电机驱动电路的电流采样方法及电流采样系统与流程

文档序号:17736377发布日期:2019-05-22 03:14阅读:5298来源:国知局
电机驱动电路的电流采样方法及电流采样系统与流程

本发明属于电机采样技术领域,尤其涉及一种电机驱动电路的电流采样方法及电机驱动电路的电流采样系统。



背景技术:

电机是目前工业设备中普遍适用的电子元器件,根据本领域中电机工作的原理,需要通过电机驱动电路将供电电流输出至电机,以驱动电机的正常运转;电机驱动电路的输出电流控制着电机的运行状态,技术人员需要实时检测电机驱动电路的输出电流变化情况,以保障电机的安全运行,根据应用需求通过算法控制电机驱动电路的输出电流大小来得到电机的实际运转状态使电机按实际应用需求运行,并且控制电机的转速、转矩以及启停操作,提高电机的可操控性和安全性。

由于电机驱动电路的内部电路结构具有特殊性,传统技术通常采用采样电阻器、低压mosfet器件的内阻或者霍尔传感器对电流值进行检测;例如,当电机驱动电路中的运行电流经过电阻器或者低压mosfet器件的内阻时,对于电流采样电阻器上的电压或者低压mosfet器件打开后,通过对于漏极与源极间上的电压进行处理后,控制系统即可得根据应用的电流采样电阻值或mosfet器件开通的内阻r,以得到的电压值可对应算出到电机驱动电路的输出电流值;然而传统技术中电机驱动电路的电流采样方法存在以下问题:

1、若采用电阻器进行电流采样,由于采样电阻价格较贵,并且当电机驱动电路的输出电流越大,则采样电阻的成本较高,并且采样电阻需要占用较大的电路空间,不利于电机驱动电路的高功率密度设计要求,电流采样成本较大。

2、若采用mosfet器件的内阻进行电流采样,则需要对于mosfet器件中内阻的电压进行复杂的信号处理,增加了电机驱动电路中输出电流的采样步骤在mosfet器件开通时,才可根据mosfet器件的内阻r推出流过该mosfet器件的电流值,电流采样过程更加复杂,且每个mosfet器件的导通内阻有偏差,电流的采样误差较大;且该方法不适合于高压系统中应用,电压值越高,其电流采样的差分运算放大器件成本越高,当系统电压高于一定程度,甚至无法找到能满足应用需求的运算放大器。

3、若采用霍尔传感器对电机驱动电路的输出电流进行采样,则霍尔传感器本身价格较贵,且当霍尔传感器能检测的电流范围越大两端的电压越大,通常则霍尔传感器的设计成本会越更高,且霍尔传感器占用驱动系统的电路板的空间体积更大,导致电机驱动系统电路的电路结构成本更高,不利于驱动系统高功率密度的需求。更加复杂,无法普遍适用。



技术实现要素:

本发明提供一种电机驱动电路的电流采样方法及电机驱动电路的电流采样系统,旨在解决传统技术中电机驱动电路的电流采样方法步骤繁琐,电流采样成本较高,兼容性和普适性都较低,导致电机驱动电路的电路结构更加复杂,实用价值不高的问题。

本发明第一方面提供一种电机驱动电路的电流采样方法,所述电机驱动电路包括三相桥臂和与所述电机驱动电路匹配的电流采样导体,其中,所述电流采样方法包括:

获取所述电流采样导体的预设参数,根据所述电流采样导体的预设参数设定所述电流采样导体;

将所述电流采样导体与所述三相桥臂藕接;

在所述三相桥臂加载驱动电压时,检测所述电流采样导体的两端电压;

根据所述电流采样导体的两端电压,得到所述三相桥臂的工作电流。

在其中的一个实施例中,所述电流采样导体为通过在所述三相桥臂的电路板铺设金属薄膜而形成。

在其中的一个实施例中,在获取所述电机驱动电路匹配的电流采样导体的预设参数,根据所述电流采样导体的预设参数设定所述电流采样导体以后,所述电流采样方法还包括:

检测所述电流采样导体的实际参数,根据所述电流采样导体的预设参数对所述电流采样导体的实际参数进行校准。

在其中的一个实施例中,在获取所述电机驱动电路匹配的电流采样导体的预设参数,根据所述电流采样导体的预设参数设定所述电流采样导体以后,所述电流采样方法还包括:

检测所述电流采样导体的实际参数,根据所述电流采样导体的实际参数对所述电流采样导体的预设参数进行校准。

在其中的一个实施例中,所述电流采样导体的预设参数包括:宽度、长度、厚度以及电阻。

在其中的一个实施例中,所述获取电流采样导体的预设参数,具体为:

设定所述电流采样导体的最大工作电压和最大工作电流;

根据所述最大工作电压和所述最大工作电流计算所述电流采样导体的电阻,其中所述电流采样导体的电阻计算公式为:

r=u/i

在上式中,所述u为所述最大工作电压,所述i为所述最大工作电流,所述r为所述电流采样导体的电阻;

根据所述电流采样导体的电阻选定所述电流采样导体的宽度、长度以及厚度。

在其中的一个实施例中,所述根据所述电流采样导体的两端电压,得到所述三相桥臂的工作电流,具体为:

对所述电流采样导体的两端电压进行电压放大;

根据所述电流采样导体的预设参数,得到与所述电流采样导体的两端电压相对应的所述三相桥臂的工作电流。

在其中的一个实施例中,所述将所述电流采样导体与所述三相桥臂耦接,具体为:

将所述电流采样导体串接在所述电机驱动电路中任意一相桥臂的电压输出端与电机之间;或者

将所述电流采样导体连接在所述电机驱动电路中任意一相桥臂的高压输入端和高压母线之间;或者

将所述电流采样导体连接在所述电机驱动电路中任意一相桥臂的低压输入端和所述低压母线之间。

在其中的一个实施例中,所述电机驱动电路包括三个电流采样导体;其中,每一个电流采样导体与每一相桥臂一一对应连接。

本发明第二方面提供一种电机驱动电路的电流采样系统,所述电机驱动电路包括三相桥臂和与所述电机驱动电路匹配的电流采样导体,其中,所述电流采样系统包括:

电路板制作设备,用于获取所述电流采样导体的预设参数,根据所述电流采样导体的预设参数设定所述电流采样导体;

电子连接设备,用于将所述电流采样导体与所述三相桥臂耦接;

电压检测设备,用于在所述三相桥臂加载驱动电压时,检测所述电流采样导体的两端电压;以及

电流检测设备,用于根据所述电流采样导体的两端电压,得到所述三相桥臂的工作电流。

上述电机驱动电路的电流采样方法在电机驱动电路中增加电流采样导体,其中所述电流采样导体的摆放位置较为灵活,可依据实际需要进行调整;通过该电流采样导体获取桥臂的工作电流信号,利用电流采样导体将该工作电流信号转化为电压信号,对所述电流采样导体的两端电压进行处理分析后可精确地得到三相桥臂的工作电流,过程简便,能够快速地、准确地得到电机驱动电路的输出电流大小;从而本发明实施例中的电流采样方法能够适用于各种高低压类型的电机驱动电路中,提高了电流采样方法的性价比,同时有助于简化电机驱动电路的电路结构及其体积,电机驱动电路中功率密度更高,保障了电机的运行安全;有效地解决了传统技术中电机驱动电路中电流采样方法的成本较高,采样精度较低,及其适应范围有限的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种电机驱动电路的结构示意图;

图2是本发明实施例提供的一种电机驱动电路的电流采样方法的实现流程图;

图3是本发明实施例提供的另一种电机驱动电路的结构示意图;

图4是本发明实施例提供的另一种电机驱动电路的电流采样方法的实现流程图;

图5是本发明实施例提供的另一种电机驱动电路的电流采样方法的实现流程图;

图6是本发明实施例提供的一种所述获取电流采样导体的预设参数的实现流程图;

图7是本发明实施例提供的一种根据电流采样导体的两端电压得到三相桥臂的工作电流的实现流程图;

图8是本发明实施例提供的另一种电机驱动电路的结构示意图;

图9是本发明实施例提供的另一种电机驱动电路的结构示意图;

图10是本发明实施例提供的另一种电机驱动电路的结构示意图;

图11是本发明实施例提供的另一种电机驱动电路的结构示意图;

图12是本发明实施例提供的一种电机驱动电路的电流采样系统的模块结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

需要说明的是,为了实现对于电机的稳定、精确控制,技术人员通常采样电机驱动电路来改变电机输入的三相工作电流,通过该三相工作电流操控电机的运行状态,例如改变电机的转速以及转矩等运行参数;示例性的,图1示出了本发明实施例提供的电机驱动电路10的电路结构,如图1所述,该电机驱动电路10包括三相桥臂,所述三相桥臂接入三相控制信号,并且所述三相桥臂根据所述三相控制信号进行导通或者关断,进而输出三相工作电流;该三相工作电流包括稳定的三相电能,该三相桥臂的电压输出端接电机,当三相桥臂将三相工作电流输出至电机时,通过这三相工作电流能够驱动电机正转或者反转,以使电机能够处于稳定的运行状态;因此本实施例通过三相桥臂的导通或者关断,可使电机能够接入不同的三相工作电流,实现对于电机的灵活、稳定控制,电机驱动电路10具有较高的控制响应速度。

