專利名稱：采用電壓轉(zhuǎn)頻率的伺服系統(tǒng)直流母線電壓采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種伺服系統(tǒng)直流母線電壓采樣電路。
背景技術(shù)：
目前在伺服系統(tǒng)上，現(xiàn)有技術(shù)的母線電壓采樣電路(參見(jiàn)圖1)主要由采樣分壓電 阻、平衡電阻、線性光耦、運(yùn)算放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成；線性光耦初級(jí)的正端與采樣分 壓電阻連接，線性光耦初級(jí)的負(fù)端與平衡電阻連接，線性光耦的次級(jí)與運(yùn)算放大電路的輸 入端連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與控制電路連接，輸出數(shù)字信號(hào)傳輸給控制電路，使控制 電路能夠檢測(cè)直流母線上的電壓變化?，F(xiàn)有技術(shù)的直流母線電壓采樣電路的電路原理是，母線P、N上串聯(lián)電阻R1、R2，經(jīng) 分壓后得到的一個(gè)模擬電壓信號(hào)，為線性光耦的初級(jí)輸入，線性光耦次級(jí)輸出一對(duì)差動(dòng)的 電壓信號(hào)，輸入與輸出之間在一定范圍內(nèi)是一種線性的當(dāng)量關(guān)系。輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)經(jīng) 過(guò)運(yùn)算放大電路得到單端模擬電壓信號(hào)后由A/D轉(zhuǎn)換電路輸出數(shù)字信號(hào)給控制電路，通過(guò) 軟件計(jì)算得到實(shí)際電壓值。在這種電路中，線性光耦是實(shí)現(xiàn)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(zhǔn)確性?，F(xiàn)有技術(shù)的直流母線電壓采樣電路的缺點(diǎn)是1.采用線性光耦，通過(guò)線性光耦來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬電壓的比例轉(zhuǎn)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(fù)雜，需要很多器件，如運(yùn)算放大電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路，從而降低了 采樣電路的可靠性。3.通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬電壓信號(hào)到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，其精度受A/D轉(zhuǎn)換芯 片位數(shù)的限制，在原有硬件基礎(chǔ)上不可以通過(guò)軟件的方式提高其精度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決現(xiàn)有伺服系統(tǒng)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(wèn)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(zhuǎn) 頻率的伺服系統(tǒng)直流母線電壓采樣電路。本實(shí)用新型的技術(shù)方案采用電壓轉(zhuǎn)頻率的伺服系統(tǒng)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(zhuǎn)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(guò)分壓使Vin在母線滿壓時(shí)為IOv左右；所述V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為頻率 和電壓成正比關(guān)系的脈沖頻率信號(hào)；所述隔離光耦電路的初級(jí)正端與V/F轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，所述隔離光耦電路的 次級(jí)與DSP的I/O連接，將相同頻率的脈沖信號(hào)輸入到DSP中得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。進(jìn)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(zhuǎn)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(jìn)一步，所述的V/F轉(zhuǎn)換電路包括V/F轉(zhuǎn)換芯片，所述V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片的第八引腳與VCC端連接；V/ F轉(zhuǎn)換芯片的第四引腳與GND端連接；V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jìn)一步，所述隔離光耦電路包括隔離光耦，隔離光耦初級(jí)正端與第六電阻、第四電 容以及V/F轉(zhuǎn)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(jí)負(fù)端與GND端連接；隔離光耦次級(jí)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(jí)負(fù)端與SGND端連接；隔離光耦電源端與VCS連接。伺服電機(jī)通過(guò)本實(shí)用新型在直流母線電壓采樣獲得的電壓值基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)對(duì) 運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的預(yù)期，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)知泵升。在電機(jī)減速或停止動(dòng)作剛要開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)泄放回路， 提前泵升。不用等到電機(jī)減速或停止動(dòng)作開(kāi)始后，再生制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電能使直流母線電壓上 升到泵升泄放閾值后，再打開(kāi)泄放回路，降低直流母線電壓。預(yù)知式的智能泵升，可以防止 直流母線電壓的上升過(guò)程。實(shí)時(shí)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(yùn)算，提高整個(gè)伺服系統(tǒng)的性能。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.輸出輸入之間可以獲得很好的線性比例關(guān)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(zhuǎn)換為數(shù)字量時(shí)候，不需要實(shí)用A/D轉(zhuǎn)換芯片，可直接對(duì)其 輸出的頻率通過(guò)軟件計(jì)數(shù)的方式來(lái)得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，并且其位數(shù)不受A/D轉(zhuǎn)換芯片位數(shù) 的限制，可以獲得更高的精度。3.簡(jiǎn)易化了硬件電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以通過(guò)軟件參數(shù)的修改調(diào)整欠壓報(bào)警、過(guò) 壓報(bào)警、泵升動(dòng)作時(shí)的電壓閾值。4.