CN108549283A - 一种红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路 - Google Patents

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CN108549283A CN201810391728.XA CN201810391728A CN108549283A CN 108549283 A CN108549283 A CN 108549283A CN 201810391728 A CN201810391728 A CN 201810391728A CN 108549283 A CN108549283 A CN 108549283A
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施怡红
李鲲
夏志清
何文波
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Abstract

本发明公开了一种红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，包括：DSP主控电路、FPGA数据处理电路、智能功率驱动电路、电流采集电路、旋转变压器测角电路和接口电路；DSP主控电路用于进行矢量计算和对电动缸进行伺服控制；FPGA数据处理电路用于与接口电路之间进行数据通讯，并进行数据处理；智能功率驱动电路包括智能功率模块和磁隔离模块，DSP主控电路依次通过磁隔离模块和智能功率模块后与电动缸相连；电流采集电路包括电流传感器电路和A/D转换电路；旋转变压器测角电路用于获取电动缸的测角数据，并发送给FPGA数据处理电路进行测角数据处理。本发明简化了系统的设计，节约了整个设备的空间和成本，提高了整个设备的抗干扰能力和可靠性。

Description

一种红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路
技术领域
本发明涉及伺服驱动控制技术领域，尤其涉及一种红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路。
背景技术
伺服电动缸是红外警戒稳定平台运动执行机构，电动缸将内置交流永磁同步电机与滚柱丝杠传动机构融为一体，伺服电机转子的旋转运动直接通过滚柱丝杠机构转化为推杆的直线运动。对于电动缸伺服控制可以归结为交流永磁同步电机的伺服控制。
目前，随着高性能数字处理器的出现，国内外公司研发了多种基于DSP的全数字交流伺服驱动器，但是红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路要求具有永磁同步电机驱动与控制功能、交流电源整流功能、电磁刹车解锁功能、24V接近开关信号接收功能、模拟输入转速控制功能、旋转变电压器测角功能以及低电磁干扰等要求。现有的交流伺服驱动器无法集成以上多种功能，需要另外设计电路实现相关功能，增加了体积，接口兼容性差，同时，对于伺服控制性能的调试也受到了限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中交流伺服驱动器的体积较大，抗干扰能力差，接口兼容性差的缺陷，提供一种红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，用于对电动缸进行驱动和控制，该电路包括：DSP主控电路、FPGA数据处理电路、智能功率驱动电路、电流采集电路、旋转变压器测角电路和接口电路；其中：
DSP主控电路用于进行矢量计算和对电动缸进行伺服控制；
FPGA数据处理电路用于与接口电路之间进行数据通讯，并进行数据处理；
智能功率驱动电路包括智能功率模块和磁隔离模块，DSP主控电路依次通过磁隔离模块和智能功率模块后与电动缸相连；DSP主控电路输出的PWM控制信号通过磁隔离模块输出到智能功率模块，实现三相交流电压的输出；磁隔离模块用于实现DSP主控电路和智能功率模块之间的电气隔离；
