15中同樣地連接至啟動(dòng)命令輸入單元16,開(kāi)關(guān)A、B、C的每個(gè)均包括一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)(al、bl、cl)、一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)(&242、(32)和一個(gè)常閉觸點(diǎn)(&343、(:3)。常開(kāi)觸點(diǎn)在常態(tài)不通電的狀況下處于斷開(kāi)狀態(tài)；常閉觸點(diǎn)在常態(tài)不通電的狀況下處于閉合狀態(tài)；動(dòng)觸點(diǎn)也俗稱(chēng)為繼電器滑片，當(dāng)繼電器在動(dòng)作時(shí)動(dòng)觸點(diǎn)隨著繼電器線圈(K)發(fā)出的電磁吸力而往返動(dòng)作，分別實(shí)現(xiàn)與常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)的接觸。線圈與開(kāi)關(guān)的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)中使用的雙刀雙擲繼電器類(lèi)似。然而，此新型的三刀雙擲繼電器(動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25)與現(xiàn)有技術(shù)雙刀雙擲繼電器不同點(diǎn)在于，三個(gè)開(kāi)關(guān)A、B、C的常閉觸點(diǎn)a3、b3、c3分別連接至逆變器模塊14輸出至伺服馬達(dá)9的U、V、W相驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)al、bl、cl均連接至一個(gè)基準(zhǔn)電位。此基準(zhǔn)電位可以是逆變器模塊14的一個(gè)基準(zhǔn)電位，例如，圖1和2中的逆變器模塊14的N端子(也就是直流電的負(fù)極需要說(shuō)明的是，這里連接逆變器模塊的某一個(gè)基準(zhǔn)電位僅僅是一種選擇實(shí)施例，本發(fā)明并不限于此。此基準(zhǔn)電位也可以是電路板上的某一基準(zhǔn)電位、或者為地電位等。本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的教示并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)而選取合適的基準(zhǔn)電位。
[0023]為了更清楚地說(shuō)明圖2中所示的根據(jù)本實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2與圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)交流伺服驅(qū)動(dòng)器I相比的優(yōu)點(diǎn)，下面將通過(guò)對(duì)兩者進(jìn)行詳細(xì)比較而進(jìn)行說(shuō)明。
[0024]圖1中的現(xiàn)有技術(shù)交流伺服驅(qū)動(dòng)器I以及圖2中的根據(jù)本實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2的結(jié)構(gòu)圖可以分別簡(jiǎn)化為圖3和圖4所示的不示出模塊內(nèi)的具體電路結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化框圖形式，以便于進(jìn)行比較。
[0025]圖3是對(duì)應(yīng)圖1所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器I的簡(jiǎn)化框圖。其中的箭頭方向表示信號(hào)流方向。如圖3中所示，交流伺服驅(qū)動(dòng)器I包括電源輸入單元31、逆變器模塊14、動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元(電磁繼電器)15、以及啟動(dòng)命令輸入單元16。這里，電源輸入單元31由圖1中的整流器12和濾波電容13組成，其向逆變器模塊14提供直流電源。為了更清楚地顯示出圖1中的剎車(chē)信號(hào)的來(lái)源，圖3中繪出了交流伺服驅(qū)動(dòng)器I還包括上位控制單元32，但是其也可以不包括在交流伺服驅(qū)動(dòng)器I中而在其外部。很容易理解，前述剎車(chē)信號(hào)就是從圖3中所示的上位控制單元32輸出的接通或關(guān)閉命令的剎車(chē)信號(hào)。上位控制單元32例如可以是CPU等。
[0026]圖4是對(duì)應(yīng)圖2所示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2的簡(jiǎn)化框圖。其中的箭頭方向表示信號(hào)流方向。與圖3同樣地，交流伺服驅(qū)動(dòng)器2包括電源輸入單元31、逆變器模塊14、動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元(電磁繼電器)25、啟動(dòng)命令輸入單元16、以及上位控制單元32。同樣，上位控制單元32也可不包括在交流伺服驅(qū)動(dòng)器2中而在其外部。這里，動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25還連接至一個(gè)基準(zhǔn)電位。
[0027]通過(guò)比較圖3和圖4，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2與現(xiàn)有技術(shù)交流伺服驅(qū)動(dòng)器I之間的區(qū)別更加顯而易見(jiàn)，即在于:動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15和動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25的具體結(jié)構(gòu)不同、以及動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25還連接至一個(gè)基準(zhǔn)電位?；谏鲜鰠^(qū)別，導(dǎo)致兩者在控制交流伺服馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)或停止時(shí)所實(shí)現(xiàn)的效果不同。
