一种基于SOC的三通道智能电机伺服驱动系统及方法与流程

本发明属于集成电路和微机电系统，具体涉及一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统及方法。

背景技术：

1、近年集成电路和微机电系统技术发展迅速，高性能、高冗余度、高集成度、质量高可靠成为目前军用伺服系统的重要发展方向。目前大部分国产伺服驱动器采用dsp或arm等核心处理器进行运算处理，控制系统存在性能瓶颈，难以满足需求，如数据处理，数学运算，信号采集和指令执行等，往往会在系统的调用下分时复用处理器，导致系统存在性能瓶颈。此外，传统伺服系统多为串联系统，难以保证应用的可靠性和健壮性，一旦任意一环节发生故障，将会造成严重的财产甚至人员损失。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统及方法，以解决现有技术中存在的控制系统存在平静，性能难以满足以及传统伺服系统多为串联，容易引发故障连锁现象的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，包括：

4、ad电流采集模块，用于将采集的相电流模拟信号转换为并行数字信号数据；

5、soc处理模块，用于将并行数字信号数据进行运算和处理输出电机控制数字信号、输出电机控制数字信号、实现通信收发功能、电机状态信息和故障信息存储；

6、功率驱动模块，用于根据电机控制信号控制三相桥的开启和关断，从而控制电机的运转；

7、电源变换模块，用于将控制电源变换为三路电源，其中一路为soc处理模块供电，另外两路为功率驱动模块供电。

8、所述电源变换模块包括π型滤波器、pwm控制器和变压器，电源变换模块通过、pwm控制器和变压器将控制电源转换为隔离的三路电源。

9、电源变换模块转换的三路电源一路通过四通道稳压器作用于soc处理模块，剩余两路均作用于功率驱动模块。

10、功率驱动模块包括数字隔离器，数字隔离器一端与soc处理模块连接，数字隔离器接收soc处理模块输出的电机控制数字信号，并输出电机控制模拟信号。

11、功率驱动模块还包括有功率驱动器，功率控制器一端与数字隔离器的另一端连接，功率控制器另一端连接三相桥，功率驱动器接收模拟信号并输出三相桥栅极控制信号，三相桥栅极控制信号控制三相桥的开启和关断。

12、三通道智能电机伺服驱动系统还包括有电源变换模块，用于将控制电源变换为三路电源，并作用于soc处理模块和功率驱动模块。

13、三通道智能电机伺服驱动系统共包括有三路功率驱动模块，三路功率驱动模块均连接有一个ad电流采样模块。

14、三通道智能电机伺服驱动系统还包括有rs422通信模块，rs422通信模块与soc处理模块连接。

15、一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动方法，包括以下步骤：

16、步骤一：ad电流采集模块从电机采集到a相电流和b相电流，并将两种相电流转换为并行数字信号输出至soc处理模块；

17、步骤二：并行数字信号在soc处理模块中经过处理和运算后输出电机控制数字信号，soc处理模块将电机控制数字信号发送给功率驱动模块；

18、步骤三：功率驱动模块将电机控制数字信号转换为电机控制信号，根据电机控制信号控制电机的运转。

19、soc处理模块输出的电机控制数字信号为pwm控制信号，各通道功率驱动模块分别接收6路pwm控制信号，用以控制三相桥的关断。

20、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

21、本发明公开的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，通过集成ad电流采集模块与高性能的soc处理模块，系统能够实时、精确地处理电机的相电流模拟信号，转换为并行数字信号数据，进而输出电机控制数字信号。这种设计缩短了信号处理的延迟，提高了控制算法的执行效率，使得电机的响应速度更快，控制精度更高，能够更好地满足高性能运动控制的需求，有效提高了电机伺服驱动系统的可靠性和稳定性。

22、进一步的，电源变换模块中采用π型滤波器，有效滤除电源噪声，保证了电源质量，提高了整个系统的抗干扰能力，保障了系统的稳定运行。

23、进一步的，电源变换模块的多路电源设计，soc处理模块和功率驱动模块分别供电，特别是为soc处理模块提供独立且稳定的电源，确保了处理器在高负载下的稳定运行，优化了系统性能。

