一種伺服驅(qū)動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種伺服驅(qū)動器，包括整流器、輔助電源、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接；雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。該伺服驅(qū)動器還包括連接在整流器與IPM逆變器之間的濾波器。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明所述的伺服驅(qū)動器系統(tǒng)簡單、成本較低、開發(fā)周期較短；操作人性化、參數(shù)調(diào)整簡單、速度控制精度高、速度動態(tài)響應(yīng)快、電源應(yīng)用率高。雙核處理器內(nèi)含有DSP和ARM雙核，解決了傳統(tǒng)的DSP+CPLD或DSP+RAM雙芯片方案中的芯片間通訊問題，極大提高數(shù)據(jù)通訊的速度和效率，大大降低伺服系統(tǒng)的復(fù)雜度。
【專利說明】一種伺服驅(qū)動器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)的驅(qū)動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種伺服驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步電機(jī)由于諧波少、轉(zhuǎn)矩的精度高，常用于交流伺服系統(tǒng)和高性能的調(diào)速系統(tǒng)。交流伺服系統(tǒng)涉及的學(xué)科和【技術(shù)領(lǐng)域】包括了電機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，屬多學(xué)科、多【技術(shù)領(lǐng)域】交叉的典型光機(jī)電一體化產(chǎn)品。各學(xué)科和【技術(shù)領(lǐng)域】中的最新成果都能很快在現(xiàn)代高性能交流伺服系統(tǒng)中得到應(yīng)用，甚至?xí)ζ浠驹O(shè)計思想產(chǎn)生影響?？偟膩碚f，軟件、電子、通信和半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展直接推動了交流伺服系統(tǒng)的換代，導(dǎo)致新產(chǎn)品換代周期從本世紀(jì)初時的5年左右縮短到2?3年?，F(xiàn)代高性能交流伺服系統(tǒng)并不是一個孤立的產(chǎn)品或系統(tǒng)，他是現(xiàn)代運(yùn)動控制系統(tǒng)的核心，是各類高技術(shù)智能化裝備的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性部件。甚至可以毫不夸張地講，采用高性能伺服系統(tǒng)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、信息化和智能化水平的標(biāo)志。“三化”的水平越高，其與周邊產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度及相互依存度就越高，因此現(xiàn)代高性能伺服驅(qū)動系統(tǒng)是促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品。
[0003]高性能伺服驅(qū)動器包含兩個方面的要求:在控制性能上能實現(xiàn)高精度的位置和速度控制，并提供較大的輸出力矩，動態(tài)響應(yīng)快；在功能方面需要提高易用性，追求簡潔的操作界面、提供工業(yè)以太網(wǎng)、支持多種現(xiàn)場總線協(xié)議等。而傳統(tǒng)的伺服驅(qū)動器一般采用DSP或DSP+FPGA\CPLD的雙芯片架構(gòu)，其中DSP用以實現(xiàn)電機(jī)控制運(yùn)算，CPLD或FPGA用以擴(kuò)展IO口和通訊口，實現(xiàn)邏輯信號處理和擴(kuò)展通訊功能等，因此傳統(tǒng)的伺服驅(qū)動器存在系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高和開發(fā)周期較長的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的伺服驅(qū)動器系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高、開發(fā)周期較長的技術(shù)缺陷，本發(fā)明設(shè)計出一種具有雙核處理器的伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)了簡化系統(tǒng)、節(jié)約成本的目的，同時也避免了開發(fā)周期長的技術(shù)缺陷。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種伺服驅(qū)動器，包括整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接；雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。
[0006]整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接，為雙核處理器提供電流和電壓信號；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接，整流器和輔助電源的供電模式為市電，對工作環(huán)境要求低，整流器將市電轉(zhuǎn)換成幅值在310V左右的直流電，輔助電源將市電轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的15V、3.3V等合適的電壓，雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接，實現(xiàn)雙核處理器對IPM逆變器的反饋控制。IPM逆變器在雙核處理器的控制下不斷的開通和關(guān)斷，將直流母線的310V的直流電逆變成有效值為220V的交流電，供給永磁同步電機(jī)的定子側(cè)，有效驅(qū)動電機(jī)(IPM逆變器自身帶有預(yù)驅(qū)和保護(hù)功能)。整個伺服驅(qū)動器的系統(tǒng)較簡單，成本較低，開發(fā)周期較短。雙核處理器內(nèi)含有DSP和ARM雙核，解決了傳統(tǒng)的DSP+CPLD或DSP+RAM雙芯片方案中的芯片間通訊問題，極大提高數(shù)據(jù)通訊的速度和效率，大大降低伺服系統(tǒng)的復(fù)雜度。
