一种大功率永磁无刷直流电机的限流保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无刷直流电机控制领域，设及一种大功率永磁无刷直流电机的限流保 护装置。
【背景技术】
[0002] 无刷直流电机具有运行效率高、调速性能好、可靠性高等特性优点，在航空、航天、 航海等众多领域，均可使用大功率无刷直流电机作为推进执行机构。
[0003] 大功率无刷直流电机在运转时的额定电流比较大，如果控制系统电流保护电路不 可靠，可能损坏驱动逆变电路和电机本体，造成控制系统无法正常工作等严重后果。由此可 见，大功率永磁无刷直流电机的限流保护装置对于整个电机控制系统特别重要。
[0004] 现有常用的电流检测电路基本直接采样电机电流，而由于无刷直流电机采用电子 换相，在运行过程中不可避免的存在换相脉动和PWM调制脉动，其电流存在尖峰波动和高 频干扰，实际电流与理想方波波形有较大差距，使得现有运些直接检测电机电流的电路存 在精度低，延时、可靠性低、功耗大等问题，不能给整个电机控制系统提供很好的电流检测 和限流保护措施。
【发明内容】
阳00引要解决的技术问题
[0006] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种大功率永磁无刷直流电机的限流 保护装置。
[0007] 技术方案
[0008] 一种大功率永磁无刷直流电机的限流保护装置，其特征在于包括高精度相电流半 波整流电路、相电流求取电路、限流电压产生电路和限流信号产生电路；所述高精度相电流 半波整流电路包括霍尔传感器、第一求和电路1、反相电路、半波整流电路；所述相电流求 取电路包括第二求和电路2、限幅滤波电路；所述限流信号产生电路为比较器及其偏置电 路；连接关系为：霍尔电流传感器A的输入端为A相电流，霍尔电流传感器C的输入端为C 相电流，两个霍尔电流传感器的输出端并行输入到第一求和电路1，第一求和电路1的输出 端连接在反相电路的输入端，霍尔电流传感器A输出端、霍尔电流传感器C输出端与反相 电路的输出端分别输入到第一半波整流电路1、第二半波整流电路2和第=半波整流电路 3中，=个半波整流电路的输出并行连接到第二求和电路2的输入端，求和电路输出端与限 幅滤波电路的输入端相连，限幅滤波电路的输出端一共有=路，其中一路输入到比较器及 其偏置电路，另外两路作为采样电流，比较器及其偏置电路的另一个输入端连接限流电压 产生电路的输出端；工作过程：电机A相和C相电流信号经过精密霍尔电流传感器可W线 性转换为0-4V小电压信号，通过加法电路1和反相电路，输出为电机中除去A相和C相两 相外的另外一相经过霍尔电流传感器转换的0-4V小电压信号，经过第一半波整流电路1、 第二半波整流电路2和第=半波整流电路3,输出3路半波电压信号，再并行输入到第二求 和电路2中，经过限幅滤波电路，可得到波动较小、近似于一条直线的实时反映电机电流的 检测信号，该信号与限流电压产生电路产生的限流电压并行输入到限流信号产生电路，限 流电压产生电路的限流电压信号与电机实时电流检测信号进行比较产生限流信号，当电机 电流处于正常范围内时，限流信号为高电平；当电机电流过大或工作异常时，限流信号为低 电平，此时电机控制系统进行限流处理。
[0009] 所述高精度相电流半波整流电路包括运算放大器U7B、运算放大器U6B、运算放大 器U7A、运算放大器U6A、电阻R77、电阻R80、电阻R81、电阻R82、电阻R83、电阻R84、电阻 R85、电阻R86、电阻R87、电阻R88、电阻R89、二极管V3、二极管V4、二极管V5、二极管V6、二 极管V7、二极管V8、电容C84和电容C85 ;连接关系为：inputJJl和i吨ut_Wl是霍尔电流 传感器对其中两相电流进行转换的电压信号，分别通过电阻R88、电容C84和电阻R89、电容 C85接地；两相电流转换的电压信号i吨UtJJl和i吨ut_Wl分别通过电阻R84和电阻R85接 