CN109450329A - 一种伺服电动控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种伺服电动控制系统，包括：目标大功率伺服电动系统，设置在目标大功率伺服电动系统中负载支路上的阻抗元件，以及用于关断阻抗元件的控制开关电路。当目标大功率伺服电动系统在上电瞬间，阻抗元件的存在相当于增加了目标大功率伺服电动系统中的负载，从而就可以降低目标大功率伺服电动系统的启动电流，并由此可以避免由于启动电流过大而对目标大功率伺服电动系统中电子元器件可能所造成损坏。并且，当目标大功率伺服电动系统中的电压达到稳定以后，通过控制开关电路关断阻抗元件，以此来屏蔽阻抗元件在目标大功率伺服电动系统中所起的作用，由此保证了目标大功率伺服电动系统在运行过程中的可靠性与稳定性。

Description

一种伺服电动控制系统

技术领域

本发明涉及负载电机伺服控制技术领域，特别涉及一种伺服电动控制系统。

背景技术

在大功率伺服电动系统当中，为了提高大功率伺服电动系统在运行过程中电压的稳定性，通常会在大功率伺服电动系统的负载电机两端并联容量较大的滤波电容，在对大功率伺服电动系统的负载上电瞬间，滤波电容由于其自身的电惯性通常会产生一个较大的启动电流，该启动电流通常会高达几十安培或者几百安培，如此大的启动电流可能会对大功率伺服电动系统中的电子元器件造成损坏，大大降低了大功率伺服电动系统在运行过程中的可靠性及稳定性。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。由此可见，提供怎样一种伺服电动控制系统，以提高大功率伺服电动系统在运行过程中的可靠性与稳定性，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种伺服电动控制系统，以提高大功率伺服电动系统在运行过程中的可靠性与稳定性。其具体方案如下：

一种伺服电动控制系统，包括：

目标大功率伺服电动系统，设置在所述目标大功率伺服电动系统中负载支路上的阻抗元件，以及用于关断所述阻抗元件的控制开关电路。

优选的，所述目标大功率伺服电动系统包括：

滤波电容、负载元件以及负载电机；

其中，所述滤波电容的第一端与第一VCC连接，所述滤波电容的第二端与GND连接，所述滤波电容的第一端还分别与所述负载元件的第一端以及所述负载电机的第一端连接，所述负载电机的第二端、所述负载元件的第二端分别与所述滤波电容的第二端连接。

优选的，所述阻抗元件为第一电阻；

其中，所述第一电阻的第一端与所述负载电机的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述GND连接。

优选的，所述第一电阻为1KΩ。

优选的，所述控制开关电路包括：

第一MOS管、第二电阻、电容、以及下拉电阻；

其中，所述第二电阻的第一端与第二VCC连接，所述第二电阻的第二端分别与所述电容的第一端、所述下拉电阻的第一端和所述第一MOS管的栅极连接，所述电容的第二端、所述下拉电阻的第二端、所述第一MOS管的漏极分别与所述GND连接；

相应的，所述第一MOS管的源极与所述滤波电容的第二端连接，所述滤波电容的第一端与所述第一VCC连接，所述滤波电容的第一端还与所述负载元件的第一端和所述负载电机的第一端连接，所述负载电机的第二端与所述阻抗元件的第一端连接，所述阻抗元件的第二端与所述GND连接，所述负载电机的第二端、所述负载元件的第二端分别与所述滤波电容的第二端连接。

优选的，所述第一MOS管为NMOS管。

优选的，所述控制开关电路还包括：第二MOS管；

其中，所述第二MOS管的栅极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的源极与所述负载元件的第二端连接，所述第二MOS管的漏极与所述GND连接。

可见，在本发明中，通过在目标大功率伺服电动系统中的负载支路上设置阻抗元件，以及在目标大功率伺服电动系统中添加用于关断阻抗元件的控制开关电路。当目标大功率伺服电动系统在上电瞬间，阻抗元件的存在相当于增加了目标大功率伺服电动系统中的负载，从而就可以降低目标大功率伺服电动系统的启动电流，并由此可以避免由于启动电流过大而对目标大功率伺服电动系统中电子元器件所造成损坏。并且，当目标大功率伺服电动系统中的电压达到稳定以后，通过控制开关电路关断阻抗元件，以此来屏蔽阻抗元件在目标大功率伺服电动系统中所起的作用，由此保证了目标大功率伺服电动系统在运行过程中的可靠性与稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种大功率伺服电动系统的简化结构图；

