CN202524352U - 全数字交流永磁同步伺服电机驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全数字交流永磁同步伺服电机驱动器，包括伺服电机控制电路、与伺服电机控制电路电连接的功率驱动电路、与伺服电机控制电路电连接的按键显示电路、为伺服电机控制电路、功率驱动电路和按键显示电路提供电源的开关电源电路，本实用新型中，在VCC稳压输出电路中，VCC稳压输出电压经R50、R511分压后得到取样电压，与基准电压电源IC3内部2.5V基准电压进行比较，通过改变单片稳压器的电位来调节光耦合电器的电流，进而调节控制端电流，提高了电源的稳压精度，实用性好。

Description

全数字交流永磁同步伺服电机驱动器

技术领域

本实用新型属于交流永磁伺服电机技术领域，具体涉及一种全数字交流永磁同步伺服电机驱动器

背景技术

早期的伺服器采用模拟控制方式，所有控制算法实现都是通过硬件电路来完成的，其电路参数调整不容易，而且运行稳定性也较差，故障维修费用高，随着半导体技术的发展，出现了大规模集成电路，模拟伺服器电机驱动器也渐渐背淘汰，全数字交流永磁伺服电机驱动器控制算法实现都通过软件完成，核心部件DSP集成了很多外围电路，这样使驱动器的硬件结构大大简化，系统更加稳定，调试维护费用大大降低了。

目前国内的伺服器电机驱动器市场绝对大部分被国外占有，这些驱动器大部分采用高压供电，无法用于对人身安全要求较高的场合。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可对电流进行精细调整，提高供电电压稳压性能的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器。

实现本实用新型目的的技术方案是提供一种全数字交流永磁同步伺服电机驱动器，包括伺服电机控制电路、与伺服电机控制电路电连接的功率驱动电路、与伺服电机控制电路电连接的按键显示电路、为伺服电机控制电路、功率驱动电路和按键显示电路提供电源的开关电源电路，所述开关电源电路包括单片稳压器IC1、光耦合器IC2、基准电压电源IC3、第一稳压器IC4、第二稳压器IC5、第三稳压器IC6、第四稳压器IC7、双输入变压器B1，所述单片稳压器IC1的D极和S极电连接在双输入变压器B1的双初级线圈上，所述第一稳压器IC4、第二稳压器IC5设置在双输入变压器B1的次级线圈上并联组合成+/-15V模拟输出电压电路，第三稳压器IC6、第四稳压器IC7设置在双输入变压器B1的次级线圈上串联组合成+5V输出电压电路，在双输入变压器B1的次级线圈上设有VCC稳压输出电路，在VCC稳压输出电路高电压端经过第一电阻R51电连接在基准电压电源IC3的第八引角上，VCC稳压输出电路低电压端依次经过第二电阻R50和第一电容C41电连接在基准电压电源IC3的第一引角上、并通过第三电阻R49电连接在VCC稳压输出电路的高电压端，光耦合器IC2的发光二极管正极通过第四电阻R48电连接在VCC稳压输出电路的高电压端，发光二极管的负极电连接在基准电压电源IC3的第一引角上，光耦合器IC2的集电极经过第二电容C44电连接在单片稳压器IC1的S极上、发射极电连接在单片稳压器IC1的C极上。

进一步，所述伺服电机控制电路包括DPS系统U1、与DPS系统U1电连接的定子电流信号处理电路、与DPS系统U1电连接的脉宽调制电路、与DPS系统U1电连接光电编码器电路。

进一步，所述DPS系统U1采用TMS320F2802/01 DPS芯片，在TMS320F2802/01 DPS芯片的第七十三引角TDI、第七十四引角TMS、第八十引角EMU0和第八十一引角EMU1上设有电连接+3.3V电压的上拉电阻。

本实用新型具有积极的效果：本实用新型中，开关电源电路中，包括+/-15V模拟电压输出电路、VCC稳压输出电路和+5V电压输出电路，在VCC稳压输出电路中，由基准电压电源IC3和光耦合器IC2构成电气隔离式外部误差放大器，与单片稳压器IC1的内部误差放大器配合使用，可以完成对电流进行精细调整，提高稳压性能；具体在VCC稳压输出电路中，VCC稳压输出电压经R50、R511分压后得到取样电压，与基准电压电源IC3内部2.5V基准电压进行比较，通过改变单片稳压器的电位来调节光耦合电器的电流，进而调节控制端电流，提高了电源的稳压精度，实用性好。

