CN103166558A - 基于irmck201的交流伺服驱动器 - Google Patents

Abstract

基于 IRMCK201 的交流伺服驱动器属于伺服驱动器技术领域，尤其涉及一种基于 IRMCK201 的交流伺服驱动器。本发明提供一种可适用于中、大功率电机，控制方式全面的基于 IRMCK201 的交流伺服驱动器。本发明包括 IRMCK201 控制芯片、 DSP 芯片、三相整流电路、功率模块、电流传感器、电流芯片、伺服电机、光电编码器，其结构要点三相整流电路、功率模块、伺服电机、光电编码器依次相连， IRMCK201 控制芯片分别与功率模块、 DSP 芯片、电流芯片相连，功率模块输出端、电流传感器、电流芯片依次相连， DSP 芯片与功率模块相连。

Description

基于IRMCK201的交流伺服驱动器

技术领域

本发明属于伺服驱动器技术领域，尤其涉及一种基于IRMCK201的交流伺服驱动器。

背景技术

伺服技术从应用至今已有50多年的历史，它广泛应用于工业领域中的机器人、数控机床、计算机硬盘驱动场合。国防领域中的雷达跟踪和火炮定位亦是伺服技术的重要应用场合。伺服技术是电力电子技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和驱动技术的综合应用。电力电子技术、微电子技术、计算机技术每发展一步，伺服技术就产生一次新的飞跃，先进控制理论的应用，使伺服技术的跟踪速度不断加快、控制精度不断提高、功能不断完善、智能化程度越来越高。为伺服技术的更广泛应用奠定了更加坚实的基础。

目前主流的伺服驱动器产品均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现复杂的控制算法，实现整个控制系统的数字化、网络化和智能化。然而基于DSP的电机控制算法开发周期长，难度大，导致国内的很多伺服产品功能不够完善，定位精度、动态性能等不够理想；而且这些产品通常应用于特定的某个行业，通用性不强。为了缩短开发周期，提高产品的可靠性，节约开发成本，目前又出现了一种趋势就是回到全硬件实现上去，这是因为一些高性能的专用电机控制芯片的出现。这些专用IC基于FPGA平台，将本来用数字软件方法实现的控制程序通过数字硬件设计（HDL语言）集成到芯片内，使得复杂的软件算法都可由芯片实现。其中较为典型的就是IR公司的IRMCK201，该芯片内部集成了向量控制伺服系统所需的控制单元，通过硬件实现了通用的速度和电流控制算法。

而现有采用IRMCK201芯片的交流伺服驱动器，一般仅适用于小功率的电机，限制了其应用范围。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种可适用于中、大功率电机，控制方式全面的基于IRMCK201的交流伺服驱动器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括IRMCK201控制芯片、DSP芯片、三相整流电路、功率模块、电流传感器、电流芯片、伺服电机、光电编码器，其结构要点三相整流电路、功率模块、伺服电机、光电编码器依次相连，IRMCK201控制芯片分别与功率模块、DSP芯片、电流芯片相连，功率模块输出端、电流传感器、电流芯片依次相连，DSP芯片与功率模块相连。

作为一种优选方案，本发明还包括上位机，上位机分别与IRMCK201控制芯片、DSP芯片相连。

作为另一种优选方案，本发明还包括存储器，存储器与IRMCK201控制芯片相连。

作为另一种优选方案，本发明还包括键盘显示部分，键盘显示部分与DSP芯片相连。

作为另一种优选方案，本发明所述IRMCK201控制芯片与功率模块通过光耦隔离电路相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电流传感器采用霍尔传感器。

作为另一种优选方案，本发明所述电流芯片采用IR2175芯片。

作为另一种优选方案，本发明所述DSP芯片采用TMS320LF2812芯片。

其次，本发明所述功率模块采用三菱PM75RLA120模块。

另外，本发明所述存储器采用AT24C01存储器。

本发明有益效果：本发明通过IRMCK201控制芯片与电流传感器、电流芯片的结合，使IRMCK201控制芯片应用于三相380V中、大功率驱动器成为可能。

其次，本发明利用专用的电机控制芯片IRMCK201及DSP芯片，提供了一种具备位置控制、速度控制及转矩控制三种控制模式的伺服驱动器。设计合理，开发简便，通用性强并且有良好系统可扩展性。

