一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，包括整流器、輔助電源、IPM逆變器、信號采集單元以及DSP控制器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及DSP控制器順次連接；整流器的輸出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接；DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接；DSP控制器內(nèi)部安裝有自抗干擾控制器。本實用新型的有益效果為：本實用新型所述的伺服驅(qū)動器響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度高，在低速時也可以正常運行；操作人性化、參數(shù)調(diào)整簡單、速度控制精度高、速度動態(tài)響應(yīng)快、電源應(yīng)用率高。
【專利說明】-種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電機的驅(qū)動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于自抗干擾控制器的 伺服驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機由于諧波少、轉(zhuǎn)矩的精度高，常用于交流伺服系統(tǒng)和高性能的調(diào)速 系統(tǒng)。交流伺服系統(tǒng)涉及的學科和【技術(shù)領(lǐng)域】包括了電機技術(shù)、材料技術(shù)、計算機技術(shù)、控制 技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，屬多學科、多【技術(shù)領(lǐng)域】交叉的典 型光機電一體化產(chǎn)品。各學科和【技術(shù)領(lǐng)域】中的最新成果都能很快在現(xiàn)代高性能交流伺服系 統(tǒng)中得到應(yīng)用，甚至會對其基本設(shè)計思想產(chǎn)生影響?？偟膩碚f，軟件、電子、通信和半導體技 術(shù)的快速發(fā)展直接推動了交流伺服系統(tǒng)的換代，導致新產(chǎn)品換代周期從本世紀初時的5年 左右縮短到2-3年?，F(xiàn)代高性能交流伺服系統(tǒng)并不是一個孤立的產(chǎn)品或系統(tǒng)，他是現(xiàn)代運 動控制系統(tǒng)的核心，是各類高技術(shù)智能化裝備的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性部件。甚至可以毫不夸張地 講，采用高性能伺服系統(tǒng)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、信息化和智能化水平的標志。"三化"的水平 越高，其與周邊產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度及相互依存度就越高，因此現(xiàn)代高性能交流伺服系統(tǒng) 是促進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品。
[0003] 永磁同步電機矢量控制交流調(diào)速系統(tǒng)能獲得良好的動靜態(tài)特性，其速度調(diào)節(jié)器一 般為PID控制器。PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、穩(wěn)態(tài)精度高等優(yōu)點，特別是對于線性 定常系統(tǒng)的控制非常有效。但PID控制器的設(shè)計過于依賴控制對象的模型，參數(shù)魯棒性較 差，很難達到高精度的控制要求。在調(diào)速范圍要求很寬的情況下，它無法同時滿足響應(yīng)速度 快、穩(wěn)態(tài)精度高的要求，在低速時甚至無法正常運行。而且作為速度調(diào)節(jié)環(huán)的PID控制器還 存在控制器參數(shù)難整定的問題，整定一組較為合適的PI參數(shù)費時又費力，而且被控對象發(fā) 生變化時需要重新整定。 實用新型內(nèi)容
[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中的伺服驅(qū)動器無法同時滿足響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度高的要求， 在低速時甚至無法正常運行的技術(shù)缺陷，本實用新型設(shè)計出一種具有DSP控制器的伺服驅(qū) 動器，實現(xiàn)了提高響應(yīng)速度、提高穩(wěn)態(tài)精度的目的，同時也避免了伺服驅(qū)動器在低速時無法 正常運行的技術(shù)缺陷。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，包括整流器、IPM逆變器、信號采集單元 以及DSP控制器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及DSP控制器順次連接；整流器的輸 出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接；DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控 制端相連接；DSP控制器內(nèi)部安裝有自抗干擾控制器。
[0007] 整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及DSP控制器順次連接，為DSP控制器提供 電流和電壓信號；整流器的輸出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接，整流器和 輔助電源的供電模式為市電，對工作環(huán)境要求低，整流器將市電轉(zhuǎn)換成幅值在310V左右的 直流電，輔助電源將市電轉(zhuǎn)換成DSP控制器需要的15V、3. 3V等合適的電壓，DSP控制器的 輸出端與IPM逆變器的控制端相連接，實現(xiàn)DSP控制器對IPM逆變器的反饋控制。IPM逆變 器在DSP控制器的控制下不斷的開通和關(guān)斷，將直流母線的310V的直流電逆變成有效值為 220V的交流電，供給永磁同步電機的定子側(cè)，有效驅(qū)動電機（IPM逆變器自身帶有預驅(qū)和保 護功能)。DSP控制器內(nèi)部安裝有自抗干擾控制器，自抗干擾控制器具有實時估算并補償系 統(tǒng)內(nèi)外擾動的功能，不依賴被控對象模型。自抗擾控制技術(shù)的核心是把系統(tǒng)的未建模動態(tài) 和未知外擾作用都歸結(jié)為對系統(tǒng)的"總擾動"而進行估算并給以補償，它的結(jié)構(gòu)簡單且參數(shù) 適應(yīng)性廣。整個伺服驅(qū)動器響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度高，在低速時也可以正常運行。
