CN220935043U - 一种分布式伺服驱动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式伺服驱动设备，包括：整流器，用于向集成电机一体式驱动单元提供动力电源及状态监测控制；多个集成电机一体式驱动单元，各所述集成电机一体式驱动单元均包括驱动与控制模块和电机本体，所述驱动与控制模块和所述电机本体在所述集成电机一体式驱动单元内部相互连接；其中，所述整流器与各所述集成电机一体式驱动单元之间通过动力线缆相连接，将驱动与控制模块和集成到电机本体，驱动器与电机之间不需要增加外部线缆连接，从而降低安装维护难度，并节约安装空间及安装成本，提高伺服驱动器的抗干扰能力。

Description

一种分布式伺服驱动设备

技术领域

本申请涉及运动控制技术领域，更具体地，涉及一种分布式伺服驱动设备。

背景技术

伺服驱动器是运动控制系统中的功率放大装置，用来实现对伺服电机的精确定位、调速、扭矩控制。

目前的伺服驱动器，一般采用伺服驱动器和电机分开，使用线缆连接的方式。传统的伺服驱动器与电机连接方式，需要独立柜体布置驱动器，安装维护困难，连接复杂，过长的动力连接线缆会对线缆附近的设备、信号产生干扰，也会因为寄生电感大，使电机性能下降；过长的编码器反馈线缆，也容易受到现场其它设备的干扰。过多的线缆增加设备安装成本，同时不利于设备安装维护、排查故障。

因此，提供一种分布式伺服驱动设备，降低安装维护难度，并节约安装空间及安装成本，提高伺服驱动器的抗干扰能力，是目前有待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提出了一种分布式伺服驱动设备，用以解决现有技术中安装维护困难，连接复杂，过长的动力连接线缆会对线缆附近的设备、信号产生干扰，也会因为寄生电感大，使电机性能下降；过长的编码器反馈线缆，也容易受到现场其它设备的干扰。过多的线缆增加设备安装成本，同时不利于设备安装维护、排查故障的技术问题。

该分布式伺服驱动设备包括：

整流器，用于向集成电机一体式驱动单元提供动力电源及状态监测控制；

多个集成电机一体式驱动单元，各所述集成电机一体式驱动单元均包括驱动与控制模块和电机本体，所述驱动与控制模块和所述电机本体在所述集成电机一体式驱动单元内部相互连接；

其中，所述整流器与各所述集成电机一体式驱动单元之间通过动力线缆相连接。

在一些实施例中，所述整流器包括微控制器模块、整流单元、母线电压检测模块、第一调试通信模块、故障检测模块、隔离开关电源模块及输入输出模块，

所述微控制器模块，用于进行整流器的状态监测，以及上位机与伺服驱动器之间的调试指令、程序下载文件传输、故障输出显示；

所述整流单元，用于将外部输入的交流电源整流为高压直流电源；

所述母线电压检测模块，用于实时检测整流后的母线电压；

所述第一调试通信模块，用于对所述集成电机一体式驱动单元进行调试及更新程序；

所述故障检测模块，用于在所述整流器处于故障状态时，向所述微处理器模块发送报警信息，执行保护动作；

所述隔离开关电源模块，用于将输入的交流电源转换成隔离的直流电源，并转换成多个有时序控制的低压直流电源，为所述驱动与控制模块提供隔离的直流电源；

所述输入输出模块，用于整流器的信号输入与输出。

在一些实施例中，所述整流器还包括软启动模块，用于控制流入整流器的电流软启动，保证整流器的安全；

其中，所述软启动模块的第一端与第二端均与所述整流单元相连，所述软启动模块的第三端与第四端均与所述母线电压检测模块相连。

在一些实施例中，所述软启动模块包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第七二极管、第一三极管及稳压二极管，

所述第一电阻的第一端与所述稳压二极管的第一端的共接点为所述软启动模块的第一端，所述第一电容的第二端与所述第一三极管的发射极的共接点为所述软启动模块的第二端与第四端，所述第七二极管的负极、所述第一电阻的第二端、所述稳压二极管的第二端、所述第一电容的第一端、所述第二电阻的第一端的共接点为所述软启动模块的第三端，所述第七二极管的正极与所述第一三极管的集电极相连，所述第一三极管的基极为所述整流器的输出端口，所述第七二极管的正极与所述第一三极管的集电极的共接点还与外部触点相连。

