一种伺服驱动器控制系统技术方案

一种伺服驱动器控制系统，伺服驱动器控制系统包括电源输入部分、驱动板部分、控制板部分；电源输入部分用于为驱动板部分DC110V电源、和控制板部分提供DC28V电源；驱动板部分包括缓上电电路、滤波电路、能耗制动电路、上桥臂采样电路、下桥臂采样电路、驱动桥电路、采样电路、门级驱动电路；通讯接口电路部分包括电源转换电路、逻辑电路、比较电路、模拟调理电路、通讯接口电路、处理器；可以保证伺服驱动器连续长时工作在指标要求的工况下。在保护功率器件的同时提高了伺服系统的控制效果。可以保证在发生故障的第一时间对伺服驱动器进行保护，以增加伺服驱动器的使用寿命，防止设备损坏。防止设备损坏。防止设备损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服驱动器控制系统


[0001]本专利技术涉及电机
，尤其是一种伺服驱动器控制系统。

技术介绍

[0002]伺服控制系统是一种能对试验装置的机械运动按预定要求进行自动控制的操作系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
[0003]目前的伺服驱动器控制系统，难以保证伺服驱动器连续长时工作在指标要求的工况下，无法降低伺服驱动器工作时系统的泵升电压对功率器件的冲击，使用寿命较短，设备容易损坏。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种伺服驱动器控制系统。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种伺服驱动器控制系统，伺服驱动器控制系统包括电源输入部分、驱动板部分、控制板部分；
[0007]电源输入部分用于为驱动板部分DC110V电源、和控制板部分提供DC28V电源；
[0008]驱动板部分包括缓上电电路、滤波电路、能耗制动电路、上桥臂采样电路、下桥臂采样电路、驱动桥电路、采样电路、门级驱动电路；其中：电源输入部分连接于缓上电电路，缓上电电路连接于滤波电路，滤波电路分两支路，一支路连接于上桥臂采样电路，上桥臂采样电路连接于驱动桥电路，驱动桥电路分别连接于伺服电机M和下桥臂采样电路；另一支路连接于能耗制动电路，能耗制动电路连接于门级驱动电路，门级驱动电路分别连接于驱动桥电路和控制板部分；其中，上桥臂采样电路还连接于下桥臂采样电路，下桥臂采样电路经由采样电路连接于驱控制板部分；
[0009]通讯接口电路部分包括电源转换电路、逻辑电路、比较电路、模拟调理电路、通讯接口电路、处理器；电源输入部分连接于电源转换电路，电源转换电路将DC28V电源转换为DC12V电源输送至驱动板部分；处理器分别连接于逻辑电路、模拟调理电路和通讯接口电路；逻辑电路连接于门级驱动电路；模拟调理电路连接于采样电路和模拟输入；通讯接口电路连接于串口/IO接口/码盘接口/HALL接口。
[0010]本专利技术和现有技术相比，其优点在于：
[0011]本专利技术最大母线电压300V，输出功率不小于1KW。本专利技术选用耐压600V，连续输出电流30A，峰值输出电流60A的IPM作为功率元件，设计余量大于1.5倍，满足降额设计的要求，可以保证伺服驱动器连续长时工作在指标要求的工况下。
[0012]同时，为了降低伺服驱动器工作时系统的泵升电压对功率器件的冲击，本专利技术增加了能耗吸收电路。当功率母线泵升到门限值时通过功率电阻吸收到系统多余的能量冲
击，在保护功率器件的同时提高了伺服系统的控制效果。
[0013]伺服驱动器内部实时检测电机相间电流、母线电流、功率母线电压和伺服驱动器温度以及编码器反馈等，根据各传感器数据进行短路、过流、过压、欠压、过热、超速、超载和电流超差等十余种故障保护，可以保证在发生故障的第一时间对伺服驱动器进行保护，以增加伺服驱动器的使用寿命，防止设备损坏。
[0014]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
[0016]图1为本专利技术的伺服驱动器组成框图示意图；
[0017]图2为本专利技术的缓上电电路原理图；
[0018]图3为本专利技术的IPM内部电路示意图；
[0019]图4为本专利技术的采样电路原理示意图；
