CN104143948A - 一种通用电机驱动装置及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通用电机驱动装置及驱动方法，该装置包括依次连接的输入设置单元、组合模式配置单元以及若干驱动通道，所述若干驱动通道分别连接至电机的驱动端口，所述组合模式配置单元通过所述输入设置单元的参数选择及设置，选取对应的组合搭配方式对所述若干驱动通道分别进行驱动。本发明利用所述输入设置单元设置相关的电机驱动信息，所述组合模式配置单元接收所述输入设置单元的信息后，根据该信息设定各个驱动通道的模式并选取各个驱动通道的组合搭配方式，最终，驱动每个驱动通道的输出，利用不同组合形式的驱动通道实现不同类型电机的驱动，从而实现电机驱动设备的兼容，便于控制架构的设计、优化，且利于模块化设计。

Description

一种通用电机驱动装置及驱动方法

技术领域

本发明涉及一种用于驱动不同类型的电机的通用电机驱动装置及驱动方法。

背景技术

在光刻机产品中，大部分分系统都采用电机驱动各个运动部件。例如工件台与掩模台的运动，传输分系统机械手的运动以及曝光分系统中可动刀片的运动、衰减器的运动等等，以上运动部件虽同样使用电机驱动，但各个运动部件的运动控制性能需求的不同决定了电机种类选型的不同，如：工件台选用平面电机作为驱动电机，可动刀片选用三相直流电机，衰减器选用有刷直流电机等等，而不同类型的电机决定了电机驱动装置的不同，导致系统选择控制架构的不同。

目前市场针对不同类型的电机可以提供相应的商用控制器与电机驱动装置，这样，系统需要根据不同类型的电机选择不同类型的电机驱动装置，然后再设计相应的控制架构，这种方式导致各个分系统的控制架构不易兼容，在电机驱动装置的选型上面需要根据具体情况的不同选择不同的电机驱动装置，给设计带来了不便，增加系统复杂程度与工作量，并且当某个电机由于优化性能的需要更换成其他种类的电机时，需要整个系统的控制架构随之修改，不利于系统的重复利用与优化更新。

因此，如何提供一种能够兼容各种不同电机的通用电机驱动装置及驱动方法是本领域的技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明提供一种通用电机驱动装置及驱动方法，能够兼容不同类型的电机，满足不同类型电机的驱动要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种通用电机驱动装置，包括依次连接的输入设置单元、组合模式配置单元以及若干驱动通道，所述若干驱动通道分别连接至电机的驱动端口，所述组合模式配置单元通过所述输入设置单元的参数选择及设置，选取对应的组合搭配方式对所述若干驱动通道分别进行驱动。

较佳地，所述驱动通道分别包括前端功率输出单元、反馈采集单元以及单路模式配置单元，所述前端功率输出单元、反馈采集单元以及单路模式配置单元三者相互连接，且所述前端功率输出单元的输出端连接至所述电机的驱动端口。

较佳地，所述前端功率输出单元包括电流增益模块、电压增益模块以及功率输出模块，所述电流增益模块和电压增益模块分别连接至所述单路模式配置单元以及所述功率输出模块之间，所述功率输出模块连接的输出端至所述电机的驱动端口。

较佳地，所述单路模式配置单元包括前端模式选择模块、反馈选通模块以及单路模式控制模块，所述前端模式选择模块设于所述电流增益模块以及电压增益模块与所述功率输出模块之间，所述反馈选通模块设于所述前端功率输出单元与所述反馈采集单元之间，所述单路模式控制模块分别连接至所述前端模式选择模块以及反馈选通模块的输入端，且所述组合模式配置单元的输出端连接至所述反馈选通模块的输入端。

较佳地，所述反馈采集单元包括增益模块和输出采集模块，所述输出采集模块的输入端与所述前端功率输出单元的输出端相连，所述增益模块连接在所述输出采集模块与所述单路模式配置单元之间。

较佳地，所述输入设置单元包括设定值模块以及模式配置模块，所述设定值模块与模式配置模块分别与所述若干驱动通道相连。

较佳地，所述驱动通道输出采集模块与输出适配模块的数量与所述驱动通道的数量相同或者少于所述驱动通道的数量。

较佳地，所述组合模式配置单元包括组合模式控制模块以及若干驱动通道输出采集模块和若干输出适配模块，所述组合模式控制模块、输出适配模块、驱动通道以及驱动通道输出采集模块依次相连，且所述输入设置单元的输出端与所述组合模式控制模块的输入端相连。

