基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器，包括：交流电源输出的电源通过整流电路整流后并通过功率逆变器进行变频变压转换成电机的工作电压；电流检测单元采集电机的工作电流信号并传输至微处理器;编码器为增量式编码器和/或绝对式编码器，设置于电机的动力输出端以获取电机转子的位置信号并传输至位置反馈单元，且位置反馈单元根据可编程逻辑控制单元的设置来选择位置反馈采用增量式编码器或绝对式编码器，并将相应的位置信号通过可编程逻辑控制单元传输至微处理器；微处理器根据反馈的电流信号及位置信号计算电机转子的位置和当前速度，实现电流环/速度环/位置环的控制，并输出相应的PWM信号到PWM脉宽调制单元，然后通过光耦驱动单元送至功率逆变器以调制电机的工作电压。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器，包括：交流电源输出的电源通过整流电路整流后并通过功率逆变器进行变频变压转换成电机的工作电压；电流检测单元采集电机的工作电流信号并传输至微处理器;编码器为增量式编码器和/或绝对式编码器，设置于电机的动力输出端以获取电机转子的位置信号并传输至位置反馈单元，且位置反馈单元根据可编程逻辑控制单元的设置来选择位置反馈采用增量式编码器或绝对式编码器，并将相应的位置信号通过可编程逻辑控制单元传输至微处理器；微处理器根据反馈的电流信号及位置信号计算电机转子的位置和当前速度，实现电流环/速度环/位置环的控制，并输出相应的PWM信号到PWM脉宽调制单元，然后通过光耦驱动单元送至功率逆变器以调制电机的工作电压。【专利说明】基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器
本专利技术涉及伺服系统，尤其涉及一种基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器。
技术介绍
以永磁交流伺服电动机作为执行元件的交流伺服系统已成为电伺服系统的主流，它具有优良的动态品质和较高的可靠性。随着新型电力电子器件及大规模专用集成电路的飞速发展，驱动器已由模拟控制发展到数字控制和计算机控制，系统功能愈来愈强，结构日益简化。在对交流伺服电机的控制过程中，包括控制电机的位置、转速、转矩，相关运动控制以及人机界面在内的控制算法都在高性能微处理器里完成，电流检测和电机位置检测是所有控制算法的基础，是设计高性能伺服驱动器的前提条件，现有的交流伺服驱动器还有进一步优化的余地。因此，有必要对交流伺服驱动器的电流检测和位置反馈结构进行改进，以提升交流伺服驱动器的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器，响应快速、性能稳定、定位精准，可对电机的速度和位置进行精确控制，从而提高工作性能。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器，包括交流电源、整流电路、功率逆变器、电机、电流检测单元、编码器、位置反馈单元、可编程逻辑控制单元、微处理器、PWM脉宽调制单元和光耦驱动单元，交流电源输出的电源通过整流电路整流后并通过功率逆变器进行变频变压转换成电机的工作电压；电流检测单元采集电机的工作电流信号并传输至微处理器；编码器为增量式编码器和/或绝对式编码器，设置于电机的动力输出端以获取电机转子的位置信号，且位置反馈单元根据可编程逻辑控制单元的设置来选择位置反馈采用增量式编码器或绝对式编码器，并将相应的位置信号通过可编程逻辑控制单元传输至微处理器；微处理器根据反馈的电流信号及位置信号计算电机转子的位置和当前速度，实现电流环/速度环/位置环的控制，并输出相应的PWM信号到PWM脉宽调制单元，然后通过光耦驱动单元送至功率逆变器以调制电机的工作电压。作为上述技术方案的改进，微处理器包括电流信号接收单元、位置信号接收单元、电流环/速度环/位置环的控制电路和PWM信号输出单元，所述电流信号接收单元与电流检测单元连接以接收电流信号，所述位置信号接收单元与可编程逻辑控制单元连接以接收位置信号，所述电流环/速度环/位置环的控制电路根据所述电流信号和位置信号计算出电机转子的位置和当前速度，从而生成相应的PWM信号，并通过所述PWM信号输出单元发送给所述PWM脉宽调制单元。作为上述技术方案的改进，所述微处理器的处理过程如下: 接收输入的电流信号和位置信号； 对所述电流信号进行极性判断，同时将所述位置信号转换成对应的速度信号； 将经过极性判断处理后获得的电流信号进行Park变换，然后进行PI调节，生成对应的电压信号； 根据速度信号和电流信号生成电压补偿信号； 将电压信号和电压补偿信号叠加生成对应PWM信号。