[发明专利]一种新型谐波电机驱动器

摘要

本发明属于新型谐波电机柔性钢轮轴伸单元适应性驱动与控制技术领域，提供了一种新型谐波电机驱动器。该新型谐波电机驱动器包括功率驱动电源系统、内核及信号电源系统、以ARM为核心的信号发生与重构单元、信号协调与处理单元、功率放大驱动单元和监测反馈单元；该新型谐波电机驱动器具备多路驱动输出，负载为谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作线圈，路数由谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作极数确定。本发明实现对新型谐波齿轮柔性钢轮多路轴伸单元的驱动，实现了柔性钢轮适应性旋转。从而从根本上解决了，新型谐波齿轮，运行、调速、力矩保持等一系列问题。

主权项

1.一种新型谐波电机驱动器，其特征在于，该新型谐波电机驱动器包括功率驱动电源系统、内核及信号电源系统、以ARM为核心的信号发生与重构单元、信号协调与处理单元、功率放大驱动单元和监测反馈单元；该新型谐波电机驱动器具备多路驱动输出，负载为谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作线圈，路数由谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作极数确定；功率驱动电源系统包括隔离变压器和整流滤波单元；交流电经过隔离变压器转变为交流电，输入到整流滤波单元；整流滤波单元包括整流桥堆和多组并联的高压滤波电容，交流电经过整流桥堆后被整流成脉动直流电，再经过高压滤波电容的滤波，即得到所需的直流电，大部分作为功率放大驱动单元的电源，小部分作为信号协调与处理单元的电源；内核及信号电源系统，主要为以ARM为核心的信号发生与重构单元提供电源，同时还为信号协调与处理单元供电；内核及信号电源系统采用DC/DC模块化电源模式；以ARM为核心的信号发生与重构单元，其为新型谐波电机驱动器的核心，谐波电机的柔性钢轮轴伸单元所需要的多路等相差驱动输出信号，均由ARM为核心的信号发生与重构单元发生；信号发生与重构单元包括ARM处理系统、数据隔离通道和波形重构单元，ARM处理系统包括32位的ARM处理器stm32f103、8M晶振以及电容C1和C2组成振源，为处理系统提供所需频率；为保证ARM处理系统的工作稳定，利用数据隔离通道将ARM处理系统与波形重构单元进行隔离；波形重构单元由SPI接口的数模转换芯片和运算放大器构成；信号协调与处理单元，该单元对以ARM为核心的信号发生与重构单元输出的信号进行信号幅度的放大以及电流放大与输出过功率的保护处理；信号协调与处理单元与信号的路数相对应，每一路信号对应一路独立的处理单元；信号协调与处理单元对波形重构单元输出的信号进行处理，以便信号有效的驱动后级的功率驱动单元；处理包括信号幅度的放大以及电流放大与输出过功率的保护；信号协调与处理单元与信号的路数相对应，每一路信号对应一路独立的处理单元；从波形重构单元输出的信号经过多运放TL084实现信号多级放大与幅度微调，采用多级放大，将信号提升到后续功率驱动级所需的幅度；还利用TL084的运放结合3296型电位器实现信号幅度的微调，作用是利用该环节确保各路输出信号幅值基本一致，实现驱动器对驱动输出幅度一致性的要求；TL084的输出连接外部电位器，作用是调节驱动级的输出功率，使用同步多联电位器，该外部电位器的每一联分别与对应的信号协调与处理单元相连，实现多路功率同步调整，各路输出功率的差异通过在校准时通过信号的幅度微调单元的电位器调整；信号协调与处理单元还包括输出过功率的保护；当发生短路或者其它原因导致功率输出超过额定值，这时过功率保护将起作用，继电器K1、K2动作，切断输入信号，同时锁定功率的输出，来保护大功率驱动级的安全；保护电路使用单向可控硅保持电路，保护状态只有重新上电后，才能复位去除，以确保安全性；功率放大驱动单元，该单元将信号协调与处理单元输出的信号进行功率放大，使该信号有效地驱动谐波电机的柔性钢轮轴伸单元；功率放大驱动单元是把前级来的信号进行功率放大，使用多级放大电路，输入级使用运放OP07,该运放工作在基本的反相输入放大电路模式；还引入功率输出端的反馈，即将驱动负载的输出量反馈给运放的反向输入端，达到对功率驱动输出的全闭环反馈，保证功率输出的稳定性；OP07的输出接晶体管Q1的基极，Q2基极的输入是从驱动输出的负载端取出的部分反馈量，晶体管Q1、Q2是型号一致的NPN型晶体管，晶体管Q1、Q2采用差动输入方式，利用晶体管Q1，Q2实现与运放OP07输出的阻抗匹配，同时从输出端引入负反馈，保证功率输出稳定可靠；晶体管Q1，Q2的输出接晶体管Q4，晶体管Q4完成信号的放大；晶体管Q4的输出接晶体管Q5、Q6，实现功率放大，晶体管Q5,Q6是互补型的晶体管，其中Q5放大输入信号的正半周,Q6放大输入信号的负半周，使信号有足够的能力驱动后级；晶体管Q7、Q8组成的驱动级采用了大功率高压场效应管，来驱动感性负载励磁线圈；监测反馈单元，该单元是以ARM为核心的信号发生与重构单元与负载监测管理的通道；从负载输出中取样，经过隔离后反馈给以ARM为核心的信号发生与重构单元。