CN110165945A - 一种集成化交流伺服驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成化交流伺服驱动器，包括主控单元、控制模块、电源模块、逆变模块及伺服电机，所述控制模块包括通信接口、显示单元、电流检测器、位置/速度检测器和脉冲宽度调制控制器，电源模块包括三相整流桥、软启动单元、电源总线、滤波电容、制动单元和逆变器和电流传感器，主控单元通过通讯接口连接数字信号处理器，主控单元还通过输入/输出单元连接数字信号处理器，本发明能够极简安装，轻松接线，降低对配电工人的技术要求，降低接线错误的概率。
Description
技术领域
本发明涉及驱动器技术领域，具体是一种集成化交流伺服驱动器。
背景技术
随着工业化进程的发展，工业机器人被广泛应用于制造业，目前常见的四轴工业机器人工作系统，设计大多数是一台驱动器接一台伺服电机，即使是目前的一对多的设计可以接更多伺服电机，在设计上也是属于扩充型态的模块设计，也就是要接更多台伺服电机，则扩充用以驱动伺服电机的电源模块，并会重复使用滤波电容、制动电阻等元件。这样在效能、成本及体积上造成资源浪费等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成化交流伺服驱动器，以解决所述背景技术中提出的问题。
为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：
一种集成化交流伺服驱动器，包括主控单元、控制模块、电源模块、逆变模块及伺服电机，所述控制模块包括通信接口、显示单元、电流检测器、位置/速度检测器和脉冲宽度调制控制器，电源模块包括三相整流桥、软启动单元、电源总线、滤波电容、制动单元和逆变器和电流传感器，主控单元通过通讯接口连接数字信号处理器，主控单元还通过输入/输出单元连接数字信号处理器，数字信号处理器分别连接显示单元、电流检测器、脉冲宽度调制控制器和位置/速度检测器，电流检测器上连接有多个电流传感器，逆变器有多个，每个电流传感器均对应一个伺服电机M和一个逆变器，脉冲宽度调制控制器还分别连接逆变器和制动单元，三相整流桥一端连接三相交流电源，三相整流桥另一端通过电源总线连接，制动单元、滤波电容和逆变器，电源总线上设有软启动单元。
作为本发明再进一步的方案：所述控制模块还包括显示单元。
作为本发明再进一步的方案：所述显示单元连接在数字信号处理器上。
作为本发明再进一步的方案：所述通讯接口为RS485接口、CAN-open或EtherCAT。
作为本发明再进一步的方案：所述显示单元为液晶显示单元。
作为本发明再进一步的方案：所述逆变器采用六桥换流器。
作为本发明再进一步的方案：所述伺服电机M为交流同步伺服电机。
作为本发明再进一步的方案：所述电源模块还包括制动单元。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一台驱动器可以连接多台电机，将多台电机所需的电源模块及控制模块集成在同一个模块里，对于控制单元部分可以节省重复部分，如通信接口、显示单元、IO控制单元，整流滤波电容因共母线而减少，在效能、成本及体积上的节省大大提高，支持CAN-open及EtherCAT多种总线,采用对应的通信接口，配合上位机可实现多台伺服驱动器联网运行。极简安装，轻松接线，降低对配电工人的技术要求，降低接线错误的概率。
附图说明
图1为本发明的原理方框图。
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。
实施例1：请参阅图1，一种集成化交流伺服驱动器，如图1所示，包括主控单元、控制模块、电源模块及多个交流同步伺服电机M；
控制模块包括通讯接口、输入/输出单元、显示单元、数字信号处理器、位置/速度检测器、脉冲宽度调制控制器及电流检测器
电源模块包括三相整流桥、软启动单元,、滤波电容、电源总线、制动单元、逆变器及多个电流传感器.
通讯接口与主控单元双向传输命令及数据，例如主控单元发送速度指令、位置指令及转矩指令至通讯接口，通讯接口将接受到主控单元的指令传送至数字信号处理器所输出的各个交流同步伺服电机M的操作状态，
输入/输出单元与主控单元双向传输数字/模拟的输入/输出信号，该输入/输出单元具有模拟转数字及数字转模拟的功能，并具有数字输入/输出的功能。
电流检测器接收分别对应于交流同步伺服电机M的多个电流信号，并转换为数字电流信号输出至数字信号处理器。其中，电流传感器分别检测逆变器控制交流同步伺服电机M的电流，并输出所检测的电流信号至电流检测器
位置/速度检测器检测交流同步伺服电机M的旋转位置及速度，以输出旋转位置数字信号及旋转速度数字信号至数字信号处理器.