采用高速光耦隔離，同時(shí)供給光耦初級(jí)的是脈沖信號(hào)，對(duì)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(guò)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的預(yù)期，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)知泵升。6.實(shí)時(shí)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(yùn)算，提高整個(gè) 伺服系統(tǒng)的性能。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)用于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中直流母線的電壓采樣電路的原理圖。圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型V/F轉(zhuǎn)換電路的原理框圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1-3，采用電壓轉(zhuǎn)頻率的伺服系統(tǒng)直流母線電壓采樣電路，包括電阻采樣分 壓電路1、V/F轉(zhuǎn)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(guò)分壓使Vin在母線滿壓時(shí)為IOv左右；所述V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為頻率和電壓成正比關(guān)系的脈沖頻率信號(hào)；所述隔離光耦電路3的初級(jí)正端與V/F轉(zhuǎn)換電路2輸出端連接，所述隔離光耦電 路3的次級(jí)與DSP的I/O連接，將相同頻率的脈沖信號(hào)輸入到DSP中得到對(duì)應(yīng)的數(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路2包括V/F轉(zhuǎn)換芯片Ul，所述V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片Ul的第八引腳與VCC端連接；V/F轉(zhuǎn)換芯片Ul的第四引腳 與GND端連接；V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jí)正端與第六電阻R6、第四 電容C4以及V/F轉(zhuǎn)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(jí)負(fù)端與GND端連接；隔離光耦U2次級(jí)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(jí)負(fù)端與SGND端連接；隔 離光耦U2電源端與VCS連接。伺服電機(jī)通過(guò)本實(shí)用新型在直流母線電壓采樣獲得的電壓值基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)對(duì) 運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的預(yù)期，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)知泵升。在電機(jī)減速或停止動(dòng)作剛要開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)泄放回路， 提前泵升。不用等到電機(jī)減速或停止動(dòng)作開(kāi)始后，再生制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電能使直流母線電壓上 升到泵升泄放閾值后，再打開(kāi)泄放回路，降低直流母線電壓。預(yù)知式的智能泵升，可以防止 直流母線電壓的上升過(guò)程。實(shí)時(shí)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(yùn)算，提高整個(gè)伺服系統(tǒng)的性能。本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也 及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求采用電壓轉(zhuǎn)頻率的伺服系統(tǒng)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(zhuǎn)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(guò)分壓使Vin在母線滿壓時(shí)為10v左右；所述V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為頻率和電壓成正比關(guān)系的脈沖頻率信號(hào)；所述隔離光耦電路的初級(jí)正端與V/F轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，所述隔離光耦電路的次級(jí)與DSP的I/O連接，將相同頻率的脈沖信號(hào)輸入到DSP中得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電壓轉(zhuǎn)頻率的伺服系統(tǒng)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(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用電壓轉(zhuǎn)頻率的伺服系統(tǒng)直流母線電壓采樣電路，其 特征在于所述的V/F轉(zhuǎn)換電路包括V/F轉(zhuǎn)換芯片，所述V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片的第八引腳與VCC端連接；V/F轉(zhuǎn)換芯 片的第四引腳與GND端連接；V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求3所述的采用電壓轉(zhuǎn)頻率的伺服系統(tǒng)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(jí)正端與第六電阻、第四電容以及V/F 轉(zhuǎn)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(jí) 負(fù)端與GND端連接；隔離光耦次級(jí)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(jí)負(fù)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(zhuǎn)頻率的伺服系統(tǒng)直流母線電壓采樣電路，包括電阻采樣分壓電路、V/F轉(zhuǎn)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(guò)分壓使Vin在母線滿壓時(shí)為10V左右；所述V/F轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為頻率和電壓成正比關(guān)系的脈沖頻率信號(hào)；所述隔離光耦電路的初級(jí)正端與V/F轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，所述隔離光耦電路的次級(jí)與DSP的I/O連接，將相同頻率的脈沖信號(hào)輸入到DSP中得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)輸入輸出線性度好、可靠性高、精度高。
文檔編號(hào)G01R19/252GK201589812SQ200920297810
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月12日
發(fā)明者何恰, 呂曉東, 覃海濤, 邵玉震 申請(qǐng)人:杭州日鼎控制技術(shù)有限公司