模块化电机驱动通信系统技术方案

提供了电机驱动系统。该电机驱动系统包括用于分别生成控制信号和功率信号的控制模块和功率模块，用于驱动电动机。附加模块或子组件在物理上能够定位在控制模块与功率模块之间，并且与控制模块进行通信以允许与外部设备进行通信。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年2月28日提交的题为“MODULAR MOTOR DRIVECOMMUNICAT1N SYSTEM AND METHOD”的序列号为61/946，408的美国临时申请的优先权并且要求该美国临时申请的权益，该美国临时申请的全部内容通过引用合并在本文中。
本专利技术总体上涉及用于向电动机供电的驱动系统，更具体地涉及被设计成并且适于对各种尺寸和额定值的电机进行控制的模块化驱动系统。
技术介绍
在各种类型的电动机的工业中存在众多的应用。在许多应用中，感应电机被驱动以使负载诸如泵、风扇和输送器(仅提及几个)旋转。其他类型的电机可以相似地被驱动。负载可能在其整个寿命内要求统一的速度和转矩，然而许多应用需要更加灵活的控制。就是说，在电机操作中的不同阶段会需要电机以不同的速度并且以不同的转矩被驱动。为了适应这样的需要，已开发了可变速度的电机驱动器，该可变速度的电机驱动器允许具有变化的和可控的频率的输出波形，能够对应地改变驱动电机的速度。相似地，已开发了用于软起动电机的装备，以受控方式起动和停止电机等。现在，这样的电机驱动器在整个工业应用、商业应用、运输应用、物料处理应用和其他的应用中是普遍存在的。通常，电机驱动器被设计成在多种条件下并且在多种负载下提供良好的使用寿命。驱动器可以围绕单个封装设计，该单个封装可以被编程并且接线以接收输入功率以及向电动机输出经调理的功率。这样的封装产品通常包括功率调理电路，该功率调理电路在将直流(DC)功率重新转换成频率受控的交流(AC)输出之前，接收AC输入并且将该AC输入转换成DC形式。还可以提供各种操作员接口和编程平台以及联网功能。在这样的产品中出现的一个特别挑战是针对各种电机尺寸、利于编程、共享编程和控制参数等的设计。大多数这样的产品已被设计成向特定尺寸的电机(通常以功率输出或机架尺寸为额定值)供电，并且用户必须针对要被供电的特定电机选择适当产品并且对其进行编程。用于控制驱动器内的功率电子器件的电路全部通常已被包括在单个封装中。已手动地或者通过与连接至单一封装的配置计算机或网络的接口完成了编程。然而，该产品样式受到下述缺点的困扰，这些缺点包括对驱动器的安装和配置的限制、驱动器之间的控制平台的相对低效的使用、一旦驱动器服役则不能对编程进行访问、或者相反地由于常驻网络连接而引起的从外部源访问驱动器的风险。现在，针对电机驱动器所采取的一种新型方法涉及“模块”的设计和构造，所述“模块”被接驳以提供期望的控制和功率。在一些这样的设计中，控制模块或者子组件与功率模块或者子组件配对，在这二者之间通信的情况下在互连时针对功率部件提供期望的控制信号并且针对控制部件提供反馈。一些设计并入本机的或集成的通信电路，这些通信电路允许与外部或远程设备进行通信，诸如对设备进行编程、更改设置、监视操作或者与其他设备进行通信和协作。然而，这样的设计通常不允许对这样的通信硬件、软件或固件进行改型或可选合并。因此，需要能够针对这些缺陷的用于驱动电动机的改进技术。
技术实现思路
本公开内容阐述了一种电机驱动系统，包括:模块化功率子组件，其能够被控制成向电动机提供频率受控的交流(AC)功率；以及模块化控制子组件，其能够与功率子组件控制电路分离，在操作中向功率子组件施加控制信号，用于控制所提供的功率。附加子组件能够在物理上定位在功率子组件与控制子组件之间，并且电耦接至控制子组件，用于提供控制子组件与至少一个外部设备之间的通信。本公开内容还阐述了一种电机驱动系统，包括:通信子组件，其被配置成定位在电机驱动系统的控制子组件与功率子组件之间。通信子组件电耦接至控制子组件并且提供控制子组件与外部设备之间的通信。此外，在一个实施方式中，一种电机驱动系统包括:模块化功率子组件，其能够被控制成向电动机提供频率受控的交流功率；以及模块化控制子组件，其能够与功率子组件分离，并且在操作中经由模块化功率子组件的第一配合连接器向功率子组件施加控制信号，用于控制所提供的功率，第一配合连接器与模块化控制子组件的第二配合连接器连接。