[发明专利]测量电机绕组电流的检测电路及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电机驱动技术领域，尤其涉及一种测量电机绕组电流的检测电路及检测方法。

背景技术

在同步和异步电机驱动应用领域中，电流闭环控制是广泛采用的技术，电机转子所受的转矩与绕组中的电流有直接的关系，电机的平稳运转则有赖于对绕组电流直接或间接的控制。要控制绕组电流，自然要对其进行精确测量，否则对绕组的电流就无从控制。如何既能准确采集绕组电流，又能降低成本对大规模工业应用具有重要的意义。

目前市场上的绕组电流采集技术有两种：一种是用霍尔传感器采集；另一种是IR(International Rectifier，中文全称：国际整流器公司)公司推出的单电阻采样重构技术。

霍尔传感器是一种与被测电路隔离的电流传感器，具有优良的性能，工业电机多采用逆变器实现直流到三相交流的转换，图1是直接绕组串联采样电阻的测量绕组电流的示意图。其中电机绕组输入端S1、S2、S3悬浮于地线之上，由于绕组电流的测量不宜使用将Ru、Rv、Rw作为采样电阻的方式测量电流，故多采用霍尔传感器。然而，采用霍尔传感器进行电流采样具有较高的成本，因此多用于高性能要求的场合。

单电阻电流采样重构技术是IR公司采用的一种单电阻采样技术。图2为现有技术的IR公司的单电阻采样技术的采样电阻安装示意图，其中图2中的R为绕组电流采样电阻。图3为现有技术的IR公司的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation即空间矢量脉冲宽度调制)单电阻采样时序控制过程图。图3中上部标注了SVPWM调制过程中3相桥臂的开关状态(000、100、110、111)，根据桥臂开关的组合状态，可以得知当前母线流经的是那个绕组的电流，这样在图2所示的采样电阻上就有对应电流所产生的压降，由于采样电阻直接串连在母线的地线之上，故可以直接进行A/D采样。采用合适的延迟时间(避开电流振荡)即可采到真实的母线电流。该技术的最大好处是降低了成本，同时外围电路简单。不足之处在于在同一采样电阻上根据桥臂开关组合状态分时进行电流压降采集，控制逻辑相对复杂。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种测量电机绕组电流的检测电路以及检测方法，根据本发明的测量电机绕组电流的检测电路，包括逆变器和连接逆变器的三相绕组电机，所述逆变器包括三个上桥臂和三个下桥臂、以及与所述三个上桥臂连接的三个开关器件(K1、K3、K5)和与所述三个下桥臂连接的另外三个开关器件(K2、K4、K6)；逆变器通过所述开关器件与三相绕组电机相连；其特征在于，还包括至少两个采样电阻(Ru、Rv或Rw)，所述至少两个采样电阻分别串联于逆变器的至少任意两个下桥臂和连接该至少任意两个下桥臂的两个开关器件之间。

根据本发明的测量电机绕组电流的检测电路，其特征在于进一步包括第三个采样电阻(Ru、Rv或Rw)，所述第三个采样电阻串联连接于逆变器的第三个下桥臂端和连接该第三个下桥臂的开关器件之间。

根据本发明的的测量电机绕组电流的检测电路，其特征在于所述采样电阻的采样频率最大值为控制所述三个桥臂的开关的载波频率。

根据本发明的测量电机绕组电流的电流检测方法，其有本发明的测量电机绕组电流的检测电路来执行，包括如下步骤：

(1)、根据逆变器所要输出的电流动态范围选取采样电阻阻值R以适应模/数转换器采样的动态范围；

(2)、确定三相绕组电机脉宽调制器的载波周期；

(3)、利用载波周期性特征，以逆变器的下桥臂关闭时刻作为模/数转换器的同步参考时刻，以所述同步参考时刻为起始时刻，延迟设定的时间后启动模/数转换器对采样电阻上的压降进行采样，得到相应采样时刻的电压U；

(4)、根据欧姆定律U＝IR，得到每相采样电阻对应的绕组相电流I。

根据本发明的电流检测方法，其特征在于，启动模/数转换器进行电流采样的参考时刻既可以通过控制器内部计数器中断获得，亦可通过外部的延迟电路触发获得。

根据本发明的电流检测方法，其特征在于，本发明电流检测方法的延迟设定的时间为载波周期95％以上。

根据本发明的电流检测方法，其特征在于，本发明的脉宽调制方式包括空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)和正弦型脉冲宽度调制(SPWM)。