[0020]图5为本专利技术的电源转换电路设计原理图；
[0021]图6为本专利技术的电流采样电路原理示意图；
[0022]图7为本专利技术的模拟输入电路原理示意图；
[0023]图8为本专利技术的母线电压采样电路原理示意图；
[0024]图9为本专利技术的控制电源浪涌抑制保护电路。
具体实施方式
[0025]下面将参照附图更详细地描述本专利技术公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本专利技术公开的示例性实施例，然而应当理解，本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。
[0026]一种伺服驱动器控制系统，伺服驱动器控制系统包括电源输入部分、驱动板部分、控制板部分；
[0027]电源输入部分用于为驱动板部分DC110V电源、和控制板部分提供DC28V电源；
[0028]驱动板部分包括缓上电电路、滤波电路、能耗制动电路、上桥臂采样电路、下桥臂采样电路、驱动桥电路、采样电路、门级驱动电路；其中：电源输入部分连接于缓上电电路，缓上电电路连接于滤波电路，滤波电路分两支路，一支路连接于上桥臂采样电路，上桥臂采样电路连接于驱动桥电路，驱动桥电路分别连接于伺服电机M和下桥臂采样电路；另一支路连接于能耗制动电路，能耗制动电路连接于门级驱动电路，门级驱动电路分别连接于驱动桥电路和控制板部分；其中，上桥臂采样电路还连接于下桥臂采样电路，下桥臂采样电路经由采样电路连接于驱控制板部分；
[0029]通讯接口电路部分包括电源转换电路、逻辑电路、比较电路、模拟调理电路、通讯
接口电路、处理器；电源输入部分连接于电源转换电路，电源转换电路将DC28V电源转换为DC12V电源输送至驱动板部分；处理器分别连接于逻辑电路、模拟调理电路和通讯接口电路；逻辑电路连接于门级驱动电路；模拟调理电路连接于采样电路和模拟输入；通讯接口电路连接于串口/IO接口/码盘接口/HALL接口。
[0030]伺服驱动器控制系统，根据技术指标和全国产化要求，采用控制和驱动分离的设计方案。其中，控制板用于完成电机控制算法、伺服驱动器保护、对外通讯和信号调理功能；驱动板部分用于完成电机驱动、电流/电压/温度等信号采集功能。其组成框图如图1所示，伺服驱动器控制系统具有强弱电分离、抗干扰性好、设计通用性强、外部接口丰富等优点。
[0031]伺服驱动器控制系统主要功能：
[0032]功率驱动功能；可以根据用户的输入指令完成对直流电机的驱动，并具备能耗制动功能。
[0033]信号采集功能；可采集用户输入的模拟指令，并可解算旋转变压器、增量式编码器、SSI绝对式编码器和HALL信号等多种角度反馈；对外提供+5V/300mA的供电电压，可用于码盘驱动。
[0034]通讯功能；具备RS422、CAN通讯功能；具备4路数字输入、4路数字输出功能；
[0035]保护功能；具备短路、过压、欠压、过热、过载和超速等多种保护功能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伺服驱动器控制系统，其特征在于，伺服驱动器控制系统包括电源输入部分、驱动板部分、控制板部分；电源输入部分用于为驱动板部分DC110V电源、和控制板部分提供DC28V电源；驱动板部分包括缓上电电路、滤波电路、能耗制动电路、上桥臂采样电路、下桥臂采样电路、驱动桥电路、采样电路、门级驱动电路；其中：电源输入部分连接于缓上电电路，缓上电电路连接于滤波电路，滤波电路分两支路，一支路连接于上桥臂采样电路，上桥臂采样电路连接于驱动桥电路，驱动桥电路分别连接于伺服电机M和下桥臂采样电路；另一支路连接于能耗制动电路，能耗制动电路连接于门级驱动电路，门级驱动电路分别连接于驱动桥电路和控制板部分；其中，上桥臂采样电路还连接于下桥臂采样电路，下桥臂采样电路经由采样电路连接于驱控制板部分；通讯接口电路部分包括电源转换电路、逻辑电路、比较电路、模拟调理电路、通讯接口电路、处理器；电源输入部分连接于电源转换电路，电源转换电路将DC28V电源转换为DC12V电源输送至驱动板部分；处理器分别连接于逻辑电路、模拟调理电路和通讯接口电路；逻辑电路连接于门级驱动电路；模拟调理电路连接于采样电路和模拟输入；通讯接口电路连接于串口/IO接口/码盘接口/HALL接口。