一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器制造技术

一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器，包括整流模块A、滤波模块B、自激升压控制电路、驱动逆变控制电路L和控制处理模块；驱动器驱动电机Q运行；电源输入VIN通过输入端口输入至驱动器内，经过整流模块A和/或滤波模块B处理输送至自激升压控制电路；本实用新型专利技术将驱动器内部的母线电压升高到电机能承受的合理电压，得到驱动器内部新的母线电压，从而提升了电机中高速出力的力矩，提升了电机的速度，提升了电机的响应，提升了系统的效率。有效压制或防止电机运行中产生的反电动势回馈到供电电源的母线上，提升的整个系统的稳定性，并且通过电路对电机运行产生的反电动势有一定的吸收作用，从而提升了驱动器的可靠性。从而提升了驱动器的可靠性。从而提升了驱动器的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器


[0001]本技术涉及电机驱动
，尤其涉及一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器。

技术介绍

[0002]目前市场上的驱动器，尤其是步进电机驱动器，闭环步进电机驱动器和混合伺服电机驱动器，不论带不带编码器的反馈控制，在随着驱动器驱动的电机运行速度升高，电机出力的力矩随电机运行速度升高而下降，电机运行速度越高，电机出力的力矩就越下降严重，导致电机带负载运行的能力也随电机运行的速度升高而下降，驱动器和电机的传动转化效率低，如图1所示。
[0003]电机的力矩，尤其是步进电机，闭环步进电机和混合伺服电机，受驱动器给定到电机的驱动电压有很大的关系，驱动器给定到电机的电压越高，电机运行中高速出力的力矩就越好，但是给定的电压不能太高，否则会影响电机的寿命和稳定性。
[0004]电机在运行中，结合发电机原理，麦克斯韦方程和法拉第电磁感应定律等，电机相当于一台发电机，电机运行中就会产生反电动势(也称泵生电压)，电机运行的速度越高，反电动势就越大。由于电机在运行中产生反电动势，驱动器给定到电机的实际电压就会受到限制，从而也影响了电机运行中的力矩和速度。另外，产生的反电动势还会回馈到驱动器的母线电压上并且叠加到母线电压上，在一定的情况下，可能引起给驱动器供电的外部电源损坏。电机在运行中，会消耗驱动器的给定的功率，也引起了驱动器内部的母线电压的波动，母线电压的波动会导致驱动器给定到电机的电压变动，从而加大电机的振动和噪声。
[0005]为解决上述问题，本申请中提出一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器。