电流采集电路包括电流传感器电路和A/D转换电路，电流传感电路用于检测电动缸的电机定子绕组中实际电流的大小；A/D转换电路用于实现电流传感器电路的输出电压值以及接口电路中模拟输入的电压值的采样，并将采样的电压值发送给FPGA数据处理电路，进而将处理后的数据发送给DSP主控电路；
旋转变压器测角电路一端与电动缸相连，另一端与FPGA数据处理电路相连，用于获取电动缸的测角数据，并发送给FPGA数据处理电路进行测角数据处理，FPGA数据处理电路将测角数据变换成位置量和速度量传送给DSP主控电路。
进一步地，本发明的该驱动控制电路还包括整流电路，整流电路的输入端与交流输入相连，输出端与智能功率驱动电路相连，用于将交流输入转换为直流电压。
进一步地，本发明的旋转变压器测角电路包括激励电源电路和旋变解算电路，激励电源电路采用功率运放组成维恩电桥振荡电路，然后通过电路自激振荡产生激磁电源，配置电阻为电位器，实现频率和幅值的调整；旋变解算电路通过专用的数字轴角变换芯片实现。
进一步地，本发明的接口电路包括：RS232串口电路、RS422串口电路、电平转换接口电路、固体继电器和模拟电压跟随电路；其中：
RS232串口电路和RS422串口电路用于实现串口数据通信；
电平转换接口电路通过具有三态输出的电平转换芯片实现，FPGA数据处理电路与电平转换芯片连接，电平转换芯片对外接口为5VTTL电平，能设置为输出或输入；
固体继电器实现额定电压24V、额定电流1.6A的负载控制，FPGA数据处理电路实现电平转换芯片输出驱动继电器，实现继电器的开关控制，实现电动缸电磁刹车解锁功能；
模拟电压跟随电路用于将模拟输入控制电压通过运算放大器进行电平转换和滤波，然后连接到A/D转换电路，最后通过FPGA数据处理电路采集A/D转换电路的数据。
进一步地，本发明的智能功率模块包括高速低工耗的管芯、门级驱动电路以及快速保护电路。
进一步地，本发明的磁隔离模块采用两片磁隔离芯片来实现PWM控制信号的隔离输出。
进一步地，本发明的电流传感器电路采用霍尔传感器，利用霍尔传感器的霍尔效应，把电流产生的磁信号根据霍尔原理转换为电信号，实现信号隔离。
进一步地，本发明的驱动控制电路以金属盒为载体，金属盒带有一面散热槽，材料为金属铝，金属盒将整个驱动控制电路包围在里面，智能功率驱动电路通过导热硅脂贴在金属盒具有散热槽的一面。
本发明产生的有益效果是：本发明的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，解决了以下问题：
①伺服驱动控制电路的低压控制部分与高压驱动部分采用磁隔着技术进行电气隔离，优于光耦器件和其它集成式耦合器，使功率驱动部分对低压控制部分的电气干扰降到了最低，性能得到了很大的提高。
②通过FPGA实现多种外围接口功能的集成控制，满足了交流伺服电动缸控制的需求。伺服驱动电路集成了交流整流、电磁刹车解锁、24V接近开关信号接收、模拟输入转速控制、旋转变电压器测角以及串口收发等多种功能。
③基于DSP+FPGA的全数字交流伺服驱动器，将DSP与FPGA功能分开，DSP做伺服控制，FPGA做数据处理，保证DSP运算速度，提高控制性能。
④实现了旋转变压器测角功能和频率幅值可调的低压激磁电源输出功能，提高了电路的适用性。
⑤采用整个驱动器全覆盖式金属壳体散热的方式，提升了功率模块性能和效率，同时提高了设备的电磁兼容能力。
本发明中的交流伺服电动缸驱动控制电路可以完成电动缸的驱动控制，同时集成了整流滤波、旋转变压器测角、低压激磁电源输出、电磁刹车解锁、24V接近开关信号接收、模拟输入转速控制以及串口收发等多种功能。交流伺服电动缸驱动控制电路简化了系统的设计，节约了整个设备的空间和成本，提高了整个设备的抗干扰能力和可靠性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的交流伺服电动缸驱动控制电路组成框图；
图2是本发明实施例的DSP伺服控制原理框图；
图3是本发明实施例的IPM工作电路图；
图4是本发明实施例的激励电源电路；
图5是本发明实施例的电平转换接口电路；
