SERVOTREIBER

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. CH20181031205012018103120501, die am 9. April 2018 beim chinesischen Patentamt eingereicht wurde und den Titel „SERVO DRIVER“ trägt, und die hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.

Diese Anmeldung bezieht sich auf das Gebiet der Antriebsregelungstechnik, insbesondere auf einen Servotreiber.

Die Aussagen hierin sollen Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung liefern, die nicht unbedingt Stand der Technik darstellen.

Die Hardware eines beispielhaften Servotreibers besteht im Allgemeinen aus vier Teilen: einem Hauptsteuerkreis, einem Gleichrichter- und Wechselrichterschaltkreis, einer Hilfsstromversorgung, einem Display und Tasten, die eine präzise Regelung der Position, der Drehzahl und des Stroms des Servomotors realisieren und von dem Host-Controller Befehle zur Ausführung bestimmter Bewegungen erhalten können. Normalerweise umfasst die Peripherie des Servotreibers IO-Eingänge und -Ausgänge, analoge Eingänge und Ausgänge, Kodierereingänge und -ausgänge usw., was es erforderlich macht, dass der Hauptsteuerkreis in der Regel aus einem Prozessor und einem programmierbaren Logikbaustein bestehen muss. Ein netzwerkfähiger Treiber enthält ferner einen Netzwerkverarbeitungschip für die Handhabung der Buskommunikation. Der traditionelle Servotreiber ist daher zwar funktionsreich und leistungsfähig, aber seine Struktur ist relativ komplex, was den Anforderungen an die Miniaturisierung und Integration von Geräten in den Industriestandorten nicht gerecht wird.

Gemäß verschiedenen in der vorliegenden Anmeldung offengelegten Ausführungsformen wird ein Servotreiber bereitgestellt.

Ein Servotreiber ist so konfiguriert, dass er einen Servomotor zur Drehung antreibt, und umfasst eine Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung, eine Stromabtastschaltung, eine Stromtreiberschaltung und eine Vektorregelungsschaltung. Ein Eingangsanschluss der Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist mit einem Ausgangsanschluss der Vektorregelungsschaltung verbunden, und ein Ausgangsanschluss der Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist mit einem Eingangsanschluss der Stromabtastschaltung und des Servomotors verbunden. Ein Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung und ein Ausgangsanschluss eines Kodierers des Servomotors sind jeweils mit einem Eingangsanschluss der Stromtreiberschaltung verbunden, und ein Ausgangsanschluss der Stromtreiberschaltung ist mit einem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung verbunden. Die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist so konfiguriert, dass sie eine externe Eingangsspannung gleichrichtet und umrichtet, um einen dreiphasigen Wechselstrom zu erhalten, und den dreiphasigen Wechselstrom an den Servomotor ausgibt. Die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist auch so konfiguriert, dass sie ein von der Vektorregelungsschaltung ausgegebenes Schaltsignal empfängt und die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung und den Servomotor in Abhängigkeit von dem Schaltsignal trennt oder verbindet. Die Stromabtastschaltung ist so konfiguriert, dass sie den dreiphasigen Wechselstrom abtastet, um ein Stromsignal zu erhalten, und das Stromsignal an die Stromtreiberschaltung ausgibt. Die Stromtreiberschaltung ist so konfiguriert, dass sie das von der Stromabtastschaltung ausgegebene Stromsignal empfängt, ein von dem Kodierer des Servomotors ausgegebenes Rückkopplungssignal empfängt, einen externen Strombefehl empfängt, das Stromsignal und das Rückkopplungssignal gemäß dem Strombefehl berechnet, um ein Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung ausgibt. Die Vektorregelungsschaltung ist so konfiguriert, dass sie das Spannungssignal empfängt, ein Schaltsignal entsprechend dem Spannungssignal erzeugt und das Schaltsignal an die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ausgibt.

In einer Ausführungsform ist die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ferner so konfiguriert, dass sie einen entsprechenden Spannungswert an den Servomotor ausgibt, wenn die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung und der Servomotor verbunden sind.

