CN202309596U

CN202309596U - 伺服驱动装置

Info

Publication number: CN202309596U
Application number: CN2011203524231U
Authority: CN
Inventors: 侯毅; 孙文锋; 麻文兴
Original assignee: SHENZHEN I-CHIPSTECH TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHENZHEN I-CHIPSTECH TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-09-20

Abstract

本实用新型公开了一种伺服驱动装置，所述伺服驱动装置连接有电机，且所述伺服驱动装置与所述电机均连接有电源模块，所述伺服驱动装置包括用于控制电机转速、转向，输出电流及转子位置的微处理器，所述微处理器设置有多个用于接入各种功能模块的接口。本实用新型的伺服驱动装置性能稳定、能够外接多种功能模块。

Description

伺服驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种伺服驱动装置，更具体地说，涉及一种驱动交流电机的伺服驱动装置。

背景技术

伺服驱动装置在许多高科技领域上都得到了广泛的应用，如数控机床、机器人、包装设备、雷达、军用武器随动***、航空航天以及变频器等众多领域中。随着各个领域的飞速发展，对伺服驱动装置的要求也日益严格，不同的应用环境对伺服驱动装置的性能要求也不尽相同。

现有的交流永磁同步伺服电机和编码器在伺服驱动装置中得到了广泛的应用。在对电机的控制过程中，包括电机的转速、转向，输出电流及转子位置以及人机界面在内所必需的控制算法都应该在高性能微处理器里完成，这对微处理器的性能提出更高的要求，为了满足伺服驱动装置控制的高实时性的要求，大容量内存空间、丰富外设功能及稳定可靠的性能。

因此，提供一种具备新型微处理器的伺服装置成为了迫切需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供一种性能稳定、能够外接多种功能模块的伺服驱动装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种伺服驱动装置，所述伺服驱动装置连接有电机，且所述伺服驱动装置与所述电机均连接有电源模块，所述伺服驱动装置包括用于控制电机转速、转向，输出电流及转子位置的微处理器，所述微处理器设置有多个用于接入各种功能模块的接口。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述微处理器还设置有相互连接的用于控制电机转速、转向，输出电流及转子位置的事件管理单元和通过所述接口连接所述功能模块的中央处理单元；

所述接口包括数字输入输出接口和串行外设接口；

所述微处理器还设置有与所述事件管理单元连接的通讯模块。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述伺服驱动装置还包括整流逆变模块，所述电源模块通过所述整流逆变模块向电机与微处理器供电。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述整流逆变模块包括用于向所述微处理器供电的整流滤波单元及用于将所述整流滤波单元输出的电流逆变后供应给所述电机的逆变单元，所述逆变单元通过光电耦合模块与所述微处理器相连。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述伺服驱动装置还包括电流采样信号调理模块，所述电流采样信号调理模块连接所述电机，并通过所述通讯模块与所述事件管理单元连接。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述电机设置有用于获取转子位置信息的增量式编码器，所述增量式编码器上设置有编码器接口；

所述伺服驱动装置还包括复杂可编程逻辑器件CPLD单元，所述CPLD单元通过所述编码器接口连接增量式编码器，并通过通讯模块连接所述事件管理单元。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述功能模块包括外部存储模块，所述外部存储模块通过所述串行外设接口连接所述中央处理单元。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述功能模块包括键盘显示模块与故障检测模块，所述键盘显示模块与故障检测模块分别通过所述数字输入输出接口连接所述中央处理单元，所述故障检测模块连接整流逆变模块。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述电机为交流伺服电机。

在本实用新型所述的伺服驱动装置中，所述交流伺服电机为交流永磁同步伺服电机。

本实用新型一种的有益效果为：本实用新型的伺服驱动装置设置多接口的微处理器，可以接入多种功能模块，同时能够接入外部存储设备，增大其存储容量；所述微处理器用于控制电机转速、转向，输出电流及转子位置，接收电机的反馈信号并对其相应地进行控制，与电机形成一个闭环控制，性能稳定。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是根据本实用新型伺服驱动装置一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的伺服驱动装置用于驱动电机7转动，并对电机7的转速、转向，输出电流及转子位置进行控制，伺服驱动装置连接电机7，并且有电源模块9分别连接伺服驱动装置与电机7。伺服驱动装置包括用于控制电机7转速、转向，输出电流及转子位置的微处理器1，微处理器1设置有多个接口，用于接入各种功能模块。本实施例的微处理器的编辑语言可采用C语言与汇编语言混合编写，方便维护、升级。本实施例采用的微处理器为英飞凌单片机，型号为XE164，但不限于本实施例选用的产品和型号。

此外，本实用新型中的电机7为交流伺服电机；优选的是采用交流永磁同步伺服电机。

微处理器还设置有事件管理单元10、中央处理单元11和通讯模块12。事件管理单元10用于控制电机7转速、转向、输入电流及转子位置；中央处理单元11连接功能模块并用于处理功能模块上传的数据并对其做出反馈，中央处理单元11通过接口与功能模块相连接；中央处理单元11与事件处理单元10相连；

接口包括数字输入输出接口(数字IO接口)和串行外设接口(SPI接口)；

功能模块包括外部存储模块4、键盘显示模块5、故障检测模块6等。

通讯模块12与事件管理单元10连接，用于电机7与微处理器1间的信息交换。通讯模块12设置有正交编码脉冲通道(QEP通道)和用于模数转换通道(AD通道)。

电机7与电源模块9之间设置有整流逆变模块8，整流逆变模块8包括整流滤波单元81与逆变单元，将市电的实现一个“交流-直流-交流”转变，即整流滤波再进行逆变的过程，从而形成适合于电机7的电流。同时整流滤波单元81与微处理器1相连，将经过整流滤波而未经逆变的电压供给微处理器1。本实施例供给微处理器1的电压为正5V，大大简化了供电方式。

