本發(fā)明涉及超聲電機驅動控制、以及壓電微位移驅動控制領域，特別涉及宏微驅動壓電直線電機的驅動控制裝置及方法。

背景技術：
大行程、高精度定位技術一直以來都是工程領域研究的熱點之一。近年來，隨著大量精密高科技工程項目的展開，如生物醫(yī)藥工程、微型機械制造、集成電路制造、薄膜技術、納米技術、基因工程、特種加工技術等，高精密定位成為迫切需要解決的關鍵技術之一?；趥鹘y(tǒng)電磁式電機等構建的大行程精密定位平臺的精度一般限制在微米級；而以壓電陶瓷微驅動為代表的微驅動器的定位精度能夠達到納米級，但行程只能達到幾十微米。為了實現(xiàn)大行程、精度在納米級的定位控制，宏微結合驅動技術成為有效的解決方案；當前宏微位移驅動平臺普遍借助于旋轉電動機的旋轉運動，加上滾珠絲杠而獲得大行程直線運動，再加上微運動臺，能達到十幾納米的精度。但由于位移定位系統(tǒng)采用了2種驅動元件，驅動控制系統(tǒng)需要宏、微2套位移驅動系統(tǒng)，且由于存在機械動力傳送中間環(huán)節(jié)，使得整個系統(tǒng)結構復雜、龐大，難以同時滿足當今電子信息產(chǎn)業(yè)定位速度、精度等方面的技術要求。壓電驅動器作為一種新型運動驅動元件，與傳統(tǒng)的驅動元件相比較，壓電驅動器具有高分辨率、響應速度快、功耗小、無電磁干擾、可微型化、低速大推力等優(yōu)點。因此基于壓電驅動器的精密定位技術得到了學術界和產(chǎn)業(yè)界的重視。新型宏微驅動壓電直線電機借鑒現(xiàn)有微驅動和直線型超聲電機原理和技術，將宏驅動與微驅動有機結合并集成創(chuàng)新為集宏微運動于一體的新型直線電機，能夠實現(xiàn)宏微直線運動。以宏微驅動壓電直線電機構建的位移定位平臺，具有傳動系統(tǒng)結構簡單、運動機構的可靠性高、運動機構的位置分辨率達到納米級、響應速度快等優(yōu)點。以宏微驅動壓電直線電機作為大行程、高精密定位平臺的執(zhí)行機構，為了能夠充分發(fā)揮宏微驅動壓電直線電機的宏運動和微位移優(yōu)點，以及系統(tǒng)的定位平臺的可靠性，需要與之匹配的宏微驅動控制器。目前有關超聲電機和壓電陶瓷微驅動器的研究很多，具體涉及到驅動器的拓撲電路結構、超聲信號發(fā)生器、驅動器控制方式、供電方式等方面，并取得了一系列的成果；但縱觀現(xiàn)有的壓電陶瓷微驅動器及超聲電機驅動器的研究現(xiàn)狀，關于宏微運動一體 化壓電直線電機，以及其宏微驅動控制器的相關文獻或專利僅有申請人為華南農(nóng)業(yè)大學，發(fā)明人為梁莉、許志林、張鐵民，于2014年3月26日公開的發(fā)明專利申請《一種直線驅動器的宏微驅動電源及其控制方法》，其申請?zhí)枮?01310667149.X，公開號為CN103683967A。發(fā)明專利申請CN103683967A為宏微驅動壓電直線電機提供了可靠的電源，實現(xiàn)了超聲換能器驅動電源與壓電陶瓷驅動電源一體化；但并未解決如何驅動控制宏微驅動壓電直線電機的問題。

技術實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供宏微驅動壓電直線電機的驅動控制裝置及方法，能夠輸出壓電直線電機宏、微運動所需的驅動控制信號，實現(xiàn)了宏微運動一體化壓電直線電機的宏微驅動控制。本發(fā)明驅動控制裝置通過以下的技術方案實現(xiàn)：宏微驅動壓電直線電機的驅動控制裝置，包括可控整流電路、正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路、光電耦合隔離驅動電路、2相交流輸出逆變電路及微控制器電路，微控制器電路分別與可控整流電路、正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路、光電耦合隔離驅動電路連接，2相交流輸出逆變電路分別與正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路、光電耦合隔離驅動電路連接；在微控制器電路的協(xié)調(diào)控制下，正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路將可控整流電路的輸出直流電經(jīng)過升壓處理，輸出正負直流電壓作為2相交流輸出逆變電路的電源；微控制器電路對2相交流輸出逆變電路輸出控制信號，所述控制信號經(jīng)光電耦合隔離驅動電路隔離放大后，驅動2相交流輸出逆變電路產(chǎn)生宏運動所需的正弦驅動信號或微運動所需的直流驅動信號。