在一些实施例中，所述整流单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管与第六二极管，

所述第一二极管的负极、第三二极管的负极及所述第五二极管的负极的共接点与所述软启动模块的第一端相连，所述第二二极管的正极、所述第四二极管的正极与所述第六二极管的正极的共接点与所述软启动模块的第二端相连，所述第一二极管的正极与第二二极管的负极的共接点通过第一保险丝与外部三相交流电相连，所述第三二极管的正极与第四二极管的负极的共接点与外部三相交流电相连，所述第五二极管的正极与第六二极管的负极的共接点通过第二保险丝与外部三相交流电相连；

其中，所述整流器还包括电压检测单元，所述电压检测单元用于检测所述外部三相交流电的缺相情况，所述电压检测单元的一端连接于第一保险丝与所述第一二极管的正极与第二二极管的负极的共接点之间，所述电压检测单元的另一端连接于所述第五二极管的正极与第六二极管的负极的共接点和第二保险丝之间。

在一些实施例中，所述母线电压检测模块包括第三电阻、第四电阻与第一发光二极管，

所述第三电阻的第一端与所述软启动模块的第三端相连，所述第三电阻的第二端与所述第一发光二极管的正极相连，所述第一发光二极管的负极与所述第四电阻的第一端相连，所述第四电阻的第二端与所述软启动模块的第四端相连，所述第三电阻的第一端还通过第五电阻作为母线电流第一输出端口，所述第四电阻的第二端还通过第六电阻作为母线电流第二输出端口，其中，所述第五电阻与所述第六电阻均为母线电流采样电阻。

在一些实施例中，所述隔离开关电源模块包括整流桥、第二电容及DC/DC芯片，

所述整流桥的第一端通过第三保险丝与外部交流电相连，所述整流桥的第二端与所述外部交流电相连，所述整流桥的第三端与所述第二电容的第一端的共接点与所述DC/DC芯片的第一端相连，所述整流桥的第四端与所述第二电容的第二端的共接点与所述DC/DC芯片的第二端相连，所述DC/DC芯片的输出端还与所述整流器的内部电源相连。

在一些实施例中，所述驱动与控制模块包括隔离电源与电源转换模块、高压功率单元、微处理器模块、抱闸控制模块、第二调试通信模块、编码器反馈模块、总线通信模块、功率器件状态监测模块、安全控制模块及动态制动模块，所述电机本体包括控制电源、抱闸、编码器、转子与定子以及输出轴，

所述隔离电源与电源转换模块，用于为驱动与控制模块内的驱动芯片提供12V隔离电源，并提供各电压等级的直流电源，并控制电源上电时序；

所述高压功率单元，用于按伺服驱动器算法计算的开关顺序、频率和占空比的PWM控制功率芯片开关，将母线电源转换成伺服电机的动力电源；

所述微处理器模块，包含多个MCU、FPGA芯片，用于向高压功率单元发送控制PWM；

所述抱闸控制模块，用于控制电机抱闸打开与关闭，并实时监测电机抱闸状态；

所述第二调试通信模块，用于接收整流器中第一调试通信模块的数据，实现伺服参数调整与固件升级功能；

所述编码器反馈模块，用于接收电机本体上编码器检测的位置数据，解析并计算电机的位置、速度信息；

所述总线通信模块，用于传输实时控制指令；

所述功率器件状态监测模块，用于实时检测驱动器输出的相电流与功率器件的温度；

所述安全控制模块，用于在紧急状态下，及时断开PWM输出，关闭伺服驱动器输出，停止伺服电机转动，保证设备安全；

所述动态制动模块，用于在紧急状态下启动，减小伺服电机的转动量。

在一些实施例中，所述高压功率单元包括三相GaN驱动与逆变模块，所述三相GaN驱动与逆变模块用于将直流母线输送来的直流电压转换为三相交流电，并将所述三相交流电输送到伺服电机，所述三相GaN驱动与逆变模块包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第二功率芯片、第三功率芯片、第四功率芯片、第五功率芯片、第六功率芯片及第七功率芯片，