图2为本发明实施例提供的一种大功率伺服电动系统的等效电路图；

图3为本发明实施例提供的一种伺服电动控制系统的结构图；

图4为本发明实施例提供的一种伺服电动控制系统的工作示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种伺服电动控制系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种伺服电动控制系统，包括：

目标大功率伺服电动系统，设置在目标大功率伺服电动系统中负载支路上的阻抗元件，以及用于关断阻抗元件的控制开关电路。

本实施例中，为了降低目标大功率伺服电动系统在上电瞬间的启动电流值，首先是在目标大功率伺服电动系统中的负载元件支路上设置一个阻抗元件，以及在该目标大功率伺服电动系统中设置一个用于关断阻抗元件的控制开关电路。

具体的，在目标大功率伺服电动系统的负载元件支路上设置阻抗元件的方式，可以是将该阻抗元件串联在目标大功率伺服电动系统的负载电机上，也可以串联在目标大功率伺服电动系统的滤波电容上，或者是串联在目标大功率伺服电动系统的所有负载上，此处不作具体的限定。

当目标大功率伺服电动系统在上电瞬间，因为阻抗元件是设置在目标大功率伺服电动系统中的负载支路上，此时就相当于增加了目标大功率伺服电动系统中的负载，这样一来，目标大功率伺服电动系统在上电瞬间，启动电流值就会降低，能够想到的是，如果目标大功率伺服电动系统的启动电流值降低，就可以大大降低对大功率伺服电动系统中的电子元器件造成损坏的概率。

当目标大功率伺服电动系统中的电压达到稳定以后，目标大功率伺服电动系统中的电流趋于稳定，此时，可以通过控制开关电路将阻抗元件从目标大功率伺服电动系统中切除，以屏蔽阻抗元件在目标大功率伺服电动系统中所起的作用，由此来保证目标大功率伺服电动系统的稳定运行。需要说明的是，在本实施例中，阻抗元件可以是纯电阻，也可以是其它类型的阻抗元件，此处不作对于阻抗元件的类型不作具体限定。

可见，在本实施例中，通过在目标大功率伺服电动系统中的负载支路上设置阻抗元件，以及在目标大功率伺服电动系统中添加用于关断阻抗元件的控制开关电路。当目标大功率伺服电动系统在上电瞬间，阻抗元件的存在相当于增加了目标大功率伺服电动系统中的负载，从而就可以降低目标大功率伺服电动系统的启动电流，并由此可以避免由于启动电流过大而对目标大功率伺服电动系统中电子元器件所造成损坏。并且，当目标大功率伺服电动系统中的电压达到稳定以后，通过控制开关电路关断阻抗元件，以此来屏蔽阻抗元件在目标大功率伺服电动系统中所起的作用，由此保证了目标大功率伺服电动系统在运行过程中的可靠性与稳定性。

请参见图1，是本实施例提供的一种目标大功率伺服电动系统的等效电路图。具体的，该目标大功率伺服电动系统包括：滤波电容CL、负载元件RL以及负载电机BL；

其中，滤波电容CL的第一端与第一VCC连接，滤波电容CL的第二端与GND连接，滤波电容CL的第一端还分别与负载元件RL的第一端以及负载电机BL的第一端连接，负载电机BL的第二端、负载元件RL的第二端分别与滤波电容CL的第二端连接。

如图2所示，图1当中的滤波电容CL可以等效为一个理想电容CL与电容内阻RC的并联结构，负载电机BL可以等效为一个电感BL和一个负载电机内阻RC的串联结构。

在实际应用当中，滤波电容CL的电容内阻RC一般为欧姆级或者是毫欧级，负载电机BL的负载电机内阻RC一般为欧姆级，根据欧姆定律可知，在对目标大功率伺服电动系统上电的瞬间，目标大功率伺服电动系统中的启动电流可能会达到几十安培或者是几百安培，如此大的启动电流会对目标大功率伺服电动系统中的电子元器件造成损坏。

在本实施例中，为了解决这一技术问题，是在负载电机BL所在支路上串联阻抗元件第一电阻R0，并且，在目标大功率伺服电动系统中添加用于控制第一电阻R0导通或关闭的控制开关电路来解决这一问题。

