[发明专利]多功能双轴伺服驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流伺服驱动器，特别涉及一种多功能的双轴交流伺服驱动器。

背景技术

交流伺服系统是数控机床、机器人、各种产业机械以及国防装备的重要执行机构，工作原理不同的交流异步伺服电机和交流同步伺服电机都获得了广泛的应用。

在交流伺服驱动系统的使用过程中，根据应用场合不同，对交流伺服电机的要求也不相同。

交流异步伺服电机制造简单，容易实现大功率、高转速（比如3000转/每分以上），制造成本低廉,但是控制复杂，算法繁琐，不易实现高精度控制；交流同步伺服电机控制简单，但是不易实现较高转速，适合中低转速（3000转/每分以下）的场合，尤其是交流同步伺服电机的主要原材料是由稀土制成的永磁磁钢，使得其造价高昂。尤其是中高功率（3KW以上）的交流同步伺服电机，造价大大高于交流异步伺服电机。

基于这些特点，在不同的应用领域，交流异步伺服电机和交流同步伺服电机都获得了广泛的应用。比如，通常情况下，数控机床的主轴电机使用功率为3.7-55KW、转速高达8000转/分以上的交流异步伺服电机；而数控机床的进给电机使用功率为0.4-7.5KW、转速3000转/分以下的交流同步电机。

现有的技术中，交流异步电机伺服系统都是单轴伺服系统，即一台伺服驱动器只能控制一台交流异步伺服电机。

随着DSP技术和FPGA技术的进步，以及对成本控制的要求，已经能够使用单片DSP辅以单片FPGA实现对两台电机进行控制。

中国专利CN201340542Y公开了一种双轴驱动伺服控制系统，其包括交流伺服驱动器和受所述交流伺服驱动器控制的第一轴和第二轴,所述交流伺服驱动器包括用于驱动所述第一轴和第二轴的双轴驱动单元、第一轴编码器、第二轴编码器,用于向第一轴和第二轴发送指令的指令接口,用于接收第一轴输出信号的第一轴输出接口和用于接收第二轴输出信号的第二轴输出接口。由于其每一个轴只有一个编码器和一个输出接口，因此，可以推断其采用并非是全闭环控制。

中国专利CN201118497Y公开了一种双电机同步伺服驱动器,其包括DSP系统控制模块和电机功率驱动模块,通过控制接口接成一体；DSP系统控制模块中数字信号处理器通过CAN总线接口、RS232接口与上位计算机或控制系统相连接,实现实时通信,还通过码盘接口同时连接电机码盘,对电机的闭环控制；电机功率驱动模块中的开关电源电路通过电源接口为电机功率驱动模块供电；过流保护电路、功率驱动电路通过控制接口与DSP系统控制模块中的数字信号处理器通信,功率驱动电路输出接过流保护电路,并与直流电机连接。

现有上述双电机伺服驱动器存在以下的缺点：仅通过设在电机轴上的码盘对电机轴输出的转速进行控制，而对于电机输出轴驱动的机械执行元件不能实现全闭环控制，即不能实时调整因传动机构导致的传动误差，因此，其控制精度不高。现有的双轴伺服控制器还存在电机反馈的类型单一，不能适合多种类型的编码器。控制模块与上位机间没有通讯接口。控制模块的A/D、D/A转换电路的精度低，不利于上位机与控制模块之间数据传送。两台被控电机中因一台电机的启动或制动时，会引起的直流母线电压波动，从而会引起另一台电机的转速波动。控制模块也没有与计算机通讯的USB接口，不方便产品调试及参数设定。

发明内容

本发明的目的在于解决现有双轴伺服驱动器不能实现全闭环控制，因此控制精度低的问题。

本发明的另一目的是解决现有双轴伺服驱动器没有通讯接口的问题。

本发明的又一目的是解决现有的双轴伺服控制器还存在电机反馈的类型单一的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种多功能双轴伺服驱动器，包括一主控制模块和功率模块；

所述主控制模块包括：

数字信号处理器（DSP），用于接收上位机指令；处理I/O数据；接收并处理由设在两台被控电机上的两个用于测量电机转子位置和速度的第一反馈元件反馈的反馈信号；接收并处理功率控制模块发出的两台被控电机的电流反馈信号；向两台被控电机发出脉冲宽度调制信号（PWM）；

第一可编程逻辑器件，用于接收I/O数据，并通过数据总线传送给所述数字信号处理器（DSP）；用于作为接口芯片接收上位机的脉冲指令；

第一反馈信号转换电路，用于接收两台被控电机上的第一反馈元件的反馈信号，并输送给所述数字信号处理器（DSP）；

所述功率模块包括：

三相交流电源；

整流电路，用以将交流电源转换成直流电源；