[實用新型]無刷直流電機交流信號實時采樣系統

有效

• 申請號: 201720318149.3
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN206671826U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 呂德剛;隋宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01R19/25
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)23209
• 代理人: 陳潤明

技術領域

本實用新型無刷直流電機交流信號實時采樣系統屬于信號實時采樣技術領域。

背景技術

在無刷直流電機控制系統中，需要輸入DSP進行處理的模擬信號主要有兩類：單極性模擬信號和雙極性模擬信號。單極性模擬信號主要有經過傳感器轉換后的母線電壓信號和母線電流信號，其幅值均大于0；雙極性模擬信號主要是經傳感器轉換后的電機相電流信號，其幅值根據導通關系進行正負交替變化。

目前，無刷直流電機控制系統中，對電流的采集多采用直流母線的形式進行電流反饋閉環控制，由于直流母線是電機各相電流回流必經的線路，導致采集的電流中諧波含量豐富，且存在續流二極管續流電流流經的問題，嚴重影響控制精度，而用于無刷直流電機控制的DSP2812的內部集成ADC模塊，其引腳能接受的模擬信號幅度范圍為0～3V。

基于以上分析，對于雙極性模擬信號，其幅值根據導通關系進行正負交替變化，其變化范圍與DSP2812內部的ADC模塊不匹配，因此，為了適應DSP對模擬信號輸入的要求，必須采取相應的措施對其進行處理。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型公開了一種無刷直流電機交流信號實時采樣系統，不僅解決了雙極性模擬信號與DSP2812內部ADC模塊不匹配的問題，同時能夠獲得精度更高的采樣結果。

本實用新型的目的是這樣實現的：

無刷直流電機交流信號實時采樣系統，包括：霍爾電流傳感電路、信號預處理電路、校準參考電路和DSP2812控制系統模塊；所述：

霍爾電流傳感電路：采樣無刷直流電機控制系統中的相電流信號，并通過電壓跟隨器輸出對應比例的電壓；

信號預處理電路：對從霍爾電流傳感電路輸出的電壓幅值進行偏置處理，即對電壓幅值進行放大或所縮小，從而滿足DSP2812內部集成ADC模塊引腳所能接受的模擬信號幅度范圍；

校準參考電路：對多次采集的信號值進行誤差校準，經校準的采集信號經ADC模塊采集，進行數據還原和誤差補償后，即得到正確的采樣值，從而可以實現不同的閉環控制；

DSP2812控制系統模塊：用于完成模數轉換和誤差補償，并與PC機連接；

待測雙極性模擬信號通過霍爾電流傳感電路采集后，交給信號預處理電路進行處理，處理的結果發送給DSP2812的ADC進行模數轉換，并基于校準參考電路進行校準。

上述無刷直流電機交流信號實時采樣系統，所述的霍爾電流傳感電路如下：

霍爾電流傳感器HDC020的P1端口和P2端口均為輸入端口，P1端口接相電流的UIN、VIN或WIN，P2端口接相電流的U、V或W，V0為輸出端口，通過5.1K電阻接電壓跟隨器的輸入端，通過5.1K電阻和10K電阻接DSPGNDF端。

上述無刷直流電機交流信號實時采樣系統，所述信號預處理電路包括三個完全相同的單相電流信號預處理電路，每個單相電流信號預處理電路包括三個TL082，具體為：

第一個TL082的同相輸入端通過電阻R1連接U-current、V-current或W-current信號，反相輸入端通過電阻R2連接GND，通過電阻R7連接輸出端，輸出端通過電阻R6連接第三個TL082所搭建的電路；

第二個TL082的同相輸入端通過電阻R3連接+5V電壓，通過電容C1接GND，通過電阻R5接GND，反相輸入端直接連接輸出端，輸出端直接連接第三個TL082所搭建的電路；

第三個TL082的同相輸入端通過電阻R9連接第一個TL082所搭建電路的輸出端，通過電阻R9和電容C2接GND，通過電阻R9和電阻R10接輸出端，通過電容C3接輸出端，反相輸入端連接第二個TL082所搭建電路的輸出端，輸出端通過電阻R11和電容C4接地，通過電阻R11接DSP2812內部集成ADC模塊引腳；

根據輸入信號U-current、V-current或W-current的幅值大小，同時考慮信號可能出現的最大值，通過改變電阻R2和R7的阻值，對輸入信號幅值進行放大或縮小，使輸入信號在U-current、V-current或W-current點測量的幅值在-1.5V～+1.5V之間。

有益效果：

第一、本實用新型設計了一種無刷直流電機交流信號實時采樣系統，并設計有雙極性信號采樣系統，對每個極性信號實施單獨采集，因此能夠解決雙極性模擬信號與DSP2812內部ADC模塊不匹配的問題，進而實現采用DSP2812直接采集雙極性模擬信號。