通信子组件仅在物理上耦接并且电耦接至控制子组件，用于提供控制子组件与至少一个外部设备之间的通信。通信子组件被配置成在模块化控制子组件和模块化功率子组件被附接时装配在所配合的第一配合连接器和第二配合连接器周围，使得通信子组件被定位在模块化控制子组件与模块化功率子组件之间。【附图说明】当参照附图来阅读下面的【具体实施方式】时，本公开内容的这些以及其他的特征、方面和优点将变得更好理解，在附图通篇中相同的标记表示相同的部分，在附图中:图1是根据本技术的方面的示例性电机驱动系统的立体图；图2是图1的系统的相似立体图，其中从功率子组件中移除了控制子组件；图3是控制子组件和功率子组件的立体图，其示出了用于使控制子组件和功率子组件二者配合并且用于这二者之间的信号交换的内部插件连接器；图4是如何与具有不同额定值的不同功率子组件一起使用同一控制子组件的示例性图示；图5是在修改的电机驱动器中的功率子组件、控制子组件和通信子组件中包含的功能电路的某些功能电路的图解表示；图6是根据本技术的方面的适于安装通信子组件的示例性电机驱动系统的立体图；图7是图6的系统的部分立体图，其中控制子组件的顶盖使控制子组件从功率子组件解锁；图8是图6的系统的相似立体图，其中从功率子组件移除控制子组件；图9是将用于通信子组件的接口连接器插入至位于控制子组件背面的接头中的立体图；图10是通过使通信子组件与接口连接器对准并且将这二者进行连接来安装该通信子组件的立体图；图11是根据实施方式的包括各种部件的通信子组件的俯视图；图12是单驱动模式的示例性图示，在该单驱动模式下，单个网络节点包括具有通信子组件的单个驱动器；图13是多驱动模式的示例性图示，在该多驱动模式下，单网络节点包括一个至五个驱动器，其中第一驱动器包括通信子组件；图14是根据实施方式的描绘HSDSI分组格式规范的表格；图15是通过通信子组件发起的分组交换的序列图；图16是由控制子组件和通信子组件使用的超时的示意图；图17是用于由通信子组件发起的消息传递重置序列的处理的流程图；以及图18是用于由控制子组件发起的消息传递重置序列的处理的流程图。【具体实施方式】模块化电机以及通信电路和功能性通常可以基于某些现有设计，诸如在由T1等人于 2012 年 12 月 26 日提交的题为 “Modular Motor Drive System and Method” 的序列号为13/727，209的美国专利申请中阐述的设计，该美国专利申请的全部内容通过引用合并在本文中。本公开内容涉及可以互换地称为附加设备、可选设备、通信(comm)选项、选项卡、选项、或者通信子组件的主题，其能够与这样的模块化电机驱动器结合使用。在某些实施方式中，设备可以“夹”在控制模块与功率模块之间，并且可以包括一个或更多个处理器、存储器和接口电路，以允许外部设备(经由网络)与控制模块的电路之间的通信。就是说，在一些实施方式中，附加设备可以包括通信设备以实现驱动器与外部设备之间的通信。这样的通信可以遵照任何期望的协议，诸如高速驱动串行接口(HSDSI)、DeviceNeW设备网络)、EtherNet本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动系统，包括：模块化功率子组件，所述模块化功率子组件能够被控制成向电动机提供频率受控的交流功率；模块化控制子组件，能够与所述模块化功率子组件分离，所述模块化控制子组件在操作中向所述模块化功率子组件施加控制信号，用于控制所提供的功率；以及附加子组件，所述附加子组件能够定位在所述模块化功率子组件与所述模块化控制子组件之间，并且电耦接至所述模块化控制子组件，用于提供所述模块化控制子组件与至少一个外部设备之间的通信。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·B·维特拉诺，奥古斯特·B·施拉布，丹尼尔·J·米德尔施泰特，约翰·詹姆斯·詹克斯，库尔特·R·霍恩西，许诗勇，谭德祥，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US