如图1所示,在电机驱动电路10的三相桥臂中,每一相桥臂输出一相工作电流,每一相桥臂包括上桥臂和下桥臂,当该上桥臂和下桥臂分别导通时,每一相桥臂就输出具有不同幅值的工作电流,以驱动电机正转或者反转;具体为,在每一相桥臂中,所述上桥臂包括:第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1以及第一开关管m1,所述下桥臂包括:第三电阻r3、第四电阻r4、第二电容c2以及第二开关管m2;其中,第一电阻r1的第一端为所述上桥臂的控制信号输入端,所述上桥臂的控制信号输入端用于接入所述控制信号,第一电阻r1的第二端、第二电阻r2的第一端以及第一电容c1的第一端共接于第一开关管m1的控制极,第一开关管m1的第一导通极为所述桥臂的高压输入端,所述桥臂的高压输出端用于接入高压母线hv,第二电阻r2的第二端、第一电容c1的第二端、第一开关管m1的第二导通极以及第二开关管m2的第一导通极共接形成所述桥臂的电压输出端,所述桥臂的电压输出端用于输出一相工作电流;第三电阻r3的第一端为所述下桥臂的控制信号输入端,第三电阻r3的第二端、第四电阻r4的第一端以及第二电容c2的第一端共接于所述第二开关管m2的控制极,第四电阻r4的第二端、第二电容c2的第二端以及所述第二开关管m2的第二导通极共接形成所述桥臂的低压输入端,所述桥臂的低压输入端用于接入低压母线lv。

其中,所述高压母线hv和所述低压母线lv用于传输驱动电压,当三相桥臂处于不同的导通或者关断状态时,通过三相桥臂将母线中的直流电能转换三相工作电流,该三相工作电流具有相应的频率和幅值;若该三相工作电流的频率和幅值发生改变,则电机的运转状态也会发生相应的改变,进而实时控制电机的正转或者反转。

可选的,在每一相桥臂的电路结构中,所述第一开关管m1为mos管或者三极管,所述第二开关管m2为mos管或者三极管,对此不做限定;示例性的,所述第一开关管m1为mos管,所述第二开关管m2为mos管;当上桥臂的控制信号输入端接入控制信号时,通过该控制信号可控制mos管的导通或者关断,当mos管的漏极和源极导通时,上桥臂接入高压母线hv的电能,并通过桥臂的电压输出端输出相应的工作电流;同理,当下桥臂的控制信号输入端接入控制信号,通过控制信号可改变mos管的导通或者关断状态,在下桥臂的mos管导通时,下桥臂接入低压母线lv的电能,并通过桥臂的电压输出端输出该电能;因此,本实施例中的上、下桥臂通过开关管来实现自身的导通与关断,操作简便,当上桥臂和下桥臂分别处于不同的通断状态,每一相桥臂根据母线电能输出相应的工作电流;从而本实施例中的三相桥臂根据控制信号输出具有不同频率和流向的三相工作电流,通过三相工作电流能够改变电机的运行状态。

在图1所示出电机驱动电路10的电路结构中,通过三相控制信号使三相桥臂导通或者关断,进而通过电机驱动电路10能够操控电机的运转状态,该电机驱动电路10具有较高的控制灵活性;当电机驱动电路10输出不同的三相工作电流时,电机也处于不同的运行状态,因此通过检测电机驱动电路10中每一相桥臂输出的工作电流,可实时、准确地获知电机的运行状态,以保障电机的运行安全。

需要说明的是,图1所示出的电机驱动电路可作为本发明实施例中电流采样方法的应用对象,但并非意味着本实施例中的电流采样方法只能应用于图1所示出的电机驱动电路中,在不改变本发明实施例中电流采样方法的实质技术特征基础之上,本领域技术人员可在图1的基础之上,进行拓展、延伸以及变形等,以得到不同类型的电机驱动电路;若该电机驱动电路的电路结构不与本发明的发明构思相违背,本发明实施例中的电流采样方法可适用于不同类型的电机驱动电路,以实现对于电机驱动电路的电流采样功能。

如图1所示,电机驱动电路的结构具有较强的灵活性和复杂性,传统技术对于电机驱动电路的电流采样方法具有采样成本高、操作复杂等缺点;基于此,本发明实施例提供电机驱动电路的电流采样方法能够实现对于三相工作电流的精确采样,简化了电机驱动电路中三相工作电流的采样步骤,在技术上实现难度较小,操作简便,电流采样成本较低,适用范围极广。

