CN112564581A - 一种防爆伺服驱动器及其控制方法 - Google Patents

一种防爆伺服驱动器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防爆伺服驱动器及其控制方法，包括电缆引入装置、上壳体、下壳体、密封圈、控制板、功率板、安装脚，所述下壳体，通过增加散热片，来增加驱动器散热面积，防止其温度过高，所述控制板，采用数字信号处理器实现双轴伺服电机闭环控制，控制精度高，所述功率板、为双轴三相DC/AC逆变桥，可驱动双轴伺服电机运行。本发明给出的一种防爆伺服驱动器，具备双轴高精度伺服控制，结构紧凑、质量轻、散热良好，可满足防爆伺服驱动器对具备防爆性、散热良好、体积小、易于安装的要求。

Description

一种防爆伺服驱动器及其控制方法
技术领域
本发明涉及防爆伺服驱动器技术领域，特别涉及一种防爆伺服驱动器及其控制方法。
背景技术
舵轮伺服系统用伺服驱动器，实现舵轮行驶和转向闭环控制。但在一些特殊的应用场所中，如舵轮系统工作在易燃易爆的环境下，伺服驱动器作为防爆舵轮的核心控制部件之一，需具备符合场所要求的防爆性能，以此来避免伺服驱动器作为潜在的点燃源而引起安全事故的发生。
目前，市场是大多数伺服驱动器，主要存在以下缺陷：（1）在易燃易爆的环境下，伺服驱动器需安装在专用防爆柜内部，拆装较复杂。（2）由于伺服驱动器需驱动伺服电机带载工作，属于系统最主要发热源，而专用防爆柜为密闭空间，热量很难有效交换，导致伺服驱动器温度过高，降低使用寿命。若采用防爆风扇对流，则增加系统成本，且带来不必要的电磁干扰。（3）随着AGV应用领域扩大，车身越来越长，舵轮系统安装与防爆柜放置距离较远，势必加长舵轮系统与伺服驱动器电缆，降低伺服控制性能的同时增加系统电磁环境复杂度。
因此，为解决上述防爆舵轮伺服系统的问题，本发明特设计出一种防爆伺服驱动器。
发明内容
在上述背景下，本发明的目的在于提供一种防爆伺服驱动器，满足防爆舵轮对防爆伺服驱动器防爆性、散热性、体积小、安装便捷的要求，使得防爆舵轮可在爆炸性危险环境中连续可靠的工作运行。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：
一种防爆伺服驱动器，所述驱动器包括：下壳体，所述下壳体，底部设有散热片，增加驱动器散热面积，并通过将功率管与其底部贴装，防止局部温度过高；
控制板，所述控制板与双轴伺服电机相连，采用数字信号处理器实现双轴伺服电机闭环控制；
功率板，所述功率板置于控制板下方，与下壳体贴装，控制板与功率板通过板间电连接器和铜柱连接；
进一步的，所述下壳体为矩形有内腔结构，所述内腔内有凸台，所述功率板中的功率管固定在所述凸台，实现该发热源良好导热；
所述下壳体外表面为扇片，下壳体与扇片为一体设计，增加功率散热面积；所述下壳体的边缘还设有安装脚，用于驱动器固定安装；
所述驱动器还包括上壳体，所述上壳体四周通过紧固螺钉与下壳体连接。
进一步的，所述驱动器设有密封圈，所述下壳体在与上壳体的结合面处开有凹槽，将密封圈置于所述凹槽中。
更进一步的，所述驱动器还包括电缆引入装置，所述电缆引入装置，包含直流母线供电电缆、I/O口电缆引入，同时兼容双轴电机功率电缆及位置传感器电缆连接，具备标准CAN网络级联方式。
作为本申请的一种优选实施方式，所述功率板上设有双轴三相DC/AC逆变桥电路，通过接收控制板下发的PWM信号，驱动双轴伺服电机旋转；所述双轴三相DC/AC逆变桥输出与双轴伺服电机三相相连，用于驱动双轴伺服电机运行。
