CN206807329U - 一种双交流同步电机驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双交流同步电机驱动器，包括数据处理单元、第一集成电机驱动、第二集成电机驱动、第一IPM功率模块、第二IPM功率模块、第一电流检测电路、第二电流检测电路、整流电路和滤波电路；第一集成电机驱动和第二集成电机驱动分别与数据处理单元连接，第一IPM功率模块信号输入端连接第一集成电机驱动，第一IPM功率模块电流输入端依次连接滤波电路和整流电路，第一IPM功率模块电流输出端连接第一电流检测电路；第二IPM功率模块信号输入端连接第二集成电机驱动，第二IPM功率模块电流输入端依次连接滤波电路和整流电路，第二IPM功率模块电流输出端连接第二电流检测电路。本实用新型有效提升提高双电机控制速度、精度及准确度。

Description

一种双交流同步电机驱动器

技术领域

本实用新型涉及电机驱动技术领域，特别是一种双交流同步电机驱动器。

背景技术

电机驱动器，一个典型的单轴系统，包括一个电机和一个驱动器，驱动器可以形成电流、速度和位置的闭环控制，但是，常规的双轴驱动方案由两台驱动器和两台伺服电机构成，存在成本高，双轴同步性能差，设备安装占用空间大，而且常规的双轴驱动方案中单轴独立控制时，因通信延时、内部控制节拍不一致，很难实现同步。

现有的方法中已知一种带 UPS 断电信息保护的双电机交流伺服驱动器（参见发明专利201310321450.6），交流伺服电机驱动器控制连接两台交流伺服电机，交流伺服电机驱动器包括数字信号处理单元，第一电机驱动单元、第二电机驱动单元、 UPS 电源单元以及普通供电电源单元，数字信号处理单元分别连接第一电机驱动单元、第二电机驱动单元，UPS电源单元以及普通供电电源单元同时连接第一电机驱动单元、第二电机驱动单元，两台交流伺服电机分别设置有位置反馈单元，位置反馈单元连接数字信号处理单元反馈信号输入端。

现有的方法中还已知一种全数字双电机交流伺服驱动器（参见发明专利201120209170.2），包括 DSP 芯片 TMS320F2808、两个光耦、两个电流调理电路、两个故障信号调理电路、三相整流环节、滤波环节、两个IPM 智能功率模块、上位机和控制面板。

上述两种驱动器的闭环控制系统都是只有从电机的编码器中获取位置反馈信号，其速度、精度、准确度都相对较低。

有鉴于此，本发明人对调节机构进行了深入研究，提出一种，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双交流同步电机驱动器，以提高双电机控制速度、精度及准确度。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种双交流同步电机驱动器，包括数据处理单元、第一集成电机驱动、第二集成电机驱动、第一IPM功率模块、第二IPM功率模块、第一电流检测电路、第二电流检测电路、整流电路和滤波电路；

所述第一集成电机驱动和第二集成电机驱动分别与数据处理单元连接，所述第一IPM功率模块信号输入端连接第一集成电机驱动，第一IPM功率模块电流输入端依次连接滤波电路和整流电路，第一IPM功率模块电流输出端连接第一电流检测电路，所述第一电流检测电路还与第一集成电机驱动连接；所述第二IPM功率模块信号输入端连接第二集成电机驱动，第二IPM功率模块电流输入端依次连接滤波电路和整流电路，第二IPM功率模块电流输出端连接第二电流检测电路，所述第二电流检测电路还与第二集成电机驱动连接。

所述驱动器还包括IO扩展端口，该IO扩展端口与数据处理单元连接。

所述数据处理单元通过CAN总线、USB、RS232或RS485与外部设备建立通信连接。

所述第一、第二集成电机驱动的主芯片可采用伺服控制ASIC或者FPGA。

采用上述方案后，本实用新型使用时，第一集成电机驱动和第二集成电机驱动分别连接一个电机（如永磁同步电机PMSM），以从电机的编码器获得反馈的位置信号，而第一IPM功率模块电流输出端和第二IPM功率模块电流输出端分别通过三相线路连接一个电机，并且第一IPM功率模块电流输出端与第一集成电机驱动连接同一个电机，第二IPM功率模块电流输出端与第二集成电机驱动连接同一个电机，数据处理单元与上位机进行连接，数据处理单元则连接至提供控制指令的上位机；首先，控制指令由上位机发出，数据处理单元则连接至提供控制指令的上位机；数据处理单元通过读写第一集成电机驱动和第二集成电机驱动主芯片的寄存器来进行控制和获取相关信息并进行处理，第一集成电机驱动和第二集成电机驱动将按照数据处理单元的控制命令信息按照一定的算法（现有算法）生成PWM控制信号分别给第一IPM功率模块和第二IPM功率模块，外部电源经过整流电路和滤波电路后为第一IPM功率模块和第二IPM功率模块提供电源，两个IPM功率模块分别通过两个集成电机驱动给的PWM控制信号将直流电转换成三相交流电，第一电流检测电路和第二电流检测电路将检测到的电流信息分别输出到第一和第二集成电机驱动形成一路闭环控制，同时第一、第二集成电机驱动根据电机反馈的位置信号计算电机的实时速度，通过PID控制算法（现有算法）又形成一路闭环控制，通过两路的闭环控制系统，使驱动器能够达到更加快速、更高精度和更高的准确度的性能。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型第一、第二IPM功率模块都有单独的一个集成电机驱动进行控制，并且通过电流反馈和位置反馈形成多路的闭环控制电路，达到更加快速、更高精度和更高的准确度的控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型工作原理图。