图2示出了本发明实施例提供的一种电机驱动电路的电流采样方法的实现流程,其中该电机采样电流应用于电机驱动电路,其中所述电机驱动电路的整体结构可参照图1的实施例,并且本发明实施例中的电机驱动电路还包括与所述电机驱动电路匹配的电流采样导体200,如图3示,本实施例中的电机驱动电路包括至少一个电流采样导体200,由于电流采样导体200的参数与电流采样功能需求相匹配,通过该电流采样导体200能够获取电机驱动电路的电信号,并实现相应的信号转换,通过检测电流采样导体本身的电力参数,可精确地得到电机驱动电路的任意一相工作电流,三相工作电流的检测成本较低;为了便于说明,结合附图2和附图3,本实施例中电流采样方法各个步骤详述如下:

步骤s201:获取电流采样导体200的预设参数,根据电流采样导体200的预设参数设定电流采样导体200。

可选的,在步骤s201中,所述电流采样导体200的预设参数预先存储在存储介质,其中,该存储介质为ram(randomaccessmemory,随机存取存储器)或者rom(readonlymemory,只读存储器);由于预设参数预先存储在存储介质中,因此在电机驱动电路对工作电流进行采样时,在存储介质读取该预设参数,并按照该预设参数设计电流采样导体200,该电流采样导体200的实际参数与预设参数保持一致,进而通过该电流采样导体实现对于工作电流的精确采样,避免了电流采样误差。

由于电流采样导体200具有良好的导电性能,若电流采样导体200的内部结构参数发生改变,则电流采样导体200的导电性能也会发生相应的改变;因此通过获取电流采样导体200的预设参数,能够预先设定电流采样导体200的电力信号传输性能,以通过电流采样导体200能够准确地获取电机驱动电路中的电信号,提高电流采样方法的采样精度,避免电流采样导体200本身的物理结构对采样结果造成较大的干扰以及误差。

可选的,当获取电流采样导体200的预设参数后,根据所述电流采样导体200的预设参数在pcb(printedcircuitboard,印制电路板)板上绘制所述电流采样导体;在电机驱动电路实际应用过程中,所述电流采样导体200印刷在所述pcb板上,根据电流采样导体200的预设参数能够在pcb板上进行工艺设计,以使pcb板上的电流采样导体能够符合本实施例中电流采样精度的需求;因此本实施例即简化了所述电机驱动电路的电路布局结构,使pcb板上的电子元器件更加集成化,又使电机采样导体200的设计过程更加简便,保障了所述电流采样方法的采样精度,降低了电机驱动电路的三相工作电流的检测成本,给用户带来了良好的使用体验。

步骤s202:将所述电流采样导体200与三相桥臂藕接。

可选的,所述电流采样导体200与三相桥臂中任意一相桥臂耦接,以接入桥臂的工作电流信号;进而通过该电流采样导体200能够获取三桥桥臂中的电流信号,以实现对于电机驱动电路中任意一相工作电流的检测功能;因此本实施例中的电流检测方法具有良好的兼容性,能够准确、快速地获取电机驱动电路的三相工作电流。

在电机驱动电路的三相桥臂中,每一相桥臂分别输出一相工作电流;通过电流采样导体200引入桥臂的工作电流信号,并且当工作电流信号在电流采样导体200传输的过程中,电流采样导体200能够实现电能转换,通过电流采样导体200上的电力参数可获取电机驱动电路中的工作电流信息,通过对于电流采样导体200上的电力参数进行分析处理后,能够准确地得到电机驱动电路输出的工作电流;并且本申请实施例中的电流采样导体200可接任意一相桥臂或者多相桥臂,以精确地得到任意一相工作电流,兼容性极强;因此本申请实施例通过电流采样导体能够对于任意一相或者多相工作电流进行实时采样,更加全面地保护电机的运转安全性能。

步骤s203:在三相桥臂加载驱动电压时,检测电流采样导体200的两端电压。

在本实施例中,三相桥臂接入驱动电压,三相桥臂能够实现电能的转换;若三相桥臂处于不同的通断状态,则三相桥臂能够输出不同的工作电流,则电流采样导体20的两端电压变化情况与三相桥臂中工作电流变化情况具有一一对应关系;由于电流采样导体20能够实现升压的作用,通过电流采样导体200的两端电压可得到工作电流幅值变化信息,进而通过电流采样导体200能够实时监控电机驱动电路的工作电流。

