一种双通道交流永磁同步电机伺服系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于伺服技术领域，更具体地，涉及一种双通道交流永磁同步电机伺服系统。
【背景技术】
[0002]交流永磁无刷电机伺服系统是电机学、交流电动机变频调速理论、自动控制理论、电力电子技术、微电子技术、计算机等学科的有机结合与交叉应用。随着这些科学技术的日渐成熟，加之交流电机在体积、重量、维修量、可靠性、效率等方面优于直流电机，目前伺服系统正处在从传统电机向交流永磁同步电机的过渡阶段。
[0003]该电机伺服控制方案采用永磁同步电机矢量控制理论，它是以磁场定向为控制核心，即在转子磁场旋转坐标系中对励磁电流id和转矩电流iq分别进行解耦控制，通过PI线性控制器转换后按照经典的线性控制理论进行控制系统设计，电机控制量(Uf)经解调输出给逆变器开关，信号控制采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术，即通过快速交替输出逆变器的开关矢量从而引导定子磁链形成准圆形的磁链轨迹，从而推动电机永磁转子旋转。
[0004]由于电机在高速的旋转过程中，控制系统需要在极短的时间内实时地检测解调转子旋变位置信号，同时对检测的相电流信号进行一系列复杂的解耦转换运算，并综合以上运算数据再发出控制指令，输出SVPWM脉宽调制开关信号，再经隔离、放大后控制逆变器控制电机有规律地运转。此过程需要系统具备快速而且丰富的数据运算处理能力，而对于多路通道电机伺服系统而言，电路电磁环境相对复杂，对核心处理器芯片及其外围电路有更高的要求。
[0005]近年来，随着基础工业水平以及现代科技的不断进步，伺服系统正朝着长寿命、高效率、免维护、机电一体化设计方向发展，交流永磁同步伺服系统应运而生，相对于传统有刷电机和直流电机具有更优越的动态输出特性、电功率特性以及控制性能，成为主要的发展趋势。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种双通道交流永磁同步电机伺服系统，其目的在于提高多通道系统的集成度，减少伺服机构体积，减少对传感器件依赖提高系统的精度和稳定性，由此解决集成化、小型化、高精度和低成本之间共存的技术问题。
[0007]本实用新型提供的双通道交流永磁同步电机伺服系统，包括控制模块，以及与所述控制模块连接的第一伺服执行机构和第二伺服执行机构；所述控制模块包括:数字信号处理器、第一位置解码电路、第二位置解码电路、通信模块、第一旋变激励电路、第二旋变激励电路、第一全桥逆变器、隔离驱动电路、第二全桥逆变器以及用于提供电源且与所述第一全桥逆变器和第二全桥逆变器连接的直流供电电源；所述通信模块的第一输入端用于接收第一位置输入信号UF1，所述通信模块的第二输入端用于接收第二位置输入信号UF2 ;所述数字信号处理器的第一控制输入端连接至所述通信模块的第一输出端，所述数字信号处理器的第二控制输入端连接至所述通信模块的第二输出端；所述数字信号处理器的第一输入端连接至所述第一位置解码电路的输出端，所述数字信号处理器的第二输入端连接至所述第二位置解码电路的输出端；所述第一位置解码电路的输入端连接至所述第一旋变激励电路的基准信号输出端，所述第二位置解码电路的输入端连接至所述第二旋变激励电路的基准信号输出端；所述隔离驱动电路的第一输入端和第二输入端分别连接至所述数字信号处理器的第一输出端和第二输出端；所述第一全桥逆变器的输入端连接至所述隔离驱动电路的第一输出端，所述第二全桥逆变器的输入端连接至所述隔离驱动电路的第二输出端；所述第一伺服执行机构包括依次连接在所述第一全桥逆变器的输出端的第一永磁同步电机、第一动力传输机构和第一输出轴；所述第一永磁同步电机的第一输入端与所述第一全桥逆变器的输出端连接，所述第一永磁同步电机的第二输入端连接至所述第一旋变激励电路的余弦激励信号输出端，