[實(shí)用新型]交流變頻電機(jī)的機(jī)端電壓測量儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320865082.7
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN203732615U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)淑玲;李君;袁新枚;張建;陳浩;盧瀟;王闖;陳宏羽;刁慶華
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 齊安全;胡景陽

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種測量機(jī)構(gòu)，更確切地說，本實(shí)用新型涉及一種交流變頻電機(jī)機(jī)端電壓測量儀。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻電機(jī)在工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用。在交流變頻電機(jī)系統(tǒng)中，控制算法是決定系統(tǒng)性能的核心，而傳感器采集信號的準(zhǔn)確度將直接影響到控制算法的效果。由于交流變頻電機(jī)的端電壓為高頻高壓的PWM形式，目前無法實(shí)現(xiàn)傳感器實(shí)時(shí)測量，所以，目前工業(yè)界一般使用電壓傳感器測量逆變器輸入端電壓（如圖1中Vdc所示）代替電機(jī)端電壓（如圖1中Vac所示）。由于這種測量方法無法精確考慮逆變器的電壓損失，所以測量的電壓誤差較大，如何精確獲得電機(jī)端電壓近年來受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

交流變頻電機(jī)端電壓的測量精度不但影響電機(jī)控制性能，而且對電機(jī)無位置傳感器技術(shù)的發(fā)展有著重要意義。所謂電機(jī)無位置傳感器技術(shù)就是利用電機(jī)的電壓、電流信息估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的一種方法。在可靠性要求不高的應(yīng)用場合，利用無位置傳感器技術(shù)可以節(jié)約成本，省去購買、安裝轉(zhuǎn)子位置傳感器的工作；在可靠性要求較高的場合，無位置傳感器技術(shù)可以作為位置傳感器的備份，在位置傳感器失效的情況下使系統(tǒng)正常工作。顯然，電機(jī)端電壓測量的精度就會影響到轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的精度，事實(shí)上，無法得到準(zhǔn)確的端電壓正是影響無位置傳感器技術(shù)目前無法大面積推廣的一個(gè)重要因素。

經(jīng)文獻(xiàn)檢索和調(diào)研，端電壓測量精度對無位置傳感器技術(shù)性能的影響也是在近5年內(nèi)才被國外學(xué)者所重視，目前國內(nèi)外均無直接準(zhǔn)確測量交流變頻電機(jī)機(jī)端PWM電壓的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的若采集直流母線電壓，換算得到的端電壓無法精確考慮逆變器的壓降，誤差較大和若直接測量電機(jī)端電壓，由于PWM方波的特性，需要極高的數(shù)字采樣頻率和高速的數(shù)字信號處理，普通控制器無法實(shí)現(xiàn)的問題，提供了一種交流變頻電機(jī)機(jī)端電壓測量儀。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：所述的交流變頻電機(jī)的機(jī)端電壓測量儀包括有傳感器、采樣電阻、AD采樣模塊與FPGA。

傳感器的輸入端與逆變器的輸出端電線連接，傳感器的輸出端與采樣電阻的一端電纜連接，采樣電阻的另一端與AD采樣模塊的信號輸入端電線連接，AD采樣模塊的信號輸出端與FPGA輸入端通過I/O口連接。

技術(shù)方案中所述的傳感器選用HV-C04系列的傳感器，采樣電阻選用型號為0201的貼片電阻，AD采樣模塊選用型號為AD574A的ADC芯片，F(xiàn)PGA即現(xiàn)場可編程邏輯門陣列；HV-C04系列傳感器的輸出端Vc與型號為0201的貼片電阻的一端電線連接，型號為0201的貼片電阻的另一端與型號為AD574A的ADC芯片的Vi腳電線連接，型號為AD574A的ADC芯片的R口與D口和FPGA的IN口電線連接；型號為0201的貼片電阻、型號為AD574A的ADC芯片與FPGA是焊接在同一塊電路板上的。

技術(shù)方案中所述的傳感器選用LV25-P系列的傳感器，采樣電阻選用型號為0402的貼片電阻，AD采樣模塊選用型號為ADC0809的ADC芯片，F(xiàn)PGA即現(xiàn)場可編程邏輯門陣列；LV25-P系列傳感器的輸出端OUT與型號為0402的貼片電阻的一端電線連接，型號為0402的貼片電阻的另一端和型號為ADC0809的ADC芯片的IN0腳與IN1腳電線連接，型號為ADC0809的ADC芯片的D0口與D1口和FPGA的IN口電線連接；型號為0402的貼片電阻、型號為ADC0809的ADC芯片與FPGA是焊接在同一塊電路板上的。

技術(shù)方案中所述的交流變頻電機(jī)的機(jī)端電壓測量儀的輸入口通過傳感器與逆變器輸出端電線連接，交流變頻電機(jī)的機(jī)端電壓測量儀的輸出口通過FPGA即現(xiàn)場可編程邏輯門陣列與電機(jī)控制器的輸入端用電線連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是：

1.參閱圖1，由于交流變頻電機(jī)的端電壓為高頻高壓的PWM形式，目前無法實(shí)現(xiàn)傳感器實(shí)時(shí)測量，所以，目前工業(yè)界一般使用電壓傳感器測量逆變器輸入直流母線端電壓Vdc代替交流變頻電機(jī)端電壓Vac。參閱圖2，若測量逆變器輸入端的直流母線電壓，換算得到的交流變頻電機(jī)端電壓無法精確考慮逆變器的壓降，誤差較大。參閱圖3，本實(shí)用新型改進(jìn)了現(xiàn)有方案，在逆變器的輸出端增加了基于FPGA的高速AD采樣電壓測量儀，這樣可準(zhǔn)確測量出逆變器輸出端電壓（即交流變頻電機(jī)端電壓），避免由于逆變器壓降導(dǎo)致的測量電壓誤差，從而提高電機(jī)的控制性能。