本发明还提供了一种通用电机驱动方法，采用如上所述的通用电机驱动装置，其步骤包括：

S1：所述输入设置单元设置相关的电机驱动信息；

S2：所述组合模式配置单元接收所述输入设置单元的信息，并根据该信息设定各个驱动通道的配置模式；

S3：所述组合模式配置单元选取各个驱动通道的组合搭配方式；

S4：所述组合模式配置单元驱动每个驱动通道的输出。

较佳地，单独的每个驱动通道配置为半桥电压模式或半桥电流模式，每两个驱动通道组成全桥电流模式，三个驱动通道组成三相电流模式，所述半桥电压模式、半桥电流模式、全桥电流模式以及三相电流模式分别独立驱动一个电机。

较佳地，组成半桥电压模式的驱动通道配置为电压输出模式；组成半桥电流模式的驱动通道配置为电流输出模式，且均不与其他驱动通道组合。

较佳地，组成全桥电流模式的两个驱动通道分为主驱动通道与从驱动通道，所述主驱动通道为电流输出模式；所述从驱动通道为电压输出模式，且所述从驱动通道的电压输出为主驱动通道输出电压的反向值。

较佳地，组成三相电流模式的三个驱动通道分为第一主驱动通道，第二主驱动通道以及从驱动通道，其中，所述第一和第二主驱动通道分别为电流输出模式；所述从驱动通道为电压输出模式，且所述从驱动通道的电压输出为所述第一主驱动通道与第二主驱动通道和的反向值。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的通用电机驱动装置及驱动方法，该装置包括依次连接的输入设置单元、组合模式配置单元以及若干驱动通道，所述若干驱动通道分别连接至电机的驱动端口，所述组合模式配置单元通过所述输入设置单元的参数选择及设置，选取对应的组合搭配方式对所述若干驱动通道分别进行驱动。本发明利用所述输入设置单元设置相关的电机驱动信息，所述组合模式配置单元接收所述输入设置单元的信息后，根据该信息设定各个驱动通道的模式并选取各个驱动通道的组合搭配方式，最终，驱动每个驱动通道的输出，利用不同组合形式的驱动通道实现不同类型电机的驱动，从而实现电机驱动设备的兼容，便于控制架构的设计、优化，且利于模块化设计。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式的通用电机驱动装置的连接方式示意图；

图2为本发明一具体实施方式的通用电机驱动装置中驱动通道的连接方式示意图；

图3为本发明一具体实施方式的通用电机驱动装置中输入设置单元和组合模式配置单元的连接方式示意图；

图4为本发明一具体实施方式的通用电机驱动装置驱动不同类型电机的应用示意图；

图5a至图5d分别为本发明一具体实施方式的通用电机驱动装置不同通道配置模式示意图。

图中：100-输入设置单元、110-设定值模块、120-模式配置模块、200-组合模式配置单元、210-组合模式控制模块、220-驱动通道输出采集模块、230-输出适配模块、300-驱动通道、310-前端功率输出单元、311-电流增益模块、312-电压增益模块、313-功率输出模块、320-反馈采集单元、321-增益模块、322-输出采集模块、330-单路模式配置单元、331-前端模式选择模块、332-反馈选通模块、333-单路模式控制模块、M1-音圈电机、M2-有刷直流电机、M3-三相无刷电机。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供的通用电机驱动装置，如图1至图3所示，包括依次连接的输入设置单元100、组合模式配置单元200以及若干驱动通道300，所述若干驱动通道300分别连接至电机的驱动端口，所述组合模式配置单元200通过所述输入设置单元100的参数选择及设置，选取对应的组合搭配方式对所述若干驱动通道300分别进行驱动。本发明利用所述输入设置单元100设置相关的电机驱动信息，所述组合模式配置单元200接收所述输入设置单元100的信息后，根据该信息设定各个驱动通道300的模式并选取各个驱动通道300的组合搭配方式，使其相互组合，最终，驱动每个驱动通道300的输出，利用不同组合形式的驱动通道300实现一个或多个不同类型电机的驱动，从而实现电机驱动设备的兼容，便于控制架构的设计、优化，且利于模块化设计。