In einer Ausführungsform umfasst die Stromtreiberschaltung einen Kodiererschnittstellenchip und einen Berechnungs-Chip. Ein Anschluss des Kodiererschnittstellenchips ist mit dem Kodierer des Servomotors verbunden, und ein anderer Anschluss des Kodiererschnittstellenchips ist mit einem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips verbunden. Der Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips ist auch mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Berechnungs-Chips ist mit dem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung verbunden. Der Kodiererschnittstellenchip ist so konfiguriert, dass er das von dem Kodierer des Servomotors ausgegebene Rückkopplungssignal empfängt und das Rückkopplungssignal an den Berechnungs-Chip ausgibt. Der Berechnungs-Chip ist so konfiguriert, dass er das von der Stromabtastschaltung ausgegebene Stromsignal empfängt, das von dem Kodiererschnittstellenchip ausgegebene Rückkopplungssignal empfängt, gleichzeitig den externen Strombefehl empfängt, das Stromsignal und das Rückkopplungssignal entsprechend dem Strombefehl berechnet, um das Spannungssteuersignal zu erhalten, das Spannungssteuersignal mathematisch transformiert, um das Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung ausgibt.

In einer Ausführungsform enthält die Stromtreiberschaltung ferner einen ersten Filterchip. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des ersten Filterchips sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss des Kodiererschnittstellenchips und dem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips verbunden. Der erste Filterchip ist so konfiguriert, dass er das Rückkopplungssignal empfängt, das Rückkopplungssignal filtert und ein gefiltertes Rückkopplungssignal an den Berechnungs-Chip ausgibt.

In einer Ausführungsform enthält der Berechnungs-Chip einen Unterchip für die Berechnung trigonometrischer Funktionen und einen Unterchip für die Stromschleifenberechnung. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Unterchips für die Berechnung trigonometrischer Funktionen sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss des Kodiererschnittstellenchips und einem Eingangsanschluss des Unterchips für die Stromschleifenberechnung verbunden, und der Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Unterchips für die Stromschleifenberechnung sind ebenfalls jeweils mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung und dem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung verbunden. Der Chip für die Berechnung trigonometrischer Funktionen ist so konfiguriert, dass er das Rückkopplungssignal berechnet, um ein Drehwinkelsignal des Servomotors zu erhalten, und das Drehwinkelsignal des Servomotors an den Unterchip für die Stromschleifenberechnung ausgibt. Der Unterchip für die Stromschleifenberechnung ist so konfiguriert, dass er das Stromsignal und das Drehwinkelsignal des Servomotors gemäß einem externen Befehl berechnet, um das Spannungssteuersignal zu erhalten, das Spannungssteuersignal mathematisch transformiert, um ein Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung ausgibt.

In einer Ausführungsform enthält die Stromtreiberschaltung ferner einen zweiten Filterchip. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des zweiten Filterchips sind jeweils mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung und dem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips verbunden. Der zweite Filterchip ist so konfiguriert, dass er das Stromsignal filtert und ein gefiltertes Stromsignal an den Berechnungs-Chip ausgibt.

In einer Ausführungsform umfasst der zweite Filterchip ein Sinc-Filter.

In einer Ausführungsform umfasst die Stromtreiberschaltung ferner eine Netzwerkschnittstelle. Ein Anschluss der Netzwerkschnittstelle ist mit dem Berechnungs-Chip verbunden, und ein weiterer Anschluss der Netzwerkschnittstelle ist mit einem externen Chip verbunden. Die Netzwerkschnittstelle ist so konfiguriert, dass sie das Rückkopplungssignal und das von dem Berechnungs-Chip ausgegebene Stromsignal an den externen Chip ausgibt, während sie den Strombefehl von dem externen Chip empfängt.

In einer Ausführungsform enthält der Servotreiber ferner eine Schutzschaltung. Die Schutzschaltung ist mit der Stromtreiberschaltung verbunden und so konfiguriert, dass sie das Rückkopplungssignal und das von der Stromtreiberschaltung empfangene Stromsignal überwacht und die Stromtreiberschaltung so steuert, dass sie die Ausgabe des Spannungssignals stoppt, wenn das Rückkopplungssignal und das Stromsignal vorbestimmte Werte überschreiten.

In einer Ausführungsform umfasst die Schutzschaltung eine Überstrom- und Überspannungs-Schutzschaltung.

In einer Ausführungsform umfasst der Servotreiber ferner eine Zustandsmaschine. Die Zustandsmaschine ist mit der Stromtreiberschaltung verbunden und so konfiguriert, dass sie Berechnungen innerhalb der Stromtreiberschaltung koordiniert.

In einer Ausführungsform umfasst die Zustandsmaschine ein Zustandsregister und eine kombinatorische Logikschaltung.

In einer Ausführungsform umfasst die Zustandsmaschine eine Moore-Zustandsmaschine oder eine Mealy-Zustandsmaschine.

