[发明专利]一种四轴集成的伺服驱动器及伺服驱动控制方法

说明书

本发明涉及一种四轴集成的伺服驱动器及伺服驱动控制方法。其主要是将4路电机的控制和驱动集成于一体，从而有效减少多轴集成的主控芯片数量，简化控制电路结构，有效降低生产与维护成本。该控制器的结构主要包括控制电路以及功率电路；控制电路包括第一基板、设置在第一基板上的MCU芯片、编码器接口模块、通讯模块、低压电源转换模块以及第一排针；功率电路包括第二基板、设置在第二基板上的整流及电源软启动模块、功率驱动模块、电压调理采样模块、制动控制模块、电流采样芯片、电流调理模块、储能电容以及第二排针。

技术领域

本发明属于工业自动化控制领域，具体涉及一种四轴集成的伺服驱动器及伺服驱动控制方法。

背景技术

随着《中国制造2025》强国战略的发布，我国的工业自动化行业得到蓬勃发展，而作为智能制造、智能装备核心和关键技术的工业控制系统、伺服电机、驱动器以及减速机等装置，更是得到大力推广和发展。伺服驱动器是工业自动化应用的核心部件，是实现电能到动能的转换装置。

目前国产伺服驱动器产品种类较多，但大部分以单轴伺服驱动器为主，而工业自动化应用中，常常需要多个电机轴协同驱动控制，如果采用多个单轴伺服驱动器，就需要较大的放置空间，布线接线也相对复杂，且每个单轴伺服驱动器均有独立的整流模块和微处理器(MCU)控制电路，形成了较大浪费。随着微处理器芯片计算能力的不断提高，低成本的单片MCU芯片也足够完成多轴电机的信号采集处理和驱动控制，因此多轴集成的伺服驱动器产品成为了伺服驱动器发展的重要方向。

近两年，市场上推出了两轴伺服驱动器，实现了一个MCU驱动两台电机运行；进而又推出了四轴伺服驱动器，采用多个MCU或FPGA相结合的多核控制方式；或有将三个两轴伺服驱动器集成在一个壳体内，一个MCU驱动两个电机轴，形成一个六轴伺服驱动器产品。也就是说现有的多轴集成方式通常使用一个MCU驱动一个或两个电机轴，再做叠加形成多轴伺服驱动器，在控制轴较多时控制芯片数目相应增加，从而消耗更多资源，成本较高。

中国专利，专利申请号201420821892.7，公开的一款多轴集成伺服驱动器，包含整流单元，控制电源单元，多个逆变单元，信号处理单元，控制单元。其中控制单元由多个处理器和辅助电路组成，与多个逆变单元一一对应，从而与电机一一对应，每个都单独给一个电机提供驱动。

但是，该专利技术存在缺陷是：实际为1个CPU控制一个轴，并没有实现多轴集成控制。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明设计出了一种四轴集成的伺服驱动器及伺服驱动控制方法，其主要是将4路电机的控制和驱动集成于一体，从而有效减少多轴集成的主控芯片数量，简化控制电路结构，有效降低生产与维护成本。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种四轴集成的伺服驱动器，包括控制电路以及功率电路；

所述控制电路包括第一基板、设置在第一基板上的MCU芯片、编码器接口模块、通讯模块、低压电源转换模块以及第一排针；

所述编码器接口模块、通讯模块、低压电源转换模块以及第一排针均与MCU芯片相互电连接；

通讯模块为EtherCAT总线通信模块或CAN通信模块；

功率电路包括第二基板、设置在第二基板上的整流及电源软启动模块、功率驱动模块、电压调理采样模块、制动控制模块、电流采样芯片、电流调理模块、储能电容以及第二排针；

所述第二排针与第一排针相互插接；功率驱动模块共设置4路，每一路功率驱动模块均包括磁耦隔离模块和IPM芯片；每路中的磁耦隔离模块与IPM芯片的信号输入端连接，IPM芯片的信号输出端用于驱动该路电机旋转；

整流及电源软启动模块将外部输入的交流电转换为直流母线电压，并将电能储存在储能电容中，给4路IPM芯片供电；