伺服驱动器硬件设计

伺服驱动器的硬件设计永磁同步电机伺服驱动器的硬件由控制部分和功率部分组成，控制电路以ARM为控制核 心，包括编码器接口电路、外围接口电路等等。控制电路实现以下功能：获得相关指令信号和 反馈信号，运行矢量控制算法，生成用于控功率模块的PWM信号。功率电路包括整流电路、 逆变电路、能耗制动电路、电流采样电路、功率模块及其驱动电路、辅助电源等，用以实现能 量的交流-直流-交流形式变换，驱动电机实现对电机力矩、速度、位置的精确控制。一、编码器接口电路本系统针对采用增量式编码器的伺服电机设计，增量式编码器共有六对差分输出信号： A+-、B+-、Z+-、U+-、V+-、W+-，如下图所示6对差分信号的处理电路，其中选用了芯片 AM26C32 芯片。器接口电路首先由AM26C32解差分，然后再由后经过RC低通滤波电路进行整形，得到 3.3V电平的单端信号。最后得到的Y_A-、Y_B-、Y_Z-输出到XMC4500，以获得电机的位置和速度信息，Y_U-、Y_V-、Y_W-输出给单片机以获得伺服电机的初始相角信息。二、主回路设计（一）整流电路设计本系统采用的是电容滤波的单相不可控整流电路，这部分电路由输入保护电路、整流桥如 下图所示：主回路侧有220V交流进来先接一个2A断路器，以防止过电流，起到保护作用。然后安 规电容增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零 线（N）/地线（G）。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容，一般统称为Y电 容。这两个Y电容连接的位置比较关键，必须需要符合相关安全标准，以防引起电子设备漏 电或机壳带电，容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容，从而要求电容值不能偏大， 而耐压必须较高，Y电容的取值为4700PF。在火线和零线抑制之间并联的电容，一般称之为X 电容。由于这个电容连接的位置也比较关键，同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于 安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大，但此时必须在X电容的两 端并联一个安全电阻，用于防止电源线拔插时，由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时 间带电。选X2电容，电容值为0.47uF.（二）储能稳压及滤波电路（三）功率模块及其驱动和保护电路三、辅助电源设计