伺服電機欠壓保護裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明實施例涉及電機控制技術領域，尤其涉及一種伺服電機欠壓保護裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在高性能的伺服驅動器設計中，為了保證伺服驅動器控制伺服電機的安全穩(wěn)定運行，常常需要檢測控制電源以確保伺服電機工作在安全的電壓條件下。伺服交流側欠壓保護是當控制電源電壓低于額定值到一定程度威脅伺服電機的安全時，驅動器發(fā)出報警停機信號避免伺服電機損壞的一種保護方法。
[0003]常見的欠壓保護電路比較交流側電壓與電壓閾值后判斷是否產生欠壓報警，不具備欠壓延時保護功能，未能充分利用伺服電機的過載能力。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述技術問題，本發(fā)明實施例提出一種伺服電機欠壓保護裝置和方法，以在保證伺服電機安全運行的前提下，充分利用伺服電機的過載能力。
[0005]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種伺服電機欠壓保護裝置，所述裝置包括:
[0006]電壓調理單元，所述電壓調理單元內部包括限幅器件，通過所述限幅器件，所述電壓調理單元將輸入的交流電壓轉換為直流二值電壓；
[0007]DSP單元，所述DSP單元包括占空比計算子單元及延時子單元，所述占空比計算子單元計算輸入的所述直流二值電壓的占空比，所述延時子單元通過計時計算報警時間，從而在所述直流二值電壓的占空比小于預設的占空比閾值，并且到達報警時間時，發(fā)出欠壓報警。
[0008]第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種伺服電機欠壓保護方法，所述方法包括:
[0009]使用限幅器件將輸入的交流電壓轉換為直流二值電壓；
[0010]檢測所述直流二值電壓的占空比是否小于預設的占空比閾值；
[0011]若所述直流二值電壓的占空比大于預設的占空比閾值，不發(fā)出欠壓報警；
[0012]若所述直流二值電壓的占空比小于預設的占空比閾值，檢測計時數值是否大于預設的欠壓檢測時間閾值；
[0013]若所述計時數值大于預設的欠壓檢測時間閾值，發(fā)出欠壓報警。
[0014]本發(fā)明實施例提供的伺服電機欠壓保護裝置和方法，通過限幅器件將輸入的交流電壓轉換為直流二值電壓，通過計算所述直流二值電壓的占空比識別所述伺服電機是否處于欠電壓狀態(tài)，并在所述伺服電機處于欠電壓狀態(tài)時通過計時判斷何時應該發(fā)出欠壓報警，從而既保證了伺服電機的安全運行，又充分利用了伺服電機的過載能力。
【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0016]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的伺服電機欠壓保護裝置的電路結構框圖；
[0017]圖2是本發(fā)明第二實施例提供的伺服電機欠壓保護裝置中電壓調理單元的電路結構圖；
[0018]圖3是本發(fā)明第二實施例提供的電壓調理單元在正常狀態(tài)下的電壓波形圖；
[0019]圖4是本發(fā)明第二實施例提供的電壓調理單元在欠壓狀態(tài)下的電壓波形圖；
[0020]圖5是本發(fā)明第三實施例提供的伺服電機欠壓保護方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部內容。
[0022]第一實施例
[0023]本實施例提供了伺服電機欠壓保護裝置的一種技術方案。參見圖1，在該技術方案中，所述伺服電機欠壓保護裝置包括:電壓調理單元11及DSP單元12。
[0024]所述電壓調理單元11包括輸入端口 111及輸出端口 112。輸入的交流電壓從所述輸入端口 111輸入，經過所述電壓調理單元11的處理，轉換為由所述輸出端口 112輸出的直流方波信號。由于所述直流方波信號僅具有高電平及低電平兩個電平狀態(tài)，所以所述直流方波信號也被稱為直流二值電壓信號。
