專利名稱：全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于交流永磁伺服電機技術領域，具體涉及一種全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器
背景技術：
早期的伺服器采用模擬控制方式，所有控制算法實現(xiàn)都是通過硬件電路來完成的，其電路參數(shù)調(diào)整不容易，而且運行穩(wěn)定性也較差，故障維修費用高，隨著半導體技術的發(fā)展，出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路，模擬伺服器電機驅(qū)動器也漸漸背淘汰，全數(shù)字交流永磁伺服電機驅(qū)動器控制算法實現(xiàn)都通過軟件完成，核心部件DSP集成了很多外圍電路，這樣使驅(qū)動器的硬件結構大大簡化，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，調(diào)試維護費用大大降低了。目前國內(nèi)的伺服器電機驅(qū)動器市場絕對大部分被國外占有，這些驅(qū)動器大部分采用高壓供電，無法用于對人身安全要求較高的場合。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可對電流進行精細調(diào)整，提高供電電壓穩(wěn)壓性能的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器。實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案是提供一種全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器，包括伺服電機控制電路、與伺服電機控制電路電連接的功率驅(qū)動電路、與伺服電機控制電路電連接的按鍵顯示電路、為伺服電機控制電路、功率驅(qū)動電路和按鍵顯示電路提供電源的開關電源電路，所述開關電源電路包括單片穩(wěn)壓器IC1、光耦合器IC2、基準電壓電源IC3、第一穩(wěn)壓器IC4、第二穩(wěn)壓器IC5、第三穩(wěn)壓器IC6、第四穩(wěn)壓器IC7、雙輸入變壓器BI,所述單片穩(wěn)壓器ICl的D極和S極電連接在雙輸入變壓器BI的雙初級線圈上，所述第一穩(wěn)壓器IC4、第二穩(wěn)壓器IC5設置在雙輸入變壓器BI的次級線圈上并聯(lián)組合成+/-15V模擬輸出電壓電路，第三穩(wěn)壓器IC6、第四穩(wěn)壓器IC7設置在雙輸入變壓器BI的次級線圈上串聯(lián)組合成+5V輸出電壓電路，在雙輸入變壓器BI的次級線圈上設有VCC穩(wěn)壓輸出電路，在VCC穩(wěn)壓輸出電路高電壓端經(jīng)過第一電阻R51電連接在基準電壓電源IC3的第八引角上，VCC穩(wěn)壓輸出電路低電壓端依次經(jīng)過第二電阻R50和第一電容C41電連接在基準電壓電源IC3的第一引角上、并通過第三電阻R49電連接在VCC穩(wěn)壓輸出電路的高電壓端，光耦合器IC2的發(fā)光二極管正極通過第四電阻R48電連接在VCC穩(wěn)壓輸出電路的高電壓端，發(fā)光二極管的負極電連接在基準電壓電源IC3的第一引角上，光耦合器IC2的集電極經(jīng)過第二電容C44電連接在單片穩(wěn)壓器ICl的S極上、發(fā)射極電連接在單片穩(wěn)壓器ICl的C極上。進一步，所述伺服電機控制電路包括DPS系統(tǒng)U1、與DPS系統(tǒng)Ul電連接的定子電流信號處理電路、與DPS系統(tǒng)Ul電連接的脈寬調(diào)制電路、與DPS系統(tǒng)Ul電連接光電編碼器電路。進一步，所述DPS 系統(tǒng) Ul 采用 TMS320F2802/01 DPS 芯片，在 TMS320F2802/01 DPS芯片的第七十三引角TDI、第七十四引角TMS、第八十引角EMUO和第八i^一引角EMUl上設有電連接+3. 3V電壓的上拉電阻。