[发明专利]一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法

说明书

本发明公开了一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法，该装置包括：采样单元，用于采集电机的相电压；模数转换单元，用于对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号；信号处理单元，用于对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数；电机控制器，用于根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值。本发明的方案，可以解决根据电机PWM电压信号测量电机相电压的实际数值的测量难度大问题，达到减小测量难度的效果。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法，尤其涉及基于Delta-Sigma原理的电机相电压高精度采样装置、电机及其电机参数采集方法。

背景技术

目前，主流的永磁同步电机控制算法为基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制方法，基于此算法，永磁同步电机得到的电压为占空比不同的脉冲宽度调制(PWM)电压(如脉冲信号)。在需要检测电机电压的应用场景，普遍通过获取控制器(如MCU微处理器等芯片)输出的电压参考值，结合考虑逆变器的压降，来估算电机相电压的实际值。然而，逆变器的压降受死区时间、开关导通关断时间、管压降、母线电压的幅值以及电流大小等其他非线性因素影响，因此很难准确的得知逆变器的压降，由此会导致估算难度高且精度低。

当前通用的方法，很难根据电机PWM电压信号测量电机相电压(在PWM周期内平均电压值)的实际数值。例如：目前测量方法主要为面积等效法，需要通过高采样率的示波器或专用仪表，通过采集相电压PWM周期内波形，确认占空比和母线电压两端电平幅值，来计算电机相电压的平均数值。又如：设定PWM周期为T，母线电压为U，通过捕获计时获取高电平时间t_on，以此获得PWM周期内平均电压Uavg＝U*(t_on/T)。而使用FPGA进行实际占空比计算的方法，适用于母线电压两端电平幅值已知的情况，且需要额外的高采样率专用仪器，成本极高，不具备通用性。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法，以解决根据电机PWM电压信号测量电机相电压的实际数值的测量难度大问题，达到减小测量难度的效果。

本发明提供一种电机参数采集装置，包括：采样单元、模数转换单元、信号处理单元和电机控制器；其中，所述采样单元，用于采集电机的相电压；所述模数转换单元，用于对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号；所述信号处理单元，用于对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数；所述电机控制器，用于根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值。

可选地，所述采样单元，包括：分压模块和采样模块；其中，所述分压模块和所述采样模块，串联在电机的相电压测量点和电机的母线电压低电平端之间；所述采样模块，并联在所述模数转换模块的正相输入端和所述模数转换模块的负相输入端之间。

可选地，所述分压模块，包括：第一电阻；所述采样模块，包括：第二电阻；所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值均在设定电阻阈值以上，以使得所述第二电阻两端电压满足所述模数转换单元的设定电压输入范围。

可选地，所述模数转换单元，包括：模拟Delta-Sigma调制器；所述模拟Delta-Sigma调制器的调制时钟，与所述信号处理单元的输出速率同步；且所述信号处理单元的处理频率与电机的PWM频率相同。

可选地，所述模拟Delta-Sigma调制器，选用二阶及以上的Delta-Sigma调制器。