【摘 要】
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低压交流伺服精度高、体积小、易于移动,被广泛应用于医疗领域的手术机器人、物流领域的AGV小车、军事领域的野外作业机器人等。与工业常规交流伺服驱动相比,同等功率输出的情况下,低压交流伺服由于输入电压低,驱动电流变大,从而更容易导致信号输出不稳定、可靠性降低等问题,本文针对功率1.2k W的AGV物流小车的需求,设计了一款抗干扰性能良好的低压大电流交流伺服驱动器。低压大电流交流伺服驱动器输入电压标称直
【基金项目】
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东莞市创新团队项目:智能机器人总线式控制及伺服驱动系统成套产品开发及产业化(201536002100026);
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低压交流伺服精度高、体积小、易于移动,被广泛应用于医疗领域的手术机器人、物流领域的AGV小车、军事领域的野外作业机器人等。与工业常规交流伺服驱动相比,同等功率输出的情况下,低压交流伺服由于输入电压低,驱动电流变大,从而更容易导致信号输出不稳定、可靠性降低等问题,本文针对功率1.2k W的AGV物流小车的需求,设计了一款抗干扰性能良好的低压大电流交流伺服驱动器。低压大电流交流伺服驱动器输入电压标称直流48V、峰值电流40A、输出功率1.2k W,根据设计需求,在传统伺服驱动器架构基础上,设计了低压大电流交流伺服驱动器的总体架构,针对低压交流伺服驱动器输出大功率带来的主回路电流过大以及信号干扰较强的问题,重点研究了低压大电流驱动技术和信号抗干扰技术。针对低压大电流问题,重点研究了驱动电路中的电阻匹配与开关提速设计、空间矢量合成开关死区补偿以及过流、过温和欠压过压保护技术等,并通过基于输出电压矢量合成原理的死区补偿仿真实验和大电流保护实验验证了设计的有效性。分析时钟信号、通讯信号、电源信号、电流采样信号以及驱动信号在大电流驱动等复杂工况条件下产生干扰的原因及影响。采用平衡阻抗设计,解决时钟信号和通讯信号瞬态阻抗干扰;采用滤波和平波电容设计,抑制电源信号的低频纹波和高频纹波;采用数字滤波设计,有效过滤电流采样信号干扰;采用硬件滤波设计,减少反电动势对驱动信号的干扰。并通过信号抗干扰仿真实验验证了设计的有效性。最后搭建实验平台,对本文所设计的低压大电流交流伺服驱动器进行验证,测试了基本控制功能和性能。通过固定转速驱动和正弦波驱动实验验证了系统的运动性能和稳定性。
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