伺服驱动器中电流采样电路的设计

时间:2021-02-22 00:15 作者:网站登陆
本文摘要:如今,交流伺服电机由于其优异的性能,已经在工业生产中占据了举足轻重的地位。作为伺服电机的控制系统,控制器驱动器的质量将直接影响驱动电机的性能。在控制器驱动的控制系统中,为了建立磁场定向控制,需要对至少两个电流进行采样,这两个电流是相互作用的电机绕组。这两个电流样本将用作电流至系统信号,以驱动控制器建立电流闭环。 可以说,电流信号采样是控制器控制系统硬件中最重要的模块之一,也是一大堆难题。

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如今,交流伺服电机由于其优异的性能,已经在工业生产中占据了举足轻重的地位。作为伺服电机的控制系统,控制器驱动器的质量将直接影响驱动电机的性能。在控制器驱动的控制系统中,为了建立磁场定向控制,需要对至少两个电流进行采样,这两个电流是相互作用的电机绕组。这两个电流样本将用作电流至系统信号,以驱动控制器建立电流闭环。

可以说,电流信号采样是控制器控制系统硬件中最重要的模块之一,也是一大堆难题。传统电流采样电路设计如今,大多数控制器驱动由采样电阻和线性光耦合器构成的电流采样电路,如图1右图所示。Rsense为电源采样电阻,mc34081为运算放大器,78l05为三端稳压电源。

Hcpl-7840为线性光耦,其2,3槽为信号输出端,6,7槽为信号输入端。当输出端和输入端的电源电压都为5v时,当2,3槽输出的差分电压变化时,6,7槽的输入信号将随输出信号线性变化。

从图1右图可以看出,当伺服电机长时间工作时,通过绕组采集的电流信号变为采样电阻两端采集的电压值,电压值由线性光耦隔离并定标,然后经过运算放大器,a/d开关呈现给dsp进行数据分析,从而构成电流的闭环控制。在实际实验过程中,由于伺服电机等外部条件,dsp接管的电流采样信号不会受到相对较小程度的阻碍,因此需要在电路中减少适当的滤波措施。

在新型电流采样电路的设计中,采样电阻和线性光耦合器搭建的采样电路都是模拟电路,更容易受到外界的阻碍。在电路调试过程中,噪声是最复杂的。为了使电流采样信号更加准确,电流闭环效果更好,我们设计了一种利用高压线性电流传感器ir2175构成电流采样的方案,并进行了对比实验。

芯片描述ir2175是ir公司专门为交流或DC无刷电机驱动应用而设计的高压线性电流传感器。它具有内置的电流检测和维护电路,可以通过与绕组电路串联的采样电阻扩展电流采样,芯片可以自动将输出的模拟信号转换成数字pwm信号,并将其发送给处理器进行数据处理[2]。从图2的电路图可以看出,r2和r3是采样电阻,Q1 ~ Q6是igbt,D2 ~ D4和D6 ~ D7是慢全恢复二极管。

ir2175芯片的vcc是电源槽,接15v。Po是开漏pwm输入引脚。在本实验中,需要将po的一端与dsp相连,因此需要在模块电路上连接一个上拉电阻,以升压至3.3v.Com是短路端,过流信号输入端,v是采样电压的反相输出端,vb和vs是高端浮动电源电压端,vbs是浮动在vs电压峰值以上的电源,因此在这个电路中,我们用d1二极管和c1电容组成自举电源[3]。

其工作原理是:当vs通过低端igbt下拉到地时,利用自举电容c1,通过自举二极管d1,用15v vcc电源对电池进行扩展,从而获得电源vbs。当vs通过高端电源冲至最低电压时,vbs悬空,自举二极管偏移偏置,从而切断电池电路[2]。二极管可以自由选择全恢复时间大于100ns的慢速全恢复二极管。vs引脚和半桥输入之间的电阻r1不应在10 ~ 20范围内。


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