[0007]優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在整流器與IPM逆變器之間的濾波器。上述濾波器可以將整流器整流出來的直流電中的紋波部分有效濾除。
[0008]優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在濾波器與IPM逆變器之間的制動器。上述制動器為串接在電路中的大功率電阻或制動單元，可以有效吸收直流母線上泵升的電壓，保護(hù)伺服驅(qū)動器的其他硬件。
[0009]優(yōu)選的，信號采集單元包括電流采集卡和電壓采集卡。上述電流采集卡是由毫歐電阻組成的驅(qū)動器輸出電流采集電路，為雙核處理器矢量控制算法的實現(xiàn)提供電流信號。上述電壓采集卡是由毫歐電阻組成的驅(qū)動器輸出電壓采集電路，為矢量控制算法的實現(xiàn)提供電壓信號。
[0010]優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在信號采集單元與雙核處理器之間的模擬運(yùn)算器。上述模擬運(yùn)算器包含輸出電壓、直流母線電壓、輸出電流運(yùn)算設(shè)備，將采集到的電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的信號并進(jìn)行濾波。模擬運(yùn)算器可以實現(xiàn)比列運(yùn)算和偏置值抬升，轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的0-+3.3V電壓信號；電流信號也需要進(jìn)行類似的轉(zhuǎn)換。
[0011]優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在雙核處理器的輸入端的保護(hù)電路。上述保護(hù)電路為過流過壓保護(hù)電路，其采用模擬運(yùn)放等構(gòu)成綜合保護(hù)電路，用以保護(hù)IPM逆變器和雙核處理器。
[0012]優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在雙核處理器的輸出端的顯示器和遠(yuǎn)程通訊裝置；其中，遠(yuǎn)程通訊裝置包括分別接入以太網(wǎng)和CAN網(wǎng)絡(luò)的Internet通訊單元和CAN通訊單元。上述顯示器采用了歸一化示標(biāo)法的IXD顯示器，顯示效果好。上述的遠(yuǎn)程通訊裝置為設(shè)置在雙核處理器上的遠(yuǎn)程通訊接口，分別接入CAN網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)；本發(fā)明所述的伺服驅(qū)動器采用CAN通訊和工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet)兩種通訊方式，能夠有效的對伺服驅(qū)動器進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作和監(jiān)視，實現(xiàn)自動化監(jiān)控。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明所述的伺服驅(qū)動器系統(tǒng)簡單、成本較低、開發(fā)周期較短；操作人性化、參數(shù)調(diào)整簡單、速度控制精度高、速度動態(tài)響應(yīng)快、電源應(yīng)用率高。雙核處理器內(nèi)含有DSP和ARM雙核，解決了傳統(tǒng)的DSP+CPLD或DSP+RAM雙芯片方案中的芯片間通訊問題，極大提高數(shù)據(jù)通訊的速度和效率，大大降低伺服系統(tǒng)的復(fù)雜度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明第一實施例所述的伺服驅(qū)動器的工作狀態(tài)示意圖；
圖2為本發(fā)明第二實施例所述的伺服驅(qū)動器的工作狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)解釋說明。
[0016]如圖1所示，示出了本發(fā)明所述一種伺服驅(qū)動器的第一實施例，一種伺服驅(qū)動器，包括整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接；雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。
[0017]實施例一所述的一種伺服驅(qū)動器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接，為雙核處理器提供電流和電壓信號；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接，整流器和輔助電源的供電模式為市電，對工作環(huán)境要求低，整流器將市電轉(zhuǎn)換成幅值在310V左右的直流電，輔助電源將市電轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的15V、
3.3V等合適的電壓，雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接，實現(xiàn)雙核處理器對IPM逆變器的反饋控制。IPM逆變器在雙核處理器的控制下不斷的開通和關(guān)斷，將直流母線的310V的直流電逆變成有效值為220V的交流電，供給永磁同步電機(jī)的定子側(cè)，有效驅(qū)動電機(jī)(IPM逆變器自身帶有預(yù)驅(qū)和保護(hù)功能)。整個伺服驅(qū)動器的系統(tǒng)較簡單，成本較低，開發(fā)周期較短。
[0018]實施例一所述的一種伺服驅(qū)動器，雙核處理器內(nèi)含有DSP和ARM雙核，雙核之間的通訊采用內(nèi)部RAM傳遞的方式，即通過指定的RAM空間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳遞，并還留有共享RAM空間，因此解決了傳統(tǒng)的DSP+CPLD或DSP+RAM雙芯片方案中的芯片間通訊問題，并極大提高數(shù)據(jù)通訊的速度和效率，大大降低伺服系統(tǒng)的復(fù)雜度。
[0019]如圖2所示，示出了本發(fā)明所述一種伺服驅(qū)動器的第二實施例，一種伺服驅(qū)動器，包括整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接；雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。