所述第二功率芯片的第一端、所述第四功率芯片的第一端、所述第六功率芯片的第一端的共接点与直流母线的正极相连，所述第三功率芯片的第二端、所述第五功率芯片的第二端、所述第七功率芯片的第二端的共接点与直流母线的负极相连，所述第二功率芯片的第二端与所述第三功率芯片的第一端的共接点与所述第九电阻的第一端相连，所述第九电阻的第二端与所述伺服电机相连，所述第四功率芯片的第二端与所述第五功率芯片的第一端的共接点与所述第十电阻的第一端相连，所述第十电阻的第二端与所述伺服电机相连，所述第六功率芯片的第二端与所述第七功率芯片的第一端的共接点与所述第十一电阻的第一端相连，所述第十一电阻的第二端与所述伺服电机相连。

在一些实施例中，所述高压功率单元还包括直流母线电压检测模块及电流检测模块，所述直流母线电压检测模块包括第七电阻、第八电阻、隔离电压检测芯片及第二放大芯片，所述电流检测模块包括第三隔离电流检测芯片、第五隔离电流检测芯片、第八隔离电流检测芯片、第四放大芯片、第六放大芯片及第七放大芯片，

所述第七电阻的第一端与所述直流母线的正极相连，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端相连，所述第八电阻的第二端与所述直流母线的负极相连，所述隔离电压检测芯片及第二放大芯片串联连接后并联于所述第八电阻之间，所述第三隔离电流检测芯片与所述第四放大芯片串联连接后并联于所述第九电阻之间，所述第五隔离电流检测芯片与所述第六放大芯片串联连接后并联于所述第十电阻之间，所述第八隔离电流检测芯片与所述第七放大芯片串联连接后并联于所述第十一电阻之间。

通过应用以上技术方案，分布式伺服驱动设备包括：整流器，用于向集成电机一体式驱动单元提供动力电源及状态监测控制；多个集成电机一体式驱动单元，各所述集成电机一体式驱动单元均包括驱动与控制模块和电机本体，所述驱动与控制模块和所述电机本体在所述集成电机一体式驱动单元内部相互连接；其中，所述整流器与各所述集成电机一体式驱动单元之间通过动力线缆相连接，将驱动与控制模块和集成到电机本体，驱动器与电机之间不需要增加外部线缆连接，从而降低安装维护难度，并节约安装空间及安装成本，提高伺服驱动器的抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例提出的一种分布式伺服驱动设备的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提出的另一种分布式伺服驱动设备的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例提出的一种软启动模块、整流单元、母线电压检测模块、隔离开关电源模块以及电压检测单元的电路原理图；

图4示出了本实用新型实施例提出的一种高压功率单元的结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例提出的一种抱闸控制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提出了一种分布式伺服驱动设备，如图1或图2所示，该分布式伺服驱动设备包括：

整流器，用于向集成电机一体式驱动单元提供动力电源及状态监测控制；

多个集成电机一体式驱动单元，各所述集成电机一体式驱动单元均包括驱动与控制模块和电机本体，所述驱动与控制模块和所述电机本体在所述集成电机一体式驱动单元内部相互连接；

其中，所述整流器与各所述集成电机一体式驱动单元之间通过动力线缆相连接。

本实施例中，分布式伺服驱动设备主要包括整流器和多个集成电机的一体式伺服驱动单元，每个单元由多个子模块构成。一个整流器可以为多个一体式伺服驱动单元提供动力电源与状态监测控制。一体式伺服驱动单元将驱动与控制模块和集成到电机本体，驱动器与电机之间不需要增加外部线缆连接。在驱动系统中，一个整流器可根据实际工位需求，配置多个不同功率的集成电机一体式驱动单元。