所述可控整流電路包括過零檢測電路、觸發(fā)脈沖放大電路及可控全橋整流電路；所述可控全橋整流電路的整流回路上設有晶閘管；所述觸發(fā)脈沖放大電路連接在所述晶閘管與微控制器電路之間；所述過零檢測電路連接在市電與微控制器電路之間，用于檢測市電的自然過零點，產(chǎn)生同步脈沖，并將同步脈沖輸入微控制器電路；微控制器電路收到所述同步脈沖后開始定時，定時結束產(chǎn)生控制角為a的晶閘管觸發(fā)脈沖驅動信號，觸發(fā)脈沖放大電路對微控制器產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖驅動信號進行放大；放大后的觸發(fā)脈沖驅動信號觸發(fā)可控全橋整流電路的晶閘管導通，調(diào)整可控整流電路的整流輸出電壓值。所述可控全橋整流電路的整流橋主要由晶閘管Q6、晶閘管Q7、二極管D18、二極管D19組成。所述觸發(fā)脈沖放大電路包括依次連接的光耦集成芯片U5、三極管Q9、三極管Q8以及脈沖變壓器T2，光耦集成芯片U5與微控制器電路連接，脈沖變壓器T2與可控全橋整流電路連接。所述驅動控制裝置還包括分別與微控制器電路、光電耦合隔離驅動電路、可控整流電路、 正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路、2相交流輸出逆變電路連接的多路獨立直流輸出高頻開關電路；多路獨立直流輸出高頻開關電路輸出直流電，為微控制器電路、光電耦合隔離驅動電路、可控整流電路、正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路、2相交流輸出逆變電路供電。所述正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路采用半橋拓撲電路結構、全橋拓撲電路結構或推挽拓撲電路結構。所述半橋拓撲電路結構包括MOSFET管Q10、MOSFET管Q11，以及MOSFET驅動電路、帶抽頭高頻變壓器、全橋高頻整流電路；帶抽頭高頻變壓器的初級側與MOSFET管Q10、Q11連接，次級側與全橋高頻整流電路連接；微控制器電路輸出的PWM脈沖驅動信號經(jīng)過MOSFET驅動電路放大后驅動MOSFET管Q10和Q11通斷，全橋高頻整流電路輸出正負絕對值相同的直流電作為2相交流輸出逆變電路的電源；所述MOSFET驅動電路采用集成驅動芯片、光電耦合驅動電路或者脈沖變壓器驅動電路。所述2相交流輸出逆變電路為由4個MOSFET管Q1、Q2、Q3及Q4構成的逆變橋電路，其中由Q1、Q3構成一橋臂，Q2、Q4構成另一橋臂；在微控制器電路的控制信號作用下，4個MOSFET管完成通斷切換，輸出宏運動所需的正弦驅動信號，或微運動所需的直流驅動信號；所述4個MOSFET管所需的驅動信號由微控制器電路輸出的控制信號經(jīng)過光電耦合隔離驅動電路放大。所述光電耦合隔離驅動電路包括4片MOSFET門驅動光電耦合集成芯U1、U2、U3及U4，U1、U2組成的光電耦合隔離驅動電路用于驅動MOSFET管Q1、Q2，U3、U4組成的光電耦合隔離驅動電路用于驅動MOSFET管Q3、Q4。本發(fā)明驅動控制方法通過以下的技術方案實現(xiàn)：基于上述驅動控制裝置的宏微驅動壓電直線電機的驅動控制方法，包括以下步驟：(1)上電后，由微控制器電路初始化各個模塊；(2)初始化后，微控制器電路檢測輸入的參數(shù)信號，并根據(jù)參數(shù)信號，決定是作宏驅動還是微驅動，以及驅動信號的各項參數(shù)；然后輸出可控整流電路所需的觸發(fā)脈沖控制信號，輸出正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路所需的PWM驅動信號，輸出2相交流輸出逆變電路所需的SPWM/PWM驅動信號；(3)根據(jù)設定的指令信息，或從位移測量系統(tǒng)輸出的位移反饋信息，工作在宏運動驅動工作模式時，初始化完參數(shù)后，微控制器電路產(chǎn)生控制信號，協(xié)調(diào)控制可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，使其輸出恰當?shù)闹绷麟妷褐?