一種全數字三相混合式步進電機驅動裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種全數字三相混合式步進電機驅動裝置，所述的驅動裝置以tms320f28030作為主控單元，以IGCM15F60GA為逆變橋，以多路輸出反激式開關電源作為輔助電源，以數碼管和按鍵作為人機交互接口；所述的主控單元包含ADC采樣、PWM輸出、SPI輸出傳輸和QEP脈沖接收。本實用新型專利技術的全數字三相混合式步進電機驅動裝置控制性能良好，成本低廉，有友好的人機交互接口，內部可設置多種報警，滿足中低端應用場合的需求。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種數字式電機驅動裝置，特別是涉及一種數控機床行業中三相混合式步進電機的驅動裝置。
技術介紹
三相混合式步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成響應角位移或者線位移的機電元件，每當輸入一個脈沖，電機便運行一步。作為數字執行元件，步進電動機具有結構簡單，控制方便，不具有累積誤差的特點，主要采用開環控制。但步進電機也有其固有的缺陷，如低速震動大，高速輸出電磁轉矩小等等。傳統的三相混合式步進電動機驅動控制方式一般采用單電壓驅動、高低壓驅動、斬波恒流驅動或者調頻調壓驅動。這些控制方式均有其優點，但都不能很好的緩解步進電機的固有缺陷。·
技術實現思路
為解決上述問題，本技術的目的在于提供一種能較好緩解步進電機固有缺陷，并提供良好操作界面的步進電機驅動裝置。該驅動裝置是一種全數字式控制裝置，能夠接收上位機發送的控制信號，并根據控制信號對步進電機做相應的控制。該驅動裝置有良好的人機交互接口，用戶可根據實際情況調節驅動裝置參數，達到最佳的控制性能。本技術為解決上述技術問題所采用的技術方案是一種全數字三相混合式步進電機驅動裝置，其特征在于，所述的驅動裝置包括主電源模塊、輔助電源模塊、電流采樣模塊、智能功率模塊IGCM15F60GA、主控運算單元tms320f28030、按鍵顯示單元和存儲器；其中，所述的tms320f28030輸出PWM信號，IGCMl5F60GA接收tms320f28030輸出的PWM信號，輸出三相正弦交流電源驅動三相混合式步進電機；IGCMl5F60GA的輸出端設置電流采樣模塊。所述的驅動裝置中，主控運算單元采用tms320f28030，智能功率模塊(IPM)采用IGCM15F60GA。通過接收控運算單元tms320f28030輸出的PWM信號，IGCM15F60GA實現直流主電源轉換為三相正弦交流電源，對三相混合式步進電機進行驅動。所述的tms320f28030通過ADC (數模轉換模塊)連接電流采樣模塊，通過SPI (串行外設接口)連接存儲器進行參數及電機位置保存，通過QEP (正交編碼脈沖電路)連接上位機進行信號接收，通過I/O 口連接按鍵顯示單元進行按鍵與顯示處理。所述的主電源模塊輸入市電，向智能功率模塊和輔助電源模塊輸出直流主電源。主電源模塊由不可控單相整流橋和濾波電容組成。采用不可控整流，通過大電容濾波得到比較平穩的直流電壓。所述的輔助電源模塊為控制模塊和智能功率模塊提供所需工作電壓。輔助電源為反激式開關電源，為滿足各個模塊所需電壓等級不同，開關電源設計為多路輸出，其輸出電壓等級為+5V, +15V，-15V。所述的電流采樣模塊包括智能功率模塊輸出端上的采樣電阻、隔離差分放大電路。電流采樣模塊采樣驅動裝置的輸出電流，并對其作出相應的移位放大處理，為控制模塊進行電流采樣做好前級準備。本技術的驅動裝置中，控制模塊的核心采用tms320f28030，為一種DSP芯片。該芯片實現各種數據采集、處理與輸出該芯片通過對輸出電流采樣，實現電流閉環控制；該芯片接收上位機信號，對步進電機位置和速度進行精確的控制；該芯片與存儲器通訊，實現參數及電機位置的保存；該芯片還檢測按鍵和控制數碼管的顯示，實現友好人機交互接□。所述的驅動裝置，tms320f28030采用細分和SVPWM相結合的控制技術，實現電流閉環控制。本技術的全數字三相混合式步進電機驅動裝置，采用細分驅動技術，通過按 鍵修改細分數，從理論上可以實現任意細分，與傳統的步進電機驅動技術相比，較好的緩解了步進電機的固有缺陷。良好的人機界面，既加快了生產調試過程，又給用戶提供了一種方式可以根據實際情況調節參數實現驅動裝置的最佳性能。主控運算單元采用廉價芯片實現，成本低廉，滿足了數控系統中低端應用場合的需求。本技術的全數字三相混合式步進電機驅動裝置還可提供多種控制方式，用戶可根據自己需要，進行相應的選擇。下面結合具體實施例對本技術進行詳細描述。本技術的保護范圍并不以具體實施方式為限，而是由權利要求加以限定。