[发明专利]线性磁轴电机专用驱动器

说明书

技术领域

本发明关于一种线性磁轴电机专用驱动器，特别是关于一种基于Motionnet的线性磁轴电机专用驱动器。

背景技术

直线电机能直接将电能转换成直线运动，在快速响应能力和精度等方面都具有普通伺服驱动机构难以匹敌的优势，采用直线电机直接驱动进给系统已成为高速精密机床新的技术发展方向之一。线性磁轴电机是由一个磁轴和一个电流控制的圆柱绕组线圈滑块组成的直驱式线性无刷伺服电机，具有紧凑轻便、零齿槽效应、大气隙、封闭磁体、高精度、高重复定位性、速度均一、功率要求小、零电机维护等优点，将是下一代线性无刷电机，具有很高的应用推广价值。在整个直线电机系统中，电机是执行部分，直线电机运动时的要实现精确定位、速度调节等控制都离不开电机伺服驱动系统，也即直线电机驱动器。

然而，目前很多驱动器只适用于控制一套直线电机设备，如果同时控制多套直线电机设备则可能面临因为轴控模块和伺服相隔较远，脉冲信号不稳定的问题，以及因为从站之间往往是并联，必须耗较多的线牵进电气柜，从而控制系统布线麻烦等问题，这样不利于工业现场的线性磁轴电机系统的高效益、低成本控制。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种线性磁轴电机专用驱动器，其通过在驱动器中应用Motionnet网络技术，达到同时实现最多64套线性磁轴电机系统控制的目的，具有通信速率高，信号稳定，便于大型工业现场控制的优点。

为达上述及其它目的，本发明提出了一种线性磁轴电机专用驱动器，至少包括：

网络模块，与DSP控制模块连接，用于多套线性磁轴电机与该DSP控制模块之间的通信；

DSP控制模块，用于处理从该网络模块传来的数据，产生控制线性磁轴电机所需的相对应的PWM波，并使PWM输出波形的占空比随着程序控制不断改变，从而改变输出PWM波形的占空比，驱动功率驱动模块精确控制该线性磁轴电机的运动；

功率驱动模块，与该DSP控制模块及该线性磁轴电机连接，用于产生控制该线性磁轴电机所需的驱动电压；以及

反馈检测模块，与该DSP控制模块及该线性磁轴电机连接，用于检测该线性磁轴电机的状态信息并将检测结果反馈给DSP控制模块。

进一步地，该网络模块为利用Motionnet网络的Motionnet网络模块。

进一步地，该Motionnet网络模块包括Motionnet上位机端和多个Motionnet驱动器端，上位机与驱动器端以及驱动器端与驱动器端之间都用网线连接，负责现场和控制端信息交换。

进一步地，当上位计算机发出控制信息时，该Motionnet上位机端接受该控制信息并发送至该Motionnet驱动器端，根据上位机的控制命令，可以同时控制多套线性磁轴电机设备。

进一步地，当Motionnet网络的通信速度达到20Mpbs时，最多可控制32个从站，当为10Mbps以下时，最多可控制64个从站。

进一步地，该DSP控制模块采用TI公司的DSP芯片TMS320F28335为控制芯片，负责接收并处理来自该Motionnet驱动器端的控制信号，并转化为该功率驱动模块可执行的控制信号，该控制芯片从该Motionnet网络模块中读取数据，产生控制电机所需的相对应的PWM波，并使PWM输出波形的占空比随着程序控制不断改变，从而改变输出PWM波形的占空比，驱动功率驱动模块精确控制线性磁轴电机的运动。

进一步地，该功率驱动模块包括保护电路、隔离整流模块、三相逆变电路以及光耦隔离电路，单相220V电压通过该保护电路、该隔离整流模块后进入该三相逆变电路，该DSP控制模块产生的PWM信号通过该光耦隔离电路驱动该三相逆变电路产生相应的控制电压，驱动线性磁轴电机运转。

进一步地，该功率驱动模块还包括一降压模块，该降压模块采用反激式开关电源，输出独立四组+15V电压供该三相逆变电路使用，+24V电压供继电器使用，+3.3V电压供DSP控制模块使用，±15V电压供霍尔传感器以及运放电路使用。

进一步地，该反馈检测模块通过霍尔电压传感器，霍尔电流传感器，采集线性磁轴电机其中一相的电压、电流信息，并通过光栅尺反馈给DSP当前电机所在位置，当前电机速度，当前电机加速度的信息。

进一步地，该霍尔电压传感器、该霍尔电流传感器采集到的模拟量经光栅尺后还需经过采样并A/D转换，以数字信息的形式反馈给该DSP控制模块。