[0028]參見(jiàn)圖2，基于動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)(來(lái)自上位控制單元32的)剎車(chē)信號(hào)為交流伺服驅(qū)動(dòng)器2接通命令時(shí),這時(shí)啟動(dòng)命令輸入單元16會(huì)生成一個(gè)動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25打開(kāi)的伺服啟動(dòng)信號(hào)，使得動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25的線圈K通過(guò)電流，從而線圈K發(fā)出的電磁吸力吸合開(kāi)關(guān)A、B、C的動(dòng)觸點(diǎn)(繼電器滑片)al、bl、cl，使它們分別與常開(kāi)觸點(diǎn)a2、b2、c2接通，這樣，逆變器模塊14輸出信號(hào)U、V、W相處于開(kāi)啟狀態(tài)，且輸出能夠驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)的電流信號(hào)。由于此時(shí)的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25處于常開(kāi)狀態(tài)，在此之前動(dòng)觸點(diǎn)al、bl、cl與常開(kāi)觸點(diǎn)a2、b2、c2接通的瞬間，動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾噪音。這時(shí)，由于三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)al、bl、cl均連接至一基準(zhǔn)電位，所產(chǎn)生的電磁干擾噪音會(huì)被基準(zhǔn)電位所釋放掉，從而達(dá)到防止交流伺服驅(qū)動(dòng)器2誤動(dòng)作的效果。然而，參見(jiàn)圖1所述的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15，由于其未連接基準(zhǔn)電位，因此上述電磁干擾噪音無(wú)法釋放掉，從而會(huì)導(dǎo)致交流伺服驅(qū)動(dòng)器I誤動(dòng)作。
[0029]另一方面，參考圖2，當(dāng)(來(lái)自上位控制單元32的)剎車(chē)信號(hào)為交流伺服驅(qū)動(dòng)器2關(guān)閉命令時(shí),這時(shí)啟動(dòng)命令輸入單元16會(huì)生成一個(gè)動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25關(guān)閉的伺服關(guān)閉信號(hào),使得動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25的線圈K沒(méi)有電流通過(guò)，從而線圈K的電磁吸力消失以釋放開(kāi)關(guān)A、B、C的動(dòng)觸點(diǎn)(繼電器滑片)al、bl、Cl使它們彈回，以使它們分別與常閉觸點(diǎn)a3、b3、c3接通，這樣，逆變器模塊14的U、V、W相輸出電路(U、V、W相驅(qū)動(dòng)信號(hào))與動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25短路在一起，從而達(dá)到讓伺服馬達(dá)9停止旋轉(zhuǎn)的剎車(chē)目的。與此同時(shí)由于伺服馬達(dá)9停止旋轉(zhuǎn)，逆變器模塊14的U、V、W相與逆變器模塊14的輸入電源電路間會(huì)殘留一定的電壓仍然在慢慢地釋放，難于全部瞬間或者快速的釋放完了，如果此時(shí)剎車(chē)信號(hào)又立刻轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣魉欧?qū)動(dòng)器2接通命令時(shí)，開(kāi)關(guān)A、B、C的動(dòng)觸點(diǎn)al、bl、Cl和常開(kāi)觸點(diǎn)a2、b2、c2又會(huì)開(kāi)始接通，以放開(kāi)所述的逆變器模塊14的U、V、W相的輸出。但是，由于上述殘留電壓還在釋放，然后此次再疊加伺服接通的電壓，使得伺服驅(qū)動(dòng)器2很容易就產(chǎn)生了過(guò)電壓或者過(guò)電流的錯(cuò)誤報(bào)警。這時(shí)，由于三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)al、bl、cl均連接至基準(zhǔn)電位，就可以釋放剩余能量，從而保證在下次伺服接通時(shí)不會(huì)由于噪音或者疊加殘留電壓而告警。然而，由于圖1中的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15并未連接基準(zhǔn)電位，因此剩余能量無(wú)法得到釋放，從而伺服驅(qū)動(dòng)器I容易產(chǎn)生過(guò)電壓或者過(guò)電流的錯(cuò)誤報(bào)警。
[0030]需要說(shuō)明的是，交流伺服驅(qū)動(dòng)器2的啟動(dòng)信號(hào)(S卩，伺服啟動(dòng)信號(hào)和伺服關(guān)閉信號(hào))與動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25 (電磁繼電器)的動(dòng)作是同步的，也即，與三個(gè)開(kāi)關(guān)A、B、C的斷開(kāi)、閉合動(dòng)作是同步的。
[0031]圖5是示出圖1所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器I的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15連續(xù)而頻繁地動(dòng)作時(shí)交流伺服驅(qū)動(dòng)器I出現(xiàn)了過(guò)電壓或者過(guò)電流的報(bào)警時(shí)測(cè)試的波形圖。從圖5可以看出波形中有個(gè)電壓幅度很高的電磁噪音波形，也可以從波形中看出伺服信號(hào)關(guān)閉后，波形中有一段電壓很難完全釋放完了，這都是由于動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15的電磁繼電器的電磁噪音影響和上次動(dòng)作殘留電壓疊加的影響。
