专利名称：开关磁阻电机绕组电压的检测电路与检测方法
技术领域：
本发明属于机电类的开关磁阻电机领域，特别涉及一种不使用电压传感器进行开关磁阻电机绕组瞬时电压检测的电路和检测方法。
背景技术：
开关磁阻电机因具有结构简单、运行可靠、起动电流小、起动转矩大、调速范围宽、 运行效率高和容错能力强等一系列优点而备受青睐。但由于开关磁阻电机的磁饱和性和高度非线性特点，且传统的平均转矩控制策略未考虑其非线性特性和换相过程中转矩的平滑过渡问题，瞬时转矩不可避免地存在较大的脉动，为了减小开关磁阻电机的转矩脉动，需要对开关磁阻电机的瞬态转矩进行检测，但目前能够测试瞬态转矩的转矩传感器不仅价格昂贵，而且体积庞大，不适合用于开关磁阻电机的控制系统，为此，需要通过检测开关磁阻电机绕组的电压和电流来计算某相绕组的磁链，进而计算电机的瞬时转矩，绕组电流通常采用霍尔电流传感器检测，而绕组电压采用霍尔电压传感器检测却不是一种好的方法，由于霍尔电压传感器需要通过限流电阻把电压转化成电流来实现电压检测，对于较高的绕组电压，限流电阻消耗的功率较大，且限流电阻的阻值因其发热变化较大，使电压的检测精度不易保证。而采用传统的电阻分压检测又使控制系统的功率地与控制地相连，不利于系统的电磁兼容。因此，需要发明一种简单易行的开关磁阻电机绕组瞬时电压检测方法。
发明内容
本发明要解决的技术难题是发明一种开关磁阻电机的绕组瞬时电压检测电路和检测方法，为间接检测开关磁阻电机的瞬时转矩提供技术基础。本发明采用的技术方案是一种开关磁阻电机的绕组瞬时电压检测电路和检测方法，其检测电路的特征是，作为开关磁阻电机控制系统一部分的检测电路，其绕组电压不是通过直接检测绕组两端的电压来获得，而是通过直流母线电压检测电路2检测功率变换器 3的直流母线电压，并通过微控制器1判别开关磁阻电机4的绕组的工作状态来获得，微控制器1在判别绕组的工作状态时，需要借助其PWM 口的电平和电流传感器及其信号调理电路5的三相绕组电流信号。直流母线电压检测电路2是绕组电压检测的关键，它由一级差分放大电路和一级滤波电路组成，分压电阻Rl、R2将直流母线正极P对控制地GND的电压分压后输入到运算放大器A的同相端，分压电阻R3、R4将直流母线负极N对控制地GND的电压分压后，输入到运算放大器A的反相端，运算放大器A通过差分放大得到直流母线电压的检测值，运算放大器A的输出经过滤波电阻R5、滤波电容C3阻容滤波后送入微控制器1 的模数转换口 ADC0。为了实现直流母线电压检测，电路参数必须满足分压电阻Rl = R3，R2 =R4 ；为了解决“共地”干扰问题，必须使直流母线与控制电路地之间有足够的电阻，因此选分压电阻Rl = R3彡2ΜΩ ；分压电阻R2、R4的阻值根据检测电路的输出电压^11选取，使 Uad的范围满足微控制器的要求；为了兼顾检测电路的响应速度和滤波效果，取滤波电容Cl =C2 = C3 = 330pF，滤波电阻R5 = IkQ。直流母线电压检测电路2的输出Um为
权利要求
1.一种开关磁阻电机的绕组瞬时电压检测电路，其特征是，作为开关磁阻电机控制系统一部分的检测电路，其绕组电压不是通过直接检测绕组两端的电压来获得，而是通过直流母线电压检测电路(2)检测功率变换器(3)的直流母线电压，并通过微控制器(1)判别开关磁阻电机(4)的绕组的工作状态来获得；微控制器(1)在判别绕组的工作状态时，需要借助其PWM 口的电平和电流传感器及其信号调理电路(5)的三相绕组电流信号；直流母线电压检测电路O)由一级差分放大电路和一级滤波电路组成，分压电阻(R1、M)将直流母线正极(P)对控制地(GND)的电压分压后输入到运算放大器(A)的同相端，分压电阻(R3、 R4)将直流母线负极(N)对控制地(GND)的电压分压后，输入到运算放大器(A)的反相端， 运算放大器(A)通过差分放大得到直流母线电压的检测值，运算放大器(A)的输出经过滤波电阻(R5)、滤波电容(O)阻容滤波后送入微控制器(1)的模数转换口(ADCO)；电路参数中取分压电阻Rl = R3，且分压电阻(R1、R3)彡2ΜΩ ；分压电阻R2 = R4 ；分压电阻(R2、 R4)的阻值根据检测电路的输出电压Uad选取，使Uad的范围满足微控制器的要求；取滤波电容Cl = C2 = C3 = 330pF，滤波电阻R5 = IkQ ；直流母线电压检测电路⑵的输出电压Uad 为
2.如权利要求1所述的开关磁阻电机的绕组瞬时电压检测电路，其特征是，它采用的检测方法，是通过检测直流母线的电压和判断各相绕组的导通状态来间接检测开关磁阻电机的各相绕组电压，具体步骤如下通过微控制器(1)的(ADCO)实时更新直流母线电压Ud。的检测值UAD;通过微控制器 (1)的(ADC1、ADC2、ADC3)获得开关磁阻电机(4)的A相、B相、C相绕组的电流IA、IB、Ic ； 令微控制器(1)的(PWM1、PWM4)分别控制功率变换器(3)中的A相绕组(PHA)对应的功率开关管(VT1、VT4)；微控制器(1)的(PWM2、PWM5)分别控制功率变换器(3)中B相绕组 (PHB)对应的功率开关管(VT2、VT5)；微控制器(1)的(PWM3、PWM6)分别控制功率变换器 (3)中C相绕组(PHC)对应的功率开关管(VT3、VT6)；根据各相绕组电流是否为0，并结合微控制器(1)的PWM模块的输出电平高低，判断各相绕组的工作状态，从而确定其绕组的端电压；取各相绕组的电压正方向与电流方向一致，A相绕组(PHA)的绕组电压Ua检测方程为
全文摘要
本发明开关磁阻电机绕组电压的检测电路与检测方法属于机电类的开关磁阻电机领域，特别涉及一种不使用电压传感器进行开关磁阻电机绕组瞬时电压检测的电路和检测方法。检测电路通过直流母线电压检测电路检测功率变换器的直流母线电压，并通过微控制器判别开关磁阻电机的绕组的工作状态来获得绕组电压；微控制器在判别绕组的工作状态时，需要借助其PWM口的电平和三相绕组电流信号；直流母线电压检测电路由一级差分放大电路和一级滤波电路组成。本发明减少了检测电路的数量，提高了控制系统的电路可靠性。采用差分放大电路，解决了共地干扰问题。具有体积小、成本低、精度高等优点。
文档编号G01R19/00GK102520231SQ20111042133
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者孙建忠, 孙斐然, 张凯, 白凤仙 申请人:大连理工大学