[0008] 優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在整流器與IPM逆變器之間的濾波器。上述濾 波器可以將整流器整流出來的直流電中的紋波部分有效濾除。
[0009] 優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在濾波器與IPM逆變器之間的制動器。上述制 動器為串接在電路中的大功率電阻或制動單元，可以有效吸收直流母線上泵升的電壓，保 護伺服驅(qū)動器的其他硬件。
[0010] 優(yōu)選的，信號采集單元包括電流采集卡和電壓采集卡。上述電流采集卡是由毫歐 電阻組成的驅(qū)動器輸出電流采集電路，為DSP控制器矢量控制算法的實現(xiàn)提供電流信號。 上述電壓采集卡是由毫歐電阻組成的驅(qū)動器輸出電壓采集電路，為矢量控制算法的實現(xiàn)提 供電壓信號。
[0011] 優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在信號采集單元與DSP控制器之間的模擬運算 器。上述模擬運算器包含輸出電壓、直流母線電壓、輸出電流運算設(shè)備，將采集到的電壓和 電流信號轉(zhuǎn)換成DSP控制器需要的信號并進行濾波。模擬運算器可以實現(xiàn)比列運算和偏置 值抬升，轉(zhuǎn)換成DSP控制器需要的(Γ+3. 3V電壓信號；電流信號也需要進行類似的轉(zhuǎn)換。
[0012] 優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在DSP控制器的輸入端的保護電路。上述保護 電路為過流過壓保護電路，其采用模擬運放等構(gòu)成綜合保護電路，用以保護IPM逆變器和 DSP控制器。
[0013] 優(yōu)選的，該伺服驅(qū)動器還包括連接在DSP控制器的輸出端的顯示器和遠程通訊裝 置；其中，遠程通訊裝置包括分別接入智能儀表和CAN網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)通訊單元和CAN通訊單 元。上述顯示器采用了歸一化示標法的IXD顯示器，顯示效果好。上述的遠程通訊裝置為 設(shè)置在DSP控制器上的遠程通訊接口，分別接入CAN網(wǎng)絡(luò)和智能儀表（RS485);本實用新型 所述的伺服驅(qū)動器采用CAN通訊和智能儀表（RS485)兩種通訊方式，能夠有效的對伺服驅(qū) 動器進行遠程的操作和監(jiān)視，實現(xiàn)自動化監(jiān)控。
[0014] 本實用新型的有益效果為：本實用新型所述的伺服驅(qū)動器響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度 高，在低速時也可以正常運行；操作人性化、參數(shù)調(diào)整簡單、速度控制精度高、速度動態(tài)響應(yīng) 快、電源應(yīng)用率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型第一實施例所述的伺服驅(qū)動器的工作狀態(tài)示意圖；
[0016] 圖2為本實用新型第二實施例所述的伺服驅(qū)動器的工作狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)進行詳細解釋說明。
[0018] 如圖1所示，示出了本實用新型所述一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器的第 一實施例，一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，包括整流器、IPM逆變器、信號采集單元 以及DSP控制器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及DSP控制器順次連接；整流器的輸 出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接；DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控 制端相連接；DSP控制器內(nèi)部安裝有自抗干擾控制器。
[0019] 實施例一所述的一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，整流器、IPM逆變器、信 號采集單元以及DSP控制器順次連接，為DSP控制器提供電流和電壓信號；整流器的輸出 端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接，整流器和輔助電源的供電模式為市電，對 工作環(huán)境要求低，整流器將市電轉(zhuǎn)換成幅值在310V左右的直流電，輔助電源將市電轉(zhuǎn)換成 DSP控制器需要的15V、3. 3V等合適的電壓，DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控制端相 連接，實現(xiàn)DSP控制器對IPM逆變器的反饋控制。IPM逆變器在DSP控制器的控制下不斷的 開通和關(guān)斷，將直流母線的310V的直流電逆變成有效值為220V的交流電，供給永磁同步電 機的定子側(cè)，有效驅(qū)動電機（IPM逆變器自身帶有預驅(qū)和保護功能)。DSP控制器內(nèi)部安裝有 自抗干擾控制器，自抗干擾控制器具有實時估算并補償系統(tǒng)內(nèi)外擾動的功能，不依賴被控 對象模型。自抗擾控制技術(shù)的核心是把系統(tǒng)的未建模動態(tài)和未知外擾作用都歸結(jié)為對系統(tǒng) 的"總擾動"而進行估算并給以補償，它的結(jié)構(gòu)簡單且參數(shù)適應(yīng)性廣。整個伺服驅(qū)動器響應(yīng) 速度快、穩(wěn)態(tài)精度高，在低速時也可以正常運行。
[0020] 如圖2所示，示出了本實用新型所述一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器的第 二實施例，一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，包括整流器、IPM逆變器、信號采集單元 以及DSP控制器，整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及DSP控制器順次連接；整流器的輸 出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接；DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控 制端相連接；DSP控制器內(nèi)部安裝有自抗干擾控制器。