本实用新型中，DPS系统U1采用TMS320F2802/01 DPS芯片，在TMS320F2802/01 DPS芯片的第七十三引角TDI、第七十四引角TMS、第八十引角EMU0和第八十一引角EMU1上设有电连接+3.3V电压的上拉电阻。在EMU0和EMU1信号上连接上拉电阻，使信号上升时间小于10MS，在TMS和TDI上也设置的上位电阻，可以确保仿真器没有连接时这些信号状态是确定的，提高了信号有精确度。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的电路框图。

图2为图1所示的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器的开关电源电路图。

图3为图1所示的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器的伺服电机控制电路图。

图4为图1所示的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器的功率驱动电路图。

图5为图1所示的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器的按键显示电路图。

具体实施方式

(实施例1)

图1至图5显示了本实用新型的一种具体实施方式，其中图1为本实用新型的电路框图；图2为图1所示的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器的开关电源电路图；图3为图1所示的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器的伺服电机控制电路图；图4为图1所示的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器的功率驱动电路图；图5为图1所示的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器的按键显示电路图。

见图1至图5，一种全数字交流永磁同步伺服电机驱动器，包括伺服电机控制电路1、与伺服电机控制电路1电连接的功率驱动电路2、与伺服电机控制电路1电连接的按键显示电路3、为伺服电机控制电路1、功率驱动电路2和按键显示电路3提供电源的开关电源电路4，

如图2所示，开关电源电路4包括单片稳压器IC1、光耦合器IC2、基准电压电源IC3、第一稳压器IC4、第二稳压器IC5、第三稳压器IC6、第四稳压器IC7、双输入变压器B1，单片稳压器IC1的D极和S极电连接在双输入变压器B1的双初级线圈上，第一稳压器IC4、第二稳压器IC5设置在双输入变压器B1的次级线圈上并联组合成+/-15V模拟输出电压电路，第三稳压器IC6、第四稳压器IC7设置在双输入变压器B1的次级线圈上串联组合成+5V输出电压电路，在双输入变压器B1的次级线圈上设有VCC稳压输出电路，在VCC稳压输出电路高电压端经过第一电阻R51电连接在基准电压电源IC3的第八引角上，VCC稳压输出电路低电压端依次经过第二电阻R50和第一电容C41电连接在基准电压电源IC3的第一引角上、并通过第三电阻R49电连接在VCC稳压输出电路的高电压端，光耦合器IC2的发光二极管正极通过第四电阻R48电连接在VCC稳压输出电路的高电压端，发光二极管的负极电连接在基准电压电源IC3的第一引角上，光耦合器IC2的集电极经过第二电容C44电连接在单片稳压器IC1的S极上、发射极电连接在单片稳压器IC1的C极上。本实施例中，单片稳压器Ic1采用TOP224Y芯片，光耦合器IC2采用TLP521-1芯片，精密基准电压源IC3采用TL431，IC4采用78L15芯片，IC5采用79L15芯片，IC6采用LM7815芯片，IC7采用LM7805芯片，VCC稳压输出经R50、R51分压后得到取样电压，与TL431内部2.5V基准电压进行比较，通过改变K端电位来控制TLP521-1的电流，进而调节控制端电流Ic。R52是TLP521-1的限流电阻，并能设定控制环路的直流增益。该电源的稳压精度可与线性集成稳压电源相媲美：当交流输入电压u从85V变化到265V时，Sv＝±0.2％；当负载电流从10％变化到100％时，S1可达到±0.2％