进一步的，所述控制板采用DSP和CPLD结合的控制架构，采用标准CAN网络实现与上层控制器通信，接收上层控制器下发的控制信号，并通过采集双轴伺服电机三相电流及位置角度信息，实时计算电机电磁扭矩和转速，实现双轴伺服电机闭环控制。
如上所述，与现有伺服驱动器相比，本发明给出的一种防爆伺服驱动器，在满足防爆性能的同时具备双轴电机高精度伺服控制，更优匹配防爆舵轮伺服系统，在体积、散热性设计、控制性能、固定安装方面具有明显的优势，降低防爆系统设计复杂度，提高防爆系统可靠性。
附图说明
图1是本发明的剖视结构示意图；
图2是本发明的右视结构示意图；
图3是本发明的安装脚结构示意图；
图中数字表示：
1电缆引入装置、2盖板、3下壳体、4密封圈、5控制板、6功率板、7安装脚。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
实施例1
本实施例提供一种防爆伺服驱动器，所述驱动器包括：
下壳体，所述下壳体，底部设有散热片，增加驱动器散热面积，并通过将功率管与其底部贴装，防止局部温度过高；
控制板，所述控制板与双轴伺服电机相连，采用数字信号处理器实现双轴伺服电机闭环控制；
功率板，所述功率板置于控制板下方，与下壳体贴装，控制板与功率板通过板间电连接器和铜柱连接；
进一步的，所述下壳体为矩形有内腔结构，所述内腔内有凸台，所述功率板中的功率管固定在所述凸台，实现该发热源良好导热；
所述下壳体外表面为扇片，下壳体与扇片为一体设计，增加功率散热面积；所述下壳体的边缘还设有安装脚，用于驱动器固定安装；
所述驱动器还包括上壳体，所述上壳体四周通过紧固螺钉与下壳体连接。
进一步的，所述驱动器设有密封圈，所述下壳体在与上壳体的结合面处开有凹槽，将密封圈置于所述凹槽中。
更进一步的，所述驱动器还包括电缆引入装置，所述电缆引入装置，包含直流母线供电电缆、I/O口电缆引入，同时兼容双轴电机功率电缆及位置传感器电缆连接，具备标准CAN网络级联方式。
本发明提供了如图1至图3所示的一种防爆伺服驱动器，包括电缆引入装置1、盖板2、下壳体3、密封圈4、控制板5、功率板6、安装脚7；
在本实施例中，盖板2、下壳体3、安装脚7优先采用铝合金材质。
如图1和图2所示，所述下壳体3，内腔留有凸台，将功率板6中功率管固定在此凸台，实现该发热源良好导热，在满足防爆要求前提下，降低质量。所述下壳体3通过扇片一体设计，增加功率散热面积，保证伺服驱动器壳体温度满足要求。
在实际应用过程中，如图1和图2所示，下壳体3在结合面处开有凹槽，将密封圈置于该凹槽中，盖板2通过螺钉固定在下壳体3，达到防爆结合面处IP等级要求。
在实际应用过程中，如图2所示，电缆引入装置1，包含直流母线供电电缆、I/O口电缆引入，同时兼容双轴电机功率电缆及位置传感器电缆连接，具备标准CAN网络级联方式。
本实施例提供的防爆伺服驱动器，在壳体内部（底面，或其他能够实现的位置）设有散热片，能够增加驱动器的散热面积，并且通过将功率管与其底部贴装，防止局部温度过高，进一步提升了改驱动器的散热性能。
实施例2
在上述驱动器的基础上，本实施例进一步对上述驱动器的控制部件进行进一步说明，作为本申请的一种优选实施方式，所述功率板上设有双轴三相DC/AC逆变桥电路，通过接收控制板下发的PWM信号，驱动双轴伺服电机旋转；所述双轴三相DC/AC逆变桥输出与双轴伺服电机三相相连，用于驱动双轴伺服电机运行。