基于图2中提供的目标大功率伺服电动系统，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，阻抗元件为第一电阻R0；

其中，第一电阻R0的第一端与负载电机BL的第二端连接，第一电阻的第二端与GND连接。

如图3所示，在本实施例中，是将阻抗元件第一电阻R0串联在了目标大功率伺服电动系统负载电机BL所在的支路中，能够想到的是，当第一电阻R0加载到了目标大功率伺服电动系统当中时，就相当于加大了目标大功率伺服电动系统的负载，当对目标大功率伺服电动系统进行上电的瞬间，就可以减小目标大功率伺服电动系统中的启动电流。

具体的，第一电阻R0为1KΩ。

在本实施例中，是将第一电阻R0设置为1KΩ，可以理解的是，如果第一电阻R0的阻值过大，会使得大功率伺服电动系统的负载变大，由此便会影响大功率伺服电动系统的稳定运行；如果第一电阻R0的阻值过小，又达不到降低大功率伺服电动系统中启动电流的目的，所以，在本实施例中，是将第一电阻R0设置为1KΩ，这样不仅能够达到降低大功率伺服电动系统中启动电流的目的，而且，也能够保证目标大功率伺服电动系统的稳定运行。当然，此处第一电阻R0的阻值还可以根据实际情况进行调整，此处不作具体赘述。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，该控制开关电路包括：

第一MOS管Q1、第二电阻R1、电容C1、以及下拉电阻R2；

其中，第二电阻R1的第一端与第二VCC连接，第二电阻R1的第二端分别与电容C1的第一端、下拉电阻R2的第一端、第一MOS管Q1的栅极连接，电容C1的第二端、下拉电阻R2的第二端、第一MOS管Q1的漏极分别与GND连接；

相应的，第一MOS管Q1的源极与滤波电容CL的第二端连接，滤波电容CL的第一端与第一VCC连接，滤波电容CL的第一端还与负载元件RL的第一端和负载电机BL的第一端连接，负载电机BL的第二端与阻抗元件R0的第一端连接，阻抗元件R0的第二端与GND连接，负载电机BL的第二端、负载元件RL的第二端分别与滤波电容C1的第二端连接。

在图3当中，是将阻抗元件设置为第一电阻R0为例进行具体说明，也即，是将第一电阻R0串联在目标大功率伺服电动系统的负载电机BL上，当对目标大功率伺服电动系统上电的瞬间，通过控制开关电路将第一电阻R0接入目标大功率伺服电动系统当中，相当于是增加了目标大功率伺服电动系统中的负载，这样一来，就可以降低目标大功率伺服电动系统在上电瞬间的电流值，并且，在此过程中，如果第一电阻R0的阻值越大，目标大功率伺服电动系统在上电瞬间启动电流就会越小，如果第一电阻R0的阻值无穷大，目标大功率伺服电动系统在上电瞬间的启动电流就趋于零，显然，通过此种方式，可以减小大功率伺服电动系统中的启动电流。

具体的，当对目标大功率伺服电动系统上电之后，第二VCC可以对第二电阻R1和电容C1进行充电，当第二电阻R1和电容C1所处支路的充电电压未达到第一MOS管Q1的开启电压之前，第一MOS管Q1的源极和漏极不能导通，此时，第一电阻R0接入目标大功率伺服电动系统当中，能够想到的是，当将第一电阻R0接入目标大功率伺服电动系统时，相当于是增加了目标大功率伺服电动系统中的负载，这样一来，就可以减小目标大功率伺服电动系统中的启动电流，并由此避免由于启动电流过大，而对目标大功率伺服电动系统中电子元器件所造成的损伤。

当第二电阻R1和电容C1进行充电过程中，第二电阻R1和电容C1所处支路的充电电压达到第一MOS管Q1的开启电压之后，第一MOS管Q1的源极和漏极导通，第一电阻R0两端相当于短路，此时，第一电阻R0失去了作用，图3中的电路结构图就可以等效为图4中的电路结构图，目标大功率伺服电动系统就可以保持稳定的运行。

在此过程中，下拉电阻R2的作用是稳定目标大功率伺服电动系统在充电前或者在充电过程中的电压波动，排除电压波动对第一MOS管Q1的影响，以提高控制开关电路在实际运行过程中的安全性与稳定性。