[0032]圖6是示出圖2所示的根據(jù)本實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25連續(xù)而頻繁地動(dòng)作時(shí)伺服信號(hào)關(guān)閉時(shí)測(cè)試的波形圖。從圖6來(lái)看可以得知，在伺服關(guān)閉時(shí)，動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25的電磁繼電器產(chǎn)生的電磁噪音及上次動(dòng)作殘留的電壓的問(wèn)題已經(jīng)得到完全的解決。從圖6的波形可以看出，沒(méi)有出現(xiàn)電磁噪音，也沒(méi)有出現(xiàn)殘留電壓，而且電壓完全被釋放完了已經(jīng)達(dá)到歸零的狀態(tài)。
[0033]因此，本實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2與現(xiàn)有技術(shù)交流伺服驅(qū)動(dòng)器I相比，通過(guò)動(dòng)態(tài)剎車(chē)回路的改進(jìn)，在動(dòng)態(tài)剎車(chē)時(shí)本發(fā)明能夠消除噪音和快速降低能量，克服了交流伺服驅(qū)動(dòng)器因這些不安定因素而引起的過(guò)電壓或過(guò)電流的現(xiàn)象，從而提高了交流伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性。
[0034]另外，雖然本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25采用三刀雙擲繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能，然而本發(fā)明不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，只要滿(mǎn)足以下配置即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果:動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元包括分別連接在所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述基準(zhǔn)電位之間的三個(gè)開(kāi)關(guān)，并且，當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)為伺服接通信號(hào)時(shí)，線圈有電流流過(guò)使得三個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，而當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)為所述伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，線圈無(wú)電流流過(guò)使得三個(gè)開(kāi)關(guān)閉合。
[0035](第二實(shí)施例)
[0036]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖。如圖7中所示，根據(jù)本實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器3與圖2中的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2的區(qū)別僅在于，首先將開(kāi)關(guān)A、B、C的動(dòng)觸點(diǎn)al、bl、cl連接至一個(gè)大功率電阻R，再進(jìn)一步連接至電路板的某基準(zhǔn)電位。除此之外，交流伺服驅(qū)動(dòng)器3的其它配置與圖2中的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2完全相同，因此不再贅述。
[0037]此大功率電阻R的使用可以讓動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25上次動(dòng)作殘留的電壓經(jīng)過(guò)大功率電阻R降壓后再接交流伺服驅(qū)動(dòng)器3的電路板的某個(gè)基準(zhǔn)參考電位，同樣可以消除電磁噪音和達(dá)到快速的降低能量。并且，從接線方法可知，此大功率電阻R的主要作用就是限流(適用于大功率電路)和盡快釋放能量，由于U、V、W三相短路時(shí)產(chǎn)生的能量很大，對(duì)于大功率電路來(lái)說(shuō)尤其明顯，有可能會(huì)把電路中的其他部品燒壞，因此也有保護(hù)電路的作用。而在小功率電路中也有釋放能量的效果。同時(shí)也可以防止逆變器模塊14的N端子(某一個(gè)基準(zhǔn)電位)由于某種原因產(chǎn)生的反向電流損壞動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路。
[0038]與第一實(shí)施例中同樣地，這里所使用的電路板的某基準(zhǔn)電位僅僅是一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明并不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的教示并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)而選取合適的基準(zhǔn)電位。另外，本實(shí)施例中所采用的大功率電阻加電路板的某基準(zhǔn)電位的組合接線方式也僅僅是一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明并不限于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行任意的組合。
[0039](第三實(shí)施例)
