[發(fā)明專利]開關磁阻電機繞組電壓的檢測電路與檢測方法

有效

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• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102520231A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 孫建忠;白鳳仙;孫斐然;張凱
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/04
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發(fā)明屬于機電類的開關磁阻電機領域，特別涉及一種不使用電壓傳感器進行開關磁阻電機繞組瞬時電壓檢測的電路和檢測方法。

背景技術

開關磁阻電機因具有結構簡單、運行可靠、起動電流小、起動轉矩大、調(diào)速范圍寬、運行效率高和容錯能力強等一系列優(yōu)點而備受青睞。但由于開關磁阻電機的磁飽和性和高度非線性特點，且傳統(tǒng)的平均轉矩控制策略未考慮其非線性特性和換相過程中轉矩的平滑過渡問題，瞬時轉矩不可避免地存在較大的脈動，為了減小開關磁阻電機的轉矩脈動，需要對開關磁阻電機的瞬態(tài)轉矩進行檢測，但目前能夠測試瞬態(tài)轉矩的轉矩傳感器不僅價格昂貴，而且體積龐大，不適合用于開關磁阻電機的控制系統(tǒng)，為此，需要通過檢測開關磁阻電機繞組的電壓和電流來計算某相繞組的磁鏈，進而計算電機的瞬時轉矩，繞組電流通常采用霍爾電流傳感器檢測，而繞組電壓采用霍爾電壓傳感器檢測卻不是一種好的方法，由于霍爾電壓傳感器需要通過限流電阻把電壓轉化成電流來實現(xiàn)電壓檢測，對于較高的繞組電壓，限流電阻消耗的功率較大，且限流電阻的阻值因其發(fā)熱變化較大，使電壓的檢測精度不易保證。而采用傳統(tǒng)的電阻分壓檢測又使控制系統(tǒng)的功率地與控制地相連，不利于系統(tǒng)的電磁兼容。因此，需要發(fā)明一種簡單易行的開關磁阻電機繞組瞬時電壓檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術難題是發(fā)明一種開關磁阻電機的繞組瞬時電壓檢測電路和檢測方法，為間接檢測開關磁阻電機的瞬時轉矩提供技術基礎。

本發(fā)明采用的技術方案是一種開關磁阻電機的繞組瞬時電壓檢測電路和檢測方法，其檢測電路的特征是，作為開關磁阻電機控制系統(tǒng)一部分的檢測電路，其繞組電壓不是通過直接檢測繞組兩端的電壓來獲得，而是通過直流母線電壓檢測電路2檢測功率變換器3的直流母線電壓，并通過微控制器1判別開關磁阻電機4的繞組的工作狀態(tài)來獲得，微控制器1在判別繞組的工作狀態(tài)時，需要借助其PWM口的電平和電流傳感器及其信號調(diào)理電路5的三相繞組電流信號。直流母線電壓檢測電路2是繞組電壓檢測的關鍵，它由一級差分放大電路和一級濾波電路組成，分壓電阻R1、R2將直流母線正極P對控制地GND的電壓分壓后輸入到運算放大器A的同相端，分壓電阻R3、R4將直流母線負極N對控制地GND的電壓分壓后，輸入到運算放大器A的反相端，運算放大器A通過差分放大得到直流母線電壓的檢測值，運算放大器A的輸出經(jīng)過濾波電阻R5、濾波電容C3阻容濾波后送入微控制器1的模數(shù)轉換口ADC0。為了實現(xiàn)直流母線電壓檢測，電路參數(shù)必須滿足分壓電阻R1＝R3，R2＝R4；為了解決“共地”干擾問題，必須使直流母線與控制電路地之間有足夠的電阻，因此選分壓電阻R1＝R3≥2MΩ；分壓電阻R2、R4的阻值根據(jù)檢測電路的輸出電壓U_AD選取，使U_AD的范圍滿足微控制器的要求；為了兼顧檢測電路的響應速度和濾波效果，取濾波電容C1＝C2＝C3＝330pF，濾波電阻R5＝1kΩ。直流母線電壓檢測電路2的輸出U_AD為

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

式中，U_dc為直流母線電壓；U_P、U_N分別為直流母線的正極P和負極N對控制地GND的電壓。