，?jīng)過2相交流輸出逆變電路輸出宏運動的驅動信號調(diào)節(jié)宏微驅動壓電直線電機的運行狀態(tài)；(4)根據(jù)設定的指令信息，或從位移測量系統(tǒng)輸出的位移反饋信息，工作在微運動驅動 工作模式時，初始化完參數(shù)后，微控制器電路產(chǎn)生控制信號，協(xié)調(diào)控制可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，使其輸出恰當?shù)闹绷麟妷褐?，?jīng)過2相交流輸出逆變電路輸出微運動的驅動信號調(diào)節(jié)宏微驅動壓電直線電機的運行狀態(tài)；(5)根據(jù)設定的指令信息，以及從位移測量系統(tǒng)檢測的位移信號，工作在宏微運動混合驅動工作模式時，位移測量系統(tǒng)檢測的位移信號經(jīng)過A/D轉換輸入微控制器電路，微控制器電路將所述位移信號與所設定的指令信息中包含的期望定位信號進行比較，得到位移定位差；微控制器電路再將所述位移定位差與存儲在微控制器電路中的宏微驅動壓電直線電機的微位移行程做比較，若位移定位差超出宏微驅動壓電直線電機的最優(yōu)微位移行程時，微控制器電路協(xié)調(diào)控制可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，使其輸出恰當?shù)闹绷麟妷褐?，并?相交流輸出逆變電路工作在逆變模式下，輸出宏運動所需的正弦交流驅動信號，以調(diào)節(jié)宏微驅動壓電直線電機的宏驅動運行狀態(tài)；如果位移定位差在宏微驅動壓電直線電機的最優(yōu)微位移行程范圍內(nèi)時，先使2相交流輸出逆變電路工作在直流電輸出模式下，同時計算、處理位移測量系統(tǒng)檢測的位移信號，協(xié)調(diào)控制可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，然后輸出恰當控制角a給可控整流電路、輸出恰當占空比D的PWM信號給正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，經(jīng)過2相交流逆變電路輸出微運動所需的直流驅動信號調(diào)節(jié)宏微驅動壓電直線電機的宏驅動運行狀態(tài)。本發(fā)明驅動控制原理主要有以下幾點：(1)、用戶通過人機交互電路輸入工作狀態(tài)和參數(shù)，微控制器電路根據(jù)上述狀態(tài)和參數(shù)對外輸出控制信號；在運行狀態(tài)過程中，接收位移測量系統(tǒng)輸出的位移反饋信號，對控制信號做出調(diào)整，實現(xiàn)對宏微驅動壓電直線電機的狀態(tài)調(diào)整。上述控制信號分別作用于可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，實現(xiàn)輸出所需幅值的正負直流電壓；作用于4路光電耦合隔離電路，經(jīng)過隔離放大作用于2相交流輸出逆變電路的功率開關管，完成DC-AC逆變。(2)、而2相交流逆變電路的供電電壓調(diào)整是通過調(diào)節(jié)可控整流電路晶閘管的控制角a大小與正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路的MOSFET開關管的PWM波占空比D大小實現(xiàn)?？刂平莂和PWM波占空比D采用協(xié)調(diào)控制方法，其基本思路：電壓粗調(diào)以調(diào)整控制角a為主，細調(diào)以調(diào)整PWM波占空比D為主；調(diào)整過程中，控制角a和PWM波占空比D是異步調(diào)整，即先調(diào)整控制角a后，再調(diào)整PWM波占空比D。