另外，本发明IRMCK201控制芯片可对电机的速度或位置进行实施精确控制，DSP芯片可监控直流母线电压、电流，保护电机；具备上位通讯等功能， CAN接口实现局域网内的通信功能。

附图说明

图1是本发明电路原理框图。

图2是本发明闭环控制原理图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括IRMCK201控制芯片、DSP芯片、三相整流电路、功率模块、电流传感器、电流芯片、伺服电机、光电编码器，三相整流电路、功率模块、伺服电机、光电编码器依次相连，IRMCK201控制芯片分别与功率模块、DSP芯片、电流芯片相连，功率模块输出端、电流传感器、电流芯片依次相连，DSP芯片与功率模块相连。

所述三相整流电路采用三相不控整流电路。

的三相交流电经三相不控整流，再经功率模块逆变成三相交流电供给伺服电机。三相不控整流电路的整流桥和功率模块之间用大电容隔开，可滤掉三相不控整流电路输出的直流电压中含有的脉动成分。

实现速度环、电流环的控制，辅之以光耦隔离电路、电流采样电路、上位机通讯接口电路、EEPROM接口电路以及模拟控制接口电路等少量的外围电路。IRMCK201通过检测出的两相电流及光电编码器信号，运用矢量控制理论计算生成6路PWM信号，接收功率模块的故障保护信号Gatekill并进行处理。

芯片主要负责外环即位置环的控制，外围的一部分保护功能及键盘显示部分的控制。通过DSP芯片对直流母线进行电压检测，用于过压的处理，包括泵升电压控制（制动电阻控制）及过压报警部分。

功率模块通过控制开关器件的导通和关断的占空比来获得输出的交变电压序列。

本发明还包括上位机，上位机分别与IRMCK201控制芯片、DSP芯片相连。通过上位机可以实现一对多的控制方式。

本发明还包括存储器，存储器与IRMCK201控制芯片相连。存储器用于掉电后参数的存储，系统在上电时会自动读取上一次设置的有效参数值。

本发明还包括键盘显示部分，键盘显示部分与DSP芯片相连。键盘显示部分显示系统的各种工作及故障状态。

本发明可以通过键盘显示部分或上位机配制成三种控制模式：位置控制、速度控制及转矩控制；并可通过上位机、显示部分监控系统的运行状态，可以应用于机械生产的各个领域。

所述IRMCK201控制芯片与功率模块通过光耦隔离电路相连。

所述电流传感器采用霍尔传感器。

所述电流芯片采用IR2175芯片。

所述DSP芯片采用TMS320LF2812芯片。TMS320LF2812芯片的I/O口与IRMCK201的8位并口实施并行通讯，完成伺服系统位置环控制算法、配置参数和与上位机通讯等功能。

所述功率模块采用三菱PM75RLA120模块。

所述存储器采用AT24C01存储器。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于IRMCK201的交流伺服驱动器，包括IRMCK201控制芯片、DSP芯片、三相整流电路、功率模块、电流传感器、电流芯片、伺服电机、光电编码器，其特征在于三相整流电路、功率模块、伺服电机、光电编码器依次相连，IRMCK201控制芯片分别与功率模块、DSP芯片、电流芯片相连，功率模块输出端、电流传感器、电流芯片依次相连，DSP芯片与功率模块相连。

2.根据权利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于还包括上位机，上位机分别与IRMCK201控制芯片、DSP芯片相连。

3.根据权利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于还包括存储器，存储器与IRMCK201控制芯片相连。

4.根据权利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于还包括键盘显示部分，键盘显示部分与DSP芯片相连。

5.根据权利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于所述IRMCK201控制芯片与功率模块通过光耦隔离电路相连。

6.根据权利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于所述电流传感器采用霍尔传感器。

7.根据权利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于所述电流芯片采用IR2175芯片。

8.根据权利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于所述DSP芯片采用TMS320LF2812芯片。

9.根据权利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于所述功率模块采用三菱PM75RLA120模块。

10.根据权利要求3所述基于IRMCK201的交流伺服驱动器，其特征在于所述存储器采用AT24C01存储器。

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