專利名稱：一種同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種同軸串聯(lián)且不含電機(jī)霍爾的雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)，屬電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電機(jī)一般都是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)或者企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，用戶根據(jù)自己的需要選擇相應(yīng)的電機(jī)。但當(dāng)需要拖動(dòng)很大的負(fù)載時(shí)，往往不能選到合適的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，如果用戶向電機(jī)廠家定制符合要求的非標(biāo)電機(jī)，就要支付高昂的開發(fā)費(fèi)用，導(dǎo)致電機(jī)成本的增加，而且由于電機(jī)開發(fā)周期長，給用戶帶來極大的不便。采用同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)可以獲得較大的拖動(dòng)能力，附圖I是一種典型的同軸串聯(lián)的雙無刷交流電機(jī)的伺服系統(tǒng)，它包括兩臺(tái)帶霍爾的無刷交流電機(jī)、兩個(gè)·數(shù)字伺服放大器、兩套位置傳感器和一個(gè)系統(tǒng)控制器。數(shù)字伺服放大器由位置解碼和功率輸出部分構(gòu)成；傳感器選擇位置反饋型或者速度反饋型，比如光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等。兩傳感器和兩無刷交流電機(jī)同軸連接。數(shù)字伺服放大器不斷對電機(jī)的霍爾反饋信號進(jìn)行解碼，然后根據(jù)解碼值給無刷交流電機(jī)的電樞線圈供電，使電機(jī)能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)；同時(shí)對采集的傳感器信號進(jìn)行細(xì)分，提高伺服系統(tǒng)控制精度。最后系統(tǒng)控制器結(jié)合指令信號給出控制信號，決定電機(jī)加速、減速、停止、反轉(zhuǎn)等動(dòng)作的執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的閉環(huán)控制。這種雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、兩個(gè)電機(jī)均設(shè)置有霍爾和位置傳感器，制造成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)。本實(shí)用新型所稱問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)，它包括主無刷交流電機(jī)、從無刷交流電機(jī)、主數(shù)字伺服放大器、從數(shù)字伺服放大器、位置傳感器和系統(tǒng)控制器，兩臺(tái)無刷交流電機(jī)與位置傳感器同軸連接，主數(shù)字伺服放大器的Xl接口接位置傳感器輸出的a/b/Data/Clock信號，輸出端接主無刷交流電機(jī)，從數(shù)字伺服放大器的Xl接口接位置傳感器輸出的a/b信號,輸出端接從無刷交流電機(jī),所述系統(tǒng)控制器的Feedback接口接主數(shù)字伺服放大器的X5接口，Control接口接兩個(gè)數(shù)字伺服放大器的X3接口。上述同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)，所述位置傳感器采用絕對式編碼器。本實(shí)用新型取消了現(xiàn)有同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)中的霍爾元件，而且僅需要一套位置傳感器，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了制造成本。該伺服系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)位置和速度的閉環(huán)控制，具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，調(diào)速平穩(wěn)，位置記錄精確、可靠，不會(huì)丟步，載重量大，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。
圖I為傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)電原理圖；圖2為本實(shí)用新型電原理圖；圖3為本實(shí)用新型正方向的編碼器電平信號位置圖；圖4為本實(shí)用新型負(fù)方向的編碼器電平信號位置圖；圖5為仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的信號處理流程圖。圖中各標(biāo)號為U1、主數(shù)字伺服放大器；U2、從數(shù)字伺服放大器；U3、系統(tǒng)控制器； S、SI、S2、位置傳感器;M1、主無刷交流電機(jī)；M2、從無刷交流電機(jī)。
具體實(shí)施方式