作为一种具体的实施方式,在步骤s203中,当电流采样导体200存在工作电流信号时,由于电流采样导体200的内部电阻的升压作用,电流采样导体200的两端会存在相应的电压差,并且该电流采样导体200的两端电压与桥臂的工作电流大小存在一一对照关系;因此在步骤s203中,通过对于电流采样导体200的两端电压能够得到电机驱动电路中工作电流的波动情况,实时获取电机驱动电路输出的工作电流信息,以实现对于电机驱动电路中三相工作电流的准确检测。

步骤s204:根据所述电流采样导体200的两端电压,得到所述三相桥臂的工作电流。

结合上文所述,由于电流采样导体200能够实现电流信号与电压信号之间的转换,当三相桥臂中的工作电流发生改变时,则电流采样导体200的两端电压也会发生改变;因此当根据预设参数确定电流采样导体200的电力传输性能以后,每当电流采样导体200接入工作电流信号时,电流采样导体200的两端电压与桥臂的工作电流之间存在函数对应关系,通过所述两端电压能够准确地反映出桥臂的工作电流变化信息;在步骤s204中,根据该函数对应关系,可得到与所述三相桥臂的两端电压相对应的工作电流,操作简便,精确度极高。

本申请实施例中的电流采样方法利用电流采样导体来获取桥臂的电流信号,根据预设参数来设计电流采样导体200,电流采样导体200具有较为灵活的结构,当电流采样导体200接入三相桥臂的工作电流信号时,根据电流采样导体200的两端电压与桥臂工作电流之间的对照关系,根据该对照关系能够准确地得到桥臂的工作电流;因此本申请实施例通过对于电流采样导体的两端电压进行检测、分析,实现了桥臂工作电流的精确采样,确保了电流采样精度,简化了电机驱动电路的电路结构及其空间体积,电流的采样成本较低,提高了电流采样方法的性价比;同时本申请实施例中的电流采样方法能够适用于电机的高压驱动电路和低压驱动电路中,电流采样的成本极低,适用范围极广;解决了传统技术中电流采样方法的电流检测步骤繁琐,电流采样成本高,兼容性较低,无法普遍适用的问题。

作为一种优选的实施方式,所述电流采样导体200通过在所述三相桥臂的电路板铺设金属薄膜而形成。

在本发明实施例中,通过金属薄膜能够获取桥臂的电信号,当金属薄膜铺设于在pcb板上时,根据金属薄膜能够准确地接入桥臂的工作电流信号,并根据金属薄膜的两端电压准确地得到电机驱动电路中每一相桥臂输出的工作电流,提高了对于电机驱动电路中工作电流的采样精度,减少了工作电流信号在电流采样导体200中电能损耗,降低了电机驱动电路的电流采样成本;可选的,该金属薄膜可通过电路板上的走线与三相桥臂连接,并且该金属薄膜的形状可以为规则或者不规则的形状,使得三相桥臂的电路板上电子元器件可更灵活的摆放,系统集成度更高,有助于电机驱动电路的体积能够进一步缩小,三相桥臂的电路板中电子元器件的摆放更加灵活和可控,该电流采样方法具有更高的兼容性,适用范围更广。

示例性的,所述电流采样导体200为铜皮,由于铜皮的导电性较强,并且原材料制作成本较低,因此通过铜皮能够准确的获取所述三相桥臂的工作电流信息,有利于降低电机驱动电路中三相桥臂的电流采样成本。

可以理解的是,由于本实施例中的铜皮仅仅为电流采样导体200的一个优选的实施方式而已,并非构成技术限定;当然,本领域技术人员还可采用铁片或者铝片等来获取桥臂的工作电流信号,对此不做限定;因此本实施例中的电流采样方法具有极高的灵活性和可扩展性,能够广泛地适用于不同类型的电机驱动电路中,实现对于三相工作电流的精确检测。

作为一种可选的实施方式,图4示出了本实施例提供的电流采样方法另一种实现流程,相比于图2中电流采样方法的具体步骤,在图4所示出电流采样方法中,在步骤s201之后并且在步骤s202之前,图4中的电流采样方法还包括步骤s205。

其中,步骤s205:检测电流采样导体200的实际参数,根据电流采样导体200的预设参数对电流采样导体200的实际参数进行校准。

在本实施例中,对于电流采样导体200进行校准以后,以使电机采样导体200的实际参数与预设参数完全保持一致,避免电流采样导体200在制作过程出现误差,该电流采样导体200的参数误差将会增大电流采样导体200的采样结果误差;参照附图1和附图2的实施例,由于通过电流采样导体200能够接入桥臂的工作电流信号,并且该电流采样导体200能够实现信号的转换,通过电流采样导体200的两端电压能够得到三相桥臂的工作电流变化信息;若电流采样导体200的参数出现较大的偏差,则必然引起电流检测导体200的两端电压与三相桥臂的工作电流之间对照关系出现错误;因此在步骤s205中,通过对于电流采样导体200的实际参数进行校准后,电流采样导体200的实际参数始终能够完全符合电机工作电流检测的功能需求,该电流采样方法能够实现对于电机驱动电路中工作电流的精确采样,提高了本实施例中的电流采样结果的可靠性和可信度,电机的安全性能更高。

