[发明专利]多功能交流伺服驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能交流伺服驱动器。

背景技术

目前伺服驱动器的功能还比较单一，没有一款产品能够同时驱动两种类型以上的伺服电机，特别是在集中式控制的多轴运动控制的系统中，都是通过传统式配线或高速通信等方式，实现多个伺服驱动器直接协作以实现伺服电机的直线/圆弧等多轴补间运动。

交流伺服电机常用于三轴以上的加工机或是多轴的工作系统，目前的设计大都是一台驱动器接一台马达。即使是目前宣称的共直流母线技术也仅仅是简单功率叠加，难以实现独立控制，更不可能实现灵活配置的客制化功能。

发明内容

本发明的目的在于针对以上所述问题，提供一种多功能的交流伺服驱动器。

这种多功能交流伺服驱动器，其特征在于：由控制模块、电源模块、逆变模块、功率驱动模块、制动单元、电流传感器以及交流伺服电机组成，其中：

(1)、所述控制模块包括：

①、通讯接口，负责与上位机以及其他设备双向传输命令及数据；

②、I/O单元，负责与上位机以及其他现场设备双向传输数字/模拟的输入/输出信号；

③、电流检测器，负责接收分别对应于所述交流伺服电机的电流信号，并转换为数字电流信号输出；

④、现场可编程门阵列(FPGA)，负责检测所述伺服马达的旋转位置及速度，以输出旋转位置数字信号及旋转速度数字信号，并根据脉冲宽度调制量位信号以产生分别对应于所述些伺服马达的电流的脉冲宽度调制信号；

⑤、数字信号处理器(DSP)，通过数据、地址总线与FPGA进行通讯交换信息，内部可以存储四组伺服电机参数，四组参数可以独立配置，计算处理后输出控制信号到FPGA，由FPGA产生各种脉宽调制信号分别输出到各对逆变模块；接收模拟输入信号进行计算处理，数字化后进行计算控制并输出到模拟输出电路；

⑥、显示单元；

(2)、所述电源模块包括：

①、三相交流电源；

②、整流器，是用以将交流电源转换为直流电源的桥式整流器；

③、直流母线，用以承载所述整流桥所转换的直流电；

④、电容，用以稳压所述直流母线上的直流电源；

⑤、上电保护电路，用以限制上电瞬间电容器充电电流，保护整流器；

(3)、逆变模块包括：

逆变器(IGBT单元)，用以将所述直流母线上的直流电源转换为交流电源，并根据所述FPGA所输出的脉冲宽度调制信号分别产生输出给相对应的伺服马达的交流电压及电流；

(4)、所述功率驱动模块包括：

对应于逆变器IGBT的逆变驱动单元，一组驱动单元可以驱动6只IGBT，分别为：U相上桥一只，U相下桥一只，V相上桥一只，V相下桥一只，W相上桥一只，W相下桥一只；

(5)、所述制动单元为一只IGBT功率管，释放多余能量；

(6)、所述电流传感器，用以分别检测逆变器供应给伺服马达的电流，并将所感测的电流信号输出至所述电流检测器。

还可以通过以下措施达到本发明的目的：

通讯接口为RS-485、RS232、KML Protocol、Modbus(RTU)及Profibus-DP的任一种。

控制模块还包数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、电流检测器用以接收处理所述各个伺服电机的电压、电流、位置、速度及错误信息。

现场可编程门阵列包括：

(1)、位置/速度检测器，用以检测所述伺服马达的旋转位置及速度，以将旋转位置数字信号及旋转速度数字信号输出至所述数字信号处理器；

(2)、脉冲宽度调制控制器(PWM控制器)，用以根据由所述数字信号处理器所输出的脉冲宽度调制量位信号以产生分别对应于所述伺服马达的电流的脉冲宽度调制信号。

上电保护电路由固态继电器与充电电阻组成。

交流伺服电机包括交流感应电机、交流感应伺服电机以及交流永磁无刷伺服电机。

具有上述结构的本发明，仅提供一台驱动器就可以连接多台不同的电机，标准的控制模块、整流模块、功率驱动模块、逆变模块、电容器组可以根据应用现场弹性定制，辅以标准的显示模块，可以完全地实现客制化功能，可以最大限度的节省安装空间，节省安装、配线、调试的时间，完美的适应现场需求，避免不必要的浪费，从而有效的节约资源。

附图说明

图1是本发明多功能交流伺服驱动器的电路框图。

具体实施方式

下面将结合附图用实施例对本发明作具体说明：