[发明专利]集成式三轴伺服驱动器

说明书

本发明公开了一种集成式三轴伺服驱动器，IPM逆变电源分别为三轴独立的IPM模块逆变电路，将310V直流电变成受控的交流可变频率的交流电供应给伺服电机的电机定子线圈，DSP数字信号处理器主要负责伺服电机的控制算法、PWM产生、电流采样计算、电机转子位置计算、通讯控制、显示与键盘处理、以及与CPLD的通讯与数据互换，CPLD编程器负责与DSP数字信号处理器协调工作，主要处理编码器信号、PWM产生、驱动器的输入输出处理、整个驱动系统的报警信息处理。其可以直接替代三个独立伺服驱动器，缩小了安装空间，简化了电气电缆连接线路，提高电源利用率，多轴需要同步的场合，大大提高了同步性能。

技术领域

本发明涉及交流伺服驱动器技术领域，尤其是涉及一种集成式三轴伺服驱动器。

背景技术

随着信息技术与机械装置和动力设备的结合日益紧密，伺服驱动技术得到了迅猛的发展。在数控机床，纺织设备，包装印刷等各个自动化行业得到广泛的应用，产业机械自动化程度升级的浪潮，也为伺服驱动技术和市场的快速发展起到了强大的助推作用。然而，伺服驱动技术发展至今，一直是以单轴驱动器控制单台电机为主要模式。这个一对一控制模式，具有以下不足：

1)复杂的系统电源信号电气连接。

2)占用较大的安装位置，使电气柜子材料浪费。

3)每轴独立的功率变换回路，每轴高速旋转停车时制动的能量以发热的形式全部浪费在制动电阻上，实质上是电力能源的浪费。

4)在两轴需要同步的场合，同步控制性能效果不理想，而且外部电气线路复杂。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，所要解决的技术问题是提供一种集成式三轴伺服驱动器，其可以直接替代三个独立伺服驱动器，缩小了安装空间，简化了电气电缆连接线路，有利于控制柜的小巧化；减小电阻发热，降低无效的损耗，提高电源利用率；多轴需要同步的场合，大大提高了同步性能。

本发明是通过以下技术方案使上述技术问题得以解决。

集成式三轴伺服驱动器，驱动器硬件分为功率驱动板和控制电路板，包括电源模块，将220V交流电转换成直流电用于供给整个驱动器各部分的直流电源；功率驱动板主回路模块，将动力三相电变成310V直流电供给IPM逆变电源；IPM逆变电源，分别为三轴独立的IPM模块逆变电路，将310V直流电变成受控的交流可变频率的交流电供应给伺服电机的电机定子线圈；刹车制动电路模块，用于电机快速停车时泵升电压的泄放；三轴电流采样电路模块，为三轴共六路的电流采样电路，分别将三个独立电机的定子电流通过隔离、放大传送到数字处理器进行AD转换；串口通信模块，DSP数字信号处理器通过串口通信模块与外部上位机进行串行通讯；DSP数字信号处理器，主要负责伺服电机的控制算法、PWM产生、电流采样计算、电机转子位置计算、通讯控制、显示与键盘处理、以及与CPLD的通讯与数据互换；CPLD编程器，负责与DSP数字信号处理器协调工作，主要处理编码器信号、PWM产生、驱动器的输入输出处理、整个驱动系统的报警信息处理；报警模块，为报警逻辑处理电路，主要处理整个系统的过压、欠压、过流报警；输入输出模块，与上位机接口的输入输出功能电路；编码器处理电路模块，接受伺服电机编码器信号，输出阻抗合适的信号给CPLD处理。

作为优选，电源模块将220V交流电经过整流滤波后通过开关变压器获得5V、12V电压。

作为优选，DSP数字信号处理器的伺服通讯模块包括RS485通讯模块。

作为优选，DSP数字信号处理器连接有显示与键盘电路模块。

作为优选，串口通信模块为外部上位机接口，接受上位机发来的指令，通过隔离传送到DSP数字信号处理器中计数。

作为优选，IPM逆变电源包括X轴IPM模块、Y轴IPM模块和Z轴IPM模块，DSP数字信号处理器负责X轴的PWM产生，CPLD编程器负责Y轴和Z轴的PWM产生。