作为一种可选的实施方式,图5示出了本实施例提供的电流采样方法另一种实现流程,相比于图2中电流采样方法的具体步骤,在图5所示出电流采样方法中,在步骤s201之后并且在步骤s202之前,图5中的电流采样方法还包括步骤s206。

其中,步骤s206:检测电流采样导体200的实际参数,根据电流采样导体200的实际参数对电流采样导体200的预设参数进行校准。

参照图2和图5,由于通过检测电流采样导体200的实际参数,能够得到电流采样导体200的参数是否符合电流采样方法的采样精度需求;若电流采样导体200的实际参数与预设参数不一致,则电流采样导体200的两端电压与电机驱动电路中的工作电流之间的对照关系存在较大的误差;为了避免此类问题,在步骤s206中,将电流采样导体200的预设参数按照电流采样导体200的实际参数进行校准以使两者保持一致,电流采样导体200的参数能够完全符合电流采样的参数需求,保障了本实施例中电流采样方法的采样精度,更加全面地保障了电机驱动电路中电流采样结果的可靠性,以使本申请实施例中的电流采样方法具有更广的适用范围,提高了电机的运行安全性能。

作为一种可选的实施方式,电流采样导体200的预设参数包括:宽度、长度、厚度以及电阻。

在本发明实施例中,预先设定电流采样导体200的宽度、长度、厚度以及电阻,以确定电流采样导体200的导电性能,提高电机驱动电路中工作电流的采样精度;并且所述电流采样导体200的宽度、长度以及厚度被设定后,所述电流采样导体200的形状也被精确地设定;通过所述电流采样导体200的宽度、长度、厚度以及电阻能够准确地得到电流采样导体200的两端电压与桥臂的工作电流之间的对照关系,并且通过电流采样导体200的两端电压能够准确地反映出桥臂上工作电流的波动情况,按照电流采样导体200的两端电压与桥臂的工作电流之间所确定的对应法则,根据电流采样导体200的两端电压能够快速地得到电机驱动电路中三相桥臂的工作电流。

作为一种可选的实施方式,在步骤s205中,所述根据电流采样导体200的预设参数对电流采样导体200的实际参数进行校准,具体为:

使电流采样导体200的实际参数与电流采样导体200的预设参数完全相等。

示例性的,所述电流采样导体200的实际参数满足以下条件:

w1=w2(1)

l1=l2(2)

t1=t2(3)

r11=r12(4)

在上式(1)、(2)、(3)以及(4),w1为电流采样导体200的实际宽度,w2为电流采样导体200的预设宽度;l1为电流采样导体200的实际长度,l2为电流采样导体200的预设长度;t1为电流采样导体200的实际厚度,t2为电流采样导体200的预设厚度;t1为电流采样导体200的实际厚度,t2为电流采样导体200的预设厚度;r11为电流采样导体200的实际电阻,r12为电流采样导体200的预设电阻。

在本实施例中,电流采样导体100的实际参数与预设参数完全对应相等,当该电流采样导体100应用在电机驱动电路中时,通过电流采样导体100能够准确地获取桥臂的工作电流信号,电流采样导体100的两端电压与桥臂的工作电流之间存在对照关系,根据该电流采样导体100的两端电压能够准确地得到桥臂的工作电流;从而减少电机驱动电路中电流采样步骤所产生的系统误差,降低了电流采样结果的误差发生率。

作为一种可选的实施方式,图6示出了在步骤s201中,所述获取电流采样导体200的预设参数的具体实现流程,如图6所示,具体为:

步骤s401:设定电流采样导体200的最大工作电压和最大工作电流。

由于本申请实施例中电流采样导体200与电机驱动电路中的桥臂直接耦接,因此使电流采样导体200所能承受的最大工作电压低于电机的安全电压阈值,并且电流采样导体200所能承受的最大工作电流低于电机的安全电流阈值,既提高了电机驱动电路中工作电流的采样精度,又保障了电机驱动电路的物理安全,电流采样导体200始终能够处于完全、稳定的运行状态,通过电流采样导体200能够实时获取电机驱动电流的工作电流信号,提高了所述电流采样方法对于电机驱动电路中三相工作电流的采样精度,本实施例中的电流采样方法具有极高的安全性和实用价值。