标号说明

上位机1，数据处理单元2，第一集成电机驱动3，第二集成电机驱动4，第一IPM功率模块5，第二IPM功率模块6，第一电流检测电路7，第二电流检测电路8，整流电路9，滤波电路10，IO扩展端口11，电机12。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型揭示的一种双交流同步电机驱动器，包括数据处理单元2、第一集成电机驱动3、第二集成电机驱动4、第一IPM功率模块5、第二IPM功率模块6、第一电流检测电路7、第二电流检测电路8、整流电路9和滤波电路10；

第一集成电机驱动3和第二集成电机驱动4分别与数据处理单元2连接，第一IPM功率模块5信号输入端连接第一集成电机驱动3，第一IPM功率模块5电流输入端依次连接滤波电路10和整流电路9，第一IPM功率模块5电流输出端连接第一电流检测电路7，第一电流检测电路7还与第一集成电机驱动3连接；第二IPM功率模块6信号输入端连接第二集成电机驱动4，第二IPM功率模块6电流输入端依次连接滤波电路10和整流电路9，第二IPM功率模块6电流输出端连接第二电流检测电路8，第二电流检测电路8还与第二集成电机驱动4连接。

驱动器还包括IO扩展端口11，该IO扩展端口11与数据处理单元2连接，IO扩展端口11用来做一些信息显示以及硬件控制，比如：可以添加一些指示灯用于显示驱动器的状态、通信情况，也可以添加一些按键进行控制驱动器的开关。

数据处理单元2通过可CAN总线/USB/网络/RS232/RS485与上位机1建立通信连接。

第一、第二集成电机驱动的主芯片可采用伺服控制ASIC或者FPGA。

结合图1和图2所示，本实用新型控制原理为：上位机1根据需求发送相应的命令给数据处理单元2，数据处理单元2将控制信息发送给第一集成电机驱动3和第二集成电机驱动4，第一、第二集成电机驱动3、4将处理结果发送给进行功能逻辑以及扭矩限制运算，按照一定的PID算法将上位机1的命令转换为控制电机的速度，再结合电机反馈位置信息经过计算得到电机12的速度，将这两者的速度通过PID算法得到电机12的输出的扭矩，此扭矩值结合上位机1所限制的扭矩得出最终电机需要输出的扭矩，还根据扭矩与电流的关系式进行换算输出PWM控制信号给第一、第二IPM功率模块5、6，第一、第二IPM功率模块5、6将直流转换成三相交流电从而控制电机进行工作，第一、第二电路电流检测电路7、8反馈转换后的三相电流给第一、第二集成电机驱动3、4，使电流控制形成一个闭环控制系统，通过电流反馈和位置反馈这两路反馈信号所构成的闭环控制，从而使驱动器能够达到更加快速、更高精度和更高的准确度的性能。

以上仅为本实用新型的具体实施例，并非对本实用新型的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (4)

1.一种双交流同步电机驱动器，其特征在于：包括数据处理单元、第一集成电机驱动、第二集成电机驱动、第一IPM功率模块、第二IPM功率模块、第一电流检测电路、第二电流检测电路、整流电路和滤波电路；

所述第一集成电机驱动和第二集成电机驱动分别与数据处理单元连接，所述第一IPM功率模块信号输入端连接第一集成电机驱动，第一IPM功率模块电流输入端依次连接滤波电路和整流电路，第一IPM功率模块电流输出端连接第一电流检测电路，所述第一电流检测电路还与第一集成电机驱动连接；所述第二IPM功率模块信号输入端连接第二集成电机驱动，第二IPM功率模块电流输入端依次连接滤波电路和整流电路，第二IPM功率模块电流输出端连接第二电流检测电路，所述第二电流检测电路还与第二集成电机驱动连接。

2.如权利要求1所述的一种双交流同步电机驱动器，其特征在于：所述驱动器还包括IO扩展端口，该IO扩展端口与数据处理单元连接。

3.如权利要求1所述的一种双交流同步电机驱动器，其特征在于：所述数据处理单元通过CAN总线、USB、RS232或RS485与外部设备建立通信连接。

4.如权利要求1所述的一种双交流同步电机驱动器，其特征在于：所述第一、第二集成电机驱动的主芯片可采用伺服控制ASIC或者FPGA。