脉冲宽度调制控制器根据由数字信号处理器所输出的脉冲宽度调制量位信号以产生分别对应于交流同步伺服电机M的电流的脉冲宽度调制信号。
数字信号处理器接收经由通讯接口而由主控单元所送出的速度指令、位置指令及转矩指令，接收输入/输出单元所送出模拟/数字的输入/输出信号，接收电流检测器所输出的数字电流信号，接收位置/速度检测器所输出的旋转位置数字信号及速度数字信号，根据该些信号，以使用高速运算能力的数字信号处理器来运算出分别对应交流同步伺服电机M的电流的脉冲宽度调制量位信号，并输出至脉冲宽度调制控制器.数字信号处理器经由通讯接口传送个交流同步伺服电机M的操作状态至主控单元。
显示单元接收数字信号处理器的数据，显示各个交流同步伺服电机M的电压、电流、位置、速度及报警信息等。
三相整流桥,将三相交流电源转换为直流电源。经软启动单元缓冲充电，为电源总线提供逆变器所转换的直流电源。滤波电容用以对电源总线上的直流电源进行平波稳压，以降低电源总线上的电压波动。
逆变器将电源总线上的直流电源转换为交流电源，并根据脉冲宽度调制控制器所输出的脉冲宽度调制信号分别产生输出给相对应的交流同步伺服电机M的交流电压及电流。其中，逆变器为全桥式三相换流器，其将电源总线上的直流电源转换为具有变频及变压的三相交流电压及电流。使用模块中的六桥换流器，就是通过六桥换流器将电源总线上的直流电压以切换方式输出想要的变频及变压。其是一种大电压及大电流的直流转换为交流的装置，由图1可看出，推动这四轴交流同步伺服电机M的四组六桥换流器可以共用同一组直流电压源，以及当电源总线电压过高时可共用制动单元泄放电源总线上的能量，如此电源模块就比原一对一驱动器更为精简及优化。
由上述的架构可明显看出，通过共用相同的三相整流桥、电源总线、滤波电容、制动单元等，同样，如通讯单元、显示单元、输入/输出单元等重复组件可大幅减少，所以此产品在需要多轴的系统上如四轴工业机器人所展现的竞争力。
实施例2，在实施例1的基础上，本设计的通讯接口可以为RS-485、CAN-open及EtherCAT，因此其适用不同的数据传输设备。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种集成化交流伺服驱动器，包括主控单元、控制模块、电源模块、逆变模块及伺服电机，其特征在于，所述控制模块包括通信接口、显示单元、电流检测器、位置/速度检测器和脉冲宽度调制控制器，电源模块包括三相整流桥、软启动单元、电源总线、滤波电容、制动单元和逆变器和电流传感器，主控单元通过通讯接口连接数字信号处理器，主控单元还通过输入/输出单元连接数字信号处理器，数字信号处理器分别连接显示单元、电流检测器、脉冲宽度调制控制器和位置/速度检测器，电流检测器上连接有多个电流传感器，逆变器有多个，每个电流传感器均对应一个伺服电机M和一个逆变器，脉冲宽度调制控制器还分别连接逆变器和制动单元，三相整流桥一端连接三相交流电源，三相整流桥另一端通过电源总线连接，制动单元、滤波电容和逆变器，电源总线上设有软启动单元。
2.根据权利要求1所述的一种集成化交流伺服驱动器，其特征在于，所述控制模块还包括显示单元。
3.根据权利要求2所述的一种集成化交流伺服驱动器，其特征在于，所述电源模块还包括制动单元。
4.根据权利要求1所述的一种集成化交流伺服驱动器，其特征在于，所述伺服电机M为交流同步伺服电机。
5.根据权利要求1所述的一种集成化交流伺服驱动器，其特征在于，所述显示单元连接在数字信号处理器上。
6.根据权利要求2所述的一种集成化交流伺服驱动器，其特征在于，所述通讯接口为RS485接口、CAN-open或EtherCAT。
7.根据权利要求1所述的一种集成化交流伺服驱动器，其特征在于，所述显示单元为液晶显示单元。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种集成化交流伺服驱动器，其特征在于，所述逆变器采用六桥换流器。
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| CN110912491A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-03-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 基于电容控制的伺服电机控制系统、方法及伺服驱动器 |
| CN115792360A (zh) * | 2023-02-03 | 2023-03-14 | 深圳研控自动化科技股份有限公司 | 伺服脉冲过压检测电路及装置 |
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