[0025]為了將輸入的交流電壓轉換為輸出的直流二值電壓，所述電壓調理單元包括一個限幅器件作為所述電壓調理單元的核心處理器件。所述限幅器件的主要作用在于限制輸出電壓的幅度。當輸入電壓的幅值高于所述限幅器件的高電平閾值時，所述限幅器件的輸出電壓是高電平電壓；當輸入電壓的幅值低于所述限幅器件的低電平閾值時，所述限幅器件的輸出電壓是低電平電壓?；蛘撸斴斎腚妷旱姆蹈哂谒鱿薹骷母唠娖介撝禃r，所述限幅器件的輸出電壓是低電平電壓；當輸入電壓的幅值低于所述限幅器件的低電平閾值時，所述限幅器件的輸出電壓是高電平電壓。
[0026]優(yōu)選的，所述限幅器件可以是光耦器件。所述光耦器件通常包括發(fā)光元件及受光元件。所述發(fā)光元件可以是發(fā)光二極管(Light emitting d1de, LED)。所述受光元件可以是光敏二極管或者光敏三極管。
[0027]所述DSP單元12包括占空比計算子單元121及延時子單元122。所述占空比計算子單元121用于計算所述直流二值電壓信號的占空比，并通過所述直流二值電壓信號的占空比是否進行欠壓保護。
[0028]優(yōu)選的，所述占空比計算子單元121通過對高電平電壓的持續(xù)時間及低電平電壓的持續(xù)時間分別進行計數，從而計算所述直流二值電壓信號的占空比。
[0029]所述延時子單元122用于在確定進行欠壓保護時，計算何時啟動欠壓保護。在一種優(yōu)選的實施方式下，所述延時子單元122通過將延時計數值與預設的欠壓檢測時間閾值進行比較而判斷何時進行欠壓保護。進一步的，所述欠壓檢測時間閾值的取值在100-1500毫秒之間，用戶可以在上述的取值范圍內自由設定。
[0030]本實施例通過利用電壓調理單元將輸入的交流電壓調理為直流二值電壓，再利用DSP單元根據所述直流二值電壓的占空比判定何時應當啟動欠壓保護，不僅保證了伺服電機的安全運行，而且充分利用了伺服電機的過載能力。
[0031]第二實施例
[0032]本實施例以本發(fā)明上述實施例為基礎，進一步的提供了所述伺服電機欠壓保護裝置中的電壓調理單元的一種技術方案。參見圖2，在該技術方案中，將所述電壓調理單元包括:光親器件21。
[0033]所述光親器件21又被稱為光電親合器，是以光為媒介把輸入端信號親合到輸出端，來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光元件(紅外線發(fā)光二極管LED)與受光元件(光敏半導體管)封裝在同一管殼內，將它們的光路耦合在一起，當輸入端加電信號時發(fā)光元件發(fā)出光線，受光元件接收光線之后就產生光電流，從輸出端輸出，從而實現了“電-光-電”轉換。輸入和輸出之間不共地，因此廣泛地應用于需要信號隔離的電路中。
[0034]在本實施例中，在所述光耦器件21的輸入端口并聯有輸入電阻R1和輸入電容C1。另外，所述光耦器件的輸入端口還與一個輸入限流電阻R0相串聯。所述輸入限流電阻R0的作用在于對輸入至所述光耦器件21的輸入端口的交流電流進行限制，以避免過大的輸入電流損壞所述光耦器件的內部元件。
[0035]所述光耦器件21的輸出端口與兩個輸出電容C2、C3相并聯。兩個輸出電容分別被稱為第一輸出電容C2及第二輸出電容C3。它們的主要作用在于濾波。所述第一輸出電容C2可以濾除由于共模干擾而產生的，所述光耦器件內容的光電晶體管集電極上的噪聲信號。所述第二輸出電容C3與所述輸出限流電阻R3組合形成一階RC濾波電路，進一步的對由于電源共地而產生的噪聲信號和光耦器件的輸出噪聲信號進行濾波，增強數字電路的可靠性。
[0036]在所述第一輸出電容C2與所述第二輸出電容C3之間，所述光親器件21的輸出端口還與輸出限流電阻R3相串聯。所述輸出限流電阻R3具有較大的電阻值，能夠有效的防止輸出端口的輸出電流過大。
[0037]另外，所述輸出端口的一個端子與供電電源VDD相連接，而另一個端子接地。優(yōu)選的，所述與供電電源VDD相連接的一個輸出端子通過上拉電阻R2與所述供電電源相連接