本發(fā)明屬于集成電路和微機電系統(tǒng)，具體涉及一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、近年集成電路和微機電系統(tǒng)技術發(fā)展迅速，高性能、高冗余度、高集成度、質量高可靠成為目前軍用伺服系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。目前大部分國產伺服驅動器采用dsp或arm等核心處理器進行運算處理，控制系統(tǒng)存在性能瓶頸，難以滿足需求，如數據處理，數學運算，信號采集和指令執(zhí)行等，往往會在系統(tǒng)的調用下分時復用處理器，導致系統(tǒng)存在性能瓶頸。此外，傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)多為串聯(lián)系統(tǒng)，難以保證應用的可靠性和健壯性，一旦任意一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，將會造成嚴重的財產甚至人員損失。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的控制系統(tǒng)存在平靜，性能難以滿足以及傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)多為串聯(lián)，容易引發(fā)故障連鎖現(xiàn)象的技術問題。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，包括：

4、ad電流采集模塊，用于將采集的相電流模擬信號轉換為并行數字信號數據；

5、soc處理模塊，用于將并行數字信號數據進行運算和處理輸出電機控制數字信號、輸出電機控制數字信號、實現(xiàn)通信收發(fā)功能、電機狀態(tài)信息和故障信息存儲；

6、功率驅動模塊，用于根據電機控制信號控制三相橋的開啟和關斷，從而控制電機的運轉；

7、電源變換模塊，用于將控制電源變換為三路電源，其中一路為soc處理模塊供電，另外兩路為功率驅動模塊供電。

8、所述電源變換模塊包括π型濾波器、pwm控制器和變壓器，電源變換模塊通過、pwm控制器和變壓器將控制電源轉換為隔離的三路電源。

9、電源變換模塊轉換的三路電源一路通過四通道穩(wěn)壓器作用于soc處理模塊，剩余兩路均作用于功率驅動模塊。

10、功率驅動模塊包括數字隔離器，數字隔離器一端與soc處理模塊連接，數字隔離器接收soc處理模塊輸出的電機控制數字信號，并輸出電機控制模擬信號。

11、功率驅動模塊還包括有功率驅動器，功率控制器一端與數字隔離器的另一端連接，功率控制器另一端連接三相橋，功率驅動器接收模擬信號并輸出三相橋柵極控制信號，三相橋柵極控制信號控制三相橋的開啟和關斷。

12、三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)還包括有電源變換模塊，用于將控制電源變換為三路電源，并作用于soc處理模塊和功率驅動模塊。

13、三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)共包括有三路功率驅動模塊，三路功率驅動模塊均連接有一個ad電流采樣模塊。

14、三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)還包括有rs422通信模塊，rs422通信模塊與soc處理模塊連接。

15、一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動方法，包括以下步驟：

16、步驟一：ad電流采集模塊從電機采集到a相電流和b相電流，并將兩種相電流轉換為并行數字信號輸出至soc處理模塊；

17、步驟二：并行數字信號在soc處理模塊中經過處理和運算后輸出電機控制數字信號，soc處理模塊將電機控制數字信號發(fā)送給功率驅動模塊；

18、步驟三：功率驅動模塊將電機控制數字信號轉換為電機控制信號，根據電機控制信號控制電機的運轉。

19、soc處理模塊輸出的電機控制數字信號為pwm控制信號，各通道功率驅動模塊分別接收6路pwm控制信號，用以控制三相橋的關斷。

20、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

21、本發(fā)明公開的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，通過集成ad電流采集模塊與高性能的soc處理模塊，系統(tǒng)能夠實時、精確地處理電機的相電流模擬信號，轉換為并行數字信號數據，進而輸出電機控制數字信號。這種設計縮短了信號處理的延遲，提高了控制算法的執(zhí)行效率，使得電機的響應速度更快，控制精度更高，能夠更好地滿足高性能運動控制的需求，有效提高了電機伺服驅動系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

22、進一步的，電源變換模塊中采用π型濾波器，有效濾除電源噪聲，保證了電源質量，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

23、進一步的，電源變換模塊的多路電源設計，soc處理模塊和功率驅動模塊分別供電，特別是為soc處理模塊提供獨立且穩(wěn)定的電源，確保了處理器在高負載下的穩(wěn)定運行，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。