在本申请一些实施例中，如图1所示，所述整流器包括微控制器模块、整流单元、母线电压检测模块、第一调试通信模块、故障检测模块、隔离开关电源模块及输入输出模块，

所述微控制器模块，用于进行整流器的状态监测，以及上位机与伺服驱动器之间的调试指令、程序下载文件传输、故障输出显示；

所述整流单元，用于将外部输入的交流电源整流为高压直流电源；

所述母线电压检测模块，用于实时检测整流后的母线电压；

所述第一调试通信模块，用于对所述集成电机一体式驱动单元进行调试及更新程序；

所述故障检测模块，用于在所述整流器处于故障状态时，向所述微处理器模块发送报警信息，执行保护动作；

所述隔离开关电源模块，用于将输入的交流电源转换成隔离的直流电源，并转换成多个有时序控制的低压直流电源，为所述驱动与控制模块提供隔离的直流电源；

所述输入输出模块，用于整流器的信号输入与输出。

本实施例中，微处理器模块用来实现整流器的状态监测，上位机与伺服驱动器之间的调试指令、程序下载文件传输、故障输出显示等功能。

本实施例中，整流单元将外部额定220V或者380V交流电源输入，整流成高压直流，并完成EMI、软起、母线滤波等功能。

本实施例中，母线电压检测模块通过隔离采样芯片，实时检测整流后的母线电压，将转换后的数据传送到微处理器模块。在过压时，开启制动电阻消耗能量来减小母线电压；在超出预置电压范围时，由微处理器模块发出过压/低压状态指示。

本实施例中，一体式伺服在电机安装后，位置固定，空间狭小，不方便直接在一体式伺服上调试，需要通过整流器来调试、更新程序，第一调试通信模块完成伺服站点选择与数据交换。

本实施例中，故障检测模块在出现母线过压/低压、模块高温、缺相、超出极限位等故障状态时，向微处理器模块发送报警信息，执行保护动作，保护系统不受损坏。

本实施例中，隔离开关电源模块将输入的交流电源转换成隔离的直流电源，并转换成多个有时序控制的低压直流电源，为驱动与控制模块提供隔离的直流电源。

本实施例中，输入输出模块与上位机配合，实现使能控制、方向禁止控制、运行状态输出、模拟量输入输出控制信号、报警、安全停车、紧急停车以及状态显示信号等控制。

在本申请一些实施例中，如图2所示，所述整流器还包括软启动模块，用于控制流入整流器的电流软启动，保证整流器的安全；

其中，所述软启动模块的第一端与第二端均与所述整流单元相连，所述软启动模块的第三端与第四端均与所述母线电压检测模块相连。

在本申请一些实施例中，如图3所示，所述软启动模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第七二极管D7、第一三极管Q1及稳压二极管VT1，

所述第一电阻R1的第一端与所述稳压二极管VT1的第一端的共接点为所述软启动模块的第一端，所述第一电容C1的第二端与所述第一三极管Q1的发射极的共接点为所述软启动模块的第二端与第四端，所述第七二极管D7的负极、所述第一电阻R1的第二端、所述稳压二极管VT1的第二端、所述第一电容C1的第一端、所述第二电阻R2的第一端的共接点为所述软启动模块的第三端，所述第七二极管D7的正极与所述第一三极管Q1的集电极相连，所述第一三极管Q1的基极为所述整流器的输出端口，所述第七二极管D7的正极与所述第一三极管Q1的集电极的共接点还与外部触点相连。

在本申请一些实施例中，如图3所示，所述整流单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5与第六二极管D6，

所述第一二极管D1的负极、第三二极管D3的负极及所述第五二极管D5的负极的共接点与所述软启动模块的第一端相连，所述第二二极管D2的正极、所述第四二极管D4的正极与所述第六二极管D6的正极的共接点与所述软启动模块的第二端相连，所述第一二极管D1的正极与第二二极管D2的负极的共接点通过第一保险丝F1与外部三相交流电相连，所述第三二极管D3的正极与第四二极管D4的负极的共接点与外部三相交流电相连，所述第五二极管D5的正极与第六二极管D6的负极的共接点通过第二保险丝F2与外部三相交流电相连；

其中，所述整流器还包括电压检测单元，所述电压检测单元用于检测所述外部三相交流电的缺相情况，所述电压检测单元的一端连接于第一保险丝F1与所述第一二极管D1的正极与第二二极管D2的负极的共接点之间，所述电压检测单元的另一端连接于所述第五二极管D5的正极与第六二极管D6的负极的共接点和第二保险丝F2之间。