其中：1-DSP主控电路，2-FPGA数据处理电路，3-智能功率驱动电路，3.1-智能功率模块，3.2-磁隔离模块，4-电流采集电路，4.1-电流传感器电路，4.2-A/D转换电路，5-整流电路，6-旋转变压器测角电路，6.1-激励电源电路，6.2-旋变解算电路，7-接口电路，7.1-RS232串口电路，7.2-RS422串口电路，7.3-电平转换接口电路，7.4-固体继电器，7.5-模拟电压跟随电路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，用于对电动缸进行驱动和控制，该电路包括：DSP主控电路1、FPGA数据处理电路2、智能功率驱动电路3、电流采集电路4、旋转变压器测角电路6和接口电路7；其中：
DSP主控电路1用于进行矢量计算和对电动缸进行伺服控制；
FPGA数据处理电路2用于与接口电路7之间进行数据通讯，并进行数据处理；
智能功率驱动电路3包括智能功率模块3.1和磁隔离模块3.2，DSP主控电路1依次通过磁隔离模块3.2和智能功率模块3.1后与电动缸相连；DSP主控电路1输出的PWM控制信号通过磁隔离模块3.2输出到智能功率模块3.1，实现三相交流电压的输出；磁隔离模块3.2用于实现DSP主控电路1和智能功率模块3.1之间的电气隔离；
电流采集电路4包括电流传感器电路4.1和A/D转换电路4.2，电流传感电路4.1用于检测电动缸的电机定子绕组中实际电流的大小；A/D转换电路4.2用于实现电流传感器电路4.1的输出电压值以及接口电路7中模拟输入的电压值的采样，并将采样的电压值发送给FPGA数据处理电路2，进而将处理后的数据发送给DSP主控电路1；
旋转变压器测角电路6一端与电动缸相连，另一端与FPGA数据处理电路2相连，用于获取电动缸的测角数据，并发送给FPGA数据处理电路2进行测角数据处理，FPGA数据处理电路2将测角数据变换成位置量和速度量传送给DSP主控电路1。
该驱动控制电路还包括整流电路5，整流电路5的输入端与交流输入相连，输出端与智能功率驱动电路3相连，用于将交流输入转换为直流电压。旋转变压器测角电路6包括激励电源电路6.1和旋变解算电路6.2，激励电源电路6.1采用功率运放组成维恩电桥振荡电路，然后通过电路自激振荡产生激磁电源，配置电阻为电位器，实现频率和幅值的调整；旋变解算电路6.2通过专用的数字轴角变换芯片实现。
接口电路7包括：RS232串口电路7.1、RS422串口电路7.2、电平转换接口电路7.3、固体继电器7.4和模拟电压跟随电路7.5；其中：RS232串口电路7.1和RS422串口电路7.2用于实现串口数据通信；
电平转换接口电路7.3通过具有三态输出的电平转换芯片实现，FPGA数据处理电路2与电平转换芯片连接，电平转换芯片对外接口为5VTTL电平，能设置为输出或输入；固体继电器7.4实现额定电压24V、额定电流1.6A的负载控制，FPGA数据处理电路2实现电平转换芯片输出驱动继电器，实现继电器的开关控制，实现电动缸电磁刹车解锁功能；
模拟电压跟随电路7.5用于将模拟输入控制电压通过运算放大器进行电平转换和滤波，然后连接到A/D转换电路4.2，最后通过FPGA数据处理电路2采集A/D转换电路4.2的数据。
智能功率模块3.1包括高速低工耗的管芯、门级驱动电路以及快速保护电路。磁隔离模块3.2采用两片磁隔离芯片来实现PWM控制信号的隔离输出。电流传感器电路4.1采用霍尔传感器，利用霍尔传感器的霍尔效应，把电流产生的磁信号根据霍尔原理转换为电信号，实现信号隔离。驱动控制电路以金属盒为载体，金属盒带有一面散热槽，材料为金属铝，金属盒将整个驱动控制电路包围在里面，智能功率驱动电路3通过导热硅脂贴在金属盒具有散热槽的一面。
在本发明的另一个具体实施例中：
交流伺服电动缸驱动控制电路集成了伺服控制、伺服驱动、整流滤波、旋转变压器测角、低压激磁电源输出、电磁刹车解锁、24V接近开关信号接收、模拟输入转速控制以及串口收发等多种功能，驱动控制电路组成框图如图1所示。该电路包括DSP主控电路1、FPGA数据处理电路2、智能功率驱动电路3、电流采集电路4、220V整流电路5、旋转变压器测角电路6、接口电路7等组成。
