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直线伺服系统硬件设计

直线伺服系统硬件电路主要包含控制电路、功率驱动主电路及检测电路、人机界面和辅助电源电路四部分。

这1致命要点严重阻碍了其发展速度 系统由三相交流电源供电，整流、滤波、逆变及永磁直线同步电动机构成系统强电部分，DSP控制电路、功率器件驱动及保护电路、检测电路、人机界面、辅助电电路等构成系统弱电部分。系统指令通过人机界面或上位PC机通过RS一232通信传送给DSP控制器，DSP接收指令后与电机实际位置／速度进行比较，南位置和速度调节算法及电机矢铝液质量到达了历史最好水平量控制算法共同完成脉宽调制PWM信号输出，使直线电机位置跟踪给定参考位置指令要求。

1控制电路

选择数宁信号处理器TMS320LF枕芯2407作为系统控制核心。TMS320LF2407控制电路南DSP本身、时钟电路、外部存储器、串行通信、JTAC，接口、EEP—ROM电路及PWM事件处理电路等组成。

(1)时钟电路

采用一个l0 MHz晶体振荡器为整个系统提供基准时钟信号，晶振连接到DSP的XTALl／CLKIN(1 23脚)和XTAL2(1 24脚)上。

(2)外部存储器扩环氧树脂展

外部扩展2片RAM，型号为CY7 C1 021 V，一片作为数据存传动轴储器，一片作为调试阶段的程序存储器。CY7C1021 V具有64 k木16位的存储空间，存取速度为1 2us，供电电压为3．3 V。TMS320LF2407内部的程序空间与数据空间相互独立，两者片外部分的选通信号分别为PS和DS。

(3)串行通信

TMS320LF2407内部包含串行通信接口SCl模块，该模块支持CPU与其他使用标准格式的异步外设之间的数宁通信。通过SCl接口可以实现与上位机的通信功能。由于SCl接口的逻辑电平为3．3V，因此采用3．3 V供电的串行通信模块MAX3232来实现与RS一232的电平转换。

(4)EEPROM电路

TMS320LF2407具有一个高速同步串行输入输出端口SPl，系统采用串行8 K*8位的EEPROM—X25650作为存储单元。当系统掉电时，用于保存系统设定参数、故障信息及要求备份的数据。

2功率驱动主电路及检测电路

(1)功率驱动主电路

直线伺服系统功率驱动主电路为交一直一交电压源型结构，整流单元由日本三社公司的DF30AAl 20模块构成，最大平均电流为30A，二极管最大反向压降为l 200 V，滤波单元由两个l 0001．LF／450 V电解电容串联构成，逆变单元由日本三菱智能功率模块PM20CSJ060构成，容量600 V／20 A。

来自TMS320LF2407事件管理器EVA模块的PWMl一6信号，经过电阻限流后控制高速光耦HC—PL一4504的动作，这样得到已经隔离且放大的IPM开关器件驱动信号，控制IGBT导通和关断。同时，IPM上桥臂保护信号输出U、、V、F、和下桥臂公用保护信号输出Fn经过或非门逻辑电路CD4078控制低速光耦PC817的动作。当发生上面任意一种保护动作后，产生功率驱动保护中断。

(2)动子位置检测

直线电动机动子位置采用英国雷尼绍REN—ISHAW直线光栅尺进行检测，主要由光栅RGS20一S和RGH22X读数头组成，其中RGH22X分辨率为1 lxm，最大速度为5 m／s，供电电源5 V，防护等级IP30。RGH22X读数头可以提供T业标准数宁信号输出，通过TMS320LF2407中的事件管理模块可以获取直线电动机的位置信息，其中QEPl和QEP2电路连接光栅尺正交编码信号A和B，CAP3连接球阀连接光栅尺参考信号。由于光栅尺输出信号电平为5 V，凶此在上面接口之间加入电平转换芯片74LVC4245A，以得到TMS320LF2407可以接收的3．3 V电平下的正交编码信号和参考信号。

(3)动子三相电流检测

直线电动机动子三相电流采用LTS 6一NP霍尔电流传感器进行检测。由于该电流传感器内部具有测量电阻(208．33 n)，凶此可以将动子交流相电流转换成电压信号并输出，模拟输出电压范围为之间具有可靠的电气隔离。

3人机界面

人机界面作为伺服系统的上位机控制，主要为键盘与显示设计，同时包含与TMS320LF2407之间的RS一232串行通信设计。其中，键盘可以设定直线位置、正反向移动等功能，LED数码管可以显示一些运行中的参数。

4辅助电源电路

整体辅助我国仍处于工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展阶段电源系统包含5 V、3．3 V、+1 2 V、一1 2 V及4路相互隔离的l 5 V电源，其中3．3 V电源为控制核心TMS320LF2407供电，+1 2 V和一l 2 V电源为运算放大器0P07供电，4路1 5 V电源为智能功率模块PM20CSJ060作驱动电源，5 V电源为其他芯片及电路供电。其中4路相互隔离1 5 V电源由三菱公司专用驱动电源模块M57120L和M57140—0 1实现。

直线伺服系统中除上面四部分硬件电路外，还包括直流电压过压、欠压保护、过电流保护及其他1／O接口等，其中各种保护信号与IPM保护一同送人或非门逻辑电路CD4078，引起系统中断。