直線電機的驅動器及驅動方法

2023-09-23 00:20:15 1

專利名稱：：直線電機的驅動器及驅動方法
技術領域：
：本發明屬於工業測試
技術領域：
，涉及一種直線電機，尤其涉及一種直線電機驅動器；此外，本發明還涉及上述直線電機驅動器的驅動方法。
背景技術：
：目前，直線電機及其驅動器的生產技術和應用技術在工業發達國家正處於發展階段，並作為一種嶄新的進給方式呈現出極大的生命力，西方國家已有十多個著名的公司生產不同種類和型號的直線電機及驅動器。美國Anorad公司是世界上最大的直線電機供應商之一，從二十世紀八十年代初開始研製直線電機，主導產品是正弦波永磁交流直線電機和方波無刷直流直線電機，其應用的典型實例是二十世紀九十年代為美國Ingersoll銑床公司生產的高速臥式加工中心HVM800和X.Y.Z軸均採用永磁式同步直線伺服電動機驅動的HVM600.其最大進給速度為76.2m/min，加速度為5g。這轟動了當時的國際工具機界，被譽為世界工具機技術的新高峰。美國的Kollmorgen公司是世界上著名的工業運動控制廠家，其提供的永磁式直線伺服電機有兩大類型.一種是動子無鐵心結構，具有極高的動態性能，在速度低於60um/min時仍然能平滑運動。另一種是動子有鐵心結構，可獲得高達8000N推力。由於永磁體採用了模塊化設計，定子的長度可根據用戶需要加長，可達到1000mm以上，最高速度可達300m/min。日本三井精機公司生產的高速工具磨床，採用直線電機驅動Z軸，其上下移動的頻率可達400次/min(行程為25mm)，最高加速度為2.3g。日本sodick公司將直線電機應用於電火花工具機，推出了裝配直線電機的AQ系列電火花成形機和線切割機。可在0.0001mm的控制當量的條件下將軸的運動速度提高到36m/min，最大加速度達到1.2g。這樣的技術指標使新一代的電火花成形機兼具了高速度和精加工的綜合條件，使電火花成形加工的性能有了較大的提高，在電加工界引起了很大反響。德國的Siemens公司的永磁式直線同步電機最大移動速度可達200m/min，最大推力可達6600N，最大位移504mm，適用於高速銑床、曲軸車床、超精密車床、磨床、雷射車床等。直線電機直接驅動的飛速發展使一些不生產直線電機控制系統和驅動裝置的廠家與電機製造廠進行合作，開發生產直線電機配套系統的驅動裝置.例如Fanuc公司和美國電機製造廠AnoardInc之間的合作關係。另外一些公司，如美國Anorad公司和德國Siemens公司合作，他們專門定義了CNC和伺服系統與直線電機的性能和接口特性。德國Indramat公司在其數位化智能直線電機伺服驅動器中引進了先進的國際化、開放式SERCOS(SerialReal-timeCommunicationSystem)接口標準，使得位置閉環控制在驅動器內部完成。總的來說，作為高速加工中心的新一代的直線電機伺服技術，在國外已進入工業應用階段。但國內直線電機的研究和應用尚處於起步階段，大多數研究停留在仿真和試驗階段，試驗數據非常有限，缺乏對比資料和生產經驗，與國外相比差距很大。由於關鍵的直線電機伺服技術主要掌握在少數直線電機和伺服控制裝置製造商手中，並視為商業機密，技術封鎖和技術保密使能夠查閱的資料少之又少；要發展我國的高速加工中心和高速運輸，建立相關產業，就必須走自己研究開發的道路。因此，直線電機及其測試裝置及測試方法的自主研發勢在必行。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種直線電機的驅動器，可完成對直線電機的驅動控制，且成本較低。同時，本發明還提供上述直線電機的驅動器的驅動方法。