一種同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統技術方案

一種同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統，它包括主無刷交流電機、從無刷交流電機、主數字伺服放大器、從數字伺服放大器、位置傳感器和系統控制器，兩臺無刷交流電機與位置傳感器同軸連接，主數字伺服放大器的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，從數字伺服放大器的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，所述系統控制器的Feedback接口接主數字伺服放大器的X5接口，Control接口接兩個數字伺服放大器的X3接口。本實用新型專利技術取消了現有同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統中的霍爾元件，而且僅需要一套位置傳感器，大大簡化了系統結構，降低了制造成本。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種同軸串聯且不含電機霍爾的雙無刷交流電機伺服系統，屬電機

技術介紹
電機一般都是根據國家標準或者企業標準生產的，用戶根據自己的需要選擇相應的電機。但當需要拖動很大的負載時，往往不能選到合適的標準電機，如果用戶向電機廠家定制符合要求的非標電機，就要支付高昂的開發費用，導致電機成本的增加，而且由于電機開發周期長，給用戶帶來極大的不便。采用同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統可以獲得較大的拖動能力，附圖I是一種典型的同軸串聯的雙無刷交流電機的伺服系統，它包括兩臺帶霍爾的無刷交流電機、兩個·數字伺服放大器、兩套位置傳感器和一個系統控制器。數字伺服放大器由位置解碼和功率輸出部分構成；傳感器選擇位置反饋型或者速度反饋型，比如光電編碼器、旋轉變壓器等。兩傳感器和兩無刷交流電機同軸連接。數字伺服放大器不斷對電機的霍爾反饋信號進行解碼，然后根據解碼值給無刷交流電機的電樞線圈供電，使電機能夠連續旋轉；同時對采集的傳感器信號進行細分，提高伺服系統控制精度。最后系統控制器結合指令信號給出控制信號，決定電機加速、減速、停止、反轉等動作的執行，從而實現對電機的閉環控制。這種雙無刷交流電機伺服系統存在的缺點是結構比較復雜、兩個電機均設置有霍爾和位置傳感器，制造成本較高。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的不足、提供一種結構簡單、制造成本低的同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統。本技術所稱問題是以下述技術方案實現的一種同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統，它包括主無刷交流電機、從無刷交流電機、主數字伺服放大器、從數字伺服放大器、位置傳感器和系統控制器，兩臺無刷交流電機與位置傳感器同軸連接，主數字伺服放大器的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，從數字伺服放大器的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,所述系統控制器的Feedback接口接主數字伺服放大器的X5接口，Control接口接兩個數字伺服放大器的X3接口。上述同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統，所述位置傳感器采用絕對式編碼器。本技術取消了現有同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統中的霍爾元件，而且僅需要一套位置傳感器，大大簡化了系統結構，降低了制造成本。該伺服系統可實現位置和速度的閉環控制，具有轉動慣量小，調速平穩，位置記錄精確、可靠，不會丟步，載重量大，功耗低等優點。附圖說明圖I為傳統伺服系統電原理圖；圖2為本技術電原理圖；圖3為本技術正方向的編碼器電平信號位置圖；圖4為本技術負方向的編碼器電平信號位置圖；圖5為仿真轉臺的信號處理流程圖。圖中各標號為U1、主數字伺服放大器；U2、從數字伺服放大器；U3、系統控制器； S、SI、S2、位置傳感器;M1、主無刷交流電機；M2、從無刷交流電機。具體實施方式參看圖2，本技術的伺服系統包括兩臺不含霍爾的無刷交流電機(主無刷交流電機Ml、從無刷交流電機M2)，兩個伺服放大器(主數字伺服放大器U1、從數字伺服放大器U2)，位置傳感器S，系統控制器U3 ;其中不含霍爾的無刷交流電機包括永磁體、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。兩個不含霍爾的無刷交流電機用于拖動負載，位置傳感器S用于確定角度零點和確定轉子位置；主數字伺服放大器Ul用于給主無刷交流電機Ml提供適當的功率信號U/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進行解碼，得到主無刷交流電機Ml轉子的電氣角度；從數字伺服放大器U2用于給從無刷交流電機M2提供適當的功率信號U/V/W，并且對Xl接口接收的來自絕對式編碼器的信號a\b進行解碼，得到從無刷交流電機M2轉子的電氣角度；系統控制器U3根據主數字伺服放大器Ul發來的編碼器反饋信號A/B/Z，再結合指令信號將控制信號同時輸出到兩個電機的伺服放大器，進而控制兩無刷交流電機運轉。參看圖3、圖4，信號A、B表示絕對式編碼器的2個信號a/b在伺服放大器Ul、U2中被倍頻后的信號，L和R表示電機運轉的方向。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。根據信號Z的上升沿可以得到電機的實際零點；A’、B’信號分別是A、B信號延長一小段時間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"信號的邊沿進行計數，就得到兩臺電機沿某一方向轉過的角度，從而實現位置和速度的閉環控制。圖3、圖4的內容經常是在FPGA芯片中實現。圖5顯示了本技術的信號處理流程。計數器是對A〃+B〃信號的脈沖個數進行計數。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，系統控制器檢測Z、A〃+B〃信號的電平，然后做如下三項處理I、主數字伺服放大器Ul讀取并解析編碼器信號a/b/Data/Clock的值，然后基于系統控制器的電壓信號給主無刷交流電機Ml的相應線圈供電，使主無刷交流電機Ml能正常運轉。從數字伺服放大器U2讀取并解析編碼器a、b的值，根據系統控制器的電壓信號給從無刷交流電機M2的相應線圈供電，使從無刷交流電機M2能正常運轉。II、在系統控制器中判斷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Dic的電平決定計數器的值是加I還是減I。IV、根據上一時刻計數器的值與這一時刻計數器的值可以計算兩臺電機的旋轉速度。權利要求1.一種同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統，其特征是，它包括主無刷交流電機Ml、從無刷交流電機M2、主數字伺服放大器Ul、從數字伺服放大器U2、位置傳感器S和系統控制器U3，兩臺無刷交流電機與位置傳感器S同軸連接，主數字伺服放大器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Ml，從數字伺服放大器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M2，所述系統控制器U3的Feedback接口接主數字伺服放大器Ul的X5接口，Control接口接兩個數字伺服放大器的X3接口。2.根據權利要求I所述同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統，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雙無刷交流電機伺服系統，它包括主無刷交流電機、從無刷交流電機、主數字伺服放大器、從數字伺服放大器、位置傳感器和系統控制器，兩臺無刷交流電機與位置傳感器同軸連接，主數字伺服放大器的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，從數字伺服放大器的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，所述系統控制器的Feedback接口接主數字伺服放大器的X5接口，Control接口接兩個數字伺服放大器的X3接口。本技術取消了現有同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統中的霍爾元件，而且僅需要一套位置傳感器，大大簡化了系統結構，降低了制造成本。文檔編號H02P5/74GK202652128SQ201220262259公開日2013年1月2日 申請日期本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種同軸串聯雙無刷交流電機伺服系統，其特征是，它包括主無刷交流電機M1、從無刷交流電機M2、主數字伺服放大器U1、從數字伺服放大器U2、位置傳感器S和系統控制器U3，兩臺無刷交流電機與位置傳感器S同軸連接，主數字伺服放大器U1的X1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M1，從數字伺服放大器U2的X1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M2，所述系統控制器U3的Feedback接口接主數字伺服放大器U1的X5接口，Control接口接兩個數字伺服放大器的X3接口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚秀明，
申請(專利權)人：華北電力大學保定，
類型：實用新型
國別省市：