24、進一步的，功率驅動模塊中數字隔離器的使用，在soc處理模塊與功率驅動模塊之間建立了電氣隔離，防止了高功率部分的噪聲干擾控制電路，增強了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

25、進一步的，soc處理模塊集成了高級算法處理能力，能夠快速、精確地處理來自ad電流采集模塊的信號，輸出電機控制數字信號，提高了控制精度和動態(tài)響應速度。

26、進一步的，soc處理模塊連接有三路通道的功率驅動模塊，每個通道配備獨立的功率驅動模塊和ad電流采集模塊，相比于傳統(tǒng)的串聯(lián)結構，即使某一通道發(fā)生故障，其他通道仍能正常工作，有效避免了故障連鎖效應，提高了系統(tǒng)的可靠性和容錯性，避免了任意一環(huán)節(jié)發(fā)生故障造成連鎖故障的現(xiàn)象。

27、進一步的，rs422通信模塊的加入，使得系統(tǒng)能夠進行實時監(jiān)控和故障診斷，快速響應并處理問題，減少了停機時間和維護成本。

28、進一步的，6路pwm控制信號的設計，為每相電機提供精細的控制，不僅提升了電機的控制精度，還增加了系統(tǒng)在不同工況下的適應性和靈活性。

技術特征：

1.一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述電源變換模塊包括π型濾波器、pwm控制器和變壓器，電源變換模塊通過π型濾波器、pwm控制器和變壓器將控制電源轉換為隔離的三路電源。

3.根據權利要求2所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，其特征在于，電源變換模塊轉換的三路電源一路通過四通道穩(wěn)壓器作用于soc處理模塊，剩余兩路均作用于功率驅動模塊。

4.根據權利要求1所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，其特征在于，功率驅動模塊包括數字隔離器，數字隔離器一端與soc處理模塊連接，數字隔離器接收soc處理模塊輸出的電機控制數字信號，并輸出電機控制模擬信號。

5.根據權利要求4所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，其特征在于，功率驅動模塊還包括有功率驅動器，功率控制器一端與數字隔離器的另一端連接，功率控制器另一端連接三相橋，功率驅動器接收模擬信號并輸出三相橋柵極控制信號，三相橋柵極控制信號控制三相橋的開啟和關斷。

6.根據權利要求1所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，其特征在于，三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)還包括有電源變換模塊，用于將控制電源變換為三路電源，并作用于soc處理模塊和功率驅動模塊。

7.根據權利要求6所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，其特征在于，三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)共包括有三路功率驅動模塊，三路功率驅動模塊均連接有一個ad電流采樣模塊。

8.根據權利要求1所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，其特征在于，三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)還包括有rs422通信模塊，rs422通信模塊與soc處理模塊連接。

9.一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動方法，其特征在于，基于權利要求1至7任一項所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動系統(tǒng)，包括以下步驟：

10.根據權利要求9所述的一種基于soc的三通道智能電機伺服驅動方法，其特征在于，soc處理模塊輸出的電機控制數字信號為pwm控制信號，各通道功率驅動模塊分別接收6路pwm控制信號，用以控制三相橋的關斷。

技術總結
本發(fā)明主要涉及一種基于SOC的三通道智能電機伺服驅動模塊設計方案，屬于集成電路和微機電系統(tǒng)技術領域。其技術特征在于，本發(fā)明包含SOC、AD采集、DDR3存儲器、串行Nor?Flash存儲器、電源轉換電路、RS?422通信、信號隔離、3路功率驅動等功能電路，實現(xiàn)無刷直流電機、永磁同步電機等不同負載電機的伺服控制。本發(fā)明采用“核心SOC+512Mbit?FLASH+8Gbit?DDR3+6通道AD采集+三相功率驅動”的高性能線路拓撲結構，具備多種保護功能，涵蓋母線欠壓及過壓保護、驅動過流保護功能，同時具備故障輸出功能。解決了目前軍用伺服驅動系統(tǒng)智能化、高性能、通用化等應用要求的難題，對于提升伺服驅動系統(tǒng)的性能指標及軍事高可靠場合應用具有重要的現(xiàn)實意義。

技術研發(fā)人員：劉伊倫,楊渭濱,鄭東飛,楊昊澤,肖澤平,吳少華
受保護的技術使用者：西安微電子技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6