本實用新型具有積極的效果本實用新型中，開關電源電路中，包括+/-15V模擬電壓輸出電路、VCC穩(wěn)壓輸出電路和+5V電壓輸出電路，在VCC穩(wěn)壓輸出電路中，由基準電壓電源IC3和光耦合器IC2構成電氣隔離式外部誤差放大器，與單片穩(wěn)壓器ICl的內(nèi)部誤差放大器配合使用，可以完成對電流進行精細調(diào)整，提高穩(wěn)壓性能；具體在VCC穩(wěn)壓輸出電路中，VCC穩(wěn)壓輸出電壓經(jīng)R50、R511分壓后得到取樣電壓，與基準電壓電源IC3內(nèi)部2. 5V基準電壓進行比較，通過改變單片穩(wěn)壓器的電位來調(diào)節(jié)光耦合電器的電流，進而調(diào)節(jié)控制端電流，提高了電源的穩(wěn)壓精度，實用性好。本實用新型中，DPS系統(tǒng) Ul 采用 TMS320F2802/01 DPS 芯片，在 TMS320F2802/01DPS芯片的第七十三引角TDI、第七十四引角TMS、第八十引角EMUO和第八i^一引角EMUl上設有電連接+3. 3V電壓的上拉電阻。在EMUO和EMUl信號上連接上拉電阻，使信號上升時間小于10MS，在TMS和TDI上也設置的上位電阻，可以確保仿真器沒有連接時這些信號狀態(tài)是確定的，提高了信號有精確度。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖I為本實用新型的電路框圖。圖2為圖I所示的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的開關電源電路圖。圖3為圖I所示的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的伺服電機控制電路圖。圖4為圖I所示的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的功率驅(qū)動電路圖。圖5為圖I所示的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的按鍵顯示電路圖。
具體實施方式
(實施例I)圖I至圖5顯示了本實用新型的一種具體實施方式
，其中圖I為本實用新型的電路框圖；圖2為圖I所示的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的開關電源電路圖；圖3為圖I所示的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的伺服電機控制電路圖；圖4為圖I所示的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的功率驅(qū)動電路圖；圖5為圖I所示的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器的按鍵顯示電路圖。見圖I至圖5，一種全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器，包括伺服電機控制電路I、與伺服電機控制電路I電連接的功率驅(qū)動電路2、與伺服電機控制電路I電連接的按鍵顯示電路3、為伺服電機控制電路I、功率驅(qū)動電路2和按鍵顯示電路3提供電源的開關電源電路4，如圖2所示，開關電源電路4包括單片穩(wěn)壓器ICl、光耦合器IC2、基準電壓電源IC3、第一穩(wěn)壓器IC4、第二穩(wěn)壓器IC5、第三穩(wěn)壓器IC6、第四穩(wěn)壓器IC7、雙輸入變壓器BI,單片穩(wěn)壓器ICl的D極和S極電連接在雙輸入變壓器BI的雙初級線圈上，第一穩(wěn)壓器IC4、第二穩(wěn)壓器IC5設置在雙輸入變壓器BI的次級線圈上并聯(lián)組合成+/-15V模擬輸出電壓電路，第三穩(wěn)壓器IC6、第四穩(wěn)壓器IC7設置在雙輸入變壓器BI的次級線圈上串聯(lián)組合成+5V輸出電壓電路，在雙輸入變壓器BI的次級線圈上設有VCC穩(wěn)壓輸出電路，在VCC穩(wěn)壓輸出電路高電壓端經(jīng)過第