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案—種直線電機驅動器，該驅動器包括數位訊號處理器DSP，用以控制直線電機的位置環路、速度換路、電流環路；開關電源，與所述數位訊號處理器DSP連接；驅動電路，包括自動保護單元；電機反饋位置獲取單元，用以獲取電機轉子的實際位置；電機轉子位置由編碼器送至接口電路，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機轉子的實際位置；電機反饋轉速計算單元，用以根據所述電機反饋位置獲取單元獲取的電機轉子的實際位置、測量時間計算出電機的實際轉速；電機反饋電流獲取單元，利用電阻採樣，通過線性光藕隔離送給AD轉換器，模擬信號轉換為數字量後經串行口送給DSP;位置環運算單元，採用負反饋控制模式，電機位置脈衝指令和電機轉子實際位置作為輸入量參與比例調節器運算，速度指令作為運算結果輸出，完成位置環子程序的運算；速度環運算單元，採用負反饋控制模式，速度指令和電機實際轉速作為輸入量參與比例積分調節器運算，力矩指令作為運算結果輸出，完成速度環子程序的運算；矢量控制單元，其控制對象為同步電機，在Id=Iq轉子結構對稱的情況下，永磁同步電動機的電磁轉矩與Id無關電磁轉矩Te=(l/")E。Iq;其中，E0為轉子磁極在定子繞組中產生的感應電勢，Id、Iq為定子直交軸電流，Ld、Lq為定子直交軸電感，R為定子繞組電阻，"為同步角頻率。作為本發明的一種優選方案，所述電機反饋位置獲取單元中，電機轉子位置由編碼器送至專門的接口電路，並由硬體四倍頻，然後到16位加/減計數器進行記數，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機轉子的實際位置。作為本發明的一種優選方案，所述電機反饋電流獲取單元中，獲取三相電流分量ia、ib、ic中的ia、ib，根據ia、ib值計算第三相電流ic值。作為本發明的一種優選方案，所述DSP包括ALU計算單元、MAC計算單元、SHIFTER計算單元；ALU執行代數和邏輯操作的標準系列；MAC執行單周期的乘法，乘/加，乘/減操作；SHIFTER執行邏輯的和算術的移位，標準的、非標準的和指數操作，SHIFTER用來作為有6效的執行數字元格式控制包括多字的和塊狀的浮點表示法。作為本發明的一種優選方案，所述驅動電路是自動保護單元包括過壓保護單元、欠壓保護單元、過流保護單元、過熱保護單元；所述開關電源包括溫度保護單元、外部過電流保護單元、輸出過載保護單元、過壓保護單元、欠壓鎖定單元。作為本發明的一種優選方案，電機位置脈衝指令共有若干種方式，根據參數不同切換不同的計數方式，由16位加/減計數器進行記數，並由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，在位置控制模式下，作為電機的位置脈衝指令參與位置環的計算；電機速度模擬指令由硬體通過加法器使雙極性變為單極性，並由AD轉換器轉換為數字量信號，通過DSP的串行口讀入，數據經過數字濾波以及分析處理，在速度控制模式下，作為速度指令參與速度環的計算。作為本發明的一種優選方案，在軟體初始化階段P麗信號送出以前，DSP先讀取ia、ib反饋電流值作為零電流值，以後所讀取的值均與此基準值比較，即軟體調零；零電流值是一個很關鍵的數據，為保證基準值正確，在初始化階段讀取ia、ib值數次，並經數字濾波處理，完成零電流值的正確讀取。AD轉換器與DSP的串行口相連，數據通過DSP的DMA通道直接進入內存，不中斷DSP程序的運行。上述直線電機驅動器的驅動方法，該方法包括如下步驟電機反饋位置獲取單元獲取電機轉子的實際位置；電機轉子位置由編碼器送至接口電路，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機轉子的實際位置；電機反饋轉速計算單元根據所述電機反饋位置獲取單元獲取的電機轉子的實際位置、測量時間計算出電機的實際轉速；電機反饋電流獲取單元利用電阻採樣，通過線性光藕隔離送給AD轉換器，模擬信號轉換為數字量後經串行口送給DSP;位置環運算單元採用負反饋控制模式，電機位置脈衝指令和電機轉子實際位置作為輸入量參與比例調節器運算，速度指令作為運算結果輸出，完成位置環子程序的運算；速度環運算單元採用負反饋控制模式，速度指令和電機實際轉速作為輸入量參與比例積分調節器運算，力矩指令作為運算結果輸出，完成速度環子程序的運算；矢量控制單元的控制對象為同步電機，在Id=Iq轉子結構對稱的情況下，永磁同步電動機的電磁轉矩與Id無關電磁轉矩Te=(l/")E。