In einer Ausführungsform umfasst die Stromtreiberschaltung entweder einen Prozessor oder einen programmierbaren Logikbaustein.

In einer Ausführungsform ist der Prozessor ein Prozessor mit einem Netzwerkprotokoll.

Ein Servotreiber ist so konfiguriert, dass er einen Servomotor zur Drehung antreibt, und enthält eine Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung, eine Stromabtastschaltung, eine Stromtreiberschaltung und eine Vektorregelungsschaltung. Ein Eingangsanschluss der Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist mit einem Ausgangsanschluss der Vektorregelungsschaltung verbunden, und ein Ausgangsanschluss der Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist mit einem Eingangsanschluss der Stromabtastschaltung und des Servomotors verbunden. Ein Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung und ein Ausgangsanschluss eines Kodierers des Servomotors sind jeweils mit einem Eingangsanschluss der Stromtreiberschaltung verbunden, und ein Ausgangsanschluss der Stromtreiberschaltung ist mit einem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung verbunden. Die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist so konfiguriert, dass sie eine externe Eingangsspannung gleichrichtet und umrichtet, um einen dreiphasigen Wechselstrom zu erhalten, und den dreiphasigen Wechselstrom an den Servomotor ausgibt. Die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist auch so konfiguriert, dass sie ein von der Vektorregelungsschaltung ausgegebenes Schaltsignal empfängt und die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung und den Servomotor in Abhängigkeit von dem Schaltsignal trennt oder verbindet. Die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ist ferner so konfiguriert, dass sie einen entsprechenden Spannungswert an den Servomotor ausgibt, wenn die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung und der Servomotor verbunden sind. Die Stromabtastschaltung ist so konfiguriert, dass sie den dreiphasigen Wechselstrom abtastet, um ein Stromsignal zu erhalten, und das Stromsignal an die Stromtreiberschaltung ausgibt. Die Stromtreiberschaltung ist so konfiguriert, dass sie das von der Stromabtastschaltung ausgegebene Stromsignal empfängt, ein von dem Kodierer des Servomotors ausgegebenes Rückkopplungssignal empfängt, einen externen Strombefehl empfängt, das Stromsignal und das Rückkopplungssignal gemäß dem Strombefehl berechnet, um ein Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung ausgibt. Die Vektorregelungsschaltung ist so konfiguriert, dass sie das Spannungssignal empfängt, ein Schaltsignal entsprechend dem Spannungssignal erzeugt und das Schaltsignal an die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung ausgibt. Die Stromtreiberschaltung enthält einen Kodiererschnittstellenchip und einen Berechnungs-Chip. Ein Anschluss des Kodiererschnittstellenchips ist mit dem Kodierer des Servomotors verbunden, und ein anderer Anschluss des Kodierer-Schnittstellenchips ist mit einem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips verbunden. Der Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips ist auch mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Berechnungs-Chips ist mit dem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung verbunden. Der Kodiererschnittstellenchip ist so konfiguriert, dass er das von dem Kodierer des Servomotors ausgegebene Rückkopplungssignal empfängt und das Rückkopplungssignal an den Berechnungs-Chip ausgibt. Der Berechnungs-Chip ist so konfiguriert, dass er das von der Stromabtastschaltung ausgegebene Stromsignal empfängt, das von dem Kodiererschnittstellenchip ausgegebene Rückkopplungssignal empfängt, gleichzeitig den externen Strombefehl empfängt, das Stromsignal und das Rückkopplungssignal entsprechend dem Strombefehl berechnet, um das Spannungssteuersignal zu erhalten, das Spannungssteuersignal mathematisch transformiert, um das Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung ausgibt. Die Stromtreiberschaltung enthält ferner einen ersten Filterchip. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des ersten Filterchips sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss des Kodiererschnittstellenchips und dem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips verbunden. Der erste Filterchip ist so konfiguriert, dass er das Rückkopplungssignal empfängt, das Rückkopplungssignal filtert und ein gefiltertes Rückkopplungssignal an den Berechnungs-Chip ausgibt. Der Berechnungs-Chip umfasst einen Unterchip für die Berechnung trigonometrischer Funktionen und einen Unterchip für die Stromschleifenberechnung. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Unterchips für die Berechnung trigonometrischer Funktionen sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss des Kodiererschnittstellenchips und einem Eingangsanschluss des Unterchips für die Stromschleifenberechnung verbunden, und der Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Unterchips für die Stromschleifenberechnung sind ebenfalls jeweils mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung und dem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung verbunden. Der Chip für die Berechnung trigonometrischer Funktionen ist so konfiguriert, dass er das Rückkopplungssignal berechnet, um ein Drehwinkelsignal des Servomotors zu erhalten, und das Drehwinkelsignal des Servomotors an den Unterchip für die Stromschleifenberechnung ausgibt. Der Unterchip für die Stromschleifenberechnung ist so konfiguriert, dass er das Stromsignal und das Drehwinkelsignal des Servomotors gemäß einem externen Befehl berechnet, um das Spannungssteuersignal zu erhalten, das Spannungssteuersignal mathematisch transformiert, um ein Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung ausgibt. Die Stromtreiberschaltung umfasst ferner einen zweiten Filterchip. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des zweiten Filterchips sind jeweils mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung und dem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips verbunden, wobei der zweite Filterchip so konfiguriert ist, dass er das Stromsignal filtert und ein gefiltertes Stromsignal an den Berechnungs-Chip ausgibt.

Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen und die Beschreibung beschrieben. Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Anmeldung werden aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen deutlicher hervorgehen.

Um die technischen Lösungen nach den Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung deutlicher zu veranschaulichen, werden im Folgenden die beiliegenden Zeichnungen zur Beschreibung der Ausführungsformen kurz vorgestellt. Offensichtlich handelt es sich bei den beiliegenden Zeichnungen in der folgenden Beschreibung lediglich um einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und der Fachmann kann aus den beiliegenden Zeichnungen ohne schöpferische Anstrengungen andere Zeichnungen ableiten.

• 1 ist ein Strukturdiagramm eines Servotreibers, das als Beispiel bereitgestellt ist.
• 2 ist ein Strukturdiagramm einer Stromtreiberschaltung einer Ausführungsform des Servotreibers des in 1 gezeigten Beispiels.
• 3 ist ein Strukturdiagramm einer Stromtreiberschaltung einer Ausführungsform des Servotreibers des in 1 gezeigten Beispiels, wobei die Stromtreiberschaltung einen ersten Filterchip enthält.
• 4 ist ein Strukturdiagramm eines Berechnungs-Chips einer Ausführungsform des Servotreibers der in 2 gezeigten Ausführungsform.
• 5 ist ein Strukturdiagramm einer Stromtreiberschaltung einer Ausführungsform des Servotreibers des in 1 gezeigten Beispiels, wobei die Stromtreiberschaltung einen zweiten Filterchip enthält.
• 6 ist ein Strukturdiagramm einer Stromtreiberschaltung einer Ausführungsform des Servotreibers des in 1 gezeigten Beispiels, wobei die Stromtreiberschaltung eine Netzwerkschnittstelle enthält.
• 7 ist ein Strukturdiagramm eines Servotreibers einer Ausführungsform des Servotreibers des in 1 gezeigten Beispiels, wobei der Servotreiber eine Schutzschaltung enthält.
• 8 ist ein Strukturdiagramm eines Servotreibers einer Ausführungsform des Servotreibers des in 1 gezeigten Beispiels, wobei der Servotreiber eine Zustandsmaschine enthält.

Um die technischen Lösungen und Vorteile der vorliegenden Anmeldung zu verdeutlichen, wird die vorliegende Anmeldung im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung der Anmeldung dienen und nicht dazu bestimmt sind, die vorliegende Anmeldung einzuschränken.

Unter Bezugnahme auf 1 zeigt ein Beispiel einen Servotreiber. Der Servotreiber ist so konfiguriert, dass er den Servomotor zur Drehung antreibt. Der Servotreiber enthält eine Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110, eine Stromabtastschaltung 120, eine Stromtreiberschaltung 130 und eine Vektorregelungsschaltung 140.

Dabei ist ein Eingangsanschluss der Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 mit einem Ausgangsanschluss der Vektorregelungsschaltung 140 verbunden, und ein Ausgangsanschluss der Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 ist jeweils mit einem Eingangsanschluss der Stromabtastschaltung 120 und des Servomotors verbunden. Ein Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung 120 und ein Ausgangsanschluss eines Kodierers des Servomotors sind mit einem Eingangsanschluss der Stromtreiberschaltung 130 verbunden. Ein Ausgangsanschluss der Stromtreiberschaltung 130 ist mit einem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung 140 verbunden.

