[发明专利]用于电机控制系统中的电流测量装置、方法和电机

说明书

本发明提供了一种用于电机控制系统中的电流测量装置和方法，用于电机控制系统中的电流测量，所述电机为单相、三相或多相绕组电机，每相绕组包括N路并绕组；所述电流测量装置包括对应于电机每相绕组的n个电流传感器，1≤n＜N/2，其中单个电流传感器用于测量N路并绕组中的任一支路电流；所述电流测量装置还包括信号处理模块，所述信号处理模块用于接收所述电流传感器检测的电流信号{I₁，I₂，…I_n}，并计算得到每相绕组的电流I_R＝βN(I₁+I₂+…+I_n)/n，其中β为修正系数，以及电机总电流。本发明的方案解决了电机控制系统中，使用小电流测量元件并联测量大电流的限制问题。

技术领域

本发明涉及电机设备领域，具体涉及一种用于电机控制系统中的电流测量装置、方法和配置有该电流测量装置的电机。

背景技术

在众多的集成电路中，通常都需要对各个通电环节的电流进行实时观测。电流的测量就依赖于电流传感器。电流传感器种类繁多依据测量原理不同，主要可分为：分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等。

以三相永磁同步电机为例，在三相永磁同步电机控制系统中，往往需要对输入电流大小(交流/直流)和各相输出电流(交流)同时进行观测，从而保证电机的开闭环控制，以及状态的监测。现有的技术方案，都是针对各条电路的电流大小进行电流传感器的选型，一个传感器对应一条电路进行观测。例如：线路1的设计最大电流为10安培，那么电流观测将合理选择使用10安培以上的量程的电流传感器。在电机控制系统中，现有方案大多在低电流需求下使用相对廉价的电阻电流代替电流传感器，在电流较大的情况下使用霍尔电流传感器。

由于各类电流传感器元器件的工作范围以及各自的优缺点不同，在许多的工况下，电流传感器的选型将制约控制系统的设计开发，比如：成本、体积、重量、发热等问题。

例如，拿霍尔传感器和电阻式传感器进行对比。在测量大电流时，霍尔传感器具有发热低，量程大，精度高等特点。但在中小量程环节中，电阻式传感器又能体现出成本低廉，体积小等商业便利性特点。

如附图1(a)、(b)所示，在测量大电流时，也有些设计采用了并联多组电阻式传感器的形式，成功分流单相大电流至各相相电流，从而满足电阻式传感器的量程需求，替代霍尔传感器。但采用该设计，增加了传感器的数量，并不能降低过多的成本。同时，分布式的传感器布局也增加了元器件走线排布的难度，从而增加了总体体积尺寸。

在电流测量需求增大的同时，使用霍尔传感器不但价格高昂，同时体积较电阻式传感器增大很多，但在大电流下，并联过多的电阻传感器由于自身串联入电路，根据P＝I²R公式可知，每个电阻均会产生严重的发热问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电机控制系统中的电流测量装置和方法，以解决电机控制系统中，使用小电流测量元件并联测量大电流的限制问题。

本发明的第一个目的在于提供一种用于电机控制系统中的电流测量装置，所述电机为单相、三相或多相绕组电机，每相绕组包括N路并绕组；所述电流测量装置包括对应于电机每相绕组的n个电流传感器，1≤n＜N/2，其中单个电流传感器用于测量N路并绕组中的任一支路电流；所述电流测量装置包括信号处理模块，所述信号处理模块用于接收所述电流传感器检测的电流信号{I₁，I₂，…I_n}，并计算得到每相绕组的电流I_R＝βN(I₁+I₂+…+I_n)/n，其中β为修正系数，以及电机总电流。

可选的，所述电流传感器为非接触式传感器，包括但不限于霍尔传感器。

可选的，所述电流传感器为接入式电流传感器，包括但不限于电阻式电流传感器。