如图3所示，伺服电机控制电路1包括DPS系统U1、与DPS系统U1电连接的定子电流信号处理电路、与DPS系统U1电连接的脉宽调制电路、与DPS系统U1电连接光电编码器电路。DPS系统U1采用TMS320F2802/01 DPS芯片，在TMS320F2802/01 DPS芯片的第七十三引角TDI、第七十四引角TMS、第八十引角EMU0和第八十一引角EMU1上设有电连接+3.3V电压的上拉电阻。在TMS320F2802/01 DPS芯片的X1和X2之间连接一个晶振和两个负载电容构成的时钟电路，采用TPS768XX的电源电压稳压芯片给DPS芯片供电稳压，在EMU0、EMU1信号必须接一个上拉电阻，使信号上升时间小于10us，上拉电阻值为4.7k欧姆。TMS和TDI也要接一个4.7k欧姆的上拉电阻，可以确保仿真器没有连接时这些信号状态是确定的。本实施例中，定子电流信号处理电路由1m324带真差动输入的四运算放大器及周边电路构成，处理由功率板上的霍尔电流传感器和采样电阻传递上来的-3V～3V的电压，并保证送给DSP A/D转换器的模拟输入电压为0～3V。脉宽调制接口电路接口由TMS320F2802 DSP的PWM模块、SN74AHC244及周边电路构成，输出空间矢量PWM，控制IPM里面绝缘双极晶体管IGBT的开关，一但有故障产生SN74AHC244可以封锁其输出，进而迅速关断功率开关器件，实用性好，光电编码器电路主要由差分接受器AM26LS32、SN74AHC14及周边电路组成。

如图4所示，功率驱动电路采用智能功率模块IPM为核心的驱动电路，其具有过压、过电流、过热和欠压等故障保护电路，在主回路中还加入了软启动电路，以减少对驱动器的冲击，主要拓扑结构是采用了三相桥式电路，利用了脉宽调制技术即PWM(Pulse Width Modulation)通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率，改变每半周期内晶体管的通断时间比，也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压幅值的大小以达到调节功率的目的。

如图5所示，按键显示电路主要用于设置和显示伺服系统的运行参数和状态，该电路由LED数码管、按键、MC74HC595A、TPIC6B595及周边电路构成。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种全数字交流永磁同步伺服电机驱动器，包括伺服电机控制电路(1)、与伺服电机控制电路(1)电连接的功率驱动电路(2)、与伺服电机控制电路(1)电连接的按键显示电路(3)、为伺服电机控制电路(1)、功率驱动电路(2)和按键显示电路(3)提供电源的开关电源电路(4)，其特征在于：所述开关电源电路(4)包括单片稳压器(IC1)、光耦合器(IC2)、基准电压电源(IC3)、第一稳压器(IC4)、第二稳压器(IC5)、第三稳压器(IC6)、第四稳压器(IC7)、双输入变压器(B1)，所述单片稳压器(IC1)的D极和S极电连接在双输入变压器(B1)的双初级线圈上，所述第一稳压器(IC4)、第二稳压器(IC5)设置在双输入变压器(B1)的次级线圈上并联组合成+/-15V模拟输出电压电路，第三稳压器(IC6)、第四稳压器(IC7)设置在双输入变压器(B1)的次级线圈上串联组合成+5V输出电压电路，在双输入变压器(B1)的次级线圈上设有VCC稳压输出电路，在VCC稳压输出电路高电压端经过第一电阻(R51)电连接在基准电压电源(IC3)的第八引角上，VCC稳压输出电路低电压端依次经过第二电阻(R50)和第一电容(C41)电连接在基准电压电源(IC3)的第一引角上、并通过第三电阻(R49)电连接在VCC稳压输出电路的高电压端，光耦合器(IC2)的发光二极管正极通过第四电阻(R48)电连接在VCC稳压输出电路的高电压端，发光二极管的负极电连接在基准电压电源(IC3)的第一引角上，光耦合器(IC2)的集电极经过第二电容(C44)电连接在单片稳压器(IC1)的S极上、发射极电连接在单片稳压器(IC1)的C极上。

2.根据权利要求1所述的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器，其特征在于：所述伺服电机控制电路(1)包括DPS系统(U1)、与DPS系统(U1)电连接的定子电流信号处理电路、与DPS系统(U1)电连接的脉宽调制电路、与DPS系统(U1)电连接光电编码器电路。

3.根据权利要求1所述的全数字交流永磁同步伺服电机驱动器，其特征在于：所述DPS系统(U1)采用TMS320F2802/01DPS芯片，在TMS320F2802/01 DPS芯片的第七十三引角(TDI)、第七十四引角(TMS)、第八十引角(EMUO)和第八十一引角(EMU1)上设有电连接+3.3V电压的上拉电阻。

Images