CN210428132U - 一种大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，包括至少2个伺服驱动器和具有多组并联绕组的大功率多相电机，单个伺服驱动器的交流输出端与大功率多相电机的其中一组绕组对应电连接，大功率多相电机的每组绕组可独立运行，各伺服驱动器之间采用并联运行控制模式；同时各伺服驱动器采用主从控制方式，大功率多相电机的电机状态反馈信号接入其中一个伺服驱动器，该伺服驱动器通过数字通信总线与其余伺服驱动器连接；本实用新型同时具有成本低、功率配合灵活以及可靠性高的优点；同时本实用新型中的电机状态反馈信号S仅需与其中一个伺服驱动器相连，极大地简化了伺服驱动器系统控制线路的接线要求，控制线路简单高效。

Description

一种大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构

技术领域

本实用新型涉及伺服驱动器领域的一种大功率电路结构，具体涉及一种大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构。

背景技术

现有的大功率伺服驱动系统均是采用提高单个伺服驱动器的功率并配合大功率单绕组电机的方式来实现。然而这种结构需要重新设计、制造大功率伺服驱动器，所需投入成本较高。而且当采用大功率单个伺服驱动系统时，一旦发生故障，整个大功率伺服驱动系统就会故障停机，造成生产停机和损失。此外，大功率伺服驱动系统的功率需要根据需求发生变化，单机伺服驱动器无法快速、灵活的应对大功率伺服驱动系统的这种要求。

由于现有的大功率伺服驱动器电路结构不能满足成本低、功率配置灵活、可靠性高的要求，因此，本申请人希望寻求技术方案对上述技术问题进行改进。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，同时具有成本低、功率配合灵活以及可靠性高的优点，非常适合在大功率伺服驱动系统应用领域中进行规模推广应用实施；同时本实用新型中的电机状态反馈信号S仅需与其中一个伺服驱动器相连，极大地简化了伺服驱动器系统控制线路的接线要求，控制线路简单高效。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，包括至少2个伺服驱动器和具有多组并联绕组的大功率多相电机，所述大功率多相电机的绕组数量与所述伺服驱动器的数量相等，其中，单个伺服驱动器的交流输出端与所述大功率多相电机的其中一组绕组对应电连接，所述大功率多相电机的每组绕组可独立运行，各所述伺服驱动器之间采用并联运行控制模式；同时各伺服驱动器采用主从控制方式，所述大功率多相电机的电机状态反馈信号接入其中一个伺服驱动器，该伺服驱动器通过数字通信总线与其余伺服驱动器连接。

优选地，各所述伺服驱动器均设有与所述数字通信总线连接的数字通信接口。

优选地，所述电机状态反馈信号包括电机位置信号和/或速度信号。

优选地，所述电机状态反馈信号采用模拟量信号形式或者数字量信号形式。

优选地，所述数字通信总线采用CAN总线、PROFIBus总线。

优选地，所述大功率多相电机采用三相交流电机。

优选地，各所述伺服驱动器采用采用嵌入式功率芯片结构，包括印刷电路板，所述印刷电路板的底部与散热器直接接触连接，且其表面设置驱动及控制电路元器件，其中，所述印刷电路板设有若干与功率芯片形状对应配合的嵌入槽，在嵌入槽内嵌装功率芯片。

优选地，所述嵌入槽位于所述印刷电路板的底部，所述功率芯片表面与所述印刷电路板的底部平齐且与所述散热器直接接触。

本实用新型提出采用多个单个常规伺服驱动器分别与大功率多相电机的其中一组绕组对应电连接，与现有技术相比，本实用新型具有以下积极技术效果：

第一、成本低：采用标准的小功率伺服驱动器并联的方式满足大功率的伺服驱动需求，不需要专门设计、制造大功率伺服驱动器，有效降低了成本投入。

第二、功率配合灵活：由于采用多个伺服驱动器并联的方式组成伺服驱动器系统，通过配置不同数量的伺服驱动器并联方式来满足不同驱动功率等级的需求，实现灵活性功率配合。

第三、可靠性高：由于采用多个伺服驱动器并联运行控制结构，大功率多相电机的各组绕组可以选择单独运行，当其中1个伺服驱动器发生故障时，其他伺服驱动器可以正常运行，极大提高了伺服驱动系统整体的可靠性。

在实现以上技术效果的前提下，本实用新型还进一步针对各伺服驱动器提出了采用主从控制方式结构，具体将大功率多相电机的电机状态反馈信号接入其中一个伺服驱动器，该伺服驱动器通过数字通信总线与其余伺服驱动器连接，本方案的主从控制结构仅需将电机状态反馈信号与其中一个伺服驱动器相连，极大地简化了伺服驱动器系统控制线路的接线要求，控制线路简单高效。