24、进一步的，功率驱动模块中数字隔离器的使用，在soc处理模块与功率驱动模块之间建立了电气隔离，防止了高功率部分的噪声干扰控制电路，增强了系统稳定性。

25、进一步的，soc处理模块集成了高级算法处理能力，能够快速、精确地处理来自ad电流采集模块的信号，输出电机控制数字信号，提高了控制精度和动态响应速度。

26、进一步的，soc处理模块连接有三路通道的功率驱动模块，每个通道配备独立的功率驱动模块和ad电流采集模块，相比于传统的串联结构，即使某一通道发生故障，其他通道仍能正常工作，有效避免了故障连锁效应，提高了系统的可靠性和容错性，避免了任意一环节发生故障造成连锁故障的现象。

27、进一步的，rs422通信模块的加入，使得系统能够进行实时监控和故障诊断，快速响应并处理问题，减少了停机时间和维护成本。

28、进一步的，6路pwm控制信号的设计，为每相电机提供精细的控制，不仅提升了电机的控制精度，还增加了系统在不同工况下的适应性和灵活性。

技术特征：

1.一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，其特征在于，所述电源变换模块包括π型滤波器、pwm控制器和变压器，电源变换模块通过π型滤波器、pwm控制器和变压器将控制电源转换为隔离的三路电源。

3.根据权利要求2所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，其特征在于，电源变换模块转换的三路电源一路通过四通道稳压器作用于soc处理模块，剩余两路均作用于功率驱动模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，其特征在于，功率驱动模块包括数字隔离器，数字隔离器一端与soc处理模块连接，数字隔离器接收soc处理模块输出的电机控制数字信号，并输出电机控制模拟信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，其特征在于，功率驱动模块还包括有功率驱动器，功率控制器一端与数字隔离器的另一端连接，功率控制器另一端连接三相桥，功率驱动器接收模拟信号并输出三相桥栅极控制信号，三相桥栅极控制信号控制三相桥的开启和关断。

6.根据权利要求1所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，其特征在于，三通道智能电机伺服驱动系统还包括有电源变换模块，用于将控制电源变换为三路电源，并作用于soc处理模块和功率驱动模块。

7.根据权利要求6所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，其特征在于，三通道智能电机伺服驱动系统共包括有三路功率驱动模块，三路功率驱动模块均连接有一个ad电流采样模块。

8.根据权利要求1所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，其特征在于，三通道智能电机伺服驱动系统还包括有rs422通信模块，rs422通信模块与soc处理模块连接。

9.一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动方法，其特征在于，基于权利要求1至7任一项所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动系统，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种基于soc的三通道智能电机伺服驱动方法，其特征在于，soc处理模块输出的电机控制数字信号为pwm控制信号，各通道功率驱动模块分别接收6路pwm控制信号，用以控制三相桥的关断。

技术总结本发明主要涉及一种基于SOC的三通道智能电机伺服驱动模块设计方案，属于集成电路和微机电系统技术领域。其技术特征在于，本发明包含SOC、AD采集、DDR3存储器、串行Nor Flash存储器、电源转换电路、RS‑422通信、信号隔离、3路功率驱动等功能电路，实现无刷直流电机、永磁同步电机等不同负载电机的伺服控制。本发明采用“核心SOC+512Mbit FLASH+8Gbit DDR3+6通道AD采集+三相功率驱动”的高性能线路拓扑结构，具备多种保护功能，涵盖母线欠压及过压保护、驱动过流保护功能，同时具备故障输出功能。解决了目前军用伺服驱动系统智能化、高性能、通用化等应用要求的难题，对于提升伺服驱动系统的性能指标及军事高可靠场合应用具有重要的现实意义。技术研发人员：刘伊伦,杨渭滨,郑东飞,杨昊泽,肖泽平,吴少华受保护的技术使用者：西安微电子技术研究所技术研发日：技术公布日：2025/1/6