Die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 ist so konfiguriert, dass sie eine externe Eingangsspannung gleichrichtet und umrichtet, um einen dreiphasigen Wechselstrom zu erhalten, und den dreiphasigen Wechselstrom an den Servomotor ausgibt. Die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 ist auch so konfiguriert, dass sie ein Schaltsignal empfängt, das von der Vektorregelungsschaltung 140 ausgegeben wird, und die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 und den Servomotor in Abhängigkeit von dem Schaltsignal trennt oder verbindet.

Insbesondere führt die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 eine Gleichrichtung des Netzstroms aus, um Gleichstrom zu erhalten, und transformiert den Gleichstrom dann in dreiphasigen Wechselstrom, dessen drei Phasen jeweils mit dem U-Phasen-Anschluss, dem V-Phasen-Anschluss und dem W-Phasen-Anschluss des Servomotors verbunden sind, so dass der Servomotor zur Drehung angetrieben wird. Darüber hinaus empfängt die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 auch das von der Vektorregelungsschaltung 140 ausgegebene Schaltsignal und trennt oder verbindet die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 und den Servomotor in Abhängigkeit von dem Schaltsignal. Das Schaltsignal dient auch dazu, den Wert der von der Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 an den Servomotor abgegebenen Spannung zu steuern, wenn diese verbunden sind. Das heißt, die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 ist auch so konfiguriert, dass sie, wenn die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 und der Servomotor verbunden sind, einen entsprechenden Spannungswert an den Servomotor entsprechend dem Schaltsignal ausgibt und dadurch den Strom des Servomotors steuert, um den Servomotor planmäßig laufen zu lassen.

Die Stromabtastschaltung 120 ist so konfiguriert, dass sie den dreiphasigen Wechselstrom abtastet, um ein Stromsignal zu erhalten, und das Stromsignal an die Stromtreiberschaltung 130 ausgibt. Dabei kann die Stromabtastschaltung 120 ein mit einem Verstärker kombinierter Isolationssensor (z.B. Hall-Effekt oder Stromwandler) oder ein mit einem Isolationsverstärker kombinierter Nebenschlusswiderstand oder ein mit einem isolierten Σ-Δ ADC (Analog-Digital-Wandler) kombinierter Nebenschlusswiderstand sein.

Die Stromtreiberschaltung 130 ist so konfiguriert, dass sie das von der Stromabtastschaltung 120 ausgegebene Stromsignal und auch das von dem Kodierer des Servomotors ausgegebene Rückkopplungssignal empfängt. Gleichzeitig ist die Stromtreiberschaltung 130 so konfiguriert, dass sie einen externen Strombefehl empfängt, das Stromsignal und das Rückkopplungssignal entsprechend dem Strombefehl berechnet, um ein Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung 140 sendet. Dabei kann die Stromtreiberschaltung 130 einen Prozessor oder einen programmierbaren Logikbaustein enthalten. Der Prozessor kann ein ARM-Prozessor mit einem Netzwerkprotokoll sein. Darüber hinaus enthält die Stromtreiberschaltung 130 auch einen Netzwerkprotokoll-Stack, der verschiedene Netzwerkprotokolle unterstützt.

Die Vektorregelungsschaltung 140 ist so konfiguriert, dass sie ein Spannungssignal empfängt, ein Schaltsignal entsprechend dem Spannungssignal erzeugt und das Schaltsignal an die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 ausgibt. Konkret empfängt die Vektorregelungsschaltung 140 das von der Stromtreiberschaltung 130 gesendete Spannungssignal, erzeugt ein entsprechendes Schaltsignal entsprechend dem Spannungssignal und gibt das Schaltsignal an die Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 aus, um den Ausgang der Gleichrichter- und Wechselrichterschaltung 110 zu steuern.

Die Stromtreiberschaltung 130 in dem oben erwähnten Servotreiber muss nur die Stromschleife berechnen, ohne die Positionsschleife und die Drehzahlschleife zu berechnen. Daher wird nur ein einziger Chip benötigt, um die Berechnung der Stromschleife zu realisieren, wodurch der programmierbare Logik-Chip zur Berechnung der Positionsschleife und der Drehzahlschleife in einem herkömmlichen Servotreiber sowie die mit dem programmierbaren Logik-Chip verbundene Netzwerkschnittstelle entfallen. Daher ist die Struktur des Servotreibers einfacher, wodurch die Miniaturisierung und Integration des Servotreibers realisiert wird und die Anforderungen von Industriestandorten erfüllt werden.