在本申请一些实施例中，如图3所示，所述母线电压检测模块包括第三电阻R3、第四电阻R4与第一发光二极管LED1，

所述第三电阻R3的第一端与所述软启动模块的第三端相连，所述第三电阻R3的第二端与所述第一发光二极管LED1的正极相连，所述第一发光二极管LED1的负极与所述第四电阻R4的第一端相连，所述第四电阻R4的第二端与所述软启动模块的第四端相连，所述第三电阻R3的第一端还通过第五电阻R5作为母线电流第一输出端口，所述第四电阻R4的第二端还通过第六电阻R6作为母线电流第二输出端口，其中，所述第五电阻R5与所述第六电阻R6均为母线电流采样电阻。

在本申请一些实施例中，如图3所示，所述隔离开关电源模块包括整流桥D8、第二电容C2及DC/DC芯片，

所述整流桥D8的第一端通过第三保险丝F3与外部交流电相连，所述整流桥D8的第二端与所述外部交流电相连，所述整流桥D8的第三端与所述第二电容C2的第一端的共接点与所述DC/DC芯片的第一端相连，所述整流桥D8的第四端与所述第二电容C2的第二端的共接点与所述DC/DC芯片的第二端相连，所述DC/DC芯片的输出端还与所述整流器的内部电源相连。

在本申请一些实施例中，如图1或2所示，所述驱动与控制模块包括隔离电源与电源转换模块、高压功率单元、微处理器模块、抱闸控制模块、第二调试通信模块、编码器反馈模块、总线通信模块、功率器件状态监测模块、安全控制模块及动态制动模块，所述电机本体包括控制电源、抱闸、编码器、转子与定子以及输出轴，

所述隔离电源与电源转换模块，用于为驱动与控制模块内的驱动芯片提供12V隔离电源，并提供各电压等级的直流电源，并控制电源上电时序；

所述高压功率单元，用于按伺服驱动器算法计算的开关顺序、频率和占空比的PWM控制功率芯片开关，将母线电源转换成伺服电机的动力电源；

所述微处理器模块，包含多个MCU、FPGA芯片，用于向高压功率单元发送控制PWM；

所述抱闸控制模块，用于控制电机抱闸打开与关闭，并实时监测电机抱闸状态；

所述第二调试通信模块，用于接收整流器中第一调试通信模块的数据，实现伺服参数调整与固件升级功能；

所述编码器反馈模块，用于接收电机本体上编码器检测的位置数据，解析并计算电机的位置、速度信息；

所述总线通信模块，用于传输实时控制指令；

所述功率器件状态监测模块，用于实时检测驱动器输出的相电流与功率器件的温度；

所述安全控制模块，用于在紧急状态下，及时断开PWM输出，关闭伺服驱动器输出，停止伺服电机转动，保证设备安全；

所述动态制动模块，用于在紧急状态下启动，减小伺服电机的转动量。

本实施例中，隔离电源与电源转换模块为PWM驱动芯片提供12V隔离电源，为控制模块提供5V、3.3V、2.5V、1.1V各等级的直流电源，并控制电源上电时序。

本实施例中，高压功率单元由6个功率芯片及其驱动芯片组成，通过伺服电机控制原理，按伺服驱动器算法计算的开关顺序、频率和占空比的PWM控制功率芯片开关，将母线电源转换成伺服电机的动力电源。使用氮化镓功率管时，PWM开关频率高达40KHZ-100KHZ，会产生很高的dv/dt，因此需要匹配的驱动芯片。常用的有SILICON LABS的Si8273隔离驱动芯片，具有30-60ns的传输延时时间，±150kV/us CMTI，5000-8000V隔离耐压的性能，能在40-100KHZ高频下驱动GaN功率器件。

本实施例中，微处理器模块包含多个MCU、FPGA芯片，实现电流环、速度环、位置环功能，并向高压功率单元发送控制PWM。

微处理器模块的具体工作流程为：MCU接收实时工业总线的数据后，解析上一节点传递的数据指令帧，识别当前节点的驱动指令参数，提取数据后通过内部高速并口总线，将驱动参数发送给FPGA。FPGA根据当前周期接收并计算处理的伺服相电流和编码器数据，与指令参数比较，根据伺服电机控制原理，经过d-q、park变换，计算出高压功率单元U/V/W三相的PWM驱动信号并发送到功率变换单元，驱动电机转动