作为上述技术方案的改进，所述电流检测单元包括依次连接的用于检测电机相电流的采样电阻、线性光耦合器、运算放大器、模数转换单元及数字信号处理器，所述的数字信号处理器设有温度补偿单元及与温度补偿单元相连的电流计算单元；所述的采样电阻表面设有一温度传感器，温度传感器经模数转换单元与温度补偿单元相连，温度补偿单元接收温度信号补偿采样电阻的电阻值以消除温度对采样电阻的阻值的影响；采样电阻的电压信息通过线性光耦合器、运算放大器及模数转换单元与电流计算单元相连，电流计算单元根据采样电阻的电压信息及补偿后的采样电阻的电阻值计算电机相电流。作为上述技术方案的改进，所述电流检测单元采用磁场平衡式霍尔电流检测器进行电流信号检测。作为上述技术方案的改进，所述电流检测单元采用电流互感器进行电流信号检测。作为上述技术方案的改进，所述位置反馈单元包括编码器接口、增量式编码器接口管理电路、绝对式编码器接口管理电路、差分接收检测电路，增量式编码器接口通过差分接收检测电路与逻辑控制电路相连接，绝对式编码器接口通过差分接口芯片与逻辑控制电路相连接，编码器接口外接编码器，并通过可编程逻辑控制单元的设置来选择位置反馈采用增量式编码器或者绝对式编码器。作为上述技术方案的改进，所述电机为交流感应伺服电机。与现有技术相比，本专利技术的基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器具有如下有益效果: 利用电流检测单元和位置反馈单元来实时检测和反馈电机的电流和位置信息，可对电机的速度和位置进行精确控制，从而提高工作性能，且响应快速、性能稳定、定位精准；另夕卜，通过位置反馈单元可以兼容至少两种形式的位置反馈，克服了现有伺服控制系统中驱动器只能支持一种形式的编码器的缺点，其使用方便，成本也较低。【专利附图】【附图说明】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。图1是本专利技术基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器的结构示意图； 图2是图1所示基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器的微处理器的结构示意图； 图3是图1所示基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器的电流检测单元的实施例I的电路图； 图4是图1所示基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器的电流检测单元的实施例2的电路图； 图5是图1所示基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器的电流检测单元的实施例3的电路图； 图6是图1所示基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器的位置反馈单元的结构示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参考图1，本专利技术基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器包括交流电源1、整流电路2、功率逆变器3、电机4、电流检测单元5、编码器6、位置反馈单元7、可编程逻辑控制单元8、微处理器9、PWM脉宽调制单元10和光耦驱动单元11，交流电源I输出的电源通过整流电路2整流后并通过功率逆变器3进行变频变压转换成电机4的工作电压；电流检测单元5采集电机4的工作电流信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流检测和位置反馈结构的交流伺服驱动器，其特征在于，包括交流电源、整流电路、功率逆变器、电机、电流检测单元、编码器、位置反馈单元、可编程逻辑控制单元、微处理器、PWM脉宽调制单元和光耦驱动单元，交流电源输出的电源通过整流电路整流后并通过功率逆变器进行变频变压转换成电机的工作电压；电流检测单元采集电机的工作电流信号并传输至微处理器;?编码器为增量式编码器和/或绝对式编码器，设置于电机的动力输出端以获取电机转子的位置信号并传输至位置反馈单元，且位置反馈单元根据可编程逻辑控制单元的设置来选择位置反馈采用增量式编码器或绝对式编码器，并将相应的位置信号通过可编程逻辑控制单元传输至微处理器；微处理器根据反馈的电流信号及位置信号计算电机转子的位置和当前速度，实现电流环/速度环/位置环的控制，并输出相应的PWM信号到PWM脉宽调制单元，然后通过光耦驱动单元送至功率逆变器以调制电机的工作电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江华，
申请(专利权)人：南京欧陆电气传动有限公司，
类型：发明
国别省市：