[实用新型]一种直流有刷电机伺服驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流有刷电机伺服驱动器，尤其是一种高控制精度、大功率密度，具有保护功能和良好电磁兼容性的控制电机驱动的直流有刷电机伺服驱动器。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，工业控制领域对直流有刷电机伺服驱动器的需求趋于高控制精度、小体积、高功率密度、高稳定性与可靠性以及良好的电磁兼容性与散热性。目前工业中使用的直流伺服驱动系统的功率驱动电路是基于多个分立的IGBT模块搭建而成，这种模块集成度低，外围电路复杂，体积庞大，可靠性及散热性差，无法满足当前电机驱动领域对高精度、小体积、大功率的需要，且外围保护电路对故障的判断与处理响应速度慢，电磁兼容性较差，已无法满足当前工业控制中对直流伺服驱动系统的需求。

实用新型内容

本实用新型其目的就在于提供一种直流有刷电机伺服驱动器，具有小体积、大功率、高性能的特点，该驱动器能够高精度地控制直流有刷电机，并且具有良好的电磁兼容性与散热性以及快速的故障判断与处理能力。

实现上述目的而采取的技术方案，包括功率驱动电路、智能保护与故障判断电路、直流伺服调速电路、整流电路以及高频隔离单元和驱动器散热装置，还包括PWM产生电路以及电流反馈电路和速度反馈电路，所述的PWM产生电路的输出直接接功率驱动电路的控制电压输入，功率驱动电路的输出直接与直流有刷电机输入相连，所述的功率驱动电路还与智能保护与故障判断电路以及整流电路相连；所述的电流反馈电路采用LEM传感器为感应元件并与直流伺服调速电路相连，所述的速度反馈电路采用测速机或编码器为感应元件并与直流伺服调速电路相连，所述的直流伺服调速电路又与PWM产生电路相连。

与现有技术相比本实用新型具有以下优点。

由于采用了IPM智能功率模块的设计，因而体积小，功率大，在电机驱动方面可满足功率与体积的要求；同时，IPM智能功率模块内部集成大功率IGBT管、故障输出与保护电路，使得系统集成度非常高，体积小，输出功率大，外围电路设计简单，可靠性与电磁兼容性好；通过单片机实施监测系统故障信号，并对监测到的故障信号能进行判断处理，提高了系统对故障的反应速度；

由于采用了电机控制器实现PWM控制波形的产生，因而在简化电路的同时提高了系统的稳定性与控制精度；

由于采用了独特的散热设计，使得驱动器的散热性能提高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1为本装置与直流电机相连的一种结构框图。

图2为本装置功率驱动电路的一种电路原理图。

图3为本装置调速电路的部分原理图。

图4为本装置的散热装置结构示意图。

图中：(1)PWM产生电路、(2)功率驱动系统电路 、(3)智能保护与故障判断电路、(4)电流反馈电路、(5)速度反馈电路、(6)直流伺服调速系统电路、(7)整流电路以及(8)高频隔离电源。

具体实施方式

包括功率驱动电路、智能保护与故障判断电路、直流伺服调速电路、整流电路以及高频隔离单元和驱动器散热装置，还包括PWM产生电路以及电流反馈电路和速度反馈电路，所述的PWM产生电路的输出直接接功率驱动电路的控制电压输入，功率驱动电路的输出直接与直流有刷电机输入相连，所述的功率驱动电路还与智能保护与故障判断电路以及整流电路相连；所述的电流反馈电路采用LEM传感器为感应元件并与直流伺服调速电路相连，所述的速度反馈电路采用测速机或编码器为感应元件并与直流伺服调速电路相连，所述的直流伺服调速电路又与PWM产生电路相连。

所述的功率驱动电路主功率器件采用IPM智能功率模块，所述的IPM智能功率模块电流输出端经高频隔离单元与电机相连。

所述的直流伺服调速电路采用电流、速度双闭环调节，其中电流环采用PI调节器，速度环采用PID调节器，所述的直流伺服调速电路的电流环为内环，电流环的输入端为速度环的输出，电流环的输出接PWM产生电路D8的16脚；所述的速度环为外环，速度环的输入端为外部DA设定信号，输出端为电流环的输入。

所述的直流伺服系统智能保护与故障判断电路使用STC单片机处理IPM故障输出信号与使能控制信号，故障输出信号采用光耦进行光电隔离。

所述的直流伺服调速电路采用速度电流双闭环串级调速电路，可对直流有刷电机进行高精度控制。

在控制信号输入与速度反馈输入端均使用513 A共轭电感滤除毛刺，在IPM控制信号输入端采用光电隔离，在IPM智能模块电流输出V、W端均加有滤波磁环，在直流电机与驱动器之间设有用于高频信号隔离与续流的高频隔离单元。