本实施例中，如图5所示，电机抱闸即电机刹车，用于保持电机处于静止状态。带抱闸的电机轴是锁定状态，电机转动前需要打开抱闸。抱闸控制模块用于控制电机抱闸打开与关闭，并实时监测电机抱闸状态。

本实施例中，第二调试通信模块用于接收整流器中调试通信模块的数据，实现伺服参数调整与固件升级功能。

本实施例中，编码器反馈模块接收电机本体上编码器检测的位置数据，解析并计算电机的位置、速度等信息。

本实施例中，总线通信模块有2个工业实时总线接口，输入端接上位机或者上一节点的输出端，输出端接下一节点的输入端。用于传输实时控制指令。

本实施例中，功率器件状态监测模块实时检测驱动器输出的相电流与功率器件的温度。驱动器输出相电流通过隔离采样芯片，采集串联在相线上的采样电阻，转换后由微处理器模块实时读取。功率器件的温度通过PTC或者温度传感芯片来采集，转换后由微处理器模块实时读取，在超出预置的温度范围时，采取保护措施。

本实施例中，安全控制模块在紧急状态下，及时断开PWM输出，关闭伺服驱动器输出，停止伺服电机转动，保证设备安全。

本实施例中，动态制动模块在紧急状态下启动，减小伺服电机的转动量。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，所述高压功率单元包括三相GaN驱动与逆变模块，所述三相GaN驱动与逆变模块用于将直流母线输送来的直流电压转换为三相交流电，并将所述三相交流电输送到伺服电机，所述三相GaN驱动与逆变模块包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第二功率芯片VT2、第三功率芯片VT3、第四功率芯片VT4、第五功率芯片VT5、第六功率芯片VT6及第七功率芯片VT7，

所述第二功率芯片VT2的第一端、所述第四功率芯片VT4的第一端、所述第六功率芯片VT6的第一端的共接点与直流母线的正极相连，所述第三功率芯片VT3的第二端、所述第五功率芯片VT5的第二端、所述第七功率芯片VT7的第二端的共接点与直流母线的负极相连，所述第二功率芯片VT2的第二端与所述第三功率芯片VT3的第一端的共接点与所述第九电阻R9的第一端相连，所述第九电阻R9的第二端与所述伺服电机相连，所述第四功率芯片VT4的第二端与所述第五功率芯片VT5的第一端的共接点与所述第十电阻R10的第一端相连，所述第十电阻R10的第二端与所述伺服电机相连，所述第六功率芯片VT6的第二端与所述第七功率芯片VT7的第一端的共接点与所述第十一电阻R11的第一端相连，所述第十一电阻R11的第二端与所述伺服电机相连。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，所述高压功率单元还包括直流母线电压检测模块及电流检测模块，所述直流母线电压检测模块包括第七电阻R7、第八电阻R8、第二放大芯片IC2IC1及第二放大芯片，所述电流检测模块包括第三隔离电流检测芯片IC3、第五隔离电流检测芯片IC5、第八隔离电流检测芯片IC8、第四放大芯片IC4、第六放大芯片IC6及第七放大芯片IC7，

所述第七电阻R7的第一端与所述直流母线的正极相连，所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端相连，所述第八电阻R8的第二端与所述直流母线的负极相连，所述第二放大芯片IC2IC1及第二放大芯片串联连接后并联于所述第八电阻R8之间，所述第三隔离电流检测芯片IC3与所述第四放大芯片IC4串联连接后并联于所述第九电阻R9之间，所述第五隔离电流检测芯片IC5与所述第六放大芯片IC6串联连接后并联于所述第十电阻R10之间，所述第八隔离电流检测芯片IC8与所述第七放大芯片IC7串联连接后并联于所述第十一电阻R11之间。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的分布式伺服驱动设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

通过本实用新型提出的一种分布式伺服驱动设备，实现高能量转换效率，利用电机本体散热的无风扇方式，很大程度减小设备整体尺寸，节省空间和成本。分布式伺服驱动设备共用整流器和母线能源，可为单个伺服电机提供更优的过载驱动能力，在电机制动时，也可最大限度回收制动能量，存放在母线电容，减少制动电阻的使用，从而降低一体式电机的温升，在往复运动场合，节能效果更加突出，分布式集成一体电机使用T型电源连接器，有连接简单，扩展方便的优势。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“进入”、“相连”、“连接”、等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述分布式伺服驱动设备包括：

