[实用新型]一种直线电机驱动控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种直线电机驱动控制系统。

背景技术

在数控机床加工系统中，使用直线电机相比旋转电机具有以下几方面优势，包括(1)响应速度快。一般来说,电气元器件比机械传动件的动态响应时间要小几个数量级。(2)定位精度高。由于带有机械传动机构的系统都会由于滞后而产生跟踪误差,而直接采用直线电机驱动,则减少了此种方式引起的误差,同时,并通过光栅尺(测量精度为μ级)对直线电机位移进行检测和反馈,继而由控制系统对直线电机位置进行控制,提高了数控机床的定位精度。(3)进给范围大。传统机床的快进速度一般都小于20m-30m/min，现在的直线电机速度可达到lmm-20m/min以上。(4)加速度大。由于直线电机驱动系统相比于传统旋转电机驱动速度响应快,因而其加速和减速过程也缩短很多,加速度一般可达到2g-20g。(5)传动刚度高、推力平稳。“直接驱动”提高了传动刚度。直线电动机的布局,可根据机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受为情况来布置,通常设计成均布对称,使其运动推力平稳。

由于上述采用直线电机驱动所具有的性能上的优势,使得高速和高定位精度并存成为现实。但是，随着超高速切削、超精密加工等先进制造技术发展，对机床各项性能提出了越来越高的要求，因此对于直线电机的位置精度的要求也随之进一步提高。

发明内容

为克服上述缺陷，本实用新型提出一种直线电机驱动控制系统，进一步提高了直线电机的位置精度。

该直线电机驱动控制系统，主要由强电主回路和弱电控制电路组成，强电主回路包括调压器、限流器、空气开关、整流器、母线电容和智能功率模块IPM，弱电控制电路主要包括DSP、智能功率模块IPM驱动电路、电流检测调理电路、动子位置检测电路、电机端点检测电路，其中，电网发出的三相电接入调压器后,从调压器输出的三相电压经过空气开关和限流器加在整流器上,经过整流后变为直流电,然后经过母线电容进行稳压,而后加在智能功率模块IPM的直流侧;分别利用动子位置检测电路、电流检测调理电路和电机端点检测电路测量出所述直线电机的动子位置信号、电流信号和电机两端点信号后传入DSP中,由DSP计算出智能功率模块IPM的驱动信号，并通过智能功率模块IPM驱动电路加到智能功率模块IPM的信号输入端，从而通过控制智能功率模块IPM中IGBT的导通和关断实现三相电压的输出,以加在直线电机上。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1是根据本实用新型的直线电机驱动控制系统的电路图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图详细描述本实用新型提供的实施例。

如图1所示，该直线电机驱动控制系统主要由强电主回路和弱电控制电路组成。主回路部分包括调压器、限流器、空气开关、整流器、母线电容和IPM。其中调压器容量为9KVA,调压范围为0-430V;限流器额定电流为16A,当电流超过16A时.限流器内的保险丝会自动熔断以保护电路;空气开关选用的额定电流为32A,当电流超过该值时,开关自动关闭;整流器采用富士公司1600V/75A不可控整流桥模块,可将电网中的三相电转换为直流电;母线电容的电压值为500V,线路中采用两电容串联,容量为1100μF,在电路中起到稳压的作用;IPM为智能功率模块,内含由IGBT构成的三相逆变桥,在电路中用于将直流母线电压转换为供给直线电机的三相电。而弱电控制电路主要是由IPM驱动电路、电流检测调理电路、动子位置检测电路、电机端点检测电路等构成。IPM驱动电路是指用于为IPM供电及驱动IGBT引脚的功能电路:电流检测调理电路是对电机的电流进行采样,并调理为0-3V电压作为电流反馈信号输入DSP;动子位置检测电路是对光栅尺信号进行采样并将信号调理为A,B,Z三路,送入DSP中作为位置反馈信号;电机端点检测电路是为防止电机超出行程而在电机的两端设置了传感器,困而可将电机的行程固定在两传感器之间。

该直线电机驱动控制系统将电网发出的三相电接入调压器后,从调压器输出的三相电压经过空气开关和限流器加在整流器上,经过整流后变为直流电,然后经过母线电容进行稳压,而后加在IPM模块的直流侧;利用光栅尺、电流传感器和光电传感器测量出电机的动子位置信号、电流信号和电机两端点信号后传入DSP中,由DSP计算出IPM驱动信号加到IPM信号输入端;通过控制IPM中IGBT的导通和关断实现三相电压的输出,加在直线电机上。