2.根据权利要求1所述的伺服驱动器控制系统，其特征在于，由于伺服驱动器电流较大，为了保证伺服驱动器的性能、减小对系统电源的冲击并满足系统的电磁兼容性要求，需要较大的储能电容；而当系统上电的瞬间，储能电容充电电流很大，因此需要缓上电电路来保护系统电源、电容等；缓上电电路包括继电器、电压泵、参考电压控制器、比较器；电源输入部分为驱动板部分DC110V电源，DC110V电源分别连接于继电器、电压泵、参考电压；缓上电限流电阻并联于继电器，继电器输出端回连电压泵；电压泵连接于控制器，控制器连接于继电器；继电器输出端回连电压监控，电压监控连接于比较器，参考电压连接于比较器；参考电压和电压监控均连接110V电源地。3.根据权利要求1所述的伺服驱动器控制系统，其特征在于，所述驱动桥电路选用深圳吉华微特电子的JHI30F06BIDH型号产品；根据伺服驱动器的指标要求，驱动桥电路选用可靠性和集成度高的IPM作为主要元件；该产品为600V/30A三相直流转交流逆变器，内置低损耗沟道栅
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场截止型IGBT和自举二极管，采用下臂IGBT发射极输出方式，主要应用与小功率的变频驱动场合。4.根据权利要求1所述的伺服驱动器控制系统，其特征在于，采样电路中的电流采样采用闭环霍尔传感器完成，闭环霍尔传感器选用南京中旭公司生产的HNC
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25LTS
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25A型号产品；110V功率母线的电压采样使用电阻分压完成，伺服驱动器的温度采样采用模拟温度传感器完成，模拟温度传感器采用深圳圣邦电阻公司生产的SGM450型号产品。5.根据权利要求1所述的伺服驱动器控制系统，其特征在于，电源转换电路的作用是将伺服驱动器控制系统输入的控制电源转换为各个电路所需要的二次电源；电源转换电路包括有采用DC
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DC电源模块、滤波电路和降压电源芯片；DC
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DC电源模块连接于滤波电路，滤波电路连接于降压电源芯片；
电源输入通过DC
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DC电源模块变换为+12V电压，用于给驱动板部分提供控制电压，并通过滤波电路产生控制电路的+12VA模拟电源；同时经过滤波电路的+12V再由降压电源芯片来产生控制板所需的+5V、+3.3V和+1.9V电源；此外，+5V电源经过通讯电路的隔离电源DC
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DC产生+5V_OUT，用于给通讯电路提供隔离电源，同时+5V_OUT还可以为外部设备提供供电电压；DC
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DC电源模块选用西安伟京电子公司的WK382812S
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10HM型号产品，该产品采用混合集成工艺、浅腔式双列直插式金属全密封结构，可以应用于航空、航天、军用等高可靠要求领域；DC
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DC电源模块输出功率为10W，工作频率约为250KHz，具有禁止功能和过流/短路保护功能；降压电源芯片采用济南半导体研究所生产的LYM4644IY型降压稳压器；降压...

【专利技术属性】
技术研发人员：白怀东，
申请(专利权)人：西安迅和电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：