整流器，用于向集成电机一体式驱动单元提供动力电源及状态监测控制；

多个集成电机一体式驱动单元，各所述集成电机一体式驱动单元均包括驱动与控制模块和电机本体，所述驱动与控制模块和所述电机本体在所述集成电机一体式驱动单元内部相互连接；

其中，所述整流器与各所述集成电机一体式驱动单元之间通过动力线缆相连接；

其中，所述驱动与控制模块包括隔离电源与电源转换模块、高压功率单元、微处理器模块、抱闸控制模块、第二调试通信模块、编码器反馈模块、总线通信模块、功率器件状态监测模块、安全控制模块及动态制动模块，所述电机本体包括控制电源、抱闸、编码器、转子与定子以及输出轴，

所述隔离电源与电源转换模块，用于为驱动与控制模块内的驱动芯片提供12V隔离电源，并提供各电压等级的直流电源，并控制电源上电时序；

所述高压功率单元，用于按伺服驱动器算法计算的开关顺序、频率和占空比的PWM控制功率芯片开关，将母线电源转换成伺服电机的动力电源；

所述微处理器模块，包含多个MCU、FPGA芯片，用于向高压功率单元发送控制PWM；

所述抱闸控制模块，用于控制电机抱闸打开与关闭，并实时监测电机抱闸状态；

所述第二调试通信模块，用于接收整流器中第一调试通信模块的数据，实现伺服参数调整与固件升级功能；

所述编码器反馈模块，用于接收电机本体上编码器检测的位置数据，解析并计算电机的位置、速度信息；

所述总线通信模块，用于传输实时控制指令；

所述功率器件状态监测模块，用于实时检测驱动器输出的相电流与功率器件的温度；

所述安全控制模块，用于在紧急状态下，及时断开PWM输出，关闭伺服驱动器输出，停止伺服电机转动，保证设备安全；

所述动态制动模块，用于在紧急状态下启动，减小伺服电机的转动量。

2.如权利要求1所述的分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述整流器包括微控制器模块、整流单元、母线电压检测模块、第一调试通信模块、故障检测模块、隔离开关电源模块及输入输出模块，

所述微控制器模块，用于进行整流器的状态监测，以及上位机与伺服驱动器之间的调试指令、程序下载文件传输、故障输出显示；

所述整流单元，用于将外部输入的交流电源整流为高压直流电源；

所述母线电压检测模块，用于实时检测整流后的母线电压；

所述第一调试通信模块，用于对所述集成电机一体式驱动单元进行调试及更新程序；

所述故障检测模块，用于在所述整流器处于故障状态时，向所述微控制器模块发送报警信息，执行保护动作；

所述隔离开关电源模块，用于将输入的交流电源转换成隔离的直流电源，并转换成多个有时序控制的低压直流电源，为所述驱动与控制模块提供隔离的直流电源；

所述输入输出模块，用于整流器的信号输入与输出。

3.如权利要求2所述的分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述整流器还包括软启动模块，用于控制流入整流器的电流软启动，保证整流器的安全；

其中，所述软启动模块的第一端与第二端均与所述整流单元相连，所述软启动模块的第三端与第四端均与所述母线电压检测模块相连。

4.如权利要求3所述的分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述软启动模块包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第七二极管、第一三极管及稳压二极管，

所述第一电阻的第一端与所述稳压二极管的第一端的共接点为所述软启动模块的第一端，所述第一电容的第二端与所述第一三极管的发射极的共接点为所述软启动模块的第二端与第四端，所述第七二极管的负极、所述第一电阻的第二端、所述稳压二极管的第二端、所述第一电容的第一端、所述第二电阻的第一端的共接点为所述软启动模块的第三端，所述第七二极管的正极与所述第一三极管的集电极相连，所述第一三极管的基极为所述整流器的输出端口，所述第七二极管的正极与所述第一三极管的集电极的共接点还与外部触点相连。

5.如权利要求3所述的分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述整流单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管与第六二极管，

