[发明专利]直线电机的驱动器及驱动方法

权利要求书

1.一种直线电机的驱动器，其特征在于，该驱动器包括：

数字信号处理器DSP，用以控制直线电机的位置环路、速度换路、电流环路；

开关电源，与所述数字信号处理器DSP连接；

驱动电路，包括自动保护单元；

电机反馈位置获取单元，用以获取电机转子的实际位置；电机转子位置由编码器送至接口电路，由DSP通过数据总线定时读取，数据经过数字滤波以及分析处理，得到电机转子的实际位置；

电机反馈转速计算单元，用以根据所述电机反馈位置获取单元获取的电机转子的实际位置、测量时间计算出电机的实际转速；

电机反馈电流获取单元，利用电阻采样，通过线性光藕隔离送给AD转换器，模拟信号转换为数字量后经串行口送给DSP；

位置环运算单元，采用负反馈控制模式，电机位置脉冲指令和电机转子实际位置作为输入量参与比例调节器运算，速度指令作为运算结果输出，完成位置环子程序的运算；

速度环运算单元，采用负反馈控制模式，速度指令和电机实际转速作为输入量参与比例积分调节器运算，力矩指令作为运算结果输出，完成速度环子程序的运算；

矢量控制单元，其控制对象为同步电机，转子结构对称I_d＝I_q，永磁同步电动机的电磁转矩与I_d无关：电磁转矩Te＝(1/ω)E_oI_q；其中，E₀为转子磁极在定子绕组中产生的感应电势，I_d、I_q为定子直交轴电流，L_d、L_q为定子直交轴电感，R为定子绕组电阻，ω为同步角频率。

2.根据权利要求1所述的直线电机的驱动器，其特征在于：

所述电机反馈位置获取单元中，电机转子位置由编码器送至专门的接口电路，并由硬件四倍频，然后到16位加/减计数器进行记数，由DSP通过数据总线定时读取，数据经过数字滤波以及分析处理，得到电机转子的实际位置。

3.根据权利要求1所述的直线电机的驱动器，其特征在于：

所述电机反馈电流获取单元中，获取三相电流分量ia、ib、ic中的ia、ib，根据ia、ib值计算第三相电流ic值。

4.根据权利要求1所述的直线电机的驱动器，其特征在于：

所述DSP包括ALU计算单元、MAC计算单元、SHIFTER计算单元；

ALU执行代数和逻辑操作的标准系列；

MAC执行单周期的乘法，乘/加，乘/减操作；

SHIFTER执行逻辑的和算术的移位，标准的、非标准的和指数操作，SHIFTER用来作为有效的执行数字元格式控制包括多字的和块状的浮点表示法。

5.根据权利要求1所述的直线电机的驱动器，其特征在于：

所述驱动电路是自动保护单元包括过压保护单元、欠压保护单元、过流保护单元、过热保护单元；

所述开关电源包括温度保护单元、外部过电流保护单元、输出过载保护单元、过压保护单元、欠压锁定单元。

6.根据权利要求1所述的直线电机的驱动器，其特征在于：

电机位置脉冲指令共有若干种方式，根据参数不同切换不同的计数方式，由16位加/减计数器进行记数，并由DSP通过数据总线定时读取，数据经过数字滤波以及分析处理，在位置控制模式下，作为电机的位置脉冲指令参与位置环的计算；

电机速度模拟指令由硬件通过加法器使双极性变为单极性，并由AD转换器转换为数字量信号，通过DSP的串行口读入，数据经过数字滤波以及分析处理，在速度控制模式下，作为速度指令参与速度环的计算。

7.根据权利要求1所述的直线电机的驱动器，其特征在于：

在软件初始化阶段PWM信号送出以前，DSP先读取ia、ib反馈电流值作为零电流值，以后所读取的值均与此基准值比较，即软件调零；零电流值是一个很关键的数据，为保证基准值正确，在初始化阶段读取ia、ib值数次，并经数字滤波处理，完成零电流值的正确读取；

AD转换器与DSP的串行口相连，数据通过DSP的DMA通道直接进入内存，不中断DSP程序的运行。