專利名稱：基于irmck201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于伺服驅(qū)動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
伺服技術(shù)從應(yīng)用至今已有50多年的歷史，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中的機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)場合。國防領(lǐng)域中的雷達(dá)跟蹤和火炮定位亦是伺服技術(shù)的重要應(yīng)用場合。伺服技術(shù)是電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)的綜合應(yīng)用。電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)每發(fā)展一步，伺服技術(shù)就產(chǎn)生一次新的飛躍，先進(jìn)控制理論的應(yīng)用，使伺服技術(shù)的跟蹤速度不斷加快、控制精度不斷提高、功能不斷完善、智能化程度越來越高。為伺服技術(shù)的更廣泛應(yīng)用奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前主流的伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品均采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。然而基于DSP的電機(jī)控制算法開發(fā)周期長，難度大，導(dǎo)致國內(nèi)的很多伺服產(chǎn)品功能不夠完善，定位精度、動(dòng)態(tài)性能等不夠理想；而且這些產(chǎn)品通常應(yīng)用于特定的某個(gè)行業(yè)，通用性不強(qiáng)。為了縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的可靠性，節(jié)約開發(fā)成本，目前又出現(xiàn)了一種趨勢就是回到全硬件實(shí)現(xiàn)上去，這是因?yàn)橐恍└咝阅艿膶Ｓ秒姍C(jī)控制芯片的出現(xiàn)。這些專用IC基于FPGA平臺，將本來用數(shù)字軟件方法實(shí)現(xiàn)的控制程序通過數(shù)字硬件設(shè)計(jì)(HDL語言)集成到芯片內(nèi)，使得復(fù)雜的軟件算法都可由芯片實(shí)現(xiàn)。其中較為典型的就是IR公司的IRMCK201，該芯片內(nèi)部集成了向量控制伺服系統(tǒng)所需的控制單元，通過硬件實(shí)現(xiàn)了通用的速度和電流控制算法。而現(xiàn)有采用IRMCK201芯片的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，一般僅適用于小功率的電機(jī)，限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種可適用于中、大功率電機(jī)，控制方式全面的基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括IRMCK201控制芯片、DSP芯片、三相整流電路、功率模塊、電流傳感器、電流芯片、伺服電機(jī)、光電編碼器，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)三相整流電路、功率模塊、伺服電機(jī)、光電編碼器依次相連，IRMCK201控制芯片分別與功率模塊、DSP芯片、電流芯片相連，功率模塊輸出端、電流傳感器、電流芯片依次相連，DSP芯片與功率模塊相連。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還包括上位機(jī)，上位機(jī)分別與IRMCK201控制芯片、DSP芯片相連。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還包括存儲器，存儲器與IRMCK201控制芯片相連。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還包括鍵盤顯示部分，鍵盤顯示部分與DSP芯片相連。
作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述IRMCK201控制芯片與功率模塊通過光耦隔離電路相連。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述電流傳感器采用霍爾傳感器。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述電流芯片采用IR2175芯片。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述DSP芯片采用TMS320LF2812芯片。其次，本發(fā)明所述功率模塊采用三菱PM75RLA120模塊。另外，本發(fā)明所述存儲器采用AT24C01存儲器。本發(fā)明有益效果:本發(fā)明通過IRMCK201控制芯片與電流傳感器、電流芯片的結(jié)合，使IRMCK201控制芯片應(yīng)用于三相380V中、大功率驅(qū)動(dòng)器成為可能。其次，本發(fā)明利用專用的電機(jī)控制芯片IRMCK201及DSP芯片，提供了一種具備位置控制、速度控制及轉(zhuǎn)矩控制三種控制模式的伺服驅(qū)動(dòng)器。設(shè)計(jì)合理，開發(fā)簡便，通用性強(qiáng)并且有良好系統(tǒng)可擴(kuò)展性。另外，本發(fā)明IRMCK201控制芯片可對電機(jī)的速度或位置進(jìn)行實(shí)施精確控制，DSP芯片可監(jiān)控直流母線電壓、電流，保護(hù)電機(jī)；具備上位通訊等功能，CAN接口實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)的通信功能。


