專利名稱:采用電壓轉頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種伺服系統直流母線電壓采樣電路。
背景技術:
目前在伺服系統上,現有技術的母線電壓采樣電路(參見圖1)主要由采樣分壓電 阻、平衡電阻、線性光耦、運算放大電路、模數轉換電路組成;線性光耦初級的正端與采樣分 壓電阻連接,線性光耦初級的負端與平衡電阻連接,線性光耦的次級與運算放大電路的輸 入端連接;模數轉換電路的輸出端與控制電路連接,輸出數字信號傳輸給控制電路,使控制 電路能夠檢測直流母線上的電壓變化。現有技術的直流母線電壓采樣電路的電路原理是,母線P、N上串聯電阻R1、R2,經 分壓后得到的一個模擬電壓信號,為線性光耦的初級輸入,線性光耦次級輸出一對差動的 電壓信號,輸入與輸出之間在一定范圍內是一種線性的當量關系。輸出的差動電壓信號經 過運算放大電路得到單端模擬電壓信號后由A/D轉換電路輸出數字信號給控制電路,通過 軟件計算得到實際電壓值。在這種電路中,線性光耦是實現電壓采樣的核心器件,線性光耦 的線性度直接影響到電壓采樣的準確性。現有技術的直流母線電壓采樣電路的缺點是1.采用線性光耦,通過線性光耦來實現模擬電壓的比例轉換,而線性光耦的線性 范圍小,輸入輸出的線性較差,并且隨溫度變化較大。2.電路較為復雜,需要很多器件,如運算放大電路以及A/D轉換電路,從而降低了 采樣電路的可靠性。3.通過A/D轉換芯片來實現模擬電壓信號到數字量的轉換,其精度受A/D轉換芯 片位數的限制,在原有硬件基礎上不可以通過軟件的方式提高其精度。
發明內容本實用新型要解決現有伺服系統直流母線電壓采樣電路存在輸入輸出線性較差、 可靠性低、精度低的問題,提供了一種輸入輸出線性度好、可靠性高、精度高的采用電壓轉 頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路。本實用新型的技術方案采用電壓轉頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路,其特征在于包括電阻采樣 分壓電路、V/F轉換電路、隔離光耦電路,所述電阻采樣分壓電路與直流母線連接,得到輸入 電壓Vin,通過分壓使Vin在母線滿壓時為IOv左右;所述V/F轉換電路的輸入端與電阻采樣分壓電路連接,將輸入電壓值轉換為頻率 和電壓成正比關系的脈沖頻率信號;所述隔離光耦電路的初級正端與V/F轉換電路輸出端連接,所述隔離光耦電路的 次級與DSP的I/O連接,將相同頻率的脈沖信號輸入到DSP中得到對應的數字量。進一步,所述電阻采樣分壓電路包括第十電阻、第十一電阻,所述第十電阻和第十一電阻的并接端與V/F轉換電路的輸入端連接,所述第十電阻的另一端與直流母線的 VDC端連接,第十一電阻的另一端與直流母線的PG端連接。 進一步,所述的V/F轉換電路包括V/F轉換芯片,所述V/F轉換芯片的第七引腳 與第一電阻和第一電容連接,第一電阻的另一端與第十電阻和第十一電阻的并接端連接, 第一電容的另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片的第六引腳與第三電容連接,第三電容的 另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片的第一引腳與第三電阻連接,第三電阻的另外一端與 GND端連接;V/F轉換芯片的第五引腳與第二電阻和第二電容連接,第二電阻的另外一端與 VCC端連接,第二電容的另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片的第八引腳與VCC端連接;V/ F轉換芯片的第四引腳與GND端連接;V/F轉換芯片的第二引腳與第四電阻連接,第四電阻 的另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片的第三引腳與第五電阻和光耦隔離電路的輸入端 連接,第五電阻的另外一端與VCC連接。進一步,所述隔離光耦電路包括隔離光耦,隔離光耦初級正端與第六電阻、第四電 容以及V/F轉換芯片的第三引腳連接,第六電阻和第四電容的另外一端與GND端連接;隔離 光耦初級負端與GND端連接;隔離光耦次級正端與第七電阻和DSP連接,第七電阻的另外一 端與VCS端連接;隔離光耦次級負端與SGND端連接;隔離光耦電源端與VCS連接。