Unter Bezugnahme auf 2 enthält die Stromtreiberschaltung 130 in einer Ausführungsform einen Kodiererschnittstellenchip 131 und einen Berechnungs-Chip 132. Ein Anschluss des Kodiererschnittstellenchips 131 ist mit dem Kodierer des Servomotors verbunden, und ein anderer Anschluss desselben ist mit einem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips 132 verbunden. Der Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips 132 ist auch mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung 120 verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Berechnungs-Chips 132 ist mit dem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung 140 verbunden.

Der Kodiererschnittstellenchip 131 ist so konfiguriert, dass er das von dem Kodierer des Servomotors ausgegebene Rückkopplungssignal empfängt und das Rückkopplungssignal an den Berechnungs-Chip 132 ausgibt. Dabei muss der Kodiererschnittstellenchip 131 nur das von dem Kodierer ausgegebene Rückkopplungssignal an den Berechnungs-Chip 132 in dem Servotreiber ausgeben, wodurch die Kommunikation zwischen dem Kodierer und dem Servotreiber sichergestellt wird.

Der Berechnungs-Chip 132 ist so konfiguriert, dass er das von der Stromabtastschaltung 120 ausgegebene Stromsignal empfängt und auch das von dem Kodiererschnittstellenchip 131 ausgegebene Rückkopplungssignal empfängt. Außerdem ist der Berechnungs-Chip 132 so konfiguriert, dass er einen externen Strombefehl empfängt, das Stromsignal und das Rückkopplungssignal entsprechend dem Strombefehl berechnet, um ein Spannungssteuersignal zu erhalten, das Spannungssteuersignal mathematisch transformiert, um ein Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung 140 ausgibt. Insbesondere empfängt der Berechnungs-Chip 132 das von der Stromabtastschaltung 120 ausgegebene Stromsignal und das von dem Kodiererschnittstellenchip 131 ausgegebene Rückkopplungssignal. Außerdem empfängt der Berechnungs-Chip 132 einen externen Strombefehl und berechnet das Stromsignal und das Rückkopplungssignal entsprechend dem Strombefehl, um ein Spannungssteuersignal zu erhalten. Der Berechnungs-Chip 132 transformiert das Spannungssteuersignal mathematisch, um ein Spannungssignal zu erhalten, und gibt das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung 140 aus.

Unter Bezugnahme auf 3 enthält die Stromtreiberschaltung 130 in einer Ausführungsform außerdem einen ersten Filterchip 133. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des ersten Filterchips 133 sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss des Kodiererschnittstellenchips 131 und dem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips 132 verbunden. Der erste Filterchip 133 ist so konfiguriert, dass er das Rückkopplungssignal empfängt, das Rückkopplungssignal filtert und ein gefiltertes Rückkopplungssignal an den Berechnungs-Chip 132 ausgibt. Konkret empfängt der erste Filterchip 133 das von dem Kodiererschnittstellenchip 131 ausgegebene Rückkopplungssignal, filtert das Rückkopplungssignal und gibt dann das gefilterte Rückkopplungssignal an den Berechnungs-Chip 132 aus. Dabei kann der erste Filterchip 133 jeder Schaltkreis, Filter usw. sein, der/das das Rückkopplungssignal filtern kann.

Unter Bezugnahme auf 4 enthält der Berechnungs-Chip 132 in einer Ausführungsform einen Unterchip 1321 für die Berechnung trigonometrischer Funktionen und einen Unterchip 1322 für die Stromschleifenberechnung. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Chips 1321 für die Berechnung trigonometrischer Funktionen sind jeweils mit dem Ausgangsanschluss des Kodiererschnittstellenchips 131 und einem Eingangsanschluss des Unterchips 1322 für die Stromschleifenberechnung verbunden. Der Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Chips 1322 für die Stromschleifenberechnung sind jeweils mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung 120 und dem Eingangsanschluss der Vektorregelungsschaltung 140 verbunden.

Der Chip 1321 für die Berechnung trigonometrischer Funktionen ist so konfiguriert, dass er das Rückkopplungssignal berechnet, um ein Drehwinkelsignal des Servomotors zu erhalten, und das Drehwinkelsignal des Servomotors an den Unterchip 1322 für die Stromschleifenberechnung ausgibt. Insbesondere empfängt der Chip für die Berechnung trigonometrischer Funktionen das von dem Kodierer des Servomotors ausgegebene Rückkopplungssignal und berechnet das Rückkopplungssignal, um das Drehwinkelsignal des Servomotors zu erhalten, und gibt das Drehwinkelsignal des Servomotors an den Unterchip 1322 für die Stromschleifenberechnung aus.