整流逆变模块8的逆变单元82通过光电耦合模块13直接与微处理器1中的事件管理单元10相连。事件管理单元10输出脉冲宽度调制PWM信号，该信号通过光电耦合模块13直接进入逆变单元块82，改变逆变单元82的电流转换机制，从而改变输出给电机7的电流，从而改变电机7运行时的转速与转向。

电机7在运行过程中会产生输入电流的反馈信号。因此，伺服驱动装置还包括用于采集该反馈信号的电流采样信号调理模块2，电流采样信号调理模块2采集到反馈信号后，通过通讯模块12上的AD通道将该反馈信号传输给事件管理单元10。事件处理单元10对反馈信号进行分析处理，并相应地发出PWM信号，通过光电耦合模块13发送给逆变单元82，从而对输入的电流进行调整。

电机7在运行过程中会产生转子位置的反馈信号。电机7设置有用于获取转子位置信息的增量式编码器71，增量式编码器71上设置有编码器接口；同时，伺服驱动装置还包括复杂可编程逻辑器件CPLD单元3，CPLD单元3通过编码器接口连接增量式编码器71，并通过通讯模块12的QEP通道连接事件管理单元10。CPLD单元从增量式编码器71获取转子位置信息后，通过QEP通道传输给事件管理单元10；事件管理单元10对转子位置信息进行分析处理后，如需调整转子位置，事件管理单元10通过QEP通道将调整信号发送给CPLD单元3，CPLD单元3通过编码器接口反馈给增量式编码器71，从而实现对电机7的控制。

伺服驱动装置还设置有外部存储模块4和键盘显示模块5，外部存储模块4通过SPI接口连接中央处理单元11，键盘显示模块5通过数字IO接口连接中央处理单元11。事件管理单元10对电机7的转速、转向、输出电流及转子位置等进行控制调整之后，将控制参数上传至中央处理单元11，中央处理单元11对上传的控制参数在键盘显示模块12进行显示，并可通过键盘显示模块12进行按键操作来输入数据或执行操作命令，该数据或命令回传给中央处理单元11，中央处理单元11将其传输给事件管理单元进行分析处理，并相应地控制调整电机7的运行；最终中央处理单元11将最优的控制参数发送给外部存储模块4进行保存。

伺服驱动装置还设置有故障检测模块6，故障检测模块6通过数字IO接口连接中央处理单元11。故障检测模块6连接直流滤波单元81，并对其进行检测，当电源模块9工作异常时，故障检测模块6会从直流滤波单元81检测到一个异常信号，故障检测模块6将该异常信号上传给中央处理单元11，中央处理单元11对报警信号进行分析处理，并将对事件管理单元10发出停止信号，事件管理单元10收到停止信号后控制电机7使其停止工作。

本实用新型的伺服驱动装置接入的功能模块不限于上述三种，可根据实际情况进行相应地增减。

本实用新型的伺服驱动装置设置多接口且高性能的微处理器1，通过接口可以接入多种功能模块，充分利用微处理器1的性能；同时微处理器1也能够接入外部存储设备，增大其存储容量；所述微处理器1用于控制电机转速、转向，输出电流及转子位置，接收电机的反馈信号并对其相应地进行控制，与电机形成一个闭环控制，性能稳定。

虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。

Claims

1.一种伺服驱动装置，所述伺服驱动装置连接有电机(7)，且所述伺服驱动装置与所述电机(7)均连接有电源模块(9)，其特征在于，所述伺服驱动装置包括用于控制电机(7)转速、转向，输出电流及转子位置的微处理器(1)，所述微处理器(1)设置有多个用于接入各种功能模块的接口。

2.根据权利要求1所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述微处理器(1)还设置有相互连接的用于控制电机(7)转速、转向，输出电流及转子位置的事件管理单元(10)和通过所述接口连接所述功能模块的中央处理单元(11)；

所述接口包括数字输入输出接口和串行外设接口；

所述微处理器还设置有与所述事件管理单元连接的通讯模块(12)。

3.根据权利要求2所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述伺服驱动装置还包括整流逆变模块(8)，所述电源模块通过所述整流逆变模块(8)向电机(3)与微处理器(1)供电。

4.根据权利要求3所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述整流逆变模块(8)包括用于向所述微处理器(1)供电的整流滤波单元(81)及用于将所述整流滤波单元输出的电流逆变后供应给所述电机(3)的逆变单元(82)，所述逆变单元(82)通过光电耦合模块(13)与所述微处理器(1)相连。

5.根据权利要求4所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述伺服驱动装置还包括电流采样信号调理模块(2)，所述电流采样信号调理模块(2)连接所述电机(7)，并通过所述通讯模块(12)与所述事件管理单元(10)连接。

6.根据权利要求5所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述电机(7)设置有用于获取转子位置信息的增量式编码器(71)，所述增量式编码器(71)上设置有编码器接口；

所述伺服驱动装置还包括复杂可编程逻辑单元CPLD单元(3)，所述CPLD单元(3)通过所述编码器接口连接增量式编码器(71)，并通过通讯模块(12)连接所述事件管理单元(10)。

7.根据权利要求6所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述功能模块包括外部存储模块(4)，所述外部存储模块通过所述串行外设接口连接所述中央处理单元(11)。

8.根据权利要求7所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述功能模块包括键盘显示模块(5)与故障检测模块(6)，所述键盘显示模块(5)与故障检测模块(6)分别通过所述数字输入输出接口连接所述中央处理单元(11)，所述故障检测(6)模块连接整流逆变模块(8)。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述电机(7)为交流伺服电机。

10.根据权利要求9所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述交流伺服电机为交流永磁同步伺服电机。