处理器是伺服驱动控制电路的核心组成部分，它由DSP主控电路1和FPGA数据处理电路2两部分组成。它主要完成各种信号量的检测、控制算法的运算、故障的保护和上位机的通讯工作等，是整个系统控制策略实现的载体。DSP主控芯片选择TI公司浮点型F28335，为了保证DSP运算速度和控制性能，DSP只做矢量解算和伺服控制，外围接口和数据采集功能都通过FPGA处理。FPGA使用ALTERA公司的EP2C20Q240，FPGA能够并行处理数据可以同时完成A/D采样功能，测角位置运算和速度计算功能、I/O及串口扩展等功能，然后通过总线将数据传送给主控制器DSP。
智能功率驱动电路3包括：智能功率模块部分3.1和磁隔离电路部分3.2。DSP输出PWM控制信号通过磁隔离电路输出到智能功率驱动模块，实现三相交流电压的输出，智能功率模块由高速低工耗的管芯和优选的门级驱动电路以及快速保护电路构成。磁隔离电路主要实现低压控制电路与功率驱动电路的电气隔离，低压控制部分与功率驱动部分的连接主要是PWM控制信号，通过两片磁隔离芯片来实现PWM信号的隔离输出，同时PCB布线时将低压控制电路与功率驱动电路实现物理位置的分离。
电流采集电路4包括：电流传感器电路部分4.1和A/D转换电路部分4.2。电流传感器电路主要是用来检测电机定子绕组中实际电流的大小，以实现电流闭环控制和电流保护电路的设计。利用霍尔传感器的霍尔效应，把电流产生的磁信号根据霍尔原理转换为电信号，可实现信号隔离，而且其电气干扰性小、精度高。A/D转换电路部分主要是实现电流传感器输出电压值的采样和模拟输入接口输入电压值的采样，最后通过总线传送到FPGA，FPGA将数据处理后传送到DSP。
220V整流电路5将220V交流输出转换成直流电压，因为功率驱动模块要求直流供电，必须将交流220V转换成直流供电的情况，本电路通过整流桥KBU808实现交流直流变换。为了减小电压输出的脉动，需要通过低通滤波电路滤波，使电压平滑。
旋转变压器测角电路6包括：激励电源电路6.1和旋变解算电路6.2。激励电源电路采用功率运放组成维恩电桥振荡电路，然后通过电路自激振荡产生激磁电源，配置电阻为电位器，可以实现频率和幅值的调整，提高电路的通用性。旋变解算电路是通过专用的数字轴角变换芯片实现，通过FPGA完成测角数据处理，并将测角数据转换成同步串口数据传到主控电路FPGA，最后主控电路FPGA将测角数据变换成可用的位置量和速度量传送给主控DSP。
接口电路7包括：RS232串口电路7.1，RS422串口电路7.2，电平转换接口电路7.3，固体继电器7.4和模拟电压跟随电路7.5。RS232串口电路和RS422串口电路都是通过专用串口芯片完成了相应的电平转换，串口协议通过FPGA完成。电平转换接口电路是通过具有三态输出的电平转换芯片实现，FPGA与电平转换芯片连接，电平转换芯片对外接口为5VTTL电平，可设置为输出或输入。针对24V接近开关信号，需要将输入信号接入光耦输入端，通过驱动光耦来实现光耦输出的变化，然后光耦输出与电平转换芯片连接。另外，固体继电器选用国产继电器JGW-3M，可以实现额定电压24V、额定电流1.6A的负载控制，可以满足电动缸电磁刹车解锁功能(24V、0.5A)。FPGA通过电平转换芯片输出驱动继电器，实现继电器的开关控制。模拟电压跟随电路把模拟输入控制电压通过运算放大器进行相应的电平转换和滤波，然后后连接到A/D转换芯片，最后FPGA采集A/D转换数据。
整个驱动器以金属盒为载体，金属盒带有一面散热槽，材料为金属铝，金属盒将整个驱动电路包围在里面，驱动模块通过导热硅脂贴在金属盒具有散热槽的一面，这样不仅能够为驱动模块提供很好的散热方式，提高了功率模块性能和效率，同时也减少了驱动电路对外的干扰。
①主控制电路
主控制电路主要是指DSP主控电路和FPGA数据处理电路，DSP主控芯片选择TI公司浮点型F28335，FPGA使用ALTERA公司的EP2C20Q240。为了保证DSP运算速度和控制性能，DSP只对电机定子绕组的电流进行矢量解算和完成相应电流环和速度环的伺服控制，外围接口和数据采集功能都通过FPGA处理。