Iq;其中，E0為轉子磁極在定子繞組中產生的感應電勢，Id、Iq為定子直交軸電流，Ld、Lq為定子直交軸電感，R為定子繞組電阻，"為同步角頻率；數位訊號處理器DSP控制直線電機的位置環路、速度換路、電流環路。作為本發明的一種優選方案，電機位置脈衝指令共有若干種方式，根據參數不同切換不同的計數方式，由16位加/減計數器進行記數，並由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，在位置控制模式下，作為電機的位置脈衝指令參與位置環的計算；電機速度模擬指令由硬體通過加法器使雙極性變為單極性，並由AD轉換器轉換為數字量信號，通過DSP的串行口讀入，數據經過數字濾波以及分析處理，在速度控制模式下，作為速度指令參與速度環的計算。作為本發明的一種優選方案，在軟體初始化階段P麗信號送出以前，DSP先讀取ia、ib反饋電流值作為零電流值，以後所讀取的值均與此基準值比較，即軟體調零；零電流值是一個很關鍵的數據，為保證基準值正確，在初始化階段讀取ia、ib值數次，並經數字濾波處理，完成零電流值的正確讀取。AD轉換器與DSP的串行口相連，數據通過DSP的DMA通道直接進入內存，不中斷DSP程序的運行。本發明的有益效果在於本發明提出的直線電機驅動器及驅動方法，可完成對直線電機的驅動控制，且成本較低。本發明適合應用於大數據量的高速、實時的應用場合，可以充分滿足直線電機所需的大數據量、高處理速度的需求。本發明的直線電機驅動器是一個集電源、驅動、控制一體的結構，強弱電控制信號混合，為防止強弱電、開關電源等各類信號之間的幹擾，對印製線路板的布局進行詳細周密考慮，採取一系列防幹擾、抗幹擾措施，在電源驅動板中，強弱電走線儘可能分隔遠離，以及零線、接地線合理布局。圖1為本發明直線電機驅動器的組成示意圖。圖2為本發明反饋電流採樣的示意圖。圖3為本發明鍵盤及顯示電路的組成示意圖。圖4為本發明驅動方法參數管理操作框圖。圖5為本發明驅動方法參數管理操作意義示意圖。圖6為本發明驅動方法參數設置操作框圖。具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。實施例一請參閱圖l，本發明揭示了一種直線電機驅動器，該驅動器包括數位訊號處理器1、開關電源2、電機反饋位置獲取單元3、電機反饋轉速計算單元4、電機反饋電流獲取單元5、位置環運算單元6、速度環運算單元7、矢量控制單元8、驅動電路9。數位訊號處理器1、開關電源2分別與其他單元連接。數位訊號處理器DSP數位訊號處理器DSP用以控制直線電機的位置環路、速度換路、電流環路。DSP晶片的內部採用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬體乘法器，廣泛採用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實現各種數位訊號處理算法。本實施例中，DSP採用三總線結構外部數據總線，外部地址總線和DMA總線，內部的程序內存數據總線和數據存儲器數據總線共享一條外部數據總線；內部的程序內存地址總線和數據存儲器地址總線共享一條外部地址總線。此外，本實施例中，DSP支持新的指令，包括位元操作(位設置、位清除、位切換、位測試)新的算術邏輯部件常量，新的多功能操作和位移捨入。同時，DSP包括三個獨立的計算單元ALU、MAC、SHIFTER;ALU執行代數和邏輯操作的標準系列；MAC執行單周期的乘法，乘/加，乘/減操作(累積40位)；SHIFTER執行邏輯的和算術的移位、標準的、非標準的和指數操作，SHIFTER可以用來作為有效的執行數字元格式控制包括多字的和塊狀的浮點表示法。