可选的,电流采样导体200的最大工作电压小于200mv,且接近200mv,如所述电流采样导体200的最大工作电压为190mv,进而本实施例能够极大地保障电流采样导体200的物理安全,并且实现对于三相桥臂的工作电流的高精度检测。

示例性的,电流采样导体200的最大工作电压为0.1v,电流采样导体200的最大工作电流为10a,则在本实施例中电机驱动电路中工作电流的采样过程中,流经所述电流采样导体200的电流能够保障电流采样导体200稳定长期工作,进而极大地提高了电机驱动系统的电流采样准确性和稳定性,实用价值更高。

步骤s402:根据最大工作电压和最大工作电流计算电流采样导体200的电阻,其中电流采样导体200的电阻计算公式为:

r=u/i(5)

在上式(5)中,所述u为所述最大工作电压,所述i为所述最大工作电流,所述r为所述电流采样导体200的电阻。

通过设定最大工作电流流经该电流采样导体200对应的电压差,能够计算出电流采样导体200的电阻;示例性的,结合步骤s401和步骤s402,设定最大工作电流i=10a时,对应的电流采样导体200的电压差为u=0.1v,则电流采样导体200的电阻r=u/i=0.1/10ω=0.01ω;因此本实施例根据公式(5)能够准确得到电流采样导体200的电阻值,实时检测电流流经该采样导体200产生的电压值;通过公式(5)得到电流采样导体200的电阻,提高了电流采样导体200的结构参数设计的合理性,提高了由该电流采样导体200得到的电压值经过运算放大电路进行放大的设计精度,降低了由于电流采样导体200的结构参数误差所引起的电流采样误差,有益于提高电机驱动电路的电流采样精度和准确度。

步骤s403:根据电流采样导体200的电阻选定电流采样导体200的宽度、长度以及厚度。

如上所述,电流采样导体200具有良好的导电性能,在获取到电流采样导体200的电阻以后,可选定电流采样导体200的宽度、长度以及厚度,并且使:电流采样导体200的实际宽度与电流采样导体200的预设宽度保持一致,电流采样导体200的实际长度与电流采样导体200的预设长度保持一致,电流采样导体200的实际厚度与电流采样导体200的预设厚度保持一致;当电流采样导体200的电阻被确定的前提下,电流采样导体200的宽度、长度以及厚度被选定的形式具有多种多样,电流采样方法的可操作性和普适性较强;从而确定电流采样导体200的空间结构,示例性的,1所述电流采样导体200的空间结构可以为规则的,也可以为不规则的;本实施例中电流采样方法的兼容性极强,使电流采样导体200的结构参数能够满足技术人员的实际设计需求,提高了技术人员的使用体验;在保障电流采样精度的基础之上,可缩小电流采样导体200的体积;当该电流采样导体200应用在电机驱动电路中,通过电流采样导体200的两端电压能够准确地获取三相桥臂输出的三相工作电流,减少了电机驱动电路的空间体积,降低了电机驱动电路的电流采样成本,本实施例中的电流采样方法具有更广的适用范围。

作为一种可选的实施方式,图7示出了步骤s204的具体实现流程,如图7所示,步骤s204具体包括:

步骤s501:对电流采样导体200的两端电压进行电压放大。

示例性的,所述电流采样导体200的两端电压放大公式如下:

u2=a*u3(6)

在上式(6)中,所述u2为放大后的所述两端电压,所述u3为在步骤s203中检测得到的两端电压,所述a为放大倍数,并且所述a为大于1的整数;放大倍数由技术人员预先设定,因此按照上式(6)实现了对于电流采样导体200两端电压的准确放大功能。

在对所述两端电压进行分析处理之前,将两端电压进行放大,以使所述两端电压具有更大的幅值,避免在对两端电压进行分析的过程中出现信号处理误差;当对所述两端电压进行电压放大后,通过放大后的两端电压能够更加准确地得到电机驱动电路中工作电流的变化情况,根据该放大后的两端电压获取电机驱动电路中任意一相工作电流信息,有助于提高电流采样的采样精度。

步骤s502:根据电流采样导体200的预设参数,得到与电流采样导体200的两端电压相对应的三相桥臂的工作电流。

电流采样导体200的两端电压与桥臂的工作电流之间存在相应的映射规则,参照上述图2的具体实施方式,在将电流采样导体200按照预设参数进行制作后,即可得到电流采样导体200的电信号传输特性,并且可获得电流采样导体200的两端电压与工作电流之间的对照关系,提高了对于电机驱动电路中工作电流的采样精度;示例性的,若所述电流采样导体200的预设参数包括电阻,则根据电流采样导体200的电阻,所述电流采样导体200的两端电压与工作电流之间的对照关系可采用如下表达式:

u1=r5*i1(7)

