[实用新型]一种基于自抗干扰控制器的伺服驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机的驱动控制技术领域，具体涉及一种基于自抗干扰控制器的伺服驱动器。

背景技术

永磁同步电机由于谐波少、转矩的精度高，常用于交流伺服系统和高性能的调速系统。交流伺服系统涉及的学科和技术领域包括了电机技术、材料技术、计算机技术、控制技术、微电子技术、电力电子技术、传感技术、网络技术等，属多学科、多技术领域交叉的典型光机电一体化产品。各学科和技术领域中的最新成果都能很快在现代高性能交流伺服系统中得到应用，甚至会对其基本设计思想产生影响。总的来说，软件、电子、通信和半导体技术的快速发展直接推动了交流伺服系统的换代，导致新产品换代周期从本世纪初时的5年左右缩短到2-3年。现代高性能交流伺服系统并不是一个孤立的产品或系统，他是现代运动控制系统的核心，是各类高技术智能化装备的基础性、关键性部件。甚至可以毫不夸张地讲，采用高性能伺服系统是制造业实现自动化、信息化和智能化水平的标志。“三化”的水平越高，其与周边产品及产业的关联度及相互依存度就越高，因此现代高性能交流伺服系统是促进制造业转型升级、实现可持续发展的关键产品。

永磁同步电机矢量控制交流调速系统能获得良好的动静态特性，其速度调节器一般为PID控制器。PID控制器具有结构简单、稳定性好、稳态精度高等优点，特别是对于线性定常系统的控制非常有效。但PID控制器的设计过于依赖控制对象的模型，参数鲁棒性较差，很难达到高精度的控制要求。在调速范围要求很宽的情况下，它无法同时满足响应速度快、稳态精度高的要求，在低速时甚至无法正常运行。而且作为速度调节环的PID控制器还存在控制器参数难整定的问题，整定一组较为合适的PI参数费时又费力，而且被控对象发生变化时需要重新整定。

实用新型内容

为解决现有技术中的伺服驱动器无法同时满足响应速度快、稳态精度高的要求，在低速时甚至无法正常运行的技术缺陷，本实用新型设计出一种具有DSP控制器的伺服驱动器，实现了提高响应速度、提高稳态精度的目的，同时也避免了伺服驱动器在低速时无法正常运行的技术缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于自抗干扰控制器的伺服驱动器，包括整流器、IPM逆变器、信号采集单元以及DSP控制器，整流器、IPM逆变器、信号采集单元以及DSP控制器顺次连接；整流器的输出端通过辅助电源与DSP控制器的输入端相连接；DSP控制器的输出端与IPM逆变器的控制端相连接；DSP控制器内部安装有自抗干扰控制器。

整流器、IPM逆变器、信号采集单元以及DSP控制器顺次连接，为DSP控制器提供电流和电压信号；整流器的输出端通过辅助电源与DSP控制器的输入端相连接，整流器和辅助电源的供电模式为市电，对工作环境要求低，整流器将市电转换成幅值在310V左右的直流电，辅助电源将市电转换成DSP控制器需要的15V、3.3V等合适的电压，DSP控制器的输出端与IPM逆变器的控制端相连接，实现DSP控制器对IPM逆变器的反馈控制。IPM逆变器在DSP控制器的控制下不断的开通和关断，将直流母线的310V的直流电逆变成有效值为220V的交流电，供给永磁同步电机的定子侧，有效驱动电机（IPM逆变器自身带有预驱和保护功能）。DSP控制器内部安装有自抗干扰控制器，自抗干扰控制器具有实时估算并补偿系统内外扰动的功能，不依赖被控对象模型。自抗扰控制技术的核心是把系统的未建模动态和未知外扰作用都归结为对系统的“总扰动”而进行估算并给以补偿，它的结构简单且参数适应性广。整个伺服驱动器响应速度快、稳态精度高，在低速时也可以正常运行。

优选的，该伺服驱动器还包括连接在整流器与IPM逆变器之间的滤波器。上述滤波器可以将整流器整流出来的直流电中的纹波部分有效滤除。

优选的，该伺服驱动器还包括连接在滤波器与IPM逆变器之间的制动器。上述制动器为串接在电路中的大功率电阻或制动单元，可以有效吸收直流母线上泵升的电压，保护伺服驱动器的其他硬件。

优选的，信号采集单元包括电流采集卡和电压采集卡。上述电流采集卡是由毫欧电阻组成的驱动器输出电流采集电路，为DSP控制器矢量控制算法的实现提供电流信号。上述电压采集卡是由毫欧电阻组成的驱动器输出电压采集电路，为矢量控制算法的实现提供电压信号。