本實施例中，DSP能響應13個中斷信號6個外部中斷(一個邊緣感應，兩個電平8感應和三個可重置的)和7個內部中斷，它們分別由定時器、串行埠、BDMA、P0WER-D0WN和復位電路產生。DSP提供13個常規用途的標誌引腳，SPR0T1中的輸入和輸出引腳可以設置成輸入標誌或輸出標誌。另外，有8個可編程的輸入/輸出標誌和3個輸出標誌。可編程的內部定時器可以產生周期的中斷。開關電源在全數字交流伺服驅動系統中，需要多路控制電源，控制電源的可靠性在整個系統正常工作中非常關鍵，系統需要+5V、-5V電源，功率驅動中多路+15V電源。由於系統體積較小，電源的設計要求小型化，難度較高。此電源設計成開關電源，選用具有以下特點的開關電源(1)、體積小、重量輕、成本低、內置電流檢測MOSFET，具有自保護功能。(2)、門極驅動效率更高，可以減少開關損耗，最大佔空比70%，可以減少傳輸損耗。(3)、所述開關電源包括溫度保護單元、外部過電流保護單元、輸出過載保護單元、過壓保護單元、欠壓鎖定單元。使得開關電源2具體有多種保護功能溫度保護，外部過電流保護，輸出過載保護，過壓保護，欠壓鎖定等功能。(4)、輸入電壓範圍廣AC85V-AC265V。(5)、軟啟動功能。驅動電路在全數字交流伺服驅動系統中，功率驅動電路具有自動保護功能，本身帶有驅動的智能化IPM(IntelligentPowerModule)模塊。該模塊有過壓、欠壓、過流、過熱等自動保護功能，驅動接口只需高速光耦隔離驅動，大大簡化外圍電路，提高系統可靠性。在電源驅動板上選用的新器件均做了大量的試驗，如連續運行、過載運行、高溫老化等，保證了這些新器件在產品上安全可靠地應用。電機反饋位置獲取單元電機反饋位置獲取單元3用以獲取電機轉子的實際位置；電機轉子位置由編碼器送至接口電路，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機轉子的實際位置。本實施例中，電機轉子位置由編碼器送至專門的接口電路，並由硬體四倍頻，然後到16位加/減計數器進行記數，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機的轉子實際位置，根據測量時間值算出電機的實際轉速。電機位置脈衝指令共有三種方式，根據參數不同切換不同的計數方式，由16位加\減計數器進行記數，並由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，在位置控制模式下，作為電機的位置脈衝指令參與位置環的計算。電機反饋轉速計算單元電機反饋轉速計算單元4用以根據所述電機反饋位置獲取單元獲取的電機轉子的實際位置、測量時間計算出電機的實際轉速。速度模擬指令由硬體通過加法器使雙極性變為單極性，並由AD轉換器轉換為數字量信號，通過DSP的串行口讀入，數據經過數字濾波以及分析處理，在速度控制模式下，作為速度指令參與速度環的計算。[ooes]電機反饋電流獲取單元電機反饋電流獲取單元5利用電阻採樣，通過線性光藕隔離送給AD轉換器，模擬信號轉換為數字量後經串行口送給DSP。本實施例中，利用電阻採樣後，通過線性光藕隔離送給AD轉換器，模擬信號轉換為數字量後經串行口送給DSP，零位由軟體自動調整設置，反饋係數亦可由參數靈活設置，這樣就省卻了模擬電路中的電位器及其它分立器件，充分利用數位化的優點。通過實驗，發覺採用電阻採樣代替HALL元件，電機的實際電流更接近理想的電流波形，主要表現在跟蹤響應更快，電流反饋迴路遲滯時間更短，因而從理論上分析，其靜、動態性能應更好。請參閱圖2，本實施例中，為了保證在不降低性能的前提下降低產品成本，所述電機反饋電流獲取單元5獲取三相電流分量ia、ib、ic中的ia、ib，而後根據ia、ib值通過軟體計算第三相電流ic值。這樣不僅能降低成本、減少硬體，還可以減少一個A/D通道以及讀取A/D通道的軟體開銷時間。位置環運算單元位置環運算單元6採用負反饋控制模式，電機位置脈衝指令和電機轉子實際位置作為輸入量參與比例調節器運算，速度指令作為運算結果輸出，完成位置環子程序的運算。