[0040]需要注意的是，圖1中所示的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15中的由兩個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)線圈所組成的電磁繼電器通常由本領(lǐng)域中公知的雙刀雙擲繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。雙刀雙擲繼電器的具體結(jié)構(gòu)和工作原理屬于本領(lǐng)域公知常識(shí)，因此這里不再贅述。需要指出的是，由于雙刀雙擲繼電器中的端子過(guò)少，因此，當(dāng)與逆變器模塊14的U、V、W三相輸出相連接時(shí)，接線方法就受到了限制。例如，如果將U、V相分別連接在兩個(gè)開(kāi)關(guān)的觸動(dòng)點(diǎn)上，那么剩下的W相就得連接在兩個(gè)開(kāi)關(guān)的經(jīng)短路連接的常閉觸點(diǎn)上，這樣才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)剎車(chē)的功能。然而，在這種情況下無(wú)法通過(guò)連接基準(zhǔn)電位而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果。例如，要想實(shí)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)剎車(chē)時(shí)將逆變器模塊14的U、V、W三相輸出短接到基準(zhǔn)電位，只能在將兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)和兩個(gè)常閉觸點(diǎn)之一連接至基準(zhǔn)電位，但是如果這樣做，U、V、W三相中有一相在驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)，輸入伺服馬達(dá)9的電流會(huì)流向基準(zhǔn)電位側(cè)而無(wú)法正常輸入到伺服馬達(dá)9，使得伺服馬達(dá)9不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，即使將圖1中的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元15連接至基準(zhǔn)電壓也無(wú)法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果。
[0041]然而，如果使用兩個(gè)雙刀雙擲繼電器就可以克服一個(gè)雙刀雙擲繼電器本身由于端子過(guò)少而導(dǎo)致接線方法受限的缺陷。因此，采用兩個(gè)雙刀雙擲繼電器同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一實(shí)施例中采用三刀雙擲繼電器的方案所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器4的結(jié)構(gòu)圖。
[0042]如圖8中所示，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器4所包括的與前述圖2中所示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2中相同的部件用相同標(biāo)號(hào)標(biāo)注，并且不再贅述。本實(shí)施例中用動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元45取代前述第一實(shí)施例的交流伺服驅(qū)動(dòng)器2的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25。
[0043]參見(jiàn)圖8，動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元45包括兩個(gè)雙刀雙擲繼電器451和452。雙刀雙擲繼電器451包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)D、E和一個(gè)線圈X，而雙刀雙擲繼電器452包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)F、G和一個(gè)線圈Y。線圈X的兩端xl和χ2、以及線圈Y的兩端yl和y2均連接至啟動(dòng)命令輸入單元16,四個(gè)開(kāi)關(guān)D、E、F、G的每個(gè)均包括一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)(dl、el、fl、gl)、一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)(d2、e2、f2、g2)和一個(gè)常閉觸點(diǎn)(d3、e3、f3、g3)。在四個(gè)開(kāi)關(guān)D、E、F、G中，開(kāi)關(guān)D和開(kāi)關(guān)F的常閉觸點(diǎn)d3、f3分別連接至逆變器模塊14輸出至伺服馬達(dá)9的U、V相驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而開(kāi)關(guān)E和開(kāi)關(guān)G的常閉觸點(diǎn)e3和g3均連接至逆變器模塊14輸出至伺服馬達(dá)9的W相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此夕卜，四個(gè)開(kāi)關(guān)D、E、F、G的常開(kāi)觸點(diǎn)d2、e2、f2、g2均空接，并且它們的動(dòng)觸點(diǎn)dl、el、f 1、gl均連接至一個(gè)基準(zhǔn)電位。與前述實(shí)施例同樣地，此基準(zhǔn)電位可以是逆變器模塊14的一個(gè)基準(zhǔn)電位，例如，圖中的逆變器模塊14的N端子(也就是直流電的負(fù)極也可以是電路板上的某一基準(zhǔn)電位、或者為地電位等。并且，此基準(zhǔn)電位并不限于本發(fā)明中所給出的具體情況，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的教示并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)而選取合適的基準(zhǔn)電位。這里，在連接基準(zhǔn)電位之前也可以先串聯(lián)一個(gè)大功率電阻，從而實(shí)現(xiàn)與前述第二實(shí)施例同樣的效果。