如图2，即为DSP伺服控制原理框图，Vin为FPGA采样的速度控制模拟量，模拟量经过FPGA换算成速度控制量ωref传给DSP，作为DSP的速度环给定量，同时旋转换变压器测角电路测得电机转角，并通过FPGA换算成速度反馈量ω送给DSP，完成速度闭环控制。电流采集电路将电机定子绕组的电流采样数据传送给FPGA进行解算，解算成的单相电流值发送给DSP进行矢量变换，变换成双电流iq和id，并分别与速度环输出值iqref和固定给定量idref＝0比较完成双电流闭环控制，最后将双电流环输出值uq和ud通过DSP矢量换算成功率驱动电路用的PWM控制信号。
由于FPGA能够并行处理数据，可以同时完成A/D采样，测角位置运算和速度计算、接口电路、继电器控制以及串口扩展等功能，然后通过总线将数据传送给主控制器DSP。DSP每个电流环控制周期与FPGA进行数据交换一次，保证数据的实时性。
②智能功能驱动电路
智能功率驱动电路主要是实现三相交流电压输出。智能功率模块IPM(Intelligent Power Module)是先进的集成功率器件，由高开关速度、低功耗的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)硅片和优化的门极驱动以及完善的保护功能组成。IPM不仅把功率开关器件IGBT及其驱动电路集成在一起，而且还内装有欠电压、过电流、短路和过热等故障检测电路。本电路采用采用的功率模块，最高电压可达600V，最大电流可达20A，能够满足电动缸控制的要求。
智能功率模块IPM主要通过接收DSP输出的PWM开关信号来改变三相输出电压的频率和幅值来驱动交流伺服电机。当IPM发生欠压、过流、短路中任一故障时，其故障输出信号持续时间toff，此时间内IPM会封锁门极驱动，关断IPM故障输出信号。持续时间结束后，IPM内部自动复位，门极驱动通道开放。可以看出，器件自身产生的故障信号是非保持性的，如果toff结束后故障源仍旧没有排除，IPM就会重复自动保护的过程，反复动作。过流、短路、过热保护动作都是恶劣的运行状况，应避免其反复动作，因此仅靠IPM内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。要使系统真正安全、可靠运行，需要辅助的外围保护电路。故障输出信号连接到DSP，通过DSP中断对伺服驱动输出进行相应的保护，保证设备安全运行。
IPM工作电路图如图3所示，IPM含内置自举二极管，该二极管具快速恢复特性，需要外接保持电容来完成电压自举功能。IPM通过外接限流电阻来设置驱动输出电流的最大值，IPM保护输入端门限电压为0.5V，R900设置成0.05欧姆时，驱动输出最大允许电流值为10A。
电动缸伺服驱动控制电路集成了控制与驱动两部分电路，一部分弱电控制电路，一部分强电驱动电路。两部必须完成电气隔离，否则强电部分会对弱电部分电路造成损坏性干扰，控制数字信号也会对驱动保护电路造成保护错误信号，所以信号隔离对电路正常工作非常重要。
驱动控制信号隔离电路采用ADuM7441隔离芯片。ADuM7441为四通道隔离信号芯片，最高频率可达25MHZ。ADuM7441采用ADI公司磁隔离技术，这些隔离器件结合了高速CMOS与单片空芯变压器技术，可提供出色的性能特性，优于光耦器件和其它集成式耦合器。每款型号均提供输入毛刺滤波器，以防外来噪声干扰。输入信号直接与DSP信号相连，电压为3.3V，输出直接与功率驱动模块相连，输出电压为5V，通过外部隔离电源供电，保证输入与输出端的电气隔离。ADuM7441为3通道输出，1通道输入，用两片ADuM7441实现6路PWM控制信号的隔离输出和1路保护中断信号的输入。
③电流采集电路
电流采集电路主要是实现电流信号的采集与转换。伺服控制系统中，控制器需要及时准确地知道电机定子绕组中实际电流的大小，以实现电流闭环控制和电流保护电路的设计。
本电路的电流检测采用霍尔电流传感器，利用霍尔传感器的霍尔效应，把电流产生的磁信号根据霍尔原理转换为电信号，可实现信号隔离，而且其电气干扰性小、精度较高。电流传感器输出电压信号通过电压跟随器，然后经过低通滤波，再连接到A/D转换芯片，保证输出电阻小，噪声低。电路采用了ADI公司的AD7606，AD7606为8通道同步采样，双极性16位ADC，电压输入范围可达正负10V，可满足电流采样精度的要求。
