一种新型的数模混合式交流伺服驱动系统技术方案

本发明专利技术专门用于交流伺服电机驱动。以永磁同步电机为研究对象，提出了一种新型的数模混合式交流伺服驱动设计的解决方案，满足快响应，智能化，低成本三个要素。主要包括单片机、模拟PWM电路、IR2136驱动电路、永磁同步电机、电流采样传感器，该驱动器针对数字控制器和模拟控制器在伺服电机应用中的不足，解决了数字式驱动响应较慢，成本高和模拟式驱动无法智能化等关键问题，使得交流伺服系统的性能不断提升，产品的成本不断降低，大大提高了产品的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的数模混合式交流伺服驱动系统
本专利技术涉及电机控制领域，尤其涉及一种新型的数模混合式交流伺服驱动系统。
技术介绍
随着科学电子技术的不断发展，高性能的交流伺服系统涉及了多个领域包括控制技术、电机技术、传感技术等。伺服驱动器从起初的模拟式到现在的全数字式的时代。全数字伺服充分发挥了数字控制在控制方法上的灵活和控制精度上的优势，克服了以前模拟式伺服的低可靠性、分散性大等缺点。数模混合式交流伺服驱动器结构简单，性能可靠逐渐成为了现代运动控制的核心，提高了制造业智能化、自动化、信息化水平。而交流永磁同步电机运行可靠灵活，其矢量控制方法可以实现高动态性能、位置控制、高精度和大范围速度等，在工业中运用广泛。本文提出来数模混合式交流永磁同步电机伺服驱动器设计方案。该伺服驱动设计以永磁同步电机为研究对象，满足快响应，智能化，低成本三个要素。主要包括单片机(AT89C51及其他51系列中高速的单片机)、模拟PWM电路、IR2136驱动电路、永磁同步电机、电流采样传感器，其中永磁同步电机作为被控对象。当电机中的转子的位置发生偏移时，与电机同轴的光电编码器测出电机的位置信号，并将位置信号直接送单片机，进行位置控制；通过A/D转换将输出电流数值传送到单片机，实现电流反馈控制；由D/A转换将所计算得出的下一步的电流瞬时值转换成模拟信号后传送模拟PWM模块，所产生的PWM脉冲信号输送至IR2136驱动电路中，实现对三相全桥电路中MOS管的控制，从而完成控制永磁同步电机的位置和转速。该驱动器针对数字控制器和模拟控制器在伺服电机应用中的不足，解决了数字式驱动响应较慢，成本高和模拟式驱动无法智能化等关键问题，使得交流伺服系统的性能不断提升，产品的成本不断降低，大大提高了产品的竞争力。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出了一种新型的数模混合式交流伺服驱动系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：包括伺服电机、单片机、模拟PWM电路、驱动电路、MOS管，伺服电机上设有位置传感器，位置传感器连接单片机，单片机通过模拟PWM电路连接驱动电路，驱动电路通过MOS管与伺服电机连接，MOS管通过电流采样器和模数转换器与单片机相连接，模拟PWM电路包括三角波发生器、电平转换器和比较器。进一步的，位置传感器为光电编码器。进一步的，光电编码器设置在伺服电机的转轴上。进一步的，模拟PWM电路与驱动电路之间设有光电耦合器。进一步的，电流采样器为霍尔电流传感器。进一步的，单片机型号为51系列中高速的单片机。进一步的，驱动电路为IR2136。进一步的，电平转换器输出电压为0—15V。本专利技术的有益效果如下：该驱动器针对数字控制器和模拟控制器在伺服电机应用中的不足，解决了数字式驱动响应较慢，成本高和模拟式驱动无法智能化等关键问题，使得交流伺服系统的性能不断提升，产品的成本不断降低，满足快响应，智能化，低成本三个要素，大大提高了产品的竞争力。附图说明图1是本专利技术的硬件结构框图。图2是本专利技术的光电编码信号方波图。图3是本专利技术的驱动电路图。图4是本专利技术的电流采样电路图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。如图1，所述交流伺服驱动设计，永磁同步电机是被控对象。当电机中的转子的位置发生偏移时，与电机同轴的光电编码器测出电机的位置信号，并将位置信号直接送单片机，进行位置控制；通过A/D转换将输出电流数值传送到单片机，实现电流反馈控制；由D/A转换将所计算得出的下一步的电流瞬时值转换成模拟信号后传送模拟PWM模块，所产生的PWM脉冲信号输送至IR2136驱动电路中，实现对三相全桥电路中MOS管的控制，从而完成控制永磁同步电机的位置和转速。如图2，IR2136驱动电路把输入的PWM信号进行放大，输出的6路PWM控制信号，均为低电平有效，通过内部驱动放大后，负责驱动MOS管的上下开关管的导通与关断。如图3，光电编码器会输出A、B、Z三组差分信号，其中AB两相方波互差90o，它们的边沿跳变顺序是产生计数脉冲和方向的依据，一般规定A相脉冲超前B相90o为电机的正转方向，即计数器向上计数；落后90o则为反转，即计数器向下计数。Z信号为机械零点，即电机每转过一圈会产生一个脉冲信号，在每次脉冲来时对计数器进行清零，消除累计误差。如图4，电流采样电路图，用电流传感器，其能够快速响应，测量精度高，线性化程度高并且便于安装。采样的电流通过A/D模块转换，输入到单片机中，实现电流反馈，从而精确的控制永磁同步电机的转速，如果采样电流过大，驱动电路就会停止PWM波的输出。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的数模混合式交流伺服驱动系统，包括伺服电机、单片机、模拟PWM电路、驱动电路、MOS管，所述伺服电机上设有位置传感器，所述位置传感器连接单片机，所述单片机通过D/A转换电路连接模拟PWM电路输入端，模拟PWM电路输出端连接驱动电路，所述驱动电路通过MOS管与伺服电机连接，所述MOS管通过电流采样器和模数转换器与单片机相连接，其特征在于：所述模拟PWM电路包括三角波发生器、电平转换器和比较器。

【技术特征摘要】
1.一种新型的数模混合式交流伺服驱动系统，包括伺服电机、单片机、模拟PWM电路、驱动电路、MOS管，所述伺服电机上设有位置传感器，所述位置传感器连接单片机，所述单片机通过D/A转换电路连接模拟PWM电路输入端，模拟PWM电路输出端连接驱动电路，所述驱动电路通过MOS管与伺服电机连接，所述MOS管通过电流采样器和模数转换器与单片机相连接，其特征在于：所述模拟PWM电路包括三角波发生器、电平转换器和比较器。2.根据权利要求1所述的一种新型的数模混合式交流伺服驱动系统，其特征在于：所述位置传感器为光电编码器。3.根据权利要求2所述的一种新型的数模混合式交流伺服驱动系统，其特征在于：所述光电编...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建生，吴政涛，
申请(专利权)人：常州工学院，常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32