伺服電機通過本實用新型在直流母線電壓采樣獲得的電壓值基礎上,通過系統對 運動趨勢的預期,可以實現預知泵升。在電機減速或停止動作剛要開始時,打開泄放回路, 提前泵升。不用等到電機減速或停止動作開始后,再生制動時產生電能使直流母線電壓上 升到泵升泄放閾值后,再打開泄放回路,降低直流母線電壓。預知式的智能泵升,可以防止 直流母線電壓的上升過程。實時采集到的電壓值的精度比較高,可以將該值參與矢量控制 運算,提高整個伺服系統的性能。本實用新型的優點和積極效果1.輸出輸入之間可以獲得很好的線性比例關系,并且受溫度的影響比較小,帶寬很寬。2.在處理電壓模擬量轉換為數字量時候,不需要實用A/D轉換芯片,可直接對其 輸出的頻率通過軟件計數的方式來得到對應的數字量,并且其位數不受A/D轉換芯片位數 的限制,可以獲得更高的精度。3.簡易化了硬件電路的設計,同時也可以通過軟件參數的修改調整欠壓報警、過 壓報警、泵升動作時的電壓閾值。4.采用高速光耦隔離,同時供給光耦初級的是脈沖信號,對光耦的線性度要求很 低,光耦只需要起到直流母線電路和控制電路之間的隔離作用即可。5.通過系統對運動趨勢的預期,可以實現預知泵升。6.實時采集到的電壓值的精度比較高,可以將該值參與矢量控制運算,提高整個 伺服系統的性能。
圖1是現有技術用于伺服驅動系統中直流母線的電壓采樣電路的原理圖。圖2是本實用新型的電路原理圖。圖3是本實用新型V/F轉換電路的原理框圖。
具體實施方式
參照圖1-3,采用電壓轉頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路,包括電阻采樣分 壓電路1、V/F轉換電路2、隔離光耦電路3,所述電阻采樣分壓電路1與直流母線連接,得到 輸入電壓Vin,通過分壓使Vin在母線滿壓時為IOv左右;所述V/F轉換電路2的輸入端與電阻采樣分壓電路1連接,將輸入電壓值轉換為頻率和電壓成正比關系的脈沖頻率信號;所述隔離光耦電路3的初級正端與V/F轉換電路2輸出端連接,所述隔離光耦電 路3的次級與DSP的I/O連接,將相同頻率的脈沖信號輸入到DSP中得到對應的數字量。所述電阻采樣分壓電路1包括第十電阻R10、第i^一電阻Rl 1,所述第十電阻RlO 和第十一電阻Rll的并接端與V/F轉換電路2的輸入端連接,所述第十電阻RlO的另一端 與直流母線的VDC端連接,第十一電阻Rll的另一端與直流母線的PG端連接。 所述的V/F轉換電路2包括V/F轉換芯片Ul,所述V/F轉換芯片Ul的第七引腳與 第一電阻Rl和第一電容Cl連接,第一電阻Rl的另一端與第十電阻RlO和第十一電阻Rll 的并接端連接,第一電容Cl的另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片Ul的第六引腳與第三 電容C3連接,第三電容C3的另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片Ul的第一引腳與第三 電阻R3連接,第三電阻R3的另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片Ul的第五引腳與第二 電阻R2和第二電容C2連接,第二電阻R2的另外一端與VCC端連接,第二電容C2的另外一 端與GND端連接;V/F轉換芯片Ul的第八引腳與VCC端連接;V/F轉換芯片Ul的第四引腳 與GND端連接;V/F轉換芯片Ul的第二引腳與第四電阻R4連接,第四電阻R4的另外一端 與GND端連接;V/F轉換芯片Ul的第三引腳與第五電阻R5和光耦隔離電路3的輸入端連 接,第五電阻R5的另外一端與VCC連接。所述隔離光耦電路3包括隔離光耦U2,隔離光耦U2初級正端與第六電阻R6、第四 電容C4以及V/F轉換芯片Ul的第三引腳連接,第六電阻R6和第四電容C4的另外一端與 GND端連接;隔離光耦U2初級負端與GND端連接;隔離光耦U2次級正端與第七電阻R7和 DSP連接,第七電阻R7的另外一端與VCS端連接;隔離光耦U2次級負端與SGND端連接;隔 離光耦U2電源端與VCS連接。伺服電機通過本實用新型在直流母線電壓采樣獲得的電壓值基礎上,通過系統對 運動趨勢的預期,可以實現預知泵升。在電機減速或停止動作剛要開始時,打開泄放回路, 提前泵升。