[发明专利]一种用于多电机驱动系统的漏电流抑制方法

说明书

本发明公开了一种用于多电机驱动系统的漏电流抑制方法，属于装备制造技术领域，在多电机驱动系统加工装备中，基于工业以太网总线的同步机制，在实现各驱动单元PWM波形更新同步，以及电流环、速度环和位置环三环控制同步的基础上，通过改进PWM更新策略，使得物理上相邻的驱动单元轴的共模电压符号相反，进而实现两个驱动单元之间高频漏电流的相互抵消。将该方法应用于多轴运动系统各驱动单元，从而实现多电机驱动系统总漏电流的有效减少。如此，本发明在不增加硬件成本的同时，可以显著的抑制多电机驱动系统运行中产生的漏电流，提高多电机驱动系统运行的可靠性，并且易于工程实现。

技术领域

本发明属于装备制造技术领域，具体涉及一种用于多电机驱动系统的漏电流抑制方法。

背景技术

在装备制造领域中，交流伺服进给装置和主轴装置及电机是加工装备的核心驱动和执行单元，加工装备需要多个驱动单元进行联动加工，是典型的多电机驱动系统。交流电机驱动单元多采用空间矢量SVPWM调制方式，功率器件开关时会产生共模电压，电机又存在对地分布电容，共模电压对电机分布电容进行充放电会形成共模电流，这种共模电流也称高频漏电流。高频漏电流会触发三相电源漏电保护装置动作，导致系统不能正常运行，此外，漏电流产生的传导共模电磁干扰(EMI)也会影响其它设备的正常运行。在多电机驱动系统中，漏电流的现象会表现的更加明显，电机侧共模电压和流回系统三相电源的漏电流会随着驱动单元轴数的增加而相应叠加，从而使EMI问题加剧。

如图1和图2所示，目前多是通过优化系统硬件拓扑结构，增加隔离变压器或硬件滤波器来降低多电机驱动系统漏电流，但是存在着占用电柜空间、成本较高的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于多电机驱动系统的漏电流抑制方法，其目的在于，在不增加硬件成本的同时，解决多电机驱动系统中流经三相电源及大地的漏电流过大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于多电机驱动系统的漏电流抑制方法，所述多电机驱动系统包括装备开关组件、电抗器、电源模块、n+1个驱动单元、n+1个电机及上位机装置，n为大于或等于1的整数，其中，所述装备开关组件的输入端与外置电柜漏保开关的输出端连接，所述装备开关组件的输出端与所述电抗器的输入端连接，所述电抗器的输出端与所述电源模块的输入端连接，所述电源模块的输出端与各驱动单元的输入端及所述上位机装置连接，所述各驱动单元的输出端与对应的电机连接，所述上位机装置的通信端与所述各驱动单元的通信端连接，其特征在于，所述方法包括：

S1、调整所述各驱动单元的PWM逆变器开关周期，使所述各驱动单元的PWM逆变器开关周期和总线通讯周期同步；

S2、以调整后的PWM逆变器开关周期的倍数关系控制所述各驱动单元的电流环周期、速度环周期和位置环周期，从而实现所述各个驱动单元电流环、速度环和位置环三环控制同步，以及PWM波形更新同步；

S3、控制物理上相邻的两个驱动单元的输出共模电压符号相反，使得相邻的两个驱动单元及电机流经大地的漏电流相互抵消。

进一步地，S1具体包括：

所述各驱动单元根据总线产生的周期同步中断信号，计算本地时钟与总线基准时钟的偏移值，并依据所述偏移值动态调整所述各驱动单元的PWM逆变器开关周期，使所述各驱动单元的PWM逆变器开关周期和总线通讯周期同步，从而实现各驱动单元的PWM逆变器开关周期同步。

进一步地，S3中，所述控制物理上相邻的两个驱动单元的输出共模电压符号相反，具体包括：

对物理上相邻的两个驱动单元分别实施不同的PWM更新策略，通过软件上对PWM计数器的初始相位和计数方向进行控制，使得所述两个驱动单元PWM输出波形相位相差180°，从而实现所述两个驱动单元的输出共模电压符号相反。

进一步地，在执行S1之前，还包括：