所述第一永磁同步电机的第三输入端连接至所述第一旋变激励电路的正弦激励信号输出端，所述第一永磁同步电机的第一输出端与所述第一动力传输机构连接，所述第一永磁同步电机的第二输出端与所述数字信号处理器的第三输入端连接，所述第一永磁同步电机的第三输出端与所述第一位置解码电路的第一反馈端链连接，所述第一永磁同步电机的第四输出端与所述第一位置解码电路的第二反馈端链连接；所述第二伺服执行机构包括依次连接在所述第二全桥逆变器的输出端的第二永磁同步电机、第二动力传输机构和第二输出轴；所述第二永磁同步电机的第一输入端与所述第二全桥逆变器的输出端连接，所述第二永磁同步电机的第二输入端连接至所述第二旋变激励电路的余弦激励信号输出端，所述第二永磁同步电机的第三输入端连接至所述第二旋变激励电路的正弦激励信号输出端，所述第二永磁同步电机的第一输出端与所述第二动力传输机构连接，所述第二永磁同步电机的第二输出端与所述数字信号处理器的第四输入端连接，所述第二永磁同步电机的第三输出端与所述第二位置解码电路的第一反馈端链连接，所述第二永磁同步电机的第四输出端与所述第二位置解码电路的第二反馈端链连接。
[0008]更进一步地，所述数字信号处理器包括第一加法器G1、第二加法器G2、第三加法器G3、位置转换器、位置调节器、速度转换器、速度调节器、相电流解耦变换器、电流调节器、磁场定向控制器和空间矢量脉宽调制控制器；所述位置转换器的输入端用于接收转子角度信号Θ，所述第一加法器Gl的第一输入端用于接收位置输入信号，所述第一加法器Gl的第二输入端连接至所述位置转换器的输出端，所述位置调节器的输入端连接至所述第一加法器Gl的输出端；所述速度转换器的输入端用于连接转子角度信号Θ，所述第二加法器G2的第一输入端连接至所述位置调节器的输出端，所述第二加法器G2的第二输入端连接至所述速度转换器的输出端；所述速度调节器的输入端连接至所述第二加法器G2的输出端，所述相电流解耦变换器的输入端用于连接相电流检测信号，所述电流调节器的输入端连接至所述相电流解耦变换器的输出端，所述第三加法器G3的第一输入端连接至所述速度调节器的输出端，所述第三加法器G3的第二输入端连接至所述电流调节器的输出端；所述磁场定向控制器的第一输入端用于接收转子角度信号Θ，所述磁场定向控制器的第二输入端连接至所述第三加法器G3的输出端，所述空间矢量脉宽调制控制器的输入端连接至所述磁场定向控制器的输出端，所述空间矢量脉宽调制控制器的输出端用于输出6路SVPWM控制信号。
[0009]更进一步地，所述第一动力传输机构和所述第二动力传输机构的结构相同，包括:滚珠丝杠、滚动螺母、渐开摇臂和输出轴，电机输出轴和滚珠丝杠同轴一体输出，与丝杠同轴的滚动螺母通过滚珠丝杠的正反向旋转，带动螺母在丝杠上来回滑动，滚动螺母在滑动的过程中带动渐开摇臂做圆形弧线传动，确保摇臂到伺服输出轴力矩的平滑和位移转换关系的恒定，由于丝杠导程恒定、渐开摇臂传动力臂恒定，电机输出与伺服机构输出轴之间有固定的传动减速比。
[0010]更进一步地，所述第一输出轴与所述第一动力传输机构中的滚珠丝杠为一体化成型，所述第二输出轴与所述第二动力传输机构中的滚珠丝杠为一体化成型。
[0011]更进一步地，所述第一伺服执行机构和第二伺服执行机构，相对传动伺服系统省去了输出轴角度传感器的安装和使用，由于电机输出轴和滚珠丝杠是同轴一体成型，电机永磁转子位置即为当前丝杠位置，永磁转子的位置及位移累计量可由旋变解码电路解调完成，由于电机输出与伺服输出轴传动减速比关系恒定，只要检测电机转动方向、累计圈数及传动减速比就可以实时检测伺服执行机构输出轴的实际角度。
[0012]更进一步地，渐开摇臂内设置有一个滚动轴承。其中，滚动轴承的外端通过轴承盖紧固，所述滚动轴承的内端通过丝杠轴螺纹紧固。
[0013]总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于提高了系统电路集