(3)、宏微驅動壓電直線電機的宏微運動狀態(tài)切換，通過微控制器電路根據(jù)位移測量系統(tǒng)所檢測的位移反饋信號大小實現(xiàn)：即大行程范圍內(nèi)，控制2相交流逆變電路輸出交流驅動信 號實現(xiàn)宏運動驅動控制；微行程內(nèi)，控制2相交流逆變電路輸出正/負所需直流驅動信號實現(xiàn)微運動驅動控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：1、在輸出宏運動和微運動驅動信號的拓撲電路結構方面，與發(fā)明專利申請CN103683967A所用的三路半橋拓撲電路結構相比，本發(fā)明采用4個MOSFET功率管組成拓撲電路結構，不僅拓撲電路結構本身簡單，減少功率開關管的驅動電路數(shù)量，而且簡化了控制方式。盡管本發(fā)明實施例中采用了看似普通的單相橋式逆變拓撲電路，但在使用上完全不同于現(xiàn)有技術的用法—給橋式電路施加單極性直流電源，而且在功率開關管的通斷控制方式上也與現(xiàn)有技術不同；本發(fā)明實施例中給橋式逆變拓撲電路施加雙極性直流電源，再配合控制，能夠輸出宏運動所需的正弦交流驅動信號和微運動所需的直流驅動信號。在輸出驅動信號參數(shù)的改變上，本發(fā)明不僅能實現(xiàn)相位可調(diào)、頻率可調(diào)、幅值可調(diào)等功能，而且還能在輸出直流驅動信號時，可以改變A、B相端口直流驅動信號的正負極性。這將滿足宏微驅動壓電直線電機在做位移定位時所需的任意驅動控制信號參數(shù)。2、在輸出微位移所需的直流驅動信號幅值方面，相比較于發(fā)明專利申請CN103683967A所用的雙級放大結構來實現(xiàn)輸出的高壓直流連續(xù)可調(diào)，本發(fā)明采用了可控整流電路與正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路二級拓撲電路結構。除了能實現(xiàn)直流連續(xù)可調(diào)功能外，其輸出直流電壓驅動信號的幅值范圍達到1000V以上，且是正負雙極性直流電，是后級簡單逆變拓撲電路結構能輸出2相交流電的必要條件，也實現(xiàn)了A、B相端口直流電極性任意改變。另在效率方面，高頻開關電路效率高于線性運放電路。3、本發(fā)明中所需的多路正15V直流電，以及微控制器電路所需的5V直流電直接采用多路獨立直流輸出高頻開關電路實現(xiàn)，且優(yōu)選模擬集成控制芯片方案，這將簡化宏微驅動壓電直線電機驅動控制器的電路結構，同時增加系統(tǒng)可靠性。4、本發(fā)明實現(xiàn)宏微驅動壓電直線電機的驅動控制方法，與發(fā)明專利申請CN103683967A也存在根本的不同之處：一是采用協(xié)調(diào)控制策略，控制可控整流電路與正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，協(xié)調(diào)控制策略不會使可控整流電路的觸發(fā)脈沖控制角a過大或過小，也不會使正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路的PWM波占空比D過大或過小，這樣能夠使電路工作在最優(yōu)狀態(tài)，提供可控的高精度正負直流電，這是實現(xiàn)高精度微位移定位的關鍵因素之一。二是控制方式存在3種模式：宏運動驅動模式、微運動驅動模式、宏微混合驅動模式。在任何模式下，都能根據(jù)位移測量系統(tǒng)所提供的反饋信號自動調(diào)節(jié)驅動信號的參數(shù)，如交流 驅動信號的頻率、相位差、幅值，直流驅動信號的幅值和正負極性。本發(fā)明的控制方法使得本發(fā)明的應用范圍得到很大拓展，即可單獨用于超聲電機、微位移壓電驅動器的驅動控制，也可作為宏微一體化壓電直線電機的驅動控制器。附圖說明圖1為實施例1的系統(tǒng)原理框圖；圖2為實施例1中多路獨立直流輸出高頻開關電路原理圖；圖3為實施例1中可控整流電路原理圖；圖4為實施例1中正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路原理圖；圖5為實施例1中光電耦合隔離驅動電路原理圖；圖6為實施例1中2相交流輸出逆變電路原理圖。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1如圖1所示，本實施例中宏微驅動壓電直線電機的驅動控制裝置，包括可控整流電路、多路獨立直流輸出高頻開關電路、正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路、光電耦合隔離驅動電路(簡稱光耦隔離驅動電路)、2相交流輸出逆變電路、人機交互電路及微控制器電路。