[0044]兩個(gè)雙刀雙擲繼電器451和452中的開(kāi)關(guān)與線圈的動(dòng)作原理與前述實(shí)施例中類(lèi)似，這里不再贅述。通過(guò)圖8中所示的上述由兩個(gè)雙刀雙擲繼電器451、452組成的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元45同樣能實(shí)現(xiàn)與圖2、圖7中所示的根據(jù)本發(fā)明第一、第二實(shí)施例的采用新型三刀雙擲繼電器的動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元25的功能。
[0045]需要指出的是，圖8中所示的兩個(gè)雙刀雙擲繼電器451、452中的四個(gè)開(kāi)關(guān)D、E、F、G的常閉觸點(diǎn)d3、e3、f3、g3的連接方式僅僅是一個(gè)示例，本發(fā)明并不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以理解，只要將一個(gè)雙刀雙擲繼電器中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)分別連接至U、V、W三相中的兩相(例如，U、V相)，而將另一個(gè)雙刀雙擲繼電器中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)分別連接至U、V、W三相中的另一相(例如，W相)和其它兩相中的任一相(例如，U相或V相)，并且將四個(gè)開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸點(diǎn)都連接至基準(zhǔn)電壓(或通過(guò)大功率電阻連接至基準(zhǔn)電壓)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明第一、第二實(shí)施例中采用三刀雙擲繼電器的方案相同的效果。[0046]基于以上各實(shí)施例，顯而易見(jiàn)的是，只要?jiǎng)討B(tài)剎車(chē)單元當(dāng)啟動(dòng)命令輸入單元的啟動(dòng)信號(hào)為伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)將所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)短接到基準(zhǔn)電位，就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。而動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)既可以采用這里舉例說(shuō)明的三刀雙擲繼電器、兩個(gè)雙刀雙擲繼電器，也可以采用其它配置。
[0047]以上各實(shí)施例提供了交流伺服驅(qū)動(dòng)器及其相關(guān)方法，其動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路與現(xiàn)有技術(shù)中的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)剎車(chē)電路相比，在動(dòng)態(tài)剎車(chē)時(shí)本發(fā)明能夠消除噪音和快速降低能量，克服了交流伺服驅(qū)動(dòng)器因這些不安定因素而引起的過(guò)電壓或過(guò)電流的現(xiàn)象，從而提高了交流伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性。
[0048]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離權(quán)利要求及它們的等價(jià)物中限定的本發(fā)明的原則和精神的情況下，可以對(duì)這些示例性實(shí)施例做出變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括: 電源輸入單兀，用于輸出直流電源； 逆變器模塊，用于接收所述直流電源并輸出U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述伺服馬達(dá)； 啟動(dòng)命令輸入單元，用于根據(jù)剎車(chē)信號(hào)而生成啟動(dòng)信號(hào)；以及 動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元，接收所述啟動(dòng)信號(hào)，其中 當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，所述動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元將所述逆變器模塊輸出的u、v、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)短接到基準(zhǔn)電位。
2.如權(quán)利要求1所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元包括: 線圈，連接至所述啟動(dòng)命令輸入單元；以及 三個(gè)開(kāi)關(guān)，分別連接在所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述基準(zhǔn)電位之間，其中 當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為伺服接通信號(hào)時(shí)，所述線圈有電流流過(guò)使得所述三個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，而當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為所述伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，所述線圈無(wú)電流流過(guò)使得所述三個(gè)開(kāi)關(guān)閉合。