本实用新型还进一步优选地提出了针对伺服驱动器的优选电路结构方案，在印刷电路板上设置与功率芯片形状对应配合的嵌入槽，将功率芯片直接限位嵌装在嵌入槽内，与现有技术中采用预先封装好功率芯片再与印刷电路板进行组装连接的方式相比，本实用新型极大地减少了伺服驱动器电路结构所需的安装空间，有效降低了整体产品的占用体积，进而有效提高功率密度；同时，由于本实用新型不需耗费额外的功率及控制引线，有效减少了本实用新型焊接或者压接接触点的数量，故障率得以明显降低，可以有力提高本实施例采用多个标准小功率伺服驱动器结构组成的大功率伺服驱动系统的可靠性。

附图说明

附图1是本实用新型实施例1中大功率多相电机伺服驱动系统电路结构示意图；

附图2是图1中嵌入式功率芯片结构的伺服驱动器的结构示意图；

附图3是本实用新型实施例2中采用主从控制方式结构的各伺服驱动器的电路连接结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，包括至少2个伺服驱动器和具有多组并联绕组的大功率多相电机，大功率多相电机的绕组数量与伺服驱动器的数量相等，其中，单个伺服驱动器的交流输出端与大功率多相电机的其中一组绕组对应电连接，大功率多相电机的每组绕组可独立运行，各伺服驱动器之间采用并联运行控制模式；同时各伺服驱动器采用主从控制方式，大功率多相电机的电机状态反馈信号接入其中一个伺服驱动器，该伺服驱动器通过数字通信总线与其余伺服驱动器连接。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参见图1所示，一种大功率多相电机伺服驱动系统电路结构，包括n个(具体在实施时，n大于或等于2)伺服驱动器和具有多组并联绕组的大功率多相电机，大功率多相电机采用三相交流电机，而且大功率多相电机的绕组数量与伺服驱动器的数量n相等，其中，单个伺服驱动器的交流输出端与大功率多相电机的其中一组绕组对应电连接，大功率多相电机2的每组绕组独立运行，且各伺服驱动器之间采用并联运行控制模式；具体地，在本实施方式中，第一伺服驱动器1.1的三相交流输出端1.1.1与大功率多相电机2的第一三相绕组2.1对应电连接，第m伺服驱动器1.m的三相交流输出端1.m.1与大功率多相电机2的第m绕组2.m对应电连接，第n伺服驱动器1.n的三相交流输出端1.n.1与大功率多相电机2的第n绕组2.n对应电连接；进一步优选地，在本实施方式中，各伺服驱动器1.1-1.n采用独立控制方式，大功率多相电机2每组绕组的其运行功率＝大功率多相电机2运行功率/大功率多相电机2的绕组数量n；

本实施例采用标准的小功率伺服驱动器1.1-1.n并联的方式满足大功率的伺服驱动需求，不需要专门设计、制造大功率伺服驱动器，有效降低了成本投入；由于采用多个伺服驱动器1.1-1.n并联的方式组成伺服驱动器系统，通过配置不同数量的伺服驱动器1.1-1.n并联方式来满足不同驱动功率等级的需求，实现灵活性功率配合；同时由于采用多个伺服驱动器1.1-1.n并联运行控制结构，大功率多相电机2的各组绕组2.1-2.n可以选择单独运行，当其中1个伺服驱动器发生故障时，其他伺服驱动器可以正常运行，极大提高了伺服驱动系统整体的可靠性。

需要特别说明的是，在本实施例提供的大功率多相电机伺服驱动系统电路结构方案基础上，本领域技术人员在实际实施时，完全可以根据实际驱动功率范围需要，来具体选择伺服驱动器的数量，均可以取得本申请的技术效果，本实施例不再一一展开说明。

进一步优选地，请进一步参见图2所示，在本实施方式中，各伺服驱动器1.1-1.n采用嵌入式功率芯片结构，包括印刷电路板11，印刷电路板11的底部与散热器12直接接触连接，且其表面设置驱动及控制电路元器件13，驱动及控制电路元器件13通过焊接或压接方式固定安装在印刷电路板11表面；其中，印刷电路板11设有若干与功率芯片14形状对应配合的嵌入槽15，在实施时，嵌入槽15的数量根据实际所要采用的功率芯片14的数量来具体确定(图2示出了3个功率芯片14)，在嵌入槽15内固定嵌装功率芯片14，功率芯片14采用IGBT或MOSFET或其他结构的功率芯片，本申请对此没有特别限定；具体优选地，在本实施方式中，嵌入槽15位于印刷电路板11的底部，功率芯片14表面与印刷电路板11的底部平齐且与散热器12直接接触，进一步有利于对于功率芯片14的散热效果；