一電阻R51電連接在基準電壓電源IC3的第八引角上，VCC穩(wěn)壓輸出電路低電壓端依次經(jīng)過第二電阻R50和第一電容C41電連接在基準電壓電源IC3的第一引角上、并通過第三電阻R49電連接在VCC穩(wěn)壓輸出電路的高電壓端，光耦合器IC2的發(fā)光二極管正極通過第四電阻R48電連接在VCC穩(wěn)壓輸出電路的高電壓端，發(fā)光二極管的負極電連接在基準電壓電源IC3的第一引角上，光耦合器IC2的集電極經(jīng)過第二電容C44電連接在單片穩(wěn)壓器ICl的S極上、發(fā)射極電連接在單片穩(wěn)壓器ICl的C極 上。本實施例中，單片穩(wěn)壓器Icl采用T0P224Y芯片，光耦合器IC2采用TLP521-1芯片，精密基準電壓源IC3采用TL431, IC4 采用 78L15 芯片，IC5 采用 79L15 芯片，IC6 采用 LM7815 芯片，IC7 采用 LM7805芯片，VCC穩(wěn)壓輸出經(jīng)R50、R51分壓后得到取樣電壓，與TL431內(nèi)部2. 5V基準電壓進行比較，通過改變K端電位來控制TLP521-1的電流，進而調(diào)節(jié)控制端電流Ic。R52是TLP521-1的限流電阻，并能設定控制環(huán)路的直流增益。該電源的穩(wěn)壓精度可與線性集成穩(wěn)壓電源相媲美當交流輸入電壓u從85V變化到265V時，Sv = ±0. 2% ;當負載電流從10%變化到100%時，SI可達到±0. 2%如圖3所示，伺服電機控制電路I包括DPS系統(tǒng)U1、與DPS系統(tǒng)Ul電連接的定子電流信號處理電路、與DPS系統(tǒng)Ul電連接的脈寬調(diào)制電路、與DPS系統(tǒng)Ul電連接光電編碼器電路。DPS系統(tǒng)Ul采用TMS320F2802/01 DPS芯片，在TMS320F2802/01 DPS芯片的第七十三引角TDI、第七十四引角TMS、第八十引角EMUO和第八i^一引角EMUl上設有電連接+3. 3V電壓的上拉電阻。在TMS320F2802/01 DPS芯片的Xl和X2之間連接一個晶振和兩個負載電容構成的時鐘電路，采用TPS768XX的電源電壓穩(wěn)壓芯片給DPS芯片供電穩(wěn)壓，在EMU0、EMUl信號必須接一個上拉電阻，使信號上升時間小于10us，上拉電阻值為4. 7k歐姆。TMS和TDI也要接一個4. 7k歐姆的上拉電阻，可以確保仿真器沒有連接時這些信號狀態(tài)是確定的。本實施例中，定子電流信號處理電路由lm324帶真差動輸入的四運算放大器及周邊電路構成，處理由功率板上的霍爾電流傳感器和采樣電阻傳遞上來的-3V 3V的電壓，并保證送給DSP A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入電壓為0 3V。脈寬調(diào)制接口電路接口由TMS320F2802DSP的PWM模塊、SN74AHC244及周邊電路構成，輸出空間矢量PWM，控制IPM里面絕緣雙極晶體管IGBT的開關，一但有故障產(chǎn)生SN74AHC244可以封鎖其輸出，進而迅速關斷功率開關器件，實用性好，光電編碼器電路主要由差分接受器AM26LS32、SN74AHC14及周邊電路組成。如圖4所示，功率驅(qū)動電路采用智能功率模塊IPM為核心的驅(qū)動電路，其具有過壓、過電流、過熱和欠壓等故障保護電路，在主回路中還加入了軟啟動電路，以減少對驅(qū)動器的沖擊，主要拓撲結構是采用了三相橋式電路，利用了脈寬調(diào)制技術即PWM(Pulse WidthModulation)通過改變功率晶體管交替導通的時間來改變逆變器輸出波形的頻率，改變每半周期內(nèi)晶體管的通斷時間比，也就是說通過改變脈沖寬度來改變逆變器輸出電壓幅值的大小以達到調(diào)節(jié)功率的目的。如圖5所示，按鍵顯示電路主要用于設置和顯示伺服系統(tǒng)的運行參數(shù)和狀態(tài)，該電路由LED數(shù)碼管、按鍵、MC74HC595A、TPIC6B595及周邊電路構成。顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的實質(zhì)精神所引伸出的顯而易見的變 化或變動仍屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器，包括伺服電機控制電路(I)、與伺服電機控制電路⑴電連接的功率驅(qū)動電路(2)、與伺服電機控制電路⑴電連接的按鍵顯示電路(3)、為伺服電機控制電路(I)、功率驅(qū)動電路⑵和按鍵顯示電路(3)提供電源的開關電源電路(4)，其特征在于所述開關電源電路(4)包括單片穩(wěn)壓器(ICl)、光耦合器(IC2)、基準電壓電源(IC3)、第一穩(wěn)壓器(IC4)、第二穩(wěn)壓器(IC5)、第三穩(wěn)壓器(IC6)、第四穩(wěn)壓器(IC7)、雙輸入變壓器(BI)，所述單片穩(wěn)壓器(ICl)的D極和S極電連接在雙輸入變壓器(BI)的雙初級線圈上，所述第一穩(wěn)壓器(IC4)、第二穩(wěn)壓器(IC5)設置在雙輸入變壓器(BI)的次級線圈上并聯(lián)組合成+/-15V模擬輸出電壓電路，第三穩(wěn)壓器(IC6)、第四穩(wěn)壓器(IC7)設置在雙輸入變壓器(BI)的次級線圈上串聯(lián)組合成+5V輸出電壓電路，在雙輸入變壓器(BI)的次級線圈上設有VCC穩(wěn)壓輸出電路，在VCC穩(wěn)壓輸出電路高電壓端經(jīng)過第一電阻(R51)電連接在基準電壓電源(IC3)的第八引角上，VCC穩(wěn)壓輸出電路低電壓端依次經(jīng)過第二電阻(R50)和第一電容(C41)電連接在基準電壓電源(IC3)的第一引角上、并通過第三電阻(R49)電連接在VCC穩(wěn)壓輸出電路的高電壓端，光耦合器(IC2)的發(fā)光二極管正極通過第四電阻(R48)電連接在VCC穩(wěn)壓輸出電路的高電壓端，發(fā)光二極管的負極電連接在基準電壓電源(IC3)的第一引角上，光耦合器(IC2)的集電極經(jīng)過第二電容(C44)電連接在單片穩(wěn)壓器(ICl)的S極上、發(fā)射極電連接在單片穩(wěn)壓器(ICl)的C極上。
2.根據(jù)權利要求I所述的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器，其特征在于所述伺服電機控制電路⑴包括DPS系統(tǒng)(Ul)、與DPS系統(tǒng)(Ul)電連接的定子電流信號處理電路、與DPS系統(tǒng)(Ul)電連接的脈寬調(diào)制電路、與DPS系統(tǒng)(Ul)電連接光電編碼器電路。
3.根據(jù)權利要求I所述的全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器，其特征在于所述DPS系統(tǒng)(Ul)采用TMS320F2802/01DPS芯片，在TMS320F2802/01 DPS芯片的第七十三引角(TDI)、第七十四引角(TMS)、第八十引角(EMUO)和第八i^一引角(EMUl)上設有電連接+3. 3V電壓的上拉電阻。
專利摘要本實用新型公開了一種全數(shù)字交流永磁同步伺服電機驅(qū)動器，包括伺服電機控制電路、與伺服電機控制電路電連接的功率驅(qū)動電路、與伺服電機控制電路電連接的按鍵顯示電路、為伺服電機控制電路、功率驅(qū)動電路和按鍵顯示電路提供電源的開關電源電路，本實用新型中，在VCC穩(wěn)壓輸出電路中，VCC穩(wěn)壓輸出電壓經(jīng)R50、R511分壓后得到取樣電壓，與基準電壓電源IC3內(nèi)部2.5V基準電壓進行比較，通過改變單片穩(wěn)壓器的電位來調(diào)節(jié)光耦合電器的電流，進而調(diào)節(jié)控制端電流，提高了電源的穩(wěn)壓精度，實用性好。
文檔編號H02P6/08GK202524352SQ20122017548
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權日2012年4月24日
發(fā)明者唐榮勇 申請人:唐榮勇