[發(fā)明專(zhuān)利]電機(jī)控制器直流母線電壓信號(hào)采樣與監(jiān)控電路及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711084452.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109752588A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃磊;童梁;李瑞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R19/25
• 分類(lèi)號(hào): G01R19/25
• 代理公司: 上海天協(xié)和誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31216
• 代理人: 沈國(guó)良

本發(fā)明公開(kāi)了一種電機(jī)控制器直流母線電壓信號(hào)采樣與監(jiān)控電路及方法，本電路采用電容和兩組分壓電阻并聯(lián)于直流母線正負(fù)極，線性光耦隔離模塊和壓頻轉(zhuǎn)換模塊分別采集兩組分壓電阻的電壓信號(hào)并分別經(jīng)差分轉(zhuǎn)單端運(yùn)放模塊和數(shù)字隔離模塊傳輸至微控制單元，微控制單元將兩組電壓信號(hào)處理后輸出直流母線電壓信號(hào)或故障信號(hào)。本方法根據(jù)直流母線電壓大小選擇兩組分壓電阻的大小比例以適應(yīng)允許的輸入電壓范圍，微控制單元采集兩組電壓信號(hào)并經(jīng)處理后輸出直流母線電壓信號(hào)或故障信號(hào)。本電路及方法基于不同原理的母線電壓信號(hào)采樣電路，將兩種采樣電路得到的母線電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的功能，從而保證電機(jī)控制的精確性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機(jī)控制器直流母線電壓信號(hào)采樣與監(jiān)控電路及方法。

背景技術(shù)

在電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，精確、可靠的采樣電機(jī)控制器直流母線電壓信號(hào)對(duì)于判斷控制器的過(guò)壓或欠壓狀態(tài)以及利用該電壓信號(hào)進(jìn)行算法控制是十分重要的，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確、可靠控制。目前，對(duì)于控制器直流母線電壓信號(hào)的采集往往采用單一的采樣電路結(jié)構(gòu)，其并不能在最大程度上保證采樣信號(hào)的正確性；同時(shí)，隨著功能、安全的不斷升級(jí)，對(duì)于控制器內(nèi)部的關(guān)鍵信號(hào)需提高其診斷覆蓋率來(lái)達(dá)到相應(yīng)的安全等級(jí)，而單一采樣電路結(jié)構(gòu)難以滿足上述需求，影響電機(jī)控制的精確性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電機(jī)控制器直流母線電壓信號(hào)采樣與監(jiān)控電路及方法，本電路及方法基于不同原理的母線電壓信號(hào)采樣電路，將兩種采樣電路得到的母線電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的功能，提高母線電壓信號(hào)診斷覆蓋率，從而保證電機(jī)控制的精確性和可靠性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明電機(jī)控制器直流母線電壓信號(hào)采樣與監(jiān)控電路包括電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、線性光耦隔離模塊、差分轉(zhuǎn)單端運(yùn)放模塊、壓頻轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字隔離模塊和微控制單元，所述電容并聯(lián)于直流母線正負(fù)極，所述第一電阻和第二電阻串聯(lián)后與所述電容并聯(lián)，所述第三電阻和第四電阻串聯(lián)后與所述電容并聯(lián)，所述線性光耦隔離模塊輸入端連接所述第一電阻與第二電阻之間、輸出端經(jīng)所述差分轉(zhuǎn)單端運(yùn)放模塊連接所述微控制單元信號(hào)輸入端，所述壓頻轉(zhuǎn)換模塊輸入端連接所述第三電阻與第四電阻之間、輸出端經(jīng)所述數(shù)字隔離模塊連接所述微控制單元信號(hào)輸入端，所述微控制單元輸出直流母線電壓信號(hào)或故障信號(hào)。

進(jìn)一步，所述第二電阻和第四電阻為高壓精密電阻。

進(jìn)一步，所述壓頻轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)字隔離模塊的高壓側(cè)采用隔離后的電源供電，隔離后的電源接地與直流母線的負(fù)極相連，該電源正極連接至壓頻轉(zhuǎn)換模塊的電壓參考引腳或者采用高精度電壓基準(zhǔn)源連接到該電壓參考引腳。

進(jìn)一步，所述壓頻轉(zhuǎn)換模塊的頻率基準(zhǔn)由所述數(shù)字隔離模塊的CPU產(chǎn)生，并通過(guò)所述數(shù)字隔離模塊連接到所述壓頻轉(zhuǎn)換模塊的頻率參考引腳。

一種采用上述電路的電機(jī)控制器直流母線電壓信號(hào)采樣與監(jiān)控方法包括如下步驟：

步驟一、根據(jù)直流母線電壓大小選擇第一電阻和第二電阻的大小比例，通過(guò)第一電阻和第二電阻分壓將直流母線電壓轉(zhuǎn)換為線性光耦隔離模塊允許的輸入電壓范圍，通過(guò)差分轉(zhuǎn)單端運(yùn)放模塊將線性光耦模塊隔離輸出的模擬信號(hào)匹配微控制單元的AD采樣端口輸入范圍，微控制單元通過(guò)AD采樣端口將采樣的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的直流母線電壓值；

步驟二、根據(jù)直流母線電壓大小選擇第三電阻和第四電阻的大小比例，通過(guò)第三電阻和第四電阻分壓將直流母線電壓轉(zhuǎn)換為壓頻轉(zhuǎn)換模塊允許的輸入電壓范圍，數(shù)字隔離模塊將對(duì)應(yīng)直流母線電壓的頻率信號(hào)隔離傳輸給微控制單元，微控制單元讀取隔離之后的頻率信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的直流母線電壓值；

步驟三、微控制單元將兩種采樣的直流母線電壓值通過(guò)內(nèi)部信號(hào)比較模塊進(jìn)行比較，比較結(jié)果在正常范圍之內(nèi)則輸出直流母線電壓信號(hào)，比較結(jié)果大于10V則輸出故障信號(hào)使控制系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)。