微控制器電路分別與可控整流電路、正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路、光電耦合隔離驅動電路及人機交互電路連接，2相交流輸出逆變電路分別與正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路、光電耦合隔離驅動電路連接，多路獨立直流輸出高頻開關電路分別與微控制器電路、光電耦合隔離驅動電路、2相交流輸出逆變電路連接?？煽卣麟娐泛驼撝绷鬏敵隹烧{(diào)高頻開關電路在微控制器電路的協(xié)調(diào)控制下，主要實現(xiàn)AC-DC變換，并輸出所需的正負直流電壓。微控制器電路包括實現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)處理的DSP、ARM等類型微控制器芯片，與外部電路建立聯(lián)系的A/D轉換接口電路，以及存貯器芯片。其中A/D轉換接口電路主要用于將外圍檢測電路的各項模擬信號轉換成微控制器電路能夠處理的數(shù)字信號，處理位移信號采用高速、24位集成A/D轉換芯片，處理驅動信號的幅值采用16位集成A/D轉換芯片。微控制器電路是驅動控制器的核心，用于初始化各項參數(shù)，作宏驅動時，初始化超聲驅動信號的幅值、頻率、相位和占空比，作微驅動時，初始化輸出直流信號的幅值、方向；還用于接收并處理人機交互電路預先設定的參數(shù)信號及位移測量系統(tǒng)所檢測的位移反饋信號，并根據(jù)參數(shù)信號及位移反饋信號輸出相應的控制信號?？刂菩盘柊ǎ候寗涌煽卣麟娐肪чl管工作的觸發(fā)脈沖信號，驅動正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路MOSFET功率開關的PWM信號，以及控制2相交流輸出 逆變電路的4路PWM/SPWM信號。所述人機交互電路包括液晶顯示及觸摸屏，用于設定驅動信號的幅值、頻率及相位差，用于顯示系統(tǒng)的所處狀態(tài)及輸出參數(shù)。人機交互電路一是用于設定工作參數(shù)，如電壓、相位差、頻率等；二是監(jiān)測驅動控制器的輸出頻率、電壓幅值等參數(shù)。多路獨立直流輸出高頻開關電路包括工頻橋式整流電路、模擬集成控制芯片、功率MOSFET管、多輸出高頻變壓器及高頻整流濾波電路。多路獨立直流輸出高頻開關電路主要輸出5V、+15V等級的直流電壓，向微控制器電路、人機交互電路提供5V工作電壓，以及向晶閘管和MOSFET功率管提供+15V驅動電壓。本實施例中，多路獨立直流輸出高頻開關電路原理如圖2所示，其中由二極管D3、D4、D8、D9組成的全橋整流電路直接對市電AC220V整流，經(jīng)過濾波后作為多路獨立直流輸出高頻開關電路的電源。多路獨立直流輸出高頻開關電路采用反激拓撲電路結構，選用模擬集成控制芯片實現(xiàn)對功率MOSFET管Q5的通斷控制。多輸出高頻變壓器的次級側連接由D5、D7、D11、D12組成的4路半波高頻整流濾波電路。高頻變壓器的反饋繞組實現(xiàn)直流電壓輸出信號的穩(wěn)壓處理。在本發(fā)明中，多路獨立直流輸出高頻開關電路的實施不局限于實施例1所采用的反激拓撲電路結構，采用半橋、全橋、正激、推挽等拓撲電路結構實現(xiàn)多路獨立直流輸出用于宏微驅動壓電直線電機的驅動控制器的實施方案也在本發(fā)明保護范圍內(nèi)?？煽卣麟娐钒ㄟ^零檢測電路、觸發(fā)脈沖放大電路及可控全橋整流電路。本實施例中，其原理圖如圖3所示，其中主要由光耦集成芯片U6組成的過零檢測電路，用于檢測市電AC220V的自然過零點，產(chǎn)生同步脈沖，并將同步脈沖輸入微控制器電路；微控制器電路收到所述同步脈沖后開始定時，定時結束產(chǎn)生控制角為a的晶閘管觸發(fā)脈沖驅動信號。主要由光耦集成芯片U5、三極管Q8、三極管Q9以及脈沖變壓器T2組成的觸發(fā)脈沖放大電路，與微控制器電路連接，用于對微控制器電路輸出的觸發(fā)脈沖驅動信號放大，放大后的觸發(fā)脈沖驅動信號經(jīng)過脈沖變壓器T2后，可靠觸發(fā)晶閘管導通。主要由晶閘管Q6、晶閘管Q7、二極管D18、二極管D19組成整流橋的可控全橋整流電路在觸發(fā)脈沖驅動信號的作用下完成AC-DC變換，調(diào)整整流輸出電壓值。