技术实现思路

[0006](一)专利技术目的
[0007]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本技术提出一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器。
[0008](二)技术方案
[0009]为解决上述问题，本技术提供了一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器，包括整流模块A、滤波模块B、自激升压控制电路、驱动逆变控制电路L和控制处理模块；驱动器驱动电机Q运行；电源输入VIN通过输入端口输入至驱动器内，经过整流模块A和/或滤波模块B处理输送至自激升压控制电路；自激升压控制电路包括升压电感D、升压整流模块E、滤波模块F、二级整流模块G、滤波模块H和升压控制模块J；自激升压控制电路需要满足Vout＝K*Vin，且K≥1；滤波模块H输出升压后的电压FVout；FVout给驱动逆变控制电路L提供稳定的电压和功率；驱动逆变控制电路L为H桥逆变功率电路，驱动电机运行，并调整驱动给到电机的电流、速度和位置；控制处理模块包括控制处理器M、驱动信号放大处理模
块N、电流采样处理模块O、编码器信号处理模块P、显示模块R、参数设置和功能设置模块S、通讯控制器T和信号隔离处理器U；对控制处理器M预先编程从而控制三相步进电机、两相步进电机、三相闭环步进电机或两相闭环步进电机。
[0010]优选的，若电源输入VIN为直流电则不经过整流模块，直接通过滤波模块处理后输送至自激升压控制电路；
[0011]若电源输入VIN为交流电则经过整流模块整流后，通过滤波模块处理再输送至自激升压控制电路。
[0012]优选的，滤波模块B与升压电感D之间设置过流保护处理模块C。
[0013]优选的，控制处理器M发出驱动信号经过驱动信号放大处理模块N处理后发送至驱动逆变控制电路L，并对其进行控制。
[0014]优选的，电流采样处理模块O采集驱动逆变控制电路L的运行参数，与控制处理器M形成参数闭环控制。
[0015]优选的，电机Q安装编码控制器；编码控制器经过编码器信号处理模块P处理向控制处理器M反馈信号信息。
[0016]优选的，信号隔离和处理器U对控制信号进行隔离、电平兼容处理、控制信号有数字信号的输入输出、模拟量输出控制，电平信号输出；信号经过信号隔离和处理器U后，给到控制处理器M进行控制。
[0017]优选的，通讯控制器T与外部网络主机通过RS485，RS232，CAN OPEN总线，高速以太网Ether CAT总线进行互联。
[0018]优选的，驱动器内集成升压PWM产生器K；升压PWM产生器K根据Vout的电压值进行实时调整，形成电压闭环控制，为驱动逆变控制电路L提供稳定电压；
[0019]升压PWM产生器K产生PWM调制波，驱动升压控制模块J中的功率开关管；
[0020]FVout经过二级整流模块G和滤波模块H，得到Vout。
[0021]优选的，驱动器内还集成有辅助电源I，辅助电源I产生驱动器内部各类芯片所需要的各种供电电压。
[0022]本技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0023]1，结合升压电路原理和相关驱动控制算法，把驱动器内部的母线电压升高到电机能承受的合理电压，得到驱动器内部新的母线电压，提高了驱动器给定到电机的实际电压，从而提升了电机中高速出力的力矩，提升了电机的速度，提升了电机的响应，提升了系统的效率。
[0024]2，有效的压制或防止电机运行中产生的反电动势回馈到供电电源的母线上，提升的整个系统的稳定性，并且通过电路对电机运行产生的反电动势有一定的吸收作用，从而提升了驱动器的可靠性。
[0025]3，通过一级，或二级，或多级的整流滤波电路，让驱动器给定到电机的电压纹波小，有效降低了电机的振动或噪声。
[0026]4，通过硬件或控制软件来设置驱动器内部的新的母线电压值，可以根据需求设定各种规格的电机实际需要并能承受的任意新的母线电压值，灵活多变。
[0027]5，驱动器内部新的母线电压在相关控制电路作用下，提升了驱动器给定到电机的实际电压的平稳性。
附图说明
[0028]图1为现有技术中常规(闭环)步进电机驱动器的电机力矩与运行速度的关系图。
[0029]图2为本技术提出的自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器的原理框图。
[0030]图3为本技术的反电动势与电机速度的关系示意图。
[0031]图4为本技术的电机相应时间与电机速度的关系示意图。
[0032]图5为本技术的电机速度与电机力矩的关系示意图。
具体实施方式
[0033]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。
[0034]本技术提出的一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器，包括整流模块A、滤波模块B、自激升压控制电路、驱动逆变控制电路L和控制处理模块；驱动器驱动电机Q运行；电源输入VIN通过输入端口输入至驱动器内，经过整流模块A和/或滤波模块B处理输送至自激升压控制电路；自激升压控制电路需要满足Vout＝K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器，其特征在于，包括整流模块A、滤波模块B、自激升压控制电路、驱动逆变控制电路L和控制处理模块；驱动器驱动电机Q运行；自激升压控制电路包括升压电感D、升压整流模块E、滤波模块F、二级整流模块G、滤波模块H和升压控制模块J；驱动逆变控制电路L为H桥逆变功率电路，驱动电机运行，并调整驱动给到电机的电流、速度和位置；控制处理模块包括控制处理器M、驱动信号放大处理模块N、电流采样处理模块O、编码器信号处理模块P、显示模块R、参数设置和功能设置模块S、通讯控制器T和信号隔离处理器U；对控制处理器M预先编程从而控制三相步进电机、两相步进电机、三相闭环步进电机或两相闭环步进电机。2.根据权利要求1所述的自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器，其特征在于，滤波模块B与升压电感D之间设置过流保护处理模块C。3.根据权利要求1所述的自激升压高响应高力矩并压制反电动势的驱动器...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宏忠，邵建设，雷学堂，刘保怀，
申请(专利权)人：深圳市泰奇科智能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：