需要说明的是，第一电阻R0作为电容和电感的外部阻抗，将第一电阻R0接入目标大功率伺服电动系统的过程中，相当于是增大了目标大功率伺服电动系统中的负载元件，而且，目标大功率伺服电动系统在运行过程中电压波动较大，此时，不仅会引起第一电阻R0温度的升高，甚至还会将第一电阻R0烧毁，所以，在本实施例中，为了目标大功率伺服电动系统的稳定运行，是利用控制开关电路中的第一MOS管Q1的开通与关断来控制第一电阻R0是否被旁路。

具体的，在本实施例中，是将第二电阻设置为20KΩ，电容设置为10μF，第一VCC设置为28V，第二VCC设置为12V，当然，在实际应用当中，上述电子元器件的参数还可以根据实际情况进行适应性的调整，此处不作具体赘述。

作为一种优选的实施方式，第一MOS管为NMOS管。

具体的，在本实施例中，是将MOS管设置为NMOS管，因为NMOS管所需的导通电阻较小，NMOS管的此种工作特性便于工作人员在实际应用当中的具体操作。而且，由于NMOS管的制造工艺比PMOS管简单，从而使得NMOS管的造价成本低于PMOS管，所以，在本实施例中，将MOS管设置为NMOS管，也可以进一步降低大功率伺服电动系统的设计成本。

作为一种优选的实施方式，该伺服电动控制系统还包括：第二MOS管Q2；

其中，第二MOS管Q2的栅极与第一MOS管Q1的栅极连接，第二MOS管Q2的源极与负载元件RL的第二端连接，第二MOS管Q2的漏极与GND连接。

如图5所示，在本实施例中，为了进一步保证大功率伺服电动系统在运行过程中的安全性，是在大功率伺服电动系统当中添加了第二MOS管Q2，也即，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的作用是为了防止第一MOS管Q1或者是第二MOS管Q2发生故障之后，整个控制开关电路仍然可以继续进行工作。显然，通过此种设置方式，大大提高了控制开关电路的安全性与稳定性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种伺服电动控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种伺服电动控制系统，其特征在于，包括：

目标大功率伺服电动系统，设置在所述目标大功率伺服电动系统中负载支路上的阻抗元件，以及用于关断所述阻抗元件的控制开关电路。

2.根据权利要求1所述的伺服电动控制系统，其特征在于，所述目标大功率伺服电动系统包括：

滤波电容、负载元件以及负载电机；

其中，所述滤波电容的第一端与第一VCC连接，所述滤波电容的第二端与GND连接，所述滤波电容的第一端还分别与所述负载元件的第一端以及所述负载电机的第一端连接，所述负载电机的第二端、所述负载元件的第二端分别与所述滤波电容的第二端连接。

3.根据权利要求2所述的伺服电动控制系统，其特征在于，所述阻抗元件为第一电阻；

其中，所述第一电阻的第一端与所述负载电机的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述GND连接。

4.根据权利要求3所述的伺服电动控制系统，其特征在于，所述第一电阻为1KΩ。

5.根据权利要求2所述的伺服电动控制系统，其特征在于，所述控制开关电路包括：

第一MOS管、第二电阻、电容、以及下拉电阻；

其中，所述第二电阻的第一端与第二VCC连接，所述第二电阻的第二端分别与所述电容的第一端、所述下拉电阻的第一端和所述第一MOS管的栅极连接，所述电容的第二端、所述下拉电阻的第二端、所述第一MOS管的漏极分别与所述GND连接；

相应的，所述第一MOS管的源极与所述滤波电容的第二端连接，所述滤波电容的第一端与所述第一VCC连接，所述滤波电容的第一端还与所述负载元件的第一端和所述负载电机的第一端连接，所述负载电机的第二端与所述阻抗元件的第一端连接，所述阻抗元件的第二端与所述GND连接，所述负载电机的第二端、所述负载元件的第二端分别与所述滤波电容的第二端连接。

6.根据权利要求5所述的伺服电动控制系统，其特征在于，所述第一MOS管为NMOS管。

7.根据权利要求5或6所述的伺服电动控制系统，其特征在于，所述控制开关电路还包括：第二MOS管；

其中，所述第二MOS管的栅极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的源极与所述负载元件的第二端连接，所述第二MOS管的漏极与所述GND连接。