本實施例中，正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路原理如圖4所示，主要作用是將可控整流電路的輸出直流電經(jīng)過高頻變壓器升壓，輸出正負直流電壓作為2相交流輸出逆變電路的電源。正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路采用半橋拓撲電路結構，由MOSFET管Q10、Q11組成半橋電路；MOSFET驅動電路主要由集成驅動芯片U7及其外圍電路組成。微控制器電路輸出的PWM-5、PWM-6脈沖驅動信號經(jīng)過集成驅動芯片U7放大后驅動MOSFET管Q10和Q11通斷， 完成DC-DC變換。帶抽頭高頻變壓器的初級側與MOSFET管Q10和Q11連接，次級側與全橋高頻整流電路的二極管連接，由全橋高頻整流電路輸出正負絕對值相同的直流電。在本發(fā)明中，實現(xiàn)正負直流輸出的高頻開關電路拓撲電路結構不局限于半橋拓撲電路結構，驅動信號放大電路不局限集成驅動芯片，采用全橋拓撲電路結構、推挽拓撲電路結構、光電耦合驅動電路、脈沖變壓器驅動電路等實現(xiàn)正負直流輸出方案用于宏微驅動壓電直線電機的驅動控制器也在本發(fā)明保護范圍內(nèi)。本實施例中，光電耦合隔離驅動電路原理如圖5所示，用于隔離放大微控制器電路輸出的控制信號，以便驅動2相逆變交流輸出電路的功率開關管；在電路結構上，包括4路隔離驅動放大電路，4路隔離驅動放大電路由4片集成光耦芯片組成，由多路獨立直流輸出高頻開關電路供電。實現(xiàn)MOSFET通斷控制的驅動電路方案很多，但鑒于在本發(fā)明中，2相交流逆變電路的4個MOSFET功率開關管在宏驅動時以一定頻率實現(xiàn)通斷，在微驅動時卻保持一直導通或者一直關斷；因此本發(fā)明中的光電耦合隔離驅動電路是為解決這一特殊應用而設計的。本發(fā)明中的光電耦合隔離驅動電路由4片MOSFET門驅動光電耦合集成芯U1、U2、U3及U4組成，微控制器電路輸出的控制信號經(jīng)過光電耦合隔離驅動電路放大后，分別驅動Q1～Q4。其中，U1、U2組成的光電耦合隔離驅動電路用于驅動高端MOSFET，分別對應驅動Q1、Q2，門驅動光電耦合器U1、U2分別由2路獨立電源供電；U3、U4組成的光電耦合隔離驅動電路用于驅動低端MOSFET，分別對應驅動Q3、Q4，門驅動光電耦合器U3、U4共用1路獨立電源。經(jīng)有關文獻報道，市面有實現(xiàn)相同功能的IGBT集成驅動芯片，因此采用具有相同功能的IGBT集成驅動芯片控制功率管的方案用于宏微驅動壓電直線電機的驅動控制器也在本發(fā)明保護范圍內(nèi)。本實施例中，2相交流輸出逆變電路的原理如圖6所示，主要由4個MOSFET管構成的逆變橋電路，其中由Q1、Q3構成一橋臂，Q2、Q4構成另一橋臂；在微控制器電路的控制信號作用下，4個功率MOSFET完成通斷切換，可以輸出宏運動所需的正弦驅動信號，或微運動所需的直流驅動信號。該電路采用正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路輸出的正負直流電壓作為電源，MOSFET功率開關管所需的驅動信號是由微控制器電路輸出的控制信號經(jīng)過4路光電耦合隔離驅動電路放大的。通過微控制器電路的4路控制信號，能夠在A、B相端口輸出2相相位差可調(diào)、幅值可調(diào)、頻率可調(diào)的交流驅動信號，也能在A、B相端口輸出正負極性可調(diào)、幅值可調(diào)的直流驅動信號。微控制器電路輸出兩路控制信號PWM-1、PWM-3經(jīng)過光電耦合隔離驅動電路放大輸出兩路驅動信號S1和S3，控制Q1和Q3通斷。作宏運動驅動時，Q1和Q3輪流導通，完成正負直流電變換為正弦交流電，并從A相、COM端輸出。作微運動驅動時，如果需要從A相、COM端輸出正極性直流電，則Q1導通，Q3關閉；如果需要從A相、COM端輸出負極性 直流電，則Q3導通，Q1關閉。微控制器電路輸出另兩路控制信號PWM-2、PWM-4經(jīng)過光電耦合隔離驅動電路放大輸出另兩路驅動信號S2和S4，控制Q2和Q4通斷，其控制方法與控制Q1、Q3的方法相同。