较佳地，请参考图1和图2，所述驱动通道300分别包括前端功率输出单元310、反馈采集单元320以及单路模式配置单元330，所述前端功率输出单元310、反馈采集单元320以及单路模式配置单元330三者相互连接，且所述前端功率输出单元310的输出端连接至所述电机的驱动端口。

具体地，所述前端功率输出单元310包括电流增益模块311、电压增益模块312以及功率输出模块313，所述电流增益模块311和电压增益模块312分别连接至所述单路模式配置单元330以及所述功率输出模块313之间，所述功率输出模块313的输出端连接至所述电机的驱动端口，具体地，所述电流增益模块311设置电流输出模式的放大增益，所述电压增益模块312设置电压输出模式的放大增益，所述功率输出模块313提供所述驱动通道300的输出电压与输出电流；

所述单路模式配置单元330包括前端模式选择模块331、反馈选通模块332以及单路模式控制模块333，所述前端模式选择模块331设于所述电流增益模块311以及电压增益模块312与所述功率输出模块313之间，所述反馈选通模块332设于所述前端功率输出单元310与所述反馈采集单元320之间，具体地，所述反馈选通模块332的输出端连接至所述电流增益模块311以及电压增益模块312的输入端，所述单路模式控制模块333分别连接至所述前端模式选择模块331以及反馈选通模块332的输入端，且所述组合模式配置单元200的输出端连接至所述反馈选通模块332的输入端，具体地，所述前端模式选择模块331可以控制所述电流增益模块311、电压增益模块312分别与所述功率输出模块313的连接或者断开；所述反馈选通模块332控制所述增益模块321与所述电流增益模块311以及电压增益模块312的连接或者断开；所述单路模式控制模块333控制所述前端模式选择模块331、反馈选通模块332的开闭动作；

所述反馈采集单元320包括增益模块321和输出采集模块322，所述输出采集模块322的输入端与所述前端功率输出单元310的输出端相连，所述增益模块321的输出端连接至所述反馈选通模块332的输入端，具体地，所述增益模块321连接在所述输出采集模块322与所述单路模式配置单元330之间，所述输出采集模块322采集驱动通道300的输出电流，经过所述增益模块321放大后反馈给所述单路模式配置单元330。

所述驱动通道300可以配置成电压输出模式或者是电流输出模式：

若配置成电流输出模式，则所述增益模块321通过所述反馈选通模块332与所述电流增益模块311连接，电流增益模块311通过所述前端模式选择模块331与所述功率输出模块313连接，此时所述电压增益模块312不与增益模块321以及功率输出模块313连接，该驱动通道300为一个电流环输出；

若配置成电压输出模式，则所述增益模块321通过所述反馈选通模块332与所述电流增益模块311断开，所述电压增益模块312通过所述前端模式选择模块331与所述功率输出模块313连接，此时电流增益模块311不与功率输出模块313连接，该驱动通道300为电压输出；

较佳地，请参考图3，并结合图1和图2，所述输入设置单元100包括设定值模块110以及模式配置模块120，所述设定值模块110与模式配置模块120分别与所述若干驱动通道300相连。

较佳地，请继续参考图3，所述组合模式配置单元200包括组合模式控制模块210以及若干驱动通道输出采集模块220和若干输出适配模块230，所述组合模式控制模块210、输出适配模块230、驱动通道300以及驱动通道输出采集模块220依次相连，且所述输入设置单元100的输出端与所述组合模式控制模块210的输入端相连，具体地，所述设定值模块110与模式配置模块120的输出端分别与所述组合模式控制模块210的输入端相连，所述驱动通道输出采集模块220用来采集驱动通道300的电压，并将采集到的输出电压信号输入至所述组合模式控制模块210，当有两个或者三个驱动通道300组合输出的情况，所述输出适配模块230起到匹配输出增益与混合输入的作用，具体地，所述驱动通道输出采集模块220与输出适配模块230的数量与所述驱动通道300的数量相同或者少于所述驱动通道300的数量。

本发明还提供了一种通用电机驱动方法，请参考图4，并结合图1至图3，采用如上所述的通用电机驱动装置，其步骤包括：

S1：所述输入设置单元100设置相关的电机驱动信息，具体地，所述设定值模块110提供每个驱动通道300的设定值，所述模式配置模块120决定所述通用电机驱动装置当前的配置模式；