本实施例进一步优选地在印刷电路板11上设置与功率芯片14形状对应配合的嵌入槽15，将功率芯片14直接固定嵌装在嵌入槽内15，与现有技术中采用预先封装好功率芯片再与印刷电路板进行组装连接的方式相比，本实施例极大地减少了伺服驱动器电路结构所需的安装空间，有效降低了整体产品的占用体积，进而有效提高功率密度；同时，由于本实施例不需耗费额外的功率及控制引线，有效减少了本实施例焊接或者压接接触点的数量，故障率得以明显降低，可以有力提高本实施例采用多个标准小功率伺服驱动器结构组成的大功率伺服驱动系统的可靠性。

实施例2：本实施例2的其余技术方案同实施例1，区别仅在于，在本实施例2中，各伺服驱动器1.1-1.n采用主从控制方式，具体采用以下电路连接结构：

在本实施例2中，各伺服驱动器1.1-1.n均设有与数字通信总线连接的数字通信接口，数字通信总线采用CAN总线，在其他实施方式中，也可以选择PROFIBus总线或其他形式的数字通信总线，本实施例对此没有特别限定；大功率多相电机的电机状态反馈信号接入其中一个伺服驱动器的电机状态信号输入接口，该伺服驱动器通过数字通信总线与其余伺服驱动器连接，其余伺服驱动器的电机状态信号输入接口与电机状态反馈信号没有连接关系；

具体地，请进一步参见图3所示，第一伺服驱动器1.1分别设有电机状态信号输入接口1.1.2和数字通信接口1.1.3，第m伺服驱动器1.m分别设有电机状态信号输入接口1.m.2和数字通信接口1.m.3，第n伺服驱动器1.n分别设有电机状态信号输入接口1.n.2和数字通信接口1.n.3，第一伺服驱动器1.1的电机状态信号输入接口1.1.2与大功率多相电机2的电机状态反馈信号S连接，其余伺服驱动器的电机状态信号输入接口与电机状态反馈信号S没有连接关系，CAN总线C与各伺服驱动器1.1-1.n的数字通信接口1.1.3-1.n.3分别连接；

优选地，在本实施方式中，电机状态反馈信号包括电机位置信号和速度信号，电机状态反馈信号采用模拟量信号形式或者数字量信号形式；在其他实施方式中，还可以根据实际控制需要，选定参数作为实施时的电机状态反馈信号，例如电机绕组的故障信号等，这些都是本领域技术人员根据实际需要可作出的常规技术选择，本实施例不再一一展开说明。

本实施例2的主从控制结构仅需将电机状态反馈信号S与其中一个伺服驱动器相连，极大地简化了伺服驱动器系统控制线路的接线要求，控制线路简单高效。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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 (6)

1.一种大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，其特征在于，包括至少2个伺服驱动器和具有多组并联绕组的大功率多相电机，所述大功率多相电机的绕组数量与所述伺服驱动器的数量相等，其中，单个伺服驱动器的交流输出端与所述大功率多相电机的其中一组绕组对应电连接，所述大功率多相电机的每组绕组可独立运行，各所述伺服驱动器之间采用并联运行控制模式；同时各伺服驱动器采用主从控制方式，所述大功率多相电机的电机状态反馈信号接入其中一个伺服驱动器，该伺服驱动器通过数字通信总线与其余伺服驱动器连接；各所述伺服驱动器均设有与所述数字通信总线连接的数字通信接口；所述数字通信总线采用CAN总线、PROFIBus总线。

2.如权利要求1所述的大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，其特征在于，所述电机状态反馈信号包括电机位置信号和/或速度信号。

3.如权利要求1所述的大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，其特征在于，所述电机状态反馈信号采用模拟量信号形式或者数字量信号形式。

4.如权利要求1所述的大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，其特征在于，所述大功率多相电机采用三相交流电机。

5.如权利要求1所述的大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，其特征在于，各所述伺服驱动器采用嵌入式功率芯片结构，包括印刷电路板，所述印刷电路板的底部与散热器直接接触连接，且其表面设置驱动及控制电路元器件，其中，所述印刷电路板设有若干与功率芯片形状对应配合的嵌入槽，在嵌入槽内嵌装功率芯片。

6.如权利要求5所述的大功率多相电机伺服驱动系统主从控制电路结构，其特征在于，所述嵌入槽位于所述印刷电路板的底部，所述功率芯片表面与所述印刷电路板的底部平齐且与所述散热器直接接触。

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