④旋转变压器测角电路
交流永磁同步电机的矢量控制要清楚电机转子角度，所以必须通过测角电路来测量电机的角度值，保证电机的正常运行。本设备中电动缸测角反馈为旋转变压器，需要旋转变压器测角电路对其进行解算。
旋转变压器是一种高可靠的角位置测量元件，其工作原理是依靠电磁感应来检测角位置的装置。它对恶劣的环境条件有很强的忍受能力，并且能给出所测转角的绝对位置信号。
在数字伺服系统中，旋转变压器给出的模拟信号必须转换成计算机能接受的数字信号，而在以往的设计中，通常用高速A/D变换器和微处理器完成轴角数字转换，这种电路有两个明显的缺点：一是对旋转变压器激磁电源的稳定性要求过高，因为激磁电源的任何幅值、频率和相位的变化必然使转换电路的输出也发生变化，从而引起转换精度的损失；二是用微处理器计算角位置必然带来时间延迟，从而限制了电路对旋转变压器转角的跟踪速度，同时也降低了分辨率。随着大规模集成电路技术的发展，国外市场上专用的数字轴角变换芯片层出不穷，这些芯片大都采用先进的跟踪转换方法进行轴角数字变换，从而避免了上述缺点。模数转换单元的核心器件采用专用数字轴角变换芯片RD19230FX202。
旋转变压器测角主要通过一块辅FPGA和一块专用数字轴角变换芯片RD19230FX202完成，辅FPGA将测角数据转换成同步串口数据传到主控FPGA，同步串口采用差分传输的方式提高了抗干扰能力。
激磁电源是自整角机、旋转变压器等必备供电电源。电动缸内部激励电源供电要求4V，5KHZ。本电路采用功率运放直接组成维恩电桥振荡电路，通过自激振荡产生驱动功率足够的正弦波。采用这种激励电源，不仅结构简单，成本低，并且失真度小，具有稳频、稳幅功能和良好的低温漂性能。如图4所示，功率运放采用OPA548，连续输出电流可以达到3A，满足系统对激磁电源功率的要求。通过调整电位器R3，R4来完成相应激磁电源频率和幅值的调整。
⑤接口电路
RS232串口电路和RS422串口电路都是通过专用串口芯片完成了相应的电平转换，串口协议通过FPGA硬件语言实现完成。由于串口会大量占用主控DSP时间，通过FPGA完成串口数据的收发，再与DSP进行交换，这样为DSP节省了很多时间。
如图5为电平转换接口电路，电平转换电路是通过两片接口芯片SN74LVC8T24完成，SN74LVC8T24可以配置为输入或输出状态，而且输入输出可以是不同的电源供电。一个SN74LVC8T24配置为输入状态，可以接收5V电平信号的输入，另一个SN74LVC8T24配置为输出状态，用于5V三态输出。24V接近开关输入信号与光耦输入低端连接，光耦输入高端接24V电压并串入2.2K限流电阻，然后光耦输出与SN74LVC8T24输入连接，SN74LVC8T24输出连接到FPGA上。固体继电器选用国产继电器JGW-3M，可以实现额定电压24V、额定电流1.6A的负载控制。JGW-3M接通额定电流5mA，通过SN74LVC8T24接口芯片输出驱动，保证继电器开关控制的可靠性。
模拟输入转速控制是通过给定模拟输出量来控制电机的转速。模拟输入电压大小为±10V，对应电机的转速±1000r/min。模拟输入经过低通滤波，然后输入到运算放大器组成的电压跟随电路，输出直接连接到A/D转换芯片，通过FPGA采集A/D转换后的数据，把电压值转换成对应的速度值，最后传送到DSP参与速度环控制。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，其特征在于，用于对电动缸进行驱动和控制，该电路包括：DSP主控电路(1)、FPGA数据处理电路(2)、智能功率驱动电路(3)、电流采集电路(4)、旋转变压器测角电路(6)和接口电路(7)；其中：
DSP主控电路(1)用于进行矢量计算和对电动缸进行伺服控制；
FPGA数据处理电路(2)用于与接口电路(7)之间进行数据通讯，并进行数据处理；