圖1是本發(fā)明電路原理框圖。圖2是本發(fā)明閉環(huán)控制原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖所示，本發(fā)明包括IRMCK201控制芯片、DSP芯片、三相整流電路、功率模塊、電流傳感器、電流芯片、伺服電機(jī)、光電編碼器，三相整流電路、功率模塊、伺服電機(jī)、光電編碼器依次相連，IRMCK201控制芯片分別與功率模塊、DSP芯片、電流芯片相連，功率模塊輸出端、電流傳感器、電流芯片依次相連，DSP芯片與功率模塊相連。所述三相整流電路采用三相不控整流電路。的三相交流電經(jīng)三相不控整流，再經(jīng)功率模塊逆變成三相交流電供給伺服電機(jī)。三相不控整流電路的整流橋和功率模塊之間用大電容隔開，可濾掉三相不控整流電路輸出的直流電壓中含有的脈動(dòng)成分。實(shí)現(xiàn)速度環(huán)、電流環(huán)的控制，輔之以光耦隔離電路、電流采樣電路、上位機(jī)通訊接口電路、EEPROM接口電路以及模擬控制接口電路等少量的外圍電路。IRMCK201通過檢測出的兩相電流及光電編碼器信號，運(yùn)用矢量控制理論計(jì)算生成6路PWM信號，接收功率模塊的故障保護(hù)信號Gatekill并進(jìn)行處理。芯片主要負(fù)責(zé)外環(huán)即位置環(huán)的控制，外圍的一部分保護(hù)功能及鍵盤顯示部分的控制。通過DSP芯片對直流母線進(jìn)行電壓檢測，用于過壓的處理，包括泵升電壓控制(制動(dòng)電阻控制)及過壓報(bào)警部分。功率模塊通過控制開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷的占空比來獲得輸出的交變電壓序列。本發(fā)明還包括上位機(jī)，上位機(jī)分別與IRMCK201控制芯片、DSP芯片相連。通過上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)一對多的控制方式。
本發(fā)明還包括存儲器，存儲器與IRMCK201控制芯片相連。存儲器用于掉電后參數(shù)的存儲，系統(tǒng)在上電時(shí)會(huì)自動(dòng)讀取上一次設(shè)置的有效參數(shù)值。本發(fā)明還包括鍵盤顯示部分，鍵盤顯示部分與DSP芯片相連。鍵盤顯示部分顯示系統(tǒng)的各種工作及故障狀態(tài)。本發(fā)明可以通過鍵盤顯示部分或上位機(jī)配制成三種控制模式:位置控制、速度控制及轉(zhuǎn)矩控制；并可通過上位機(jī)、顯示部分監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以應(yīng)用于機(jī)械生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。所述IRMCK201控制芯片與功率模塊通過光耦隔離電路相連。所述電流傳感器采用霍爾傳感器。所述電流芯片采用IR2175芯片。所述DSP 芯片采用 TMS320LF2812 芯片。TMS320LF2812 芯片的 I/O 口與 IRMCK201的8位并口實(shí)施并行通訊，完成伺服系統(tǒng)位置環(huán)控制算法、配置參數(shù)和與上位機(jī)通訊等功倉泛。所述功率模塊采用三菱PM75RLA120模塊。所述存儲器采用AT24C01存儲器?？梢岳斫獾氖?，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括IRMCK201控制芯片、DSP芯片、三相整流電路、功率模塊、電流傳感器、電流芯片、伺服電機(jī)、光電編碼器，其特征在于三相整流電路、功率模塊、伺服電機(jī)、光電編碼器依次相連，IRMCK201控制芯片分別與功率模塊、DSP芯片、電流芯片相連，功率模塊輸出端、電流傳感器、電流芯片依次相連，DSP芯片與功率模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于還包括上位機(jī)，上位機(jī)分別與IRMCK201控制芯片、DSP芯片相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于還包括存儲器，存儲器與IRMCK201控制芯片相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于還包括鍵盤顯示部分，鍵盤顯示部分與DSP芯片相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述IRMCK201控制芯片與功率模塊通過光耦隔離電路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述電流傳感器采用霍爾傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述電流芯片采用IR2175芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述DSP芯片采用 TMS320LF2812 芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述功率模塊采用三菱PM75RLA120模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述存儲器采用AT24C01存儲器。
全文摘要
基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器屬于伺服驅(qū)動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明提供一種可適用于中、大功率電機(jī)，控制方式全面的基于IRMCK201的交流伺服驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明包括IRMCK201控制芯片、DSP芯片、三相整流電路、功率模塊、電流傳感器、電流芯片、伺服電機(jī)、光電編碼器，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)三相整流電路、功率模塊、伺服電機(jī)、光電編碼器依次相連，IRMCK201控制芯片分別與功率模塊、DSP芯片、電流芯片相連，功率模塊輸出端、電流傳感器、電流芯片依次相連，DSP芯片與功率模塊相連。
文檔編號H02P21/00GK103166558SQ20111040607
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者聞紹靖 申請人:沈陽康特機(jī)電設(shè)備有限公司