[0021] 實施例二所述的一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，整流器、IPM逆變器、信 號采集單元以及DSP控制器順次連接，為DSP控制器提供電流和電壓信號；整流器的輸出 端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接，整流器和輔助電源的供電模式為市電，對 工作環(huán)境要求低，整流器將市電轉(zhuǎn)換成幅值在310V左右的直流電，輔助電源將市電轉(zhuǎn)換成 DSP控制器需要的15V、3. 3V等合適的電壓，DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控制端相 連接，實現(xiàn)DSP控制器對IPM逆變器的反饋控制。IPM逆變器在DSP控制器的控制下不斷的 開通和關(guān)斷，將直流母線的310V的直流電逆變成有效值為220V的交流電，供給永磁同步電 機的定子側(cè)，有效驅(qū)動電機（IPM逆變器自身帶有預驅(qū)和保護功能)。DSP控制器內(nèi)部安裝有 自抗干擾控制器，自抗干擾控制器具有實時估算并補償系統(tǒng)內(nèi)外擾動的功能，不依賴被控 對象模型。自抗擾控制技術(shù)的核心是把系統(tǒng)的未建模動態(tài)和未知外擾作用都歸結(jié)為對系統(tǒng) 的"總擾動"而進行估算并給以補償，它的結(jié)構(gòu)簡單且參數(shù)適應(yīng)性廣。整個伺服驅(qū)動器響應(yīng) 速度快、穩(wěn)態(tài)精度高，在低速時也可以正常運行。
[0022] 實施例二所述的一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器還包括連 接在整流器與IPM逆變器之間的濾波器。上述濾波器可以將整流器整流出來的直流電中的 紋波部分有效濾除。
[0023] 實施例二所述的一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器還包括連 接在濾波器與IPM逆變器之間的制動器。上述制動器為串接在電路中的大功率電阻或制動 單元，可以有效吸收直流母線上泵升的電壓，保護驅(qū)動器的其他硬件。
[0024] 實施例二所述的一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，信號采集單元包括電流 采集卡和電壓采集卡。上述電流采集卡是由毫歐電阻組成的驅(qū)動器輸出電流采集電路，為 DSP控制器矢量控制算法的實現(xiàn)提供電流信號。上述電壓采集卡是是由毫歐電阻組成的驅(qū) 動器輸出電壓采集電路，為矢量控制算法的實現(xiàn)提供電壓信號。
[0025] 實施例二所述的一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器還包括連 接在信號采集單元與DSP控制器之間的模擬運算器。上述模擬運算器包含輸出電壓、直 流母線電壓、輸出電流運算設(shè)備，將采集到的電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成DSP控制器需要的信 號并進行濾波。模擬運算器可以實現(xiàn)比列運算和偏置值抬升，轉(zhuǎn)換成DSP控制器需要的 (Γ+3. 3V電壓信號；電流信號也需要進行類似的轉(zhuǎn)換。
[0026] 實施例二所述的一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器還包括連 接在DSP控制器的輸入端的保護電路。上述保護電路為過流過壓保護電路，其采用模擬運 放等構(gòu)成綜合保護電路，用以保護IPM逆變器和DSP控制器。
[0027] 實施例二所述的一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，DSP控制器的輸出端還 連接有顯示器和遠程通訊裝置；其中，遠程通訊裝置包括分別接入智能儀表和CAN網(wǎng)絡(luò)的 聯(lián)網(wǎng)通訊單元和CAN通訊單元。上述顯示器采用了歸一化示標法的IXD顯示器，顯示效果 好。上述的遠程通訊裝置為設(shè)置在DSP控制器上的遠程通訊接口，分別連接CAN網(wǎng)絡(luò)和智 能儀表；本實用新型所述的伺服驅(qū)動器采用CAN通訊和智能儀表（RS485)兩種通訊方式，能 夠有效的進行遠程對伺服驅(qū)動器的操作和監(jiān)視，實現(xiàn)自動化監(jiān)控。
[0028] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型實質(zhì)內(nèi)容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的 保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，其特征在于，包括整流器、IPM逆變器、信 號采集單元以及DSP控制器； 整流器、IPM逆變器、信號采集單元以及DSP控制器順次連接； 整流器的輸出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接； DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接； DSP控制器內(nèi)部安裝有自抗干擾控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū) 動器還包括連接在整流器與IPM逆變器之間的濾波器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū) 動器還包括連接在濾波器與IPM逆變器之間的制動器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，其特征在于，信號采集 單元包括電流采集卡和電壓采集卡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū) 動器還包括連接在信號采集單元與DSP控制器之間的模擬運算器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū) 動器還包括連接在DSP控制器的輸入端的保護電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自抗干擾控制器的伺服驅(qū)動器，其特征在于，該伺服驅(qū) 動器還包括連接在DSP控制器的輸出端的顯示器和遠程通訊裝置；其中，遠程通訊裝置包 括分別接入智能儀表和CAN網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)通訊單元和CAN通訊單元。
【文檔編號】H02P27/06GK203872097SQ201420142947
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】鄭天江, 余國民, 余學渭, 陳雷, 葉朋偉, 黃官仲, 黃繼超 申請人:寧波高新區(qū)新誠電子有限公司