[发明专利]开关磁阻电机绕组电压的检测电路与检测方法

说明书

技术领域

本发明属于机电类的开关磁阻电机领域，特别涉及一种不使用电压传感器进行开关磁阻电机绕组瞬时电压检测的电路和检测方法。

背景技术

开关磁阻电机因具有结构简单、运行可靠、起动电流小、起动转矩大、调速范围宽、运行效率高和容错能力强等一系列优点而备受青睐。但由于开关磁阻电机的磁饱和性和高度非线性特点，且传统的平均转矩控制策略未考虑其非线性特性和换相过程中转矩的平滑过渡问题，瞬时转矩不可避免地存在较大的脉动，为了减小开关磁阻电机的转矩脉动，需要对开关磁阻电机的瞬态转矩进行检测，但目前能够测试瞬态转矩的转矩传感器不仅价格昂贵，而且体积庞大，不适合用于开关磁阻电机的控制系统，为此，需要通过检测开关磁阻电机绕组的电压和电流来计算某相绕组的磁链，进而计算电机的瞬时转矩，绕组电流通常采用霍尔电流传感器检测，而绕组电压采用霍尔电压传感器检测却不是一种好的方法，由于霍尔电压传感器需要通过限流电阻把电压转化成电流来实现电压检测，对于较高的绕组电压，限流电阻消耗的功率较大，且限流电阻的阻值因其发热变化较大，使电压的检测精度不易保证。而采用传统的电阻分压检测又使控制系统的功率地与控制地相连，不利于系统的电磁兼容。因此，需要发明一种简单易行的开关磁阻电机绕组瞬时电压检测方法。

发明内容

本发明要解决的技术难题是发明一种开关磁阻电机的绕组瞬时电压检测电路和检测方法，为间接检测开关磁阻电机的瞬时转矩提供技术基础。

本发明采用的技术方案是一种开关磁阻电机的绕组瞬时电压检测电路和检测方法，其检测电路的特征是，作为开关磁阻电机控制系统一部分的检测电路，其绕组电压不是通过直接检测绕组两端的电压来获得，而是通过直流母线电压检测电路2检测功率变换器3的直流母线电压，并通过微控制器1判别开关磁阻电机4的绕组的工作状态来获得，微控制器1在判别绕组的工作状态时，需要借助其PWM口的电平和电流传感器及其信号调理电路5的三相绕组电流信号。直流母线电压检测电路2是绕组电压检测的关键，它由一级差分放大电路和一级滤波电路组成，分压电阻R1、R2将直流母线正极P对控制地GND的电压分压后输入到运算放大器A的同相端，分压电阻R3、R4将直流母线负极N对控制地GND的电压分压后，输入到运算放大器A的反相端，运算放大器A通过差分放大得到直流母线电压的检测值，运算放大器A的输出经过滤波电阻R5、滤波电容C3阻容滤波后送入微控制器1的模数转换口ADC0。为了实现直流母线电压检测，电路参数必须满足分压电阻R1＝R3，R2＝R4；为了解决“共地”干扰问题，必须使直流母线与控制电路地之间有足够的电阻，因此选分压电阻R1＝R3≥2MΩ；分压电阻R2、R4的阻值根据检测电路的输出电压U_AD选取，使U_AD的范围满足微控制器的要求；为了兼顾检测电路的响应速度和滤波效果，取滤波电容C1＝C2＝C3＝330pF，滤波电阻R5＝1kΩ。直流母线电压检测电路2的输出U_AD为

UAD=R2R1+R2(UP-UN)=R2R1+R2Udc---(1)]]>

式中，U_dc为直流母线电压；U_P、U_N分别为直流母线的正极P和负极N对控制地GND的电压。