S2：所述组合模式配置单元200接收所述输入设置单元100的信息，并根据该信息设定各个驱动通道300的配置模式；

S3：所述组合模式配置单元200选取各个驱动通道300的组合搭配方式；

S4：所述组合模式配置单元200驱动每个驱动通道300的输出。

较佳地，请参考图5a至图5d，并结合图1至图4，单独的每个驱动通道300配置为半桥电压模式（HBVC）或半桥电流模式（HBCC），每两个驱动通道300组成全桥电流模式（FBCC），三个驱动通道300组成三相电流模式（TPCC），所述半桥电压模式、半桥电流模式、全桥电流模式以及三相电流模式分别独立驱动一个电机，具体地，所述半桥电压模式与半桥电流模式可用于驱动音圈电机M1，所述全桥电流模式可用于驱动有刷直流电机M2，所述三相电流模式可用于驱动三相无刷电机M3。

较佳地，请重点参考图5a和图5b，组成半桥电压模式的驱动通道300配置为电压输出模式；组成半桥电流模式的驱动通道300配置为电流输出模式，且均不与其他驱动通道300组合，均可独立驱动一个电机，如音圈电机M1。

当然，此时的驱动通道输出采集模块220与输出适配模块230均不发生作用，可以省略不用。

较佳地，请重点参考图5c，组成全桥电流模式的两个驱动通道300分为主驱动通道与从驱动通道，所述主驱动通道为电流输出模式；所述从驱动通道为电压输出模式，所述主驱动通道的设定值由所述设定值模块110提供，从驱动通道的设定值由所述主驱动通道的输出电压提供，具体地，所述从驱动通道的电压输出为主驱动通道输出电压的反向值，也就是说，如果主驱动通道输出电压为V，那么从驱动通道的电压输出为-V，具体地，所述驱动通道输出采集模块220采集主驱动通道的输出电压V反馈给所述组合模式控制模块210，所述组合模式控制模块210将该电压V作为设定值输入至所述输出适配模块230，从而控制所述从驱动通道的输出电压为-V，进而驱动一电机，如有刷直流电机M2，使用全桥电流模式驱动有刷直流电机M2，相较于使用半桥电流模式，全桥电流模式能够在输出额定电流不变的情况下，功率加倍，适用于一些功率需求较大的电机。

较佳地，请重点参考图5d，组成三相电流模式的三个驱动通道300分为第一主驱动通道，第二主驱动通道以及从驱动通道，其中，所述第一和第二主驱动通道分别为电流输出模式；所述从驱动通道为电压输出模式，所述第一、第二主驱动通道的设定值由所述设定值模块110提供，所述从驱动通道的设定值由所述第一、第二主驱动通道二者的输出电压提供，具体地，所述从驱动通道的电压输出为所述第一主驱动通道与第二主驱动通道和的反向值，也就是说，如果第一主驱动通道输出电压为V1，第二主驱动通道输出电压为V2，那么从驱动通道的电压输出为-（V1+V2），具体地，第一、第二主驱动通道中的驱动通道输出采集模块220分别采集第一、第二主驱动通道的输出电压v1，v2，并反馈给所述组合模式控制模块210，组合模式控制模块210将v1，v2输入至所述输出适配模块230，输出适配模块230混合v1，v2作为输入并调节输出增益，使得从驱动通道的输出电压为-（v1+v2），进而驱动一电机，如三相无刷电机M3。由于驱动通道300的个数不定，多个驱动通道300可以组合成多种不同的配置模式，配合驱动多个种类不同的电机。

综上所述，本发明提供的通用电机驱动装置及驱动方法，该装置包括依次连接的输入设置单元100、组合模式配置单元200以及若干驱动通道300，所述若干驱动通道300分别连接至电机的驱动端口，所述组合模式配置单元200通过所述输入设置单元100的参数选择及设置，选取对应的组合搭配方式对所述若干驱动通道300分别进行驱动。本发明利用所述输入设置单元100设置相关的电机驱动信息，所述组合模式配置单元200接收所述输入设置单元100的信息后，根据该信息设定各个驱动通道300的模式并选取各个驱动通道300的组合搭配方式，最终，驱动每个驱动通道300的输出，利用不同组合形式的驱动通道300实现不同类型电机的驱动，从而实现电机驱动设备的兼容。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种通用电机驱动装置，其特征在于，包括依次连接的输入设置单元、组合模式配置单元以及若干驱动通道，所述若干驱动通道分别连接至电机的驱动端口，所述组合模式配置单元通过所述输入设置单元的参数选择及设置，选取对应的组合搭配方式对所述若干驱动通道分别进行驱动。