3.如權(quán)利要求2所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中 所述三個(gè)開(kāi)關(guān)各自具有動(dòng)觸點(diǎn)、常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，并且，所述動(dòng)觸點(diǎn)連接至所述基準(zhǔn)電位，所述常閉觸點(diǎn)分別連接至所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而所述常開(kāi)觸點(diǎn)空接，并且 當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為所述伺服接通信號(hào)時(shí)，所述線圈有電流流過(guò)使得所述動(dòng)觸點(diǎn)與所述常開(kāi)觸點(diǎn)接通，而當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為所述伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，所述線圈無(wú)電流流過(guò)使得所述動(dòng)觸點(diǎn)與所述常閉觸點(diǎn)接通。
4.如權(quán)利要求1所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元包括兩個(gè)雙刀雙擲繼電器，所述兩個(gè)雙刀雙擲繼電器各自包括一個(gè)線圈和兩個(gè)開(kāi)關(guān)，并且其中 所述開(kāi)關(guān)各自具有動(dòng)觸點(diǎn)、常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，并且，所述動(dòng)觸點(diǎn)連接至所述基準(zhǔn)電位，所述兩個(gè)雙刀雙擲繼電器之一的兩個(gè)開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)分別連接至所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而所述兩個(gè)雙刀雙擲繼電器中的另一個(gè)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)分別連接至所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)中另一相驅(qū)動(dòng)信號(hào)、以及所述兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的任一相驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而所述常開(kāi)觸點(diǎn)空接，并且 當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為所述伺服接通信號(hào)時(shí)，所述線圈有電流流過(guò)使得所述動(dòng)觸點(diǎn)與所述常開(kāi)觸點(diǎn)接通，而當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為所述伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，所述線圈無(wú)電流流過(guò)使得所述動(dòng)觸點(diǎn)與所述常閉觸點(diǎn)接通。
5.如權(quán)利要求1所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，在所述基準(zhǔn)電位之前串聯(lián)大功率電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述基準(zhǔn)電位為電路板上的基準(zhǔn)電位。
7.如權(quán)利要求6所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述基準(zhǔn)電位為所述逆變器模塊的基準(zhǔn)電位。
8.如權(quán)利要求7所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述基準(zhǔn)電位為所述逆變器模塊的N端子。
9.如權(quán)利要求1所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述基準(zhǔn)電位為地電位。
10.如權(quán)利要求2或4所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述啟動(dòng)信號(hào)與所述開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和閉合動(dòng)作同步。
11.如權(quán)利要求1所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述電源輸入單元從電源接收交流電，并包括: 整流器，用于將所接收的交流電進(jìn)行整流并輸出直流電；以及 濾波電容，用于將所述整流器輸出的直流電進(jìn)行濾波并輸出所述直流電源。
12.如權(quán)利要求1所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，所述剎車(chē)信號(hào)來(lái)自包括在所述交流伺服驅(qū)動(dòng)器之內(nèi)或外部的上位控制單元。
13.一種用于交流伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的方法，所述交流伺服驅(qū)動(dòng)器包括電壓輸入單元、逆變器模塊、啟動(dòng)命令輸入單元以及動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元，所述方法包括步驟: 由所述電源輸入單元輸出直流電源； 所述逆變器模塊接收所述直流電源并輸出U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述伺服馬達(dá)； 所述啟動(dòng)命令輸入單元根據(jù)剎車(chē)信號(hào)而生成啟動(dòng)信號(hào)；以及 所述動(dòng)態(tài)剎車(chē)單元接收所述啟動(dòng)信號(hào)，并且當(dāng)所述啟動(dòng)信號(hào)為伺服關(guān)閉信號(hào)時(shí)，將所述逆變器模塊輸出的U、V、W三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)短接到基準(zhǔn)電位。
【文檔編號(hào)】H02P3/22GK103633895SQ201210312185
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】康燕, 葉尹, 謝濱 申請(qǐng)人:珠海松下馬達(dá)有限公司