所述第一二极管的负极、第三二极管的负极及所述第五二极管的负极的共接点与所述软启动模块的第一端相连，所述第二二极管的正极、所述第四二极管的正极与所述第六二极管的正极的共接点与所述软启动模块的第二端相连，所述第一二极管的正极与第二二极管的负极的共接点通过第一保险丝与外部三相交流电相连，所述第三二极管的正极与第四二极管的负极的共接点与外部三相交流电相连，所述第五二极管的正极与第六二极管的负极的共接点通过第二保险丝与外部三相交流电相连；

其中，所述整流器还包括电压检测单元，所述电压检测单元用于检测所述外部三相交流电的缺相情况，所述电压检测单元的一端连接于第一保险丝与所述第一二极管的正极与第二二极管的负极的共接点之间，所述电压检测单元的另一端连接于所述第五二极管的正极与第六二极管的负极的共接点和第二保险丝之间。

6.如权利要求3所述的分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述母线电压检测模块包括第三电阻、第四电阻与第一发光二极管，

所述第三电阻的第一端与所述软启动模块的第三端相连，所述第三电阻的第二端与所述第一发光二极管的正极相连，所述第一发光二极管的负极与所述第四电阻的第一端相连，所述第四电阻的第二端与所述软启动模块的第四端相连，所述第三电阻的第一端还通过第五电阻作为母线电流第一输出端口，所述第四电阻的第二端还通过第六电阻作为母线电流第二输出端口，其中，所述第五电阻与所述第六电阻均为母线电流采样电阻。

7.如权利要求2所述的分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述隔离开关电源模块包括整流桥、第二电容及DC/DC芯片，

所述整流桥的第一端通过第三保险丝与外部交流电相连，所述整流桥的第二端与所述外部交流电相连，所述整流桥的第三端与所述第二电容的第一端的共接点与所述DC/DC芯片的第一端相连，所述整流桥的第四端与所述第二电容的第二端的共接点与所述DC/DC芯片的第二端相连，所述DC/DC芯片的输出端还与所述整流器的内部电源相连。

8.如权利要求1所述的分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述高压功率单元包括三相GaN驱动与逆变模块，所述三相GaN驱动与逆变模块用于将直流母线输送来的直流电压转换为三相交流电，并将所述三相交流电输送到伺服电机，所述三相GaN驱动与逆变模块包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第二功率芯片、第三功率芯片、第四功率芯片、第五功率芯片、第六功率芯片及第七功率芯片，

所述第二功率芯片的第一端、所述第四功率芯片的第一端、所述第六功率芯片的第一端的共接点与直流母线的正极相连，所述第三功率芯片的第二端、所述第五功率芯片的第二端、所述第七功率芯片的第二端的共接点与直流母线的负极相连，所述第二功率芯片的第二端与所述第三功率芯片的第一端的共接点与所述第九电阻的第一端相连，所述第九电阻的第二端与所述伺服电机相连，所述第四功率芯片的第二端与所述第五功率芯片的第一端的共接点与所述第十电阻的第一端相连，所述第十电阻的第二端与所述伺服电机相连，所述第六功率芯片的第二端与所述第七功率芯片的第一端的共接点与所述第十一电阻的第一端相连，所述第十一电阻的第二端与所述伺服电机相连。

9.如权利要求8所述的分布式伺服驱动设备，其特征在于，所述高压功率单元还包括直流母线电压检测模块及电流检测模块，所述直流母线电压检测模块包括第七电阻、第八电阻、隔离电压检测芯片及第二放大芯片，所述电流检测模块包括第三隔离电流检测芯片、第五隔离电流检测芯片、第八隔离电流检测芯片、第四放大芯片、第六放大芯片及第七放大芯片，

所述第七电阻的第一端与所述直流母线的正极相连，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端相连，所述第八电阻的第二端与所述直流母线的负极相连，所述隔离电压检测芯片及第二放大芯片串联连接后并联于所述第八电阻之间，所述第三隔离电流检测芯片与所述第四放大芯片串联连接后并联于所述第九电阻之间，所述第五隔离电流检测芯片与所述第六放大芯片串联连接后并联于所述第十电阻之间，所述第八隔离电流检测芯片与所述第七放大芯片串联连接后并联于所述第十一电阻之间。