[发明专利]一种开关磁阻电机相绕组电流的采样电路和采样方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种电机控制的电路和方法，具体地说是一种开关磁阻电机相绕组电流的采样电路和采样方法。

背景技术

开关磁阻电机结构简单坚固，工作可靠，效率高，由其构成的开关磁阻电机驱动系统与传统交直流调速系统相比，具有许多优点，如：起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象；调速范围宽，控制灵活，可方便实现四象限运行，具有较强的再生制动能力，在宽广的转速和功率范围内都具有高效率，有利于节能降耗；可工作于极高转速；可缺相运行，容错能力强等。目前，开关磁阻电机在军事和民用工业上的应用已取得一些效果，但还存在一些问题有待进一步研究解决，主要有转子位置检测、控制方法的实现技术等。

开关磁阻电机的调速控制系统需要准确的相绕组电流采样。因为该电机存在励磁、续流和回流等多种工作模式，其电流方向在不同模式下会经由不同器件流向不同目标元件，因此传统的绕组电流的检测通常都是利用电流传感器串联在电机相绕组回路上实现的，以检测不同模式下的相电流。目前使用最广泛的电流传感器是霍尔传感器。而霍尔元件由半导体材料制成，对温度的变化较为敏感，其输入电阻、输出电阻、乘积灵敏度均会受到温度变化的影响，从而给测量带来较大的误差。此外，霍尔传感器存在相位偏差的问题，系统的频响特性差，无法完整地将所检测电路中的电流高频分量反映到小信号一侧，这将影响系统后期处理算法的运行结果。而且霍尔传感器本身价格昂贵，再加上外围温度和相位补偿电路，导致相电流采样电路的成本极高，也极大提高了整个系统的成本。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单，成本低廉的开关磁阻电机相绕组电流的采样电路，解决使用霍尔传感器存在的相位差、温度特性及频响特性差等问题；本发明另一个目的是提供一种开关磁阻电机相绕组电流的采样方法，实现对开关磁阻电机相绕组电流进行准确、实时的测量。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供的开关磁阻电机绕组电流的采样电路串联于开关磁阻电机的相绕组上，所述的开关磁阻电机绕组电流的采样电路包括电流采样电路、滤波电路和处理器，电流采样电路包括采样电阻，采样电阻将相绕组电流转换成电压信号，滤波电路连接于电流采样电路并将电流采样电路生成的电压信号进行处理后传到处理器，处理器接收滤波电路传递的电压信号进行分析。所述采样电阻是低温度系数采样电阻。

其中，所述采样电阻是低温度系数电阻，是锰铜电阻或康铜电阻的一种。

所述电流采样电路还包括第一MOS管、第二MOS管、第一二极管和第二二极管，第一MOS管的漏极连接电源正极，第一MOS管的源极通过相绕组连接第二MOS管的漏极，第二MOS管的源极通过采样电阻连接到电源负极，第一二极管的阴极连接电源正极，第一二极管的阳极连接第二MOS管的漏极，第二二极管的阴极连接第一MOS管的源极，第二二极管的阳极连接电源负极，第二MOS管的源极连接到滤波电路。所述滤波电路包括电感、零欧电阻、第三二极管和第四二极管，电感的一端与电流采样电路连接，电感的另一端通过零欧电阻连接到处理器第三二极管的阴极接到内部供电电压正极，第三二极管的阳极接到处理器，第四二极管的阴极接到处理器，第四二极管的阳极接到内部供电电压负极。所述处理器为32位单片机，单片机内集成了12位ADC，ADC与滤波电路连接。

所述开关磁阻电机相绕组电流的采样电路可以应用到三相12/8电机或四相8/6的开关磁阻电机上。

一种开关磁阻电机相绕组电流的采样电路的采样方法，在开关磁阻电机的相绕组上设置有开关磁阻电机绕组电流的采样电路，通过开关磁阻电机绕组电流的采样电路中的第一MOS管和第二MOS管控制开关磁阻电机的工作模式。当第一MOS管、第二MOS管均导通时，开关磁阻电机处于励磁工作模式，采样电阻两端的励磁电压信号传递到滤波电路，经过电感，零欧电阻，输送到处理器的ADC，实现对绕组电流的电阻采样。当第一MOS管截止，第二MOS管导通时，开关磁阻电机处于续流工作模式，采样电阻两端的续流电压信号传递到滤波电路，经过电感，零欧电阻，输送到处理器的ADC，实现对绕组电流的电阻采样。当第一MOS管，第二MOS管同时截止时，电机处于回流工作模式，绕组中的电流回流给直流电源馈电，没有电流从零欧电阻中流过，处理器不能获取相应的电流信号。此时开关磁阻电机已经完成换相，进入下一相绕组电流的采样处理步骤。

其中，滤波电路对电压信号的处理包括：滤除高频信号，改善元器件的寄生参数，限定电压信号以保护处理器。