进一步的，所述控制板采用DSP和CPLD结合的控制架构，采用标准CAN网络实现与上层控制器通信，接收上层控制器下发的控制信号，并通过采集双轴伺服电机三相电流及位置角度信息，实时计算电机电磁扭矩和转速，实现双轴伺服电机闭环控制。
实施例3
一种防爆伺服驱动器控制方法，其特征在于，所述驱动器包括控制板、功率板以及安装脚，所述控制板连接到双轴伺服电机上，具体的，所述控制板采用DSP和CPLD结合的控制架构，采用标准CAN网络实现与上层控制器通信，接收上层控制器下发的控制信号，并通过采集双轴伺服电机三相电流及位置角度信息，实时计算电机电磁扭矩和转速，实现双轴伺服电机闭环控制。
所述功率板上设有双轴三相DC/AC逆变桥电路，通过接收控制板下发的PWM信号，驱动双轴伺服电机旋转；所述双轴三相DC/AC逆变桥输出与双轴伺服电机三相相连，用于驱动双轴伺服电机运行。
以上所述的仅是本发明的具体实施方式而已，凡是在本发明的技术思想和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防爆伺服驱动器，其特征在于：所述驱动器包括：
下壳体，所述下壳体，底部设有散热片，增加驱动器散热面积，并通过将功率管与其底部贴装，防止局部温度过高；
控制板，所述控制板与双轴伺服电机相连，采用数字信号处理器实现双轴伺服电机闭环控制；
功率板，所述功率板置于控制板下方，与下壳体贴装，控制板与功率板通过板间电连接器和铜柱连接。
2.根据权利要求1所述的一种防爆伺服驱动器，其特征在于：所述下壳体为矩形有内腔结构，所述内腔内有凸台，所述功率板中的功率管固定在所述凸台，实现该发热源良好导热；
所述下壳体外表面为扇片，下壳体与扇片为一体设计，增加功率散热面积；所述下壳体的边缘还设有安装脚，用于驱动器固定安装；
所述驱动器还包括上壳体，所述上壳体四周通过紧固螺钉与下壳体连接，其结合面加装密封圈。
3.根据权利要求2所述的一种防爆伺服驱动器，其特征在于：所述驱动器设有密封圈，所述下壳体在与上壳体的结合面处开有凹槽，将密封圈置于所述凹槽中。
4.根据权利要求2所述的一种防爆伺服驱动器，其特征在于：所述驱动器还包括电缆引入装置，所述电缆引入装置，包含直流母线供电电缆、I/O口电缆引入，同时兼容双轴电机功率电缆及位置传感器电缆连接，具备标准CAN网络级联方式。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种防爆伺服驱动器，其特征在于：所述功率板上设有双轴三相DC/AC逆变桥电路，通过接收控制板下发的PWM信号，驱动双轴伺服电机旋转；所述双轴三相DC/AC逆变桥输出与双轴伺服电机三相相连，用于驱动双轴伺服电机运行。
6.根据权利要求5所述的一种防爆伺服驱动器，其特征在于：
所述控制板采用DSP和CPLD结合的控制架构，采用标准CAN网络实现与上层控制器通信，接收上层控制器下发的控制信号，并通过采集双轴伺服电机三相电流及位置角度信息，实时计算电机电磁扭矩和转速，实现双轴伺服电机闭环控制。
7.一种防爆伺服驱动器控制方法，其特征在于，所述驱动器包括控制板、功率板以及安装脚，所述控制板连接到双轴伺服电机上，具体的，
所述控制板采用DSP和CPLD结合的控制架构，采用标准CAN网络实现与上层控制器通信，接收上层控制器下发的控制信号，并通过采集双轴伺服电机三相电流及位置角度信息，实时计算电机电磁扭矩和转速，实现双轴伺服电机闭环控制。
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