[发明专利]直流电机专用驱动器

说明书

技术领域

本发明关于一种直流电机专用驱动器，特别是关于一种基于Motionnet的直线电机专用驱动器。

背景技术

随着大功率电力半导体技术的发展和计算机技术的发展，控制器件和控制原则的不断更新和完善，特别是PWM调制技术的广泛应用，使得采用三环结构(位置环、速度环和电流环)的位置伺服系统的控制理论和技术日臻成熟，在实现快速、准确定位等方面已达到相当高的水准。但随着高速和超高速精密加工技术的迅速发展，要求数控机床有一个反应快速灵敏、高速轻便的进给驱动系统。而传统的驱动方式所能达到的最高进给速度与超高速切削要求相差甚远。为适应现代加工技术发展的需要，采用直线伺服电动机直接驱动工作台来替代“旋转电动机+滚珠丝杠”模式，从而消除中间变换环节的直线进给伺服驱动新技术应运而生。

直线电机能直接将电能转换成直线运动，在快速响应能力和精度等方面都具有普通伺服驱动机构难以匹敌的优势，采用直线电机直接驱动进给系统已成为高速精密机床新的技术发展方向之一。在整个直线电机系统中，电机是执行部分，直线电机运动时的要实现精确定位、速度调节等控制都离不开电机伺服驱动系统，也即直线电机驱动器。

然而，目前的直线电机驱动器普遍存在如下缺点：系统稳定性较差，无法快速动态响应，因此，实有必要提出一种技术手段以解决上述问题。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种直线电机专用驱动器，其可以提高系统稳定性，加快动态响应，优化动态性能，提高直线电机伺服专用驱动器的性能。

为达上述及其它目的，本发明提出了一种直线电机专用驱动器，至少包括：

Motionnet网络模块，与DSP控制模块及反馈检测模块连接，负责该DSP控制模块与多个直线电机的状态反馈检测模块的快速通信；

DSP控制模块，用于处理从该网络模块传来的数据，产生控制直流电机所需的相对应的PWM波，并使PWM输出波形的占空比随着程序控制不断改变，从而改变输出PWM波形的占空比，驱动功率驱动模块精确控制该直线电机的运动；

功率驱动模块，与该DSP控制模块及该直线电机连接，用于产生控制该直流电机所需的驱动电压；以及

反馈检测模块，与该Motionnet网络模块及该直线电机连接，用于检测该直线电机的状态信息并将检测结果通过该Motionnet网络模块反馈给DSP控制模块。

进一步地，该DSP控制模块采用TI公司的DSP芯片TMS320F2812为控制芯片，该控制芯片从该Motionnet网络模块中读取数据，产生控制电机所需的相对应的PWM波，并使PWM输出波形的占空比随着程序控制不断改变，从而改变输出PWM波形的占空比，驱动该功率驱动模块精确控制直线电机的运动。

进一步地，该功率驱动模块包括保护电路、隔离整流模块、三相逆变电路以及光耦隔离电路，单相220V电压通过该保护电路、该隔离整流模块后进入该三相逆变电路，该DSP控制模块产生的PWM信号通过该光耦隔离电路驱动该三相逆变电路产生相应的控制电压，驱动直线电机运转。

进一步地，该功率驱动模块还包括一降压模块，该降压模块采用反激式开关电源，输出独立四组+15V电压供该三相逆变电路使用，+24V电压供继电器使用，+3.3V电压供DSP控制模块使用，±15V电压供霍尔传感器以及运放电路使用。

进一步地，该三相逆变电路主体为智能功率模块，该智能功率模块把功率开关器件和驱动电路集成在一起

进一步地，该光耦隔离电路使用高速光耦，实现DSP弱电部分与智能功率模块强电部分的连接。

进一步地，该反馈检测模块通过霍尔传感器，采集直流电机其中一相的电压、电流信息，并由光栅尺通过该Motionnet网络模块反馈给该DSP控制模块当前电机所在位置、当前电机速度以及当前电机加速度的信息。

进一步地，该霍尔传感器采集到的模拟量经光栅尺后还需经过采样并A/D转换，以数字信息的形式反馈给该DSP控制模块。

与现有技术相比，本发明一种直线电机专用驱动器通过采用TMS320F2812芯片控制，实现了数字化的控制方式，满足高速加工的动态响应快、动态跟踪精度高、抗干扰能力强和鲁棒性好的技术要求，同时利用DSP串口通信模块可以方便地将直线电机组入Motionnet网络，它能有效的把各种控制整合在一起，形成一个有机的整体。

附图说明

图1为本发明一种直线电机专用驱动器的系统架构图；