[发明专利]一种现场总线型交流电机驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及总线网络通信技术领域，尤其是涉及一种具备现场总线通信与交流电机驱动一体化功能的CANopen电机驱动装置。

背景技术

作为一种新兴的工业现场总线协议，CANopen正在得到更多更广泛的应用，但是它还有很多方面还处于待开发或正在开发阶段，尤其是关于驱动装置的开发。目前，国内外对于CANopen有了相对成熟的开发方案，但是涉及到具体的驱动装置，很少有企业或机构在从站的基础上特别的设计负载驱动单元。有关CANopen驱动装置的设计，目前大多数企业都是直接把驱动装置与可编程序控制器相连或采用“CANopen+固态继电器”的方法，这样带负载的方式在小规模的应用上可以达到要求，在大规模集成化的应用上，这两种方式不仅用线较多、繁杂，而且整体驱动装置成本很高，没有达到大多数人的认可。

发明内容

本发明的目的是解决工业系统中CANopen驱动装置设计问题，提供一种现场总线型交流电机驱动装置。该装置同时具有CANopen现场总线通信功能和三相交流电机的驱动功能，通信符合CiA定义的CANpen协议标准以及DS301规定，电机驱动装置可直接驱动一台三相交流电机，并且可以通过无触点固态接触器开关方式，实现三相交流电机直接驱动，能满足连续或频繁断续工作要求。

本发明提供的现场总线型交流电机驱动装置包括：

CANopen通信接口单元：硬件结构包括双向连接的微处理器（自带CAN控制器）和CAN收发器；该接口单元用于与CANopen现场总线之间进行数据交换，微处理器主要完成对处理器内部CAN控制器初始化等工作，并利用微处理器内嵌的CANopen协议栈代码，完成与CANopen总线的数据通信；

输入信号接口单元：主要由输入光耦隔离电路构成，并与CANopen通信接口单元中的微处理器连接；外部24V输入信号通过输入光耦电路，完成对输入信号的处理，并将输入状态信息传送给微处理器进行接收；

三相交流电机驱动接口单元：包括与CANopen通信接口单元中的微处理器连接的功率驱动电路，以及同时与功率驱动电路连接的三相输出光耦隔离电路，三相输出光耦隔离电路分别经双向可控硅连接三相交流电机的三个电极；该接口单元接收CANopen通信接口单元中的微处理器的输出信号后，经过光耦隔离电路完成对双向可控硅进行交流电的通断操作来驱动负载，这样可直接驱动一台三相交流电机。

所述的CANopen通信接口单元中的微处理器为AT90CAN128，AT90CAN128是具有CAN控制器的AVR微处理器，一片AVR芯片上集成了微处理器和CAN控制器的功能。它通过内部的Mob设置CAN帧格式和存放数据，与CAN收发器完成CAN的收发，运行整个软件协议栈代码进行与CANopen总线的数据通信；

所述CANopen通信接口单元中的CAN收发器为CTM1050，是具有隔离功能的高速CAN收发器，主要完成将微处理器AVR内CAN控制器发出的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，具有隔离功能和ESD保护作用。

所述三相交流电机驱动接口单元中的光耦隔离电路输入侧接收微处理器I/O口传输的开关电信号，并对信号进行信号的隔离和转换，输出驱动侧连接双向可控硅的使能驱动G端，这样光耦完成了开关信号与双向可控硅驱动芯片的信号隔离和开关作用。

双向可控硅：三路双向可控硅触发G端接收光耦电路发出的触发信号，三路输入端接入380V三相交流电，三路输出端接三相交流电机。这样，通过光耦电路的触发信号就可以对三相交流电机的启停进行控制。在双向可控硅的选择上，可根据负载的要求选择合适功率的双向硅芯片。

由于微处理器I/O口信号要驱动三路光耦输入侧，一般的，要在微处理器和光耦驱动电路之间增加驱动电路。这样微处理器将信号按照其光耦输入侧毫安电路级别的要求，转换为三路灌电流信号使能光耦隔离电路。

此外，装置在双向硅的输入和输出测设计了并联的阻容吸收电路和压敏电阻，他们能够有效吸收和消耗电路断开时感性负载产生的自感电动势，可防止过电压造成的负载绝缘击穿可有效抑制操作过电压的瞬间振荡和高频电流，使过电压的波形变缓，陡度和幅值降低，再加上电阻的阻尼作用，使高频振荡迅速衰减。

本发明的优点和有益效果：