由於HALL元件成本較高，作為一種反饋元件，對其穩定性、靈敏性及線性度均有較高的要求。本實施例中，位置環採用負反饋控制模式，為了提高動態響應速度，還加入了前饋控制。電機位置脈衝指令和電機轉子實際位置作為輸入量參與比例調節器運算(P模式)，速度指令作為運算結果輸出，完成位置環子程序的運算。速度環運算單元速度環運算單元7採用負反饋控制模式，速度指令和電機實際轉速作為輸入量參與比例積分調節器運算，力矩指令作為運算結果輸出，完成速度環子程序的運算。本實施例中，速度環也採用負反饋控制模式。速度指令和電機實際轉速作為輸入量參與比例積分調節器運算(PI模式)，力矩指令作為運算結果輸出，完成速度環子程序的運算。為減小速度超調，在速度環子程序的運算中採用帶積分分離的PI調節器。設定速度環PI調節器的積分分離點，當速度誤差超過設置值，速度調節器由PI調節器變成P調節器。矢量控制單元矢量控制單元8其控制對象為同步電機，在Id=I,轉子結構對稱的情況下，永磁同步電動機的電磁轉矩與Id無關電磁轉矩Te=(1/")E。I"其中，E。為轉子磁極在定子繞組中產生的感應電勢，Id、Iq為定子直交軸電流，Ld、Lq為定子直交軸電感，R為定子繞組電阻，"為同步角頻率。由於控制對象為同步電機，在Id=I,轉子結構對稱的情況下，永磁同步電動機的電磁轉矩與Id無關電磁轉矩TE二(l/")E。Iq。其中，EO為轉子磁極在定子繞組中產生的感應電勢；Id、I,為定子直交軸電流；Ld、L,為定子直交軸電感；R為定子繞組電阻；"為同步角頻率。由於定子直軸電流不影響永磁同步電動機的電磁轉矩，因而可以控制Id二O，使其定子電流中不產生勵磁分量，只產生力矩分量，照樣可以保持氣隙磁通恆定。這樣，在相同電磁轉矩情況下，最小的定子電流能夠獲得，即Iq=I，I為電機電10流，其定子電壓有以下關係式u=V(Eo+IR)2+("IqLq)2=V(E0+IR"+(coILq)2矢量控制原理在許多專著中均有論述，這裡只給出三相電流分〗ia、ib、ic的直接變換式，其中92為轉子瞬時角位cosS2—sin02cos(6>2-120。)_sin(6>2-120。)cos(e2+120。)_sin(e2+120。)對於e=90°的自控式(本系統採用)，id=0，iq=L為電機電流。請參閱圖1、圖3，本發明的直線電機驅動器還包括鍵盤及顯示電路，鍵盤及顯示電路充分利用DSP的串行口結構，利用二片串-並晶片，直接用軟體完成對鍵盤及顯示器的定時掃描，通過矩陣掃描讀取鍵值及顯示數據，省去了專用的鍵盤及顯示器件，使硬體結構簡潔、可靠。以上介紹了本發明揭示的直線電機的驅動器，本發明在揭示上述直線電機驅動器的同時還揭示其驅動方法。上述直線電機驅動器的驅動方法主要包括如下步驟步驟A、電機反饋位置獲取單元獲取電機轉子的實際位置；電機轉子位置由編碼器送至接口電路，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機轉子的實際位置；步驟B、電機反饋轉速計算單元根據所述電機反饋位置獲取單元獲取的電機轉子的實際位置、測量時間計算出電機的實際轉速；步驟C、電機反饋電流獲取單元利用電阻採樣，通過線性光藕隔離送給AD轉換器，模擬信號轉換為數字量後經串行口送給DSP;步驟D、位置環運算單元採用負反饋控制模式，電機位置脈衝指令和電機轉子實際位置作為輸入量參與比例調節器運算，速度指令作為運算結果輸出，完成位置環子程序的運算；步驟E、速度環運算單元採用負反饋控制模式，速度指令和電機實際轉速作為輸入量參與比例積分調節器運算，力矩指令作為運算結果輸出，完成速度環子程序的運算；步驟F、矢量控制單元的控制對象為同步電機，在Id二Iq轉子結構對稱的情況下，永磁同步電動機的電磁轉矩與Id無關電磁轉矩Te=(l/")E。Iq;其中，E0為轉子磁極在定子繞組中產生的感應電勢，Id、Iq為定子直交軸電流，Ld、Lq為定子直交軸電感，R為定子繞組電阻，"為同步角頻率；步驟G、數位訊號處理器DSP控制直線電機的位置環路、速度換路、電流環路。