不用等到電機減速或停止動作開始后,再生制動時產生電能使直流母線電壓上 升到泵升泄放閾值后,再打開泄放回路,降低直流母線電壓。預知式的智能泵升,可以防止 直流母線電壓的上升過程。實時采集到的電壓值的精度比較高,可以將該值參與矢量控制 運算,提高整個伺服系統的性能。本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉,本實用新 型的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式,本實用新型的保護范圍也 及于本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求采用電壓轉頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路,其特征在于包括電阻采樣分壓電路、V/F轉換電路、隔離光耦電路,所述電阻采樣分壓電路與直流母線連接,得到輸入電壓Vin,通過分壓使Vin在母線滿壓時為10v左右;所述V/F轉換電路的輸入端與電阻采樣分壓電路連接,將輸入電壓值轉換為頻率和電壓成正比關系的脈沖頻率信號;所述隔離光耦電路的初級正端與V/F轉換電路輸出端連接,所述隔離光耦電路的次級與DSP的I/O連接,將相同頻率的脈沖信號輸入到DSP中得到對應的數字量。
2.根據權利要求1所述的采用電壓轉頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路,其特征 在于所述電阻采樣分壓電路包括第十電阻、第十一電阻,所述第十電阻和第十一電阻的并 接端與V/F轉換電路的輸入端連接,所述第十電阻的另一端與直流母線的VDC端連接,第 十一電阻的另一端與直流母線的PG端連接。
3.根據權利要求1或2所述的采用電壓轉頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路,其 特征在于所述的V/F轉換電路包括V/F轉換芯片,所述V/F轉換芯片的第七引腳與第一電 阻和第一電容連接,第一電阻的另一端與第十電阻和第十一電阻的并接端連接,第一電容 的另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片的第六引腳與第三電容連接,第三電容的另外一端 與GND端連接;V/F轉換芯片的第一引腳與第三電阻連接,第三電阻的另外一端與GND端連 接;V/F轉換芯片的第五引腳與第二電阻和第二電容連接,第二電阻的另外一端與VCC端連 接,第二電容的另外一端與GND端連接;V/F轉換芯片的第八引腳與VCC端連接;V/F轉換芯 片的第四引腳與GND端連接;V/F轉換芯片的第二引腳與第四電阻連接,第四電阻的另外一 端與GND端連接;V/F轉換芯片的第三引腳與第五電阻和光耦隔離電路的輸入端連接,第五 電阻的另外一端與VCC連接。
4.根據權利要求3所述的采用電壓轉頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路,其特征 在于所述隔離光耦電路包括隔離光耦,隔離光耦初級正端與第六電阻、第四電容以及V/F 轉換芯片的第三引腳連接,第六電阻和第四電容的另外一端與GND端連接;隔離光耦初級 負端與GND端連接;隔離光耦次級正端與第七電阻和DSP連接,第七電阻的另外一端與VCS 端連接;隔離光耦次級負端與SGND端連接;隔離光耦電源端與VCS連接。
專利摘要采用電壓轉頻率的伺服系統直流母線電壓采樣電路,包括電阻采樣分壓電路、V/F轉換電路、隔離光耦電路,所述電阻采樣分壓電路與直流母線連接,得到輸入電壓Vin,通過分壓使Vin在母線滿壓時為10V左右;所述V/F轉換電路的輸入端與電阻采樣分壓電路連接,將輸入電壓值轉換為頻率和電壓成正比關系的脈沖頻率信號;所述隔離光耦電路的初級正端與V/F轉換電路輸出端連接,所述隔離光耦電路的次級與DSP的I/O連接,將相同頻率的脈沖信號輸入到DSP中得到對應的數字量。本實用新型的優點輸入輸出線性度好、可靠性高、精度高。
文檔編號G01R19/252GK201589812SQ200920297810
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月12日 優先權日2009年12月12日
發明者何恰, 呂曉東, 覃海濤, 邵玉震 申請人:杭州日鼎控制技術有限公司