到运算放大器U6A的正端，将运算放大器U6A的正端接地，运算放大器U6A的输出端通过电 阻R81与其负端相接，输出信号为电机除去inputJJl和input_Wl两相外的另外一相电流 经霍尔电流传感器转换的电压信号input_Vl;inputJJl、input_Vl和input_Wl信号分别通 过电阻R86、电阻R80和电阻R87接到运算放大器U7B、运算放大器U她和运算放大器U7A的 负端，运算放大器U7B、运算放大器U6B和运算放大器U7A的正端接地，运算放大器U7B、运 算放大器U6B和运算放大器U7A的输出端与负端之间分别用快恢复二极管V7、快恢复二极 管V4和快恢复二极管V8相连，再分别连接快恢复二极管V5、快恢复二极管V3和快恢复二 极管V6,输出为经过高精度半波整流、幅值为0-4V、相位相差120°的电流信号a、电流信号 b和电流信号C，在电流信号a、电流信号b、电流信号C和运算放大器U7B、运算放大器U6B 和运算放大器U7A的负端通过电阻R82、电阻R77和电阻R83连接。
[0010] 所述相电流求取电路包括运算放大器U3A、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、电 阻R59、电阻R60、电阻R63、电阻R74、电容C80、二极管Vl和二极管V2 ;连接关系为：电流信 号曰、电流信号b和电流信号C分别通过电阻R6、电阻R7和电阻R8与运算放大器U3A的负 端相连，运算放大器U3A的正端接地，其输出端与负端之间串联有一个电阻R74,输出信号 out为电机电流的检测信号，out信号通过二极管V2、电容C80与地相接，通过二极管Vl与 AV孤相接，然后连接电阻R59、电阻R60输出信号ADCINA2和ADCINA3。
[0011] 所述限流电压产生电路包括S端可调分流基准电源化431、电阻R72、电阻R75、电 位器R73 ;连接关系为：S端可调分流基准电源化431的Vin引脚通过电阻R72与+15V电 源相接，Vout引脚通过电阻R75与地相接，Vin引脚与Vout引脚连接一个电阻R73,输出信 号与Vout引脚连接；通过合理配置电阻R73、电阻R75和电阻R72,将限流电压设置为3V。
[0012] 所述限流信号产生电路包括运算放大器U1B、电阻R58、电阻R62、电阻R64、电阻 R65、电容C82 ;连接关系为：输入信号Xianliu与运算放大器UlB的正端串联一个电阻R65， 输入信号out与运算放大器UlB的负端串联一个电阻R64,out与地之间串联一个电容C82， 运算放大器UlB的输出端与正端之间串联一个大阻值电阻R62,输出信号98为限流信号。
[0013] 有益效果
[0014] 本发明提出的一种大功率永磁无刷直流电机的限流保护装置，inputJJl和 input_Wl是霍尔电流传感器将电机中的U、W两相大电流信号转换成0-4V的小电压信号，经 过RC滤波电路、加法反相电路，得到电机V相小电压信号input_Vl，再经过高精度半波整流 电路、求和反相电路，得到近似于一条直线的实时反映电机电流的检测信号out,通过限幅 电路和滤波电路，可W将其幅值限定在MCU处理器A/D接口可W接受的范围为0-3. 3V之间 的信号ADCINA2和ADCINA3，实现在无刷直流电机控制系统MCU控制器中对电机实时相电流 进行精确采样。限流电压产生电路提供系统所需的限流电压Xianliu,通过比较电机实时电 流检测信号out与限流电压Xianliu,产生限流信号。本发明采用高精度相电流检测电路， 提高了检测电机电流精度，延时小，同时改善了系统的驱动能力和电磁兼容性；限流电压产 生电路、限流信号产生电路能够准确及时地处理电机的异常工作情况，提高了系统工作的 可靠性和稳定性。
[0015] 本发明采用高精度相电流检测电路，提高了检测电机电流精度，延时较小，同时改 善了系统的驱动