智能功率驱动电路(3)包括智能功率模块(3.1)和磁隔离模块(3.2)，DSP主控电路(1)依次通过磁隔离模块(3.2)和智能功率模块(3.1)后与电动缸相连；DSP主控电路(1)输出的PWM控制信号通过磁隔离模块(3.2)输出到智能功率模块(3.1)，实现三相交流电压的输出；磁隔离模块(3.2)用于实现DSP主控电路(1)和智能功率模块(3.1)之间的电气隔离；
电流采集电路(4)包括电流传感器电路(4.1)和A/D转换电路(4.2)，电流传感电路(4.1)用于检测电动缸的电机定子绕组中实际电流的大小；A/D转换电路(4.2)用于实现电流传感器电路(4.1)的输出电压值以及接口电路(7)中模拟输入的电压值的采样，并将采样的电压值发送给FPGA数据处理电路(2)，进而将处理后的数据发送给DSP主控电路(1)；
旋转变压器测角电路(6)一端与电动缸相连，另一端与FPGA数据处理电路(2)相连，用于获取电动缸的测角数据，并发送给FPGA数据处理电路(2)进行测角数据处理，FPGA数据处理电路(2)将测角数据变换成位置量和速度量传送给DSP主控电路(1)。
2.根据权利要求1所述的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，其特征在于，该驱动控制电路还包括整流电路(5)，整流电路(5)的输入端与交流输入相连，输出端与智能功率驱动电路(3)相连，用于将交流输入转换为直流电压。
3.根据权利要求1所述的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，其特征在于，旋转变压器测角电路(6)包括激励电源电路(6.1)和旋变解算电路(6.2)，激励电源电路(6.1)采用功率运放组成维恩电桥振荡电路，然后通过电路自激振荡产生激磁电源，配置电阻为电位器，实现频率和幅值的调整；旋变解算电路(6.2)通过专用的数字轴角变换芯片实现。
4.根据权利要求1所述的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，其特征在于，接口电路(7)包括：RS232串口电路(7.1)、RS422串口电路(7.2)、电平转换接口电路(7.3)、固体继电器(7.4)和模拟电压跟随电路(7.5)；其中：
RS232串口电路(7.1)和RS422串口电路(7.2)用于实现串口数据通信；
电平转换接口电路(7.3)通过具有三态输出的电平转换芯片实现，FPGA数据处理电路(2)与电平转换芯片连接，电平转换芯片对外接口为5VTTL电平，能设置为输出或输入；
固体继电器(7.4)实现额定电压24V、额定电流1.6A的负载控制，FPGA数据处理电路(2)实现电平转换芯片输出驱动继电器，实现继电器的开关控制，实现电动缸电磁刹车解锁功能；
模拟电压跟随电路(7.5)用于将模拟输入控制电压通过运算放大器进行电平转换和滤波，然后连接到A/D转换电路(4.2)，最后通过FPGA数据处理电路(2)采集A/D转换电路(4.2)的数据。
5.根据权利要求1所述的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，其特征在于，智能功率模块(3.1)包括高速低工耗的管芯、门级驱动电路以及快速保护电路。
6.根据权利要求1所述的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，其特征在于，磁隔离模块(3.2)采用两片磁隔离芯片来实现PWM控制信号的隔离输出。
7.根据权利要求1所述的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，其特征在于，电流传感器电路(4.1)采用霍尔传感器，利用霍尔传感器的霍尔效应，把电流产生的磁信号根据霍尔原理转换为电信号，实现信号隔离。
8.根据权利要求1所述的红外警戒稳定平台用的交流伺服电动缸驱动控制电路，其特征在于，驱动控制电路以金属盒为载体，金属盒带有一面散热槽，材料为金属铝，金属盒将整个驱动控制电路包围在里面，智能功率驱动电路(3)通过导热硅脂贴在金属盒具有散热槽的一面。
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