[0020]實施例二所述的一種伺服驅(qū)動器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接，為雙核處理器提供電流和電壓信號；整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接，整流器和輔助電源的供電模式為市電，對工作環(huán)境要求低，整流器將市電轉(zhuǎn)換成幅值在310V左右的直流電，輔助電源將市電轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的15V、
3.3V等合適的電壓，雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接，實現(xiàn)雙核處理器對IPM逆變器的反饋控制。IPM逆變器在雙核處理器的控制下不斷的開通和關(guān)斷，將直流母線的310V的直流電逆變成有效值為220V的交流電，供給永磁同步電機(jī)的定子側(cè)，有效驅(qū)動電機(jī)(IPM逆變器自身帶有預(yù)驅(qū)和保護(hù)功能)。整個伺服驅(qū)動器的系統(tǒng)較簡單，成本較低，開發(fā)周期較短。
[0021]實施例二所述的一種伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器還包括連接在整流器與IPM逆變器之間的濾波器。上述濾波器可以將整流器整流出來的直流電中的紋波部分有效濾除。
[0022]實施例二所述的一種伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器還包括連接在濾波器與IPM逆變器之間的制動器。上述制動器為串接在電路中的大功率電阻或制動單元，可以有效吸收直流母線上泵升的電壓，保護(hù)驅(qū)動器的其他硬件。
[0023]實施例二所述的一種伺服驅(qū)動器，信號采集單元包括電流采集卡和電壓采集卡。上述電流采集卡是由毫歐電阻組成的驅(qū)動器輸出電流采集電路，為雙核處理器矢量控制算法的實現(xiàn)提供電流信號。上述電壓采集卡是是由毫歐電阻組成的驅(qū)動器輸出電壓采集電路，為矢量控制算法的實現(xiàn)提供電壓信號。
[0024]實施例二所述的一種伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器還包括連接在信號采集單元與雙核處理器之間的模擬運(yùn)算器。上述模擬運(yùn)算器包含輸出電壓、直流母線電壓、輸出電流運(yùn)算設(shè)備，將采集到的電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的信號并進(jìn)行濾波。模擬運(yùn)算器可以實現(xiàn)比列運(yùn)算和偏置值抬升，轉(zhuǎn)換成雙核處理器需要的0-+3.3V電壓信號；電流信號也需要進(jìn)行類似的轉(zhuǎn)換。
[0025]實施例二所述的一種伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器還包括連接在雙核處理器的輸入端的保護(hù)電路。上述保護(hù)電路為過流過壓保護(hù)電路，其采用模擬運(yùn)放等構(gòu)成綜合保護(hù)電路，用以保護(hù)IPM逆變器和雙核處理器。
[0026]實施例二所述的一種伺服驅(qū)動器，雙核處理器的輸出端還連接有顯示器和遠(yuǎn)程通訊裝置；其中，遠(yuǎn)程通訊裝置包括分別接入以太網(wǎng)和CAN網(wǎng)絡(luò)的Internet通訊單元和CAN通訊單元。上述顯示器采用了歸一化示標(biāo)法的IXD顯示器，顯示效果好。上述的遠(yuǎn)程通訊裝置為設(shè)置在雙核處理器上的遠(yuǎn)程通訊接口，分別連接CAN網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)；本發(fā)明所述的伺服驅(qū)動器采用CAN通訊和工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet)兩種通訊方式，能夠有效的進(jìn)行遠(yuǎn)程對伺服驅(qū)動器的操作和監(jiān)視，實現(xiàn)自動化監(jiān)控。[0027]實施例二所述的一種伺服驅(qū)動器，雙核處理器內(nèi)含有DSP和ARM雙核，雙核之間的通訊采用內(nèi)部RAM傳遞的方式，即通過指定的RAM空間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳遞，并還留有共享RAM空間，因此解決了傳統(tǒng)的DSP+CPLD或DSP+RAM雙芯片方案中的芯片間通訊問題，并極大提高數(shù)據(jù)通訊的速度和效率，大大降低伺服系統(tǒng)的復(fù)雜度。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明實質(zhì)內(nèi)容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種伺服驅(qū)動器，其特征在于，包括整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器； 整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及雙核處理器順次連接； 整流器的輸出端通過輔助電源與雙核處理器的輸入端相連接； 雙核處理器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū)動器還包括連接在整流器與IPM逆變器之間的濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū)動器還包括連接在濾波器與IPM逆變器之間的制動器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動器，其特征在于，信號采集單元包括電流采集卡和電壓采集卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū)動器還包括連接在信號采集單元與雙核處理器之間的模擬運(yùn)算器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū)動器還包括連接在雙核處理器的輸入端的保護(hù)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū)動器還包括連接在雙核處理器的輸出端的顯示器和遠(yuǎn)程通訊裝置；其中，遠(yuǎn)程通訊裝置包括分別接入以太網(wǎng)和CAN網(wǎng)絡(luò)的Internet通訊單元和CAN通訊單元。
【文檔編號】H02P6/08GK103840722SQ201410118613
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】鄭天江, 余國民, 余學(xué)渭, 陳雷, 葉朋偉, 黃官仲, 黃繼超 申請人:鄭天江