綜上所述，本發明提出的直線電機的驅動器及驅動方法，可完成對直線電機的驅動控制，且成本較低。本發明適合應用於大數據量的高速、實時的應用場合，可以充分滿足直線電機所需的大數據量、高處理速度的需求。本發明的直線電機驅動器是一個集電源、驅動、控制一體的結構，強弱電控制信號混合，為防止強弱電、開關電源等各類信號之間的幹擾，對印製線路板的布局進行詳細周密考慮，採取一系列防幹擾、抗幹擾措施，在電源驅動板中，強弱電走線儘可能分隔遠離，以及零線、接地線合理布局。11實施例二本實施例中，為了能讀取動子的位置和速度，在直線電機定子側安裝了HEIDENHAIN的增量式光柵尺LS1378C，信號周期為lum，即lmm的動子行程可以反饋1000個脈衝。直線電機的極距為32mm，則一個電距離就對應32000個脈衝。為了能在上電狀態能夠讀取動子的初始停留狀態，在動子側還安裝了和動子線圈機械位置相對固定的霍爾器件。速度檢測一般有M法、T法，M/T法及變M/T法四種，其中尤以最後一種檢測方法精度最高。變M/T法即不但測取編碼器的脈衝Ml和高頻時鐘脈衝M2，而且測量時間TC也是在變化的，目的是始終保持TC是完整的編碼器脈衝信號周期之和，因此，無論在低速和高速段，均都能獲得較好的精度，但需要複雜的硬體結構來支持一些邏輯判斷。若採用M法，則n=60*ml/P*Tc，單位米/分其中P=106為行進1米所接收到的脈衝數在實際程序中，取Tc=50*10-6秒作為中斷採樣周期時間，也是電流環的中斷周期時間，從而保證對電機電流和動子位置的實時控制和計算。本發明應用大規模邏輯電路FPGA，利用其靈活、軟體化的設計特點，將複雜的邏輯結構固化於其中，並與軟體相結合，完成了對速度的高精度的檢測。實施例三請參閱圖3-圖6，本實施例與以上實施例的區別在於，本實施例中，本發明的系統包括參數的管理模塊。伺服驅動器參數分為用戶參數(表1為本實施例的用戶參數表)、系統參數和開發參數，通過密碼管理不同的級別。高級別密碼除可以觀察和修改本級別參數外，還可以對低級別參數進行同樣操作。tableseeoriginaldocumentpage12tableseeoriginaldocumentpage13序號tableseeoriginaldocumentpage14tableseeoriginaldocumentpage15表l參數管理，共有5種模式參數寫入，表示將內存中的參數寫入EEPROM的參數區。用戶修改了參數，僅使內存中參數值改變了，下次上電又會恢復成原來的數值。如果想永久改變參數值，就需要執行參數寫入操作，將內存中參數寫入到EEPROM的參數區中，以後上電就會使用修改後的參數。參數讀取，表示將EEPROM的參數區的數據讀到內存中。這個過程在上電時會自動執行一次，開始時，內存參數值與EEPROM的參數區中是一樣的。但用戶修改了參數，就會改變內存中參數值，當用戶對修改後的參數不滿意或參數被調亂時，執行參數讀取操作，可將EEPROM的參數區中數據再次讀到內存中，恢復成剛上電的參數。參數備份，表示將內存中的參數寫入EEPROM的備份區。整個EEPROM分成參數區和備份區兩個區域，可以存儲兩套參數。系統上電、參數寫入和參數讀取操作使用EEPROM的參數區，而參數備份和恢復備份則使用EEPROM的備份區。在參數設置過程中，如果用戶對一組參數比較滿意，但還想繼續修改，可以先執行參數備份操作，保存內存參數到EEPROM的備份區，然後再修改參數，如果效果變差，可以用恢復備份操作，將上次保存在EEPROM的備份區的參數讀到內存中，然後可以再次修改或結束。另外，當用戶設置好參數後，可以執行參數寫入和參數備份兩個操作，使EEPROM的參數區和備份區的數據完全一樣，防止以後參數不慎被修改，還可以啟用恢復備份操作，將EEPROM的備份區的數據讀到內存中，再用參數寫入操作，將內存參數寫入到EEPROM的參數區中。恢復備份，表示將EEPROM的備份區的數據讀到內存中。