2.如权利要求1所述的通用电机驱动装置，其特征在于，所述驱动通道分别包括前端功率输出单元、反馈采集单元以及单路模式配置单元，所述前端功率输出单元、反馈采集单元以及单路模式配置单元三者相互连接，且所述前端功率输出单元的输出端连接至所述电机的驱动端口。

3.如权利要求2所述的通用电机驱动装置，其特征在于，所述前端功率输出单元包括电流增益模块、电压增益模块以及功率输出模块，所述电流增益模块和电压增益模块分别连接至所述单路模式配置单元以及所述功率输出模块之间，所述功率输出模块连接的输出端至所述电机的驱动端口。

4.如权利要求3所述的通用电机驱动装置，其特征在于，所述单路模式配置单元包括前端模式选择模块、反馈选通模块以及单路模式控制模块，所述前端模式选择模块设于所述电流增益模块以及电压增益模块与所述功率输出模块之间，所述反馈选通模块设于所述前端功率输出单元与所述反馈采集单元之间，所述单路模式控制模块分别连接至所述前端模式选择模块以及反馈选通模块的输入端，且所述组合模式配置单元的输出端连接至所述反馈选通模块的输入端。

5.如权利要求2所述的通用电机驱动装置，其特征在于，所述反馈采集单元包括增益模块和输出采集模块，所述输出采集模块的输入端与所述前端功率输出单元的输出端相连，所述增益模块连接在所述输出采集模块与所述单路模式配置单元之间。

6.如权利要求1所述的通用电机驱动装置，其特征在于，所述输入设置单元包括设定值模块以及模式配置模块，所述设定值模块与模式配置模块分别与所述若干驱动通道相连。

7.如权利要求6所述的通用电机驱动装置，其特征在于，所述驱动通道输出采集模块与输出适配模块的数量与所述驱动通道的数量相同或者少于所述驱动通道的数量。

8.如权利要求7所述的通用电机驱动装置，其特征在于，所述组合模式配置单元包括组合模式控制模块以及若干驱动通道输出采集模块和若干输出适配模块，所述组合模式控制模块、输出适配模块、驱动通道以及驱动通道输出采集模块依次相连，且所述输入设置单元的输出端与所述组合模式控制模块的输入端相连。

9.一种通用电机驱动方法，采用如权利要求1～8中任意一项所述的通用电机驱动装置，其特征在于，其步骤包括：

S1：所述输入设置单元设置相关的电机驱动信息；

S2：所述组合模式配置单元接收所述输入设置单元的信息，并根据该信息设定各个驱动通道的配置模式；

S3：所述组合模式配置单元选取各个驱动通道的组合搭配方式；

S4：所述组合模式配置单元驱动每个驱动通道的输出。

10.如权利要求9所述的通用电机驱动方法，其特征在于，单独的每个驱动通道配置为半桥电压模式或半桥电流模式，每两个驱动通道组成全桥电流模式，三个驱动通道组成三相电流模式，所述半桥电压模式、半桥电流模式、全桥电流模式以及三相电流模式分别独立驱动一个电机。

11.如权利要求10所述的通用电机驱动方法，其特征在于，组成半桥电压模式的驱动通道配置为电压输出模式；组成半桥电流模式的驱动通道配置为电流输出模式，且均不与其他驱动通道组合。

12.如权利要求10所述的通用电机驱动方法，其特征在于，组成全桥电流模式的两个驱动通道分为主驱动通道与从驱动通道，所述主驱动通道为电流输出模式；所述从驱动通道为电压输出模式，且所述从驱动通道的电压输出为主驱动通道输出电压的反向值。

13.如权利要求10所述的通用电机驱动方法，其特征在于，组成三相电流模式的三个驱动通道分为第一主驱动通道，第二主驱动通道以及从驱动通道，其中，所述第一和第二主驱动通道分别为电流输出模式；所述从驱动通道为电压输出模式，且所述从驱动通道的电压输出为所述第一主驱动通道与第二主驱动通道和的反向值。