參看圖2，本實(shí)用新型的伺服系統(tǒng)包括兩臺(tái)不含霍爾的無刷交流電機(jī)(主無刷交流電機(jī)Ml、從無刷交流電機(jī)M2)，兩個(gè)伺服放大器(主數(shù)字伺服放大器U1、從數(shù)字伺服放大器U2)，位置傳感器S，系統(tǒng)控制器U3 ;其中不含霍爾的無刷交流電機(jī)包括永磁體、電樞；伺服放大器的型號為SERV0STAR 640，包括位置解碼、功率輸出部分和控制部分。兩個(gè)不含霍爾的無刷交流電機(jī)用于拖動(dòng)負(fù)載，位置傳感器S用于確定角度零點(diǎn)和確定轉(zhuǎn)子位置；主數(shù)字伺服放大器Ul用于給主無刷交流電機(jī)Ml提供適當(dāng)?shù)墓β市盘朥/V/W，并且對Xl接口接收的來自絕對式編碼器的信號a\b\Data\Clock進(jìn)行解碼，得到主無刷交流電機(jī)Ml轉(zhuǎn)子的電氣角度；從數(shù)字伺服放大器U2用于給從無刷交流電機(jī)M2提供適當(dāng)?shù)墓β市盘朥/V/W，并且對Xl接口接收的來自絕對式編碼器的信號a\b進(jìn)行解碼，得到從無刷交流電機(jī)M2轉(zhuǎn)子的電氣角度；系統(tǒng)控制器U3根據(jù)主數(shù)字伺服放大器Ul發(fā)來的編碼器反饋信號A/B/Z，再結(jié)合指令信號將控制信號同時(shí)輸出到兩個(gè)電機(jī)的伺服放大器，進(jìn)而控制兩無刷交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。參看圖3、圖4，信號A、B表示絕對式編碼器的2個(gè)信號a/b在伺服放大器Ul、U2中被倍頻后的信號，L和R表示電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向。Dic信號是A信號與B’異或后得到的信號，用來表示L或者R的方向。根據(jù)信號Z的上升沿可以得到電機(jī)的實(shí)際零點(diǎn)；A’、B’信號分別是A、B信號延長一小段時(shí)間t后得到的信號，t不大于A、B信號周期的O. 25倍，A"和B"信號分別是A與A’異或和B與B’異或后得到的信號，A"+B"信號是A"信號和B"信號相或后得到的信號，然后通過對A"+B"信號的邊沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，就得到兩臺(tái)電機(jī)沿某一方向轉(zhuǎn)過的角度，從而實(shí)現(xiàn)位置和速度的閉環(huán)控制。圖3、圖4的內(nèi)容經(jīng)常是在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)。圖5顯示了本實(shí)用新型的信號處理流程。計(jì)數(shù)器是對A〃+B〃信號的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。A、B信號指的是伺服放大器對編碼器a、b信號倍頻后的信號。伺服放大器檢測a、b信號的電平，系統(tǒng)控制器檢測Z、A〃+B〃信號的電平，然后做如下三項(xiàng)處理I、主數(shù)字伺服放大器Ul讀取并解析編碼器信號a/b/Data/Clock的值，然后基于系統(tǒng)控制器的電壓信號給主無刷交流電機(jī)Ml的相應(yīng)線圈供電，使主無刷交流電機(jī)Ml能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。從數(shù)字伺服放大器U2讀取并解析編碼器a、b的值，根據(jù)系統(tǒng)控制器的電壓信號給從無刷交流電機(jī)M2的相應(yīng)線圈供電，使從無刷交流電機(jī)M2能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。II、在系統(tǒng)控制器中判斷Z信號的脈沖，確定編碼器的零位。III、檢測A〃+B〃信號的高電平，之后檢測Dic的高電平或低電平，根據(jù)Dic的電平?jīng)Q定計(jì)數(shù)器的值是加I還是減I。IV、根據(jù)上一時(shí)刻計(jì)數(shù)器的值與這一時(shí)刻計(jì)數(shù)器的值可以計(jì)算兩臺(tái)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
權(quán)利要求1.一種同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)，其特征是，它包括主無刷交流電機(jī)Ml、從無刷交流電機(jī)M2、主數(shù)字伺服放大器Ul、從數(shù)字伺服放大器U2、位置傳感器S和系統(tǒng)控制器U3，兩臺(tái)無刷交流電機(jī)與位置傳感器S同軸連接，主數(shù)字伺服放大器Ul的Xl接口接位置傳感器S輸出的a/b/Data/Clock信號，輸出端接主無刷交流電機(jī)Ml，從數(shù)字伺服放大器U2的Xl接口接位置傳感器S輸出的a/b信號，輸出端接從無刷交流電機(jī)M2，所述系統(tǒng)控制器U3的Feedback接口接主數(shù)字伺服放大器Ul的X5接口，Control接口接兩個(gè)數(shù)字伺服放大器的X3接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)，其特征是，所述位置傳感器S采用絕對式編碼器。
專利摘要一種同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)，它包括主無刷交流電機(jī)、從無刷交流電機(jī)、主數(shù)字伺服放大器、從數(shù)字伺服放大器、位置傳感器和系統(tǒng)控制器，兩臺(tái)無刷交流電機(jī)與位置傳感器同軸連接，主數(shù)字伺服放大器的X1接口接位置傳感器的輸出信號，輸出端接主無刷交流電機(jī)，從數(shù)字伺服放大器的X1接口接位置傳感器輸出的a/b信號，輸出端接從無刷交流電機(jī)，所述系統(tǒng)控制器的Feedback接口接主數(shù)字伺服放大器的X5接口，Control接口接兩個(gè)數(shù)字伺服放大器的X3接口。本實(shí)用新型取消了現(xiàn)有同軸串聯(lián)雙無刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)中的霍爾元件，而且僅需要一套位置傳感器，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了制造成本。
文檔編號H02P5/74GK202652128SQ201220262259
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者姚秀明 申請人:華北電力大學(xué)(保定)