附圖說明圖I全數字三相混合式步進電機驅動裝置的系統硬件結構示意圖。圖2輔助電源模塊電路結構示意圖。圖3本技術的驅動裝置中PWM中斷程序流程圖。具體實施方式根據本技術的全數字三相混合式步進電機驅動裝置，參見圖I、圖2和圖3。所述的驅動裝置從功能上主要分為兩大部分功率部分和控制部分。功率部分將市電轉化為三相混合式步進電機所需的三相交流電，并為控制部分正常工作提供輔助電源。控制部分通過PWM脈沖信號對功率部分實施控制，使驅動裝置輸出三相混合式步進電機所需的電壓和頻率。參見圖I，所述功率部分是強電部分，主要包括主電源、輔助電源和智能功率模塊。主電源模塊為智能功率模塊提供主電源，并為輔助電源供電，是一個直流電壓。本技術的驅動裝置采用不可控單相整流橋和大電容濾波實現。所述的不可控單相整流橋把單相220V交流電轉換為直流電壓，并通過大電容濾波轉換為較為平穩的直流電壓。參見圖2，所述的輔助電源模塊采用反激式開關電源實現，其輸出電壓為+5V，+15V和-15V。主要組成部分包括變壓器、功率開關管、整流濾波電路和反饋控制電路。所述的輔助電源模塊中，輸入的主電源經過變壓器變壓后，經整流濾波輸出平穩直流電壓。所述的反饋控制電路由控制芯片T0P224、TL431和光藕構成，TL431和光藕構成反饋電路，把開關電源輸出電壓波動放大輸出給T0P224，T0P224接收反饋信號并輸出PWM信號，控制功率開關管導通占空比，實現輔助電源輸出電壓穩定。所述的智能功率模塊把主電源轉換為所需的三相交流電壓。智能功率模塊采用IGCM15F60GA，接收通過光藕隔離的PWM信號，控制內部三相整流橋中MOSFET開關管的導通和關斷。通過不同MOSFET開關管導通和關斷的組合，輸出不同頻率和幅值的電壓。所述的智能功率模塊的輸出電流經過電阻采樣，為控制電路部分的電流采樣部分做前級準備。參見圖I，所述的控制部分分為電流采樣模塊、主控運算單元、上位機、參數及電機位置保存單元(存儲器)和按鍵顯示單元。所述的控制部分通過電流采樣、主控運算單元和PWM輸出實現電流閉環控制。所述的電流采樣通過采樣電阻采樣電流，再經過線性光藕轉換采樣電阻上的電壓，經過集成運算放大器放大移位后送給主控運算單元的數模轉換模塊(ADC)。輸入數模轉換模塊的電壓為(Γ3. 3V，I. 65V代表OA電流，OV和3. 3V分別代表負的最大電流和正的最大 電流。所述的主控運算單元為tms320f28030，采用細分和SVPWM相結合的控制技術，實現電流閉環控制。其PWM中斷程序流程參見圖3，首先，所述的主控運算單元根據電流采樣電路所得的電流值和當前的相位角，經過坐標轉換，實現d-q軸電流解藕。解藕后的電流值與參考值的誤差經過PID調制器調制，調制后的值經過SVPWM運算，輸出相應占空比的PWM波。PWM波由74HCT245電平匹配和光藕隔離后，輸入智能功率模塊。在控制部分，tms320f28030通過ADC模塊連接電流采樣模塊，通過SPI連接存儲器進行參數及電機位置保存，通過QEP連接上位機進行信號接收，通過I/O 口連接鍵盤及顯示器進行按鍵與顯示處理。上位機通訊接口接收上位機的信號及位本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全數字三相混合式步進電機驅動裝置，其特征在于：所述的驅動裝置包括主電源模塊、輔助電源模塊、電流采樣模塊、智能功率模塊IGCM15F60GA、主控運算單元tms320f28030、按鍵顯示單元和存儲器；其中，所述的tms320f28030輸出PWM信號，IGCM15F60GA接收tms320f28030輸出的PWM信號，輸出三相正弦交流電源驅動三相混合式步進電機；IGCM15F60GA的輸出端設置電流采樣模塊。

【技術特征摘要】
1.一種全數字三相混合式步進電機驅動裝置，其特征在于所述的驅動裝置包括主電源模塊、輔助電源模塊、電流采樣模塊、智能功率模塊IGCM15 F6 O GA、主控運算單元tms320f28030、按鍵顯示單元和存儲器；其中，所述的tms320f28030輸出PWM信號，IGCMl5F60GA接收tms320f28030輸出的PWM信號，輸出三相正弦交流電源驅動三相混合式步進電機；IGCMl5F60GA的輸出端設置電流采樣模塊。2.根據權利要求I所述的全數字三相混合式步進電機驅動裝置，其特征在于所述的tms320f28030通過ADC連接電流采樣模塊，通過SPI連接存儲器，通過I/...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李浙魯，
申請(專利權)人：南京華興數控技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：