Der Unterchip 1322 für die Stromschleifenberechnung ist so konfiguriert, dass er das Stromsignal und das Drehwinkelsignal des Servomotors gemäß einem externen Befehl berechnet, um ein Spannungssteuersignal zu erhalten, das Spannungssteuersignal mathematisch transformiert, um ein Spannungssignal zu erhalten, und das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung 140 ausgibt. Konkret empfängt der Unterchip 1322 für die Stromschleifenberechnung das Drehwinkelsignal des Servomotors, das von dem Chip für die Berechnung trigonometrischer Funktionen ausgegeben wird, das Stromsignal, das von der Stromabtastschaltung 120 ausgegeben wird, sowie den externen Befehl und berechnet das Stromsignal und das Drehwinkelsignal des Servomotors gemäß einem externen Befehl, um ein Spannungssteuersignal zu erhalten. Der Unterchip 1322 für die Stromschleifenberechnung transformiert dann das Spannungssteuersignal mathematisch, um ein Spannungssignal zu erhalten, und gibt das Spannungssignal an die Vektorregelungsschaltung 140 aus.

Unter Bezugnahme auf 5 enthält die Stromtreiberschaltung 130 in einer Ausführungsform ferner einen zweiten Filterchip 134. Ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des zweiten Filterchips 134 sind jeweils mit dem Ausgangsanschluss der Stromabtastschaltung 120 und dem Eingangsanschluss des Berechnungs-Chips 132 verbunden. Der zweite Filterchip 134 ist so konfiguriert, dass er das Stromsignal filtert und das gefilterte Stromsignal an den Berechnungs-Chip 132 ausgibt.

Konkret empfängt und filtert der zweite Filterchip 134 das von der Stromabtastschaltung 120 ausgegebene Stromsignal und gibt das gefilterte Stromsignal an den Berechnungs-Chip 132 aus. Dabei enthält der zweite Filterchip 134 ein Sinc-Filter. Im Bereich der Signalverarbeitung ist ein Sinc-Filter ein ideales elektronisches Filter, das alle Signalkomponenten einer gegebenen Bandbreite entfernt und nur niederfrequente Signale zurückhält.

Unter Bezugnahme auf 6 enthält die Stromtreiberschaltung 130 in einer Ausführungsform zusätzlich eine Netzwerkschnittstelle 135. Ein Anschluss der Netzschnittstelle 135 ist mit dem Berechnungs-Chip 132 verbunden, und ein weiterer Anschluss ist mit einem externen Chip verbunden. Die Netzwerkschnittstelle 135 ist so konfiguriert, dass sie das Rückkopplungssignal und das von dem Berechnungs-Chip 132 ausgegebene Stromsignal an den externen Chip ausgibt, während sie den von dem externen Chip gesendeten Strombefehl empfängt. Konkret empfängt die Netzwerkschnittstelle 135 das Rückkopplungssignal und das Stromsignal, die von dem Berechnungs-Chip 132 ausgegeben werden, und überträgt das Rückkopplungssignal und das Stromsignal an den externen Chip, so dass auch der externe Chip Drehzahl- und Positionsberechnungen und eine entsprechende Stromkompensation durchführen kann. Die Netzwerkschnittstelle 135 gibt auch den von dem externen Chip gesendeten Strombefehl an den Berechnungs-Chip 132 aus. Dabei kann die Netzwerkschnittstelle 135 verschiedene Netzwerkprotokolle unterstützen, um eine Verbindung mit externen Chips zu erreichen.