本實施例以交流市電220V作為輸入電源，通過多路獨立直流輸出高頻開關電路輸出+15V、+5V等級的直流電壓用于驅動控制器各模塊所需電壓；通過可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，輸出1000V范圍內(nèi)可調(diào)的直流電壓給2相交流輸出逆變電路供電。微控制器電路根據(jù)人機交互電路預先設定的參數(shù)，或從位移測量系統(tǒng)輸出的反饋信號控制2相交流輸出逆變電路，輸出所需的頻率、相位差、幅值可調(diào)的交流電，或正負極性、幅值可調(diào)的直流電。本實施例的控制流程如下：(1)上電后，由微控制器電路初始化各個模塊。(2)初始化后，微控制器電路檢測人機交互電路輸入的參數(shù)信號，并根據(jù)參數(shù)信號，決定是作宏驅動還是微驅動，以及驅動信號的各項參數(shù)；然后輸出可控整流電路所需的觸發(fā)脈沖控制信號，輸出正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路所需的PWM驅動信號，輸出2相交流輸出逆變電路所需的SPWM/PWM驅動信號。(3)根據(jù)從人機交互電路設定的指令信息，或從位移測量系統(tǒng)輸出的位移反饋信息，系統(tǒng)工作在宏運動驅動工作模式時，初始化完參數(shù)后，微控制器電路產(chǎn)生控制信號，協(xié)調(diào)控制可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，使其輸出恰當?shù)闹绷麟妷褐?，?jīng)過2相交流輸出逆變電路輸出宏運動的驅動信號調(diào)節(jié)宏微驅動壓電直線電機的運行狀態(tài)。(4)根據(jù)從人機交互電路設定的指令信息，或從位移測量系統(tǒng)輸出的位移反饋信息，系統(tǒng)工作在微運動驅動工作模式時，初始化完參數(shù)后，微控制器電路產(chǎn)生控制信號，協(xié)調(diào)控制可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，使其輸出恰當?shù)闹绷麟妷褐担?jīng)過2相交流輸出逆變電路輸出微運動的驅動信號調(diào)節(jié)宏微驅動壓電直線電機的運行狀態(tài)。(5)根據(jù)從人機交互電路設定的指令信息，以及從位移測量系統(tǒng)檢測的位移信號，系統(tǒng)工作在宏微運動混合驅動工作模式時，位移測量系統(tǒng)檢測的位移信號經(jīng)過A/D轉換輸入微控制器電路，微控制器電路將所述位移信號與所設定的指令信息中包含的期望定位信號進行比較，得到位移定位差。微控制器電路再將所述位移定位差與存儲在微控制器電路中的宏微驅動壓電直線電機的微位移行程做比較，若位移定位差超出宏微驅動壓電直線電機的最優(yōu)微位移行程時，微控制器電路協(xié)調(diào)控制可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，使其輸出恰當?shù)闹绷麟妷褐?，并?相交流輸出逆變電路工作在逆變模式下，輸出宏運動所需的正 弦交流驅動信號，以調(diào)節(jié)宏微驅動壓電直線電機的宏驅動運行狀態(tài)；如果位移定位差在宏微驅動壓電直線電機的最優(yōu)微位移行程范圍內(nèi)時，先使2相交流輸出逆變電路工作在直流電輸出模式下，同時計算、處理位移測量系統(tǒng)檢測的位移信號，協(xié)調(diào)控制可控整流電路和正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，然后輸出恰當控制角a給可控整流電路、輸出恰當占空比D的PWM信號給正負直流輸出可調(diào)高頻開關電路，經(jīng)過2相交流逆變電路輸出微運動所需的直流驅動信號調(diào)節(jié)宏微驅動壓電直線電機的宏驅動運行狀態(tài)。上述實施例為本發(fā)明的一種實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不限定與此，從事該領域技術人員在未背離本發(fā)明精神和原則下所做的任何修改、替換、改進，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。