[发明专利]采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种伺服系统直流母线电压采样电路。

背景技术

目前在伺服系统上，现有技术的母线电压采样电路(参见图1)主要由采样分压电阻、平衡电阻、线性光耦、运算放大电路、模数转换电路组成；线性光耦初级的正端与采样分压电阻连接，线性光耦初级的负端与平衡电阻连接，线性光耦的次级与运算放大电路的输入端连接；模数转换电路的输出端与控制电路连接，输出数字信号传输给控制电路，使控制电路能够检测直流母线上的电压变化。

现有技术的直流母线电压采样电路的电路原理是，母线P、N上串联电阻R1、R2，经分压后得到的一个模拟电压信号，为线性光耦的初级输入，线性光耦次级输出一对差动的电压信号，输入与输出之间在一定范围内是一种线性的当量关系。输出的差动电压信号经过运算放大电路得到单端模拟电压信号后由A/D转换电路输出数字信号给控制电路，通过软件计算得到实际电压值。在这种电路中，线性光耦是实现电压采样的核心器件，线性光耦的线性度直接影响到电压采样的准确性。

现有技术的直流母线电压采样电路的缺点是：

1.采用线性光耦，通过线性光耦来实现模拟电压的比例转换，而线性光耦的线性范围小，输入输出的线性较差，并且随温度变化较大。

2.电路较为复杂，需要很多器件，如运算放大电路以及A/D转换电路，从而降低了采样电路的可靠性。

3.通过A/D转换芯片来实现模拟电压信号到数字量的转换，其精度受A/D转换芯片位数的限制，在原有硬件基础上不可以通过软件的方式提高其精度。

发明内容

本发明要解决现有伺服系统直流母线电压采样电路存在输入输出线性较差、可靠性低、精度低的问题，提供了一种输入输出线性度好、可靠性高、精度高的采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路。

本发明的技术方案：

采用电压转频率的伺服系统直流母线电压采样电路，其特征在于：包括电阻采样分压电路、V/F转换电路、隔离光耦电路，所述电阻采样分压电路与直流母线连接，得到输入电压V_in，通过分压使V_in在母线满压时为10v左右；

所述V/F转换电路的输入端与电阻采样分压电路连接，将输入电压值转换为频率和电压成正比关系的脉冲频率信号；

所述隔离光耦电路的初级正端与V/F转换电路输出端连接，所述隔离光耦电路的次级与DSP的I/O连接，将相同频率的脉冲信号输入到DSP中得到对应的数字量。

进一步，所述电阻采样分压电路包括第十电阻、第十一电阻，所述第十电阻和第十一电阻的并接端与V/F转换电路的输入端连接，所述第十电阻的另一端与直流母线的VDC端连接，第十一电阻的另一端与直流母线的PG端连接。

进一步，所述的V/F转换电路包括V/F转换芯片，所述V/F转换芯片的第七引脚与第一电阻和第一电容连接，第一电阻的另一端与第十电阻和第十一电阻的并接端连接，第一电容的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第六引脚与第三电容连接，第三电容的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第一引脚与第三电阻连接，第三电阻的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第五引脚与第二电阻和第二电容连接，第二电阻的另外一端与VCC端连接，第二电容的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第八引脚与VCC端连接；V/F转换芯片的第四引脚与GND端连接；V/F转换芯片的第二引脚与第四电阻连接，第四电阻的另外一端与GND端连接；V/F转换芯片的第三引脚与第五电阻和光耦隔离电路的输入端连接，第五电阻的另外一端与VCC连接。

进一步，所述隔离光耦电路包括隔离光耦，隔离光耦初级正端与第六电阻、第四电容以及V/F转换芯片的第三引脚连接，第六电阻和第四电容的另外一端与GND端连接；隔离光耦初级负端与GND端连接；隔离光耦次级正端与第七电阻和DSP连接，第七电阻的另外一端与VCS端连接；隔离光耦次级负端与SGND端连接；隔离光耦电源端与VCS连接。

伺服电机通过本发明在直流母线电压采样获得的电压值基础上，通过系统对运动趋势的预期，可以实现预知泵升。在电机减速或停止动作刚要开始时，打开泄放回路，提前泵升。不用等到电机减速或停止动作开始后，再生制动时产生电能使直流母线电压上升到泵升泄放阈值后，再打开泄放回路，降低直流母线电压。预知式的智能泵升，可以防止直流母线电压的上升过程。实时采集到的电压值的精度比较高，可以将该值参与矢量控制运算，提高整个伺服系统的性能。

本发明的优点和积极效果：