Unter Bezugnahme auf 7 enthält der Servotreiber in einer Ausführungsform außerdem eine Schutzschaltung 140, die mit der Stromtreiberschaltung 130 verbunden ist. Die Schutzschaltung 140 ist so konfiguriert, dass sie das Rückkopplungssignal und das von der Stromtreiberschaltung 130 empfangene Stromsignal überwacht und die Stromtreiberschaltung 130 so steuert, dass sie die Ausgabe von Pulsbreitenmodulationssignalen stoppt, wenn das Rückkopplungssignal und das Stromsignal vorbestimmte Werte überschreiten. Insbesondere detektiert die Schutzschaltung 140 das Rückkopplungssignal und das von der Stromtreiberschaltung 130 empfangene Stromsignal. Solange entweder das Rückkopplungssignal oder das Stromsignal einen vorgegebenen Wert überschreitet oder sowohl das Rückkopplungssignal als auch das Stromsignal die vorgegebenen Werte überschreiten, steuert die Schutzschaltung 140 die Stromtreiberschaltung 130 so, dass die Ausgabe von Pulsbreitenmodulationssignalen gestoppt wird und dadurch verhindert wird, dass die Stromtreiberschaltung 130 verbrennt. Wenn weder das Rückkopplungssignal noch das Stromsignal den vorbestimmten Wert überschreitet, gibt die Stromtreiberschaltung 130 die Pulsbreitenmodulationssignale wie normal aus. Dabei variieren die vorgegebenen Werte je nach den tatsächlichen Situationen.

Insbesondere ist die Schutzschaltung 140 so konfiguriert, dass sie das Rückkopplungssignal und das von der Stromtreiberschaltung 130 empfangene Stromsignal überwacht und die Stromtreiberschaltung 130 so steuert, dass das Ausgeben von Schaltsignalen gestoppt wird, wenn die Amplitude des überwachten Rückkopplungssignals und/oder des überwachten Stromsignals einen vorgegebenen Wert überschreitet, wodurch verhindert wird, dass die Stromtreiberschaltung 130 verbrennt. Wenn die Amplitude des Rückkopplungssignals und des Stromsignals den vorgegebenen Wert nicht überschreitet, ist sichergestellt, dass die Stromtreiberschaltung 130 normal arbeitet. Die Schutzschaltung 140 kann eine Überstrom- und Überspannungs-Schutzschaltung enthalten, und die Überstrom- und Überspannungs-Schutzschaltung kann eine umfassende Schutzschaltung sein, die einen analogen Operationsverstärker usw. verwendet.

Unter Bezugnahme auf 8 enthält der Servotreiber in einer Ausführungsform ferner eine Zustandsmaschine 150, die mit der Stromtreiberschaltung 130 verbunden ist. Die Zustandsmaschine 150 ist so konfiguriert, dass sie Berechnungen innerhalb der Stromtreiberschaltung 130 koordiniert. Konkret koordiniert die Zustandsmaschine 150 die Berechnungen innerhalb der Stromtreiberschaltung 130, so dass verschiedene Berechnungen innerhalb der Stromtreiberschaltung 130 miteinander kooperieren können. Dabei enthält die Zustandsmaschine 150 ein Zustandsregister und eine kombinatorische Logikschaltung und führt einen Zustandsübergang gemäß einem vorbestimmten Zustand in Übereinstimmung mit einem Steuersignal aus. Die Zustandsmaschine 150 ist eine Steuerzentrale, die zusammengehörige Signalaktionen koordiniert und bestimmte Operationen ausführt. Die Zustandsmaschine 150 enthält eine Moore-Zustandsmaschine oder eine Mealy-Zustandsmaschine.

Es ist zu beachten, dass jede Schaltung in dem oben erwähnten Servotreiber ganz oder teilweise durch Software, Hardware oder eine Kombination davon implementiert werden kann. Bei den oben genannten Schaltungen kann es sich um Hardware handeln, die in einen Prozessor in einem Computer eingebettet oder von diesem unabhängig ist, oder um Software, die in einem Speicher in einem Computer gespeichert ist, so dass ein Prozessor die den oben genannten Schaltungen entsprechenden Operationen aufrufen und ausführen kann.

Technische Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen können beliebig kombiniert werden. Um die Beschreibung kurz zu halten, werden nicht alle möglichen Kombinationen der technischen Merkmale der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben. Solange jedoch Kombinationen dieser technischen Merkmale einander nicht widersprechen, sollte berücksichtigt werden, dass die Kombinationen alle in den durch diese Beschreibung erfassten Bereich fallen.

Die vorstehenden Ausführungsformen beschreiben nur einige Implementierungen dieser Anmeldung, die speziell und detailliert beschrieben werden, und können daher nicht als eine Beschränkung des Patentumfangs der vorliegenden Offenbarung ausgelegt werden. Es ist zu beachten, dass der Fachmann verschiedene Änderungen und Verbesserungen vornehmen kann, ohne von den Ideen dieser Anmeldung abzuweichen, die alle in den Schutzbereich dieser Anmeldung fallen. Daher unterliegt der Schutzbereich des Patents dieser Anmeldung den beigefügten Ansprüchen.

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

• CH 2018103120501