這個操作沒有執行參數寫入操作，下次上電時還是EEPROM的參數區的數據讀到內存中。如果用戶想使永久使用EEPROM的備份區的參數，還需要執行一次參數寫入操作。恢復預設值，表示將所有參數的預設值(出廠值)讀到內存中，並寫入到EEPROM的參數區中，下次電將使用預設參數。當用戶將參數調亂，無法正常工作時，使用這個操作，可將所有參數恢復成出廠狀態。這裡本發明的描述和應用是說明性的，並非想將本發明的範圍限制在上述實施例中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本質特徵的情況下，本發明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本發明範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其它變形和改變。權利要求一種直線電機的驅動器，其特徵在於，該驅動器包括數位訊號處理器DSP，用以控制直線電機的位置環路、速度換路、電流環路；開關電源，與所述數位訊號處理器DSP連接；驅動電路，包括自動保護單元；電機反饋位置獲取單元，用以獲取電機轉子的實際位置；電機轉子位置由編碼器送至接口電路，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機轉子的實際位置；電機反饋轉速計算單元，用以根據所述電機反饋位置獲取單元獲取的電機轉子的實際位置、測量時間計算出電機的實際轉速；電機反饋電流獲取單元，利用電阻採樣，通過線性光藕隔離送給AD轉換器，模擬信號轉換為數字量後經串行口送給DSP；位置環運算單元，採用負反饋控制模式，電機位置脈衝指令和電機轉子實際位置作為輸入量參與比例調節器運算，速度指令作為運算結果輸出，完成位置環子程序的運算；速度環運算單元，採用負反饋控制模式，速度指令和電機實際轉速作為輸入量參與比例積分調節器運算，力矩指令作為運算結果輸出，完成速度環子程序的運算；矢量控制單元，其控制對象為同步電機，轉子結構對稱Id＝Iq，永磁同步電動機的電磁轉矩與Id無關電磁轉矩Te＝(1/ω)EoIq；其中，E0為轉子磁極在定子繞組中產生的感應電勢，Id、Iq為定子直交軸電流，Ld、Lq為定子直交軸電感，R為定子繞組電阻，ω為同步角頻率。2.根據權利要求1所述的直線電機的驅動器，其特徵在於所述電機反饋位置獲取單元中，電機轉子位置由編碼器送至專門的接口電路，並由硬體四倍頻，然後到16位加/減計數器進行記數，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機轉子的實際位置。3.根據權利要求1所述的直線電機的驅動器，其特徵在於所述電機反饋電流獲取單元中，獲取三相電流分量ia、ib、ic中的ia、ib，根據ia、ib值計算第三相電流ic值。4.根據權利要求1所述的直線電機的驅動器，其特徵在於所述DSP包括ALU計算單元、MAC計算單元、SHIFTER計算單元；ALU執行代數和邏輯操作的標準系列；MAC執行單周期的乘法，乘/加，乘/減操作；SHIFTER執行邏輯的和算術的移位，標準的、非標準的和指數操作，SHIFTER用來作為有效的執行數字元格式控制包括多字的和塊狀的浮點表示法。5.根據權利要求1所述的直線電機的驅動器，其特徵在於所述驅動電路是自動保護單元包括過壓保護單元、欠壓保護單元、過流保護單元、過熱保護單元；所述開關電源包括溫度保護單元、外部過電流保護單元、輸出過載保護單元、過壓保護單元、欠壓鎖定單元。6.根據權利要求1所述的直線電機的驅動器，其特徵在於電機位置脈衝指令共有若干種方式，根據參數不同切換不同的計數方式，由16位加/減計數器進行記數，並由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，在位置控制模式下，作為電機的位置脈衝指令參與位置環的計算；電機速度模擬指令由硬體通過加法器使雙極性變為單極性，並由AD轉換器轉換為數字量信號，通過DSP的串行口讀入，數據經過數字濾波以及分析處理，在速度控制模式下，作為速度指令參與速度環的計算。