[發明專利]電機的端電壓測量裝置和測量方法

在審

• 申請號: 201710914715.1
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107592053A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 雙波;秦向南;龔黎明
• 申請（專利權）人: 廣東威靈電機制造有限公司;美的威靈電機技術(上海)有限公司
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;H02P27/08
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 岳永先,李健

技術領域

本發明涉及電機技術領域，具體地涉及一種電機的端電壓測量裝置和一種電機的端電壓測量方法。

背景技術

隨著電力電子技術的飛速發展，交流變頻電機在工業界得到了廣泛應用。在交流變頻電機的控制系統中，控制算法是決定控制系統性能的核心。控制系統中傳感器的準確度將直接影響控制算法的效果。對于采用PWM(脈寬調制)信號控制的變頻電機，其定子上的電壓為高頻的PWM形式，傳感器無法實時測量。目前工業界常用逆變器的母線電壓結合控制芯片的內部指令來計算電機的端電壓。這種方法無法精確考慮逆變器非線性帶來的電壓損失，產生了較大誤差。

交流變頻電機的端電壓測量不僅影響電機控制性能，而且對無位置傳感器控制技術的發展具有重要的意義。無位置傳感器控制技術是指利用電機繞組中的有關電信號包括電機端電壓信號等，通過適當方法估計出轉子的電氣和機械位置以及轉速等，從而取代傳感器，實現電機的閉環控制。在可靠性要求不高的應用場合，利用無位置傳感器技術可以節約成本，省去購買、安裝轉子位置傳感器的工作；在可靠性要求高的場合，無位置傳感器技術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得系統正常工作。電機的端電壓測量是影響無位置傳感器技術目前無法大面積應用的一個重要因素。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的上述問題，提供一種能夠更加有效準確地獲得電機的端電壓，以促進無位置傳感器技術的大面積應用的技術方案。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種電機的端電壓測量裝置，所述電機與電機驅動模塊相連，所述電機驅動模塊用于輸出PWM電壓驅動信號至所述電機以驅動所述電機運行，所述端電壓測量裝置包括：

母線電壓檢測模塊，用于檢測所述電機驅動模塊的輸入側的母線電壓VDC；

占空比檢測模塊，用于檢測所述PWM電壓驅動信號的占空比；

端電壓計算模塊，用于根據所述母線電壓VDC和所述占空比計算所述電機的端電壓。

優選地，所述電機為三相電機，所述電機驅動模塊為三相逆變器，所述三相電機的三相端子分別對應連接所述的三相逆變器的三相輸出端。

優選地，所述占空比檢測模塊包括：

降壓模塊，用于將所述PWM電壓驅動信號降低至預定的幅值；

占空比測量單元，用于測量被降低至預定幅值的PWM電壓驅動信號的占空比。

優選地，所述降壓模塊包括：

第一降壓單元，用于將所述三相逆變器的第一輸出端的PWM電壓驅動信號降低至預定的幅值；

第二降壓單元，用于將所述三相逆變器的第二輸出端的PWM電壓驅動信號降低至預定的幅值；

第三降壓單元，用于將所述三相逆變器的第三輸出端的PWM電壓驅動信號降低至預定的幅值。

優選地，所述第一降壓單元、所述第二降壓單元和所述第三降壓單元中的每一個單元均包括第一電阻單元和第二電阻單元；其中，所述第一電阻單元的一端與對應的電機端子相連，另一端分別連接所述第二電阻單元的一端以及所述占空比測量單元的一輸入端，所述第二電阻單元的另一端接地。

優選地，所述第一降壓單元、所述第二降壓單元和所述第三降壓單元中的每一個單元還包括二極管，所述二極管的陽極接所述第一電阻單元和所述第二電阻單元的公共端，陰極接所述占空比測量單元的控制電源輸出端。

優選地，所述第一電阻單元和所述第二電阻單元滿足以下關系：

其中，R1為第一電阻單元的阻值，R2為第二電阻單元的阻值，VDC_min為電機驅動模塊驅動電機運行時允許的最小母線電壓，V_threshold為占空比測量單元高電平的門限值。

優選地，所述端電壓計算模塊根據以下公式計算所述電機的端電壓：

其中，V_an為電機的A相端子的端電壓；V_bn為電機的B相端子的端電壓；V_cn為電機的C相端子的端電壓；T_on1為輸入至電機的A相端子的PWM電壓驅動信號在一個周期內高電平的持續時間；T_on2為輸入至電機的B相端子的PWM電壓驅動信號在一個周期內高電平的持續時間；T_on3為輸入至電機的C相端子的PWM電壓驅動信號在一個周期內高電平的持續時間；T_pwm為PWM電壓驅動信號的周期。