7.根據權利要求1所述的直線電機的驅動器，其特徵在於在軟體初始化階段P麗信號送出以前，DSP先讀取ia、ib反饋電流值作為零電流值，以後所讀取的值均與此基準值比較，即軟體調零；零電流值是一個很關鍵的數據，為保證基準值正確，在初始化階段讀取ia、ib值數次，並經數字濾波處理，完成零電流值的正確讀取；AD轉換器與DSP的串行口相連，數據通過DSP的DMA通道直接進入內存，不中斷DSP程序的運行。8.權利要求1至7之一所述直線電機的驅動器的驅動方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟電機反饋位置獲取單元獲取電機轉子的實際位置；電機轉子位置由編碼器送至接口電路，由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，得到電機轉子的實際位置；電機反饋轉速計算單元根據所述電機反饋位置獲取單元獲取的電機轉子的實際位置、測量時間計算出電機的實際轉速；電機反饋電流獲取單元利用電阻採樣，通過線性光藕隔離送給AD轉換器，模擬信號轉換為數字量後經串行口送給DSP;位置環運算單元採用負反饋控制模式，電機位置脈衝指令和電機轉子實際位置作為輸入量參與比例調節器運算，速度指令作為運算結果輸出，完成位置環子程序的運算；速度環運算單元採用負反饋控制模式，速度指令和電機實際轉速作為輸入量參與比例積分調節器運算，力矩指令作為運算結果輸出，完成速度環子程序的運算；矢量控制單元的控制對象為同步電機，Id=I,轉子結構對稱，永磁同步電動機的電磁轉矩與Id無關電磁轉矩Te=(l/")E。Iq;其中，E。為轉子磁極在定子繞組中產生的感應電勢，Id、Iq為定子直交軸電流，Ld、Lq為定子直交軸電感，R為定子繞組電阻，"為同步角頻率-數位訊號處理器DSP控制直線電機的位置環路、速度換路、電流環路。9.根據權利要求8所述的驅動方法，其特徵在於電機位置脈衝指令共有若干種方式，根據參數不同切換不同的計數方式，由16位加/減計數器進行記數，並由DSP通過數據總線定時讀取，數據經過數字濾波以及分析處理，在位置控制模式下，作為電機的位置脈衝指令參與位置環的計算；電機速度模擬指令由硬體通過加法器使雙極性變為單極性，並由AD轉換器轉換為數字量信號，通過DSP的串行口讀入，數據經過數字濾波以及分析處理，在速度控制模式下，作為速度指令參與速度環的計算。10.根據權利要求8所述的驅動方法，其特徵在於在軟體初始化階段P麗信號送出以前，DSP先讀取ia、ib反饋電流值作為零電流值，以後所讀取的值均與此基準值比較，即軟體調零；零電流值是一個很關鍵的數據，為保證基準值正確，在初始化階段讀取ia、ib值數次，並經數字濾波處理，完成零電流值的正確讀取；AD轉換器與DSP的串行口相連，數據通過DSP的DMA通道直接進入內存，不中斷DSP程序的運行。全文摘要本發明揭示一種直線電機的驅動器及驅動方法，該驅動器包括DSP、開關電源、驅動電路、電機反饋位置獲取單元、電機反饋轉速計算單元、電機反饋電流獲取單元、位置環運算單元、速度環運算單元、矢量控制單元。DSP控制直線電機的位置環路、速度換路、電流環路；電機反饋位置獲取單元獲取電機轉子的實際位置；電機反饋轉速計算單元根據電機轉子的實際位置、測量時間計算出電機的實際轉速；電機反饋電流獲取單元利用電阻採樣，通過線性光藕隔離送給AD轉換器，模擬信號轉換為數字量後經串行口送給DSP。本發明可完成對直線電機的驅動控制，且成本較低；適用於大數據量的高速、實時的場合，可充分滿足直線電機所需的大數據量、高處理速度的需求。文檔編號H02P6/16GK101697467SQ200910197818公開日2010年4月21日申請日期2009年10月28日優先權日2009年10月28日發明者劉軍,齊亮申請人:上海電機學院;上海電氣集團股份有限公司中央研究院;