在上式(7)中,u1为电流采样导体200的两端电压,i1为三相桥臂的工作电流,r5为电流采样导体200的电阻,因此通过上式(7)能够根据两端电压得到唯一与之对应的工作电流;示例性的,所述当设定电流采样导体200的电阻的阻值以后,通过电流采样导体200对桥臂的工作电流进行采样过程中,u1和i1都能够得到系统的最大值,并且满足u1≤200mv,且接近200mv,如u1=190mv,以提高对于三相桥臂的工作电流采样精度;通过电流采样导体200的两端电压能够快速、准确地得到桥臂的工作电流,操作简便,实用价值较高。

作为一种优选的的实施方式,步骤s202具体为:

将所述电流采样导体200与三相桥臂中任意一相桥臂藕接。

在本实施例中,通过电流采样导体200能够获取任意一相桥臂中的工作电流信号、高压母线/低压母线的工作电流信号、任意两相桥臂中的工作电流信号或者三相工作电流信号,由于所述电流采样方法通过电流采样导体200能够实现电机驱动电路中任意一相工作电流的单独测量,通过该工作电流可判断出电机的运行状态,防止电机出现运行故障;从而本实施例中的电流采样方法通过电流采样导体200能够全面监控电机驱动电路中工作电流的变化情况,可根据电机的安全检测需求获取任意一相工作电流,可扩展性极强,提高了所述电流检测方法的实用价值。

作为一种可选的实施方式,步骤s202具体为:

将电流采样导体200串接在电机驱动电路中任意一相桥臂的电压输出端与电机之间。

参照图3中电机驱动电路的具体电路结构,由于每一相桥臂的电压输出端用于输出一项工作电流,并将该工作电流传输至电机;因此将电流采样导体200直接与桥臂的电压输出端连接,则电流采样导体200可直接接入桥臂输出的工作电流信号,通过电流采样导体200的两端电压能够反应出电机驱动电路中工作电流的波动情况;从而本实施例利用电流采样导体200能够实时得到电机驱动电路中工作电流大小,电机驱动电路具有较为灵活的电路结构,在技术上易于实现,消除电机工作电流的电流采样误差。

作为一种可选的实施方式,步骤s202具体为:

将电流采样导体200连接在所述电机驱动电路中任意一相桥臂的高压输入端和高压母线hv之间;或者

将电流采样导体200连接在所述电机驱动电路中任意一相桥臂的低压输入端和低压母线lv之间。

参照图8和图9所示,在图8中,电流采样导体200连接在桥臂的高压输入端和高压母线hv之间;在图9中,电流采样导体200连接在桥臂的低压输入端和低压母线lv之间;高压母线hv和低压母线lv中存在驱动电压,三相桥臂能够实现电能的转换,在本实施例中,电流采样导体200可与上桥臂连接,以检测上桥臂输出的工作电流;电流采样导体200也可与下桥臂连接,以检测下桥臂输出的工作电流;通过采集上桥臂的工作电流信号或者下桥臂的工作电流信号,能够准确地得到电机驱动电路输出的工作电流;因此本实施例中电流采样导体200在电机驱动电路中具有较为灵活的连接方式,当电机根据三相工作电流接入不同幅值和频率的工作电流,以处于不同的正转或者反转状态时,该电流采样方法都能实现对于工作电流的精确采样,兼容性极强;有效地提高了本实施例中电流采样方法的普适性,技术人员的使用体验更佳。

作为一种可选的实施方式,步骤s202具体为:

将电流采样导体200串接在电机驱动电路的高压母线hv中;或者

将电流采样导体200串接在电机驱动电路的低压母线lv中。

参照图10和图11,在图10所示出的电机驱动电路中,所述电流采样导体200串接在所述高压母线hv中;在图11所示出的电机驱动电路中,所述电流采样导体200串接在所述低压母线lv中;由于电机驱动电路的三相桥臂接入的电能来源于高压母线hv/低压母线lv,因此本实施例将电流采样导体200串接在高压母线hv/低压母线lv中,以获取高压母线hv/低压母线lv中的电能,通过电流采样导体200的两端电压变化量能够精确地得到电机驱动电路输出的工作电流变化量,保障了电流采样导体200对于电机驱动电路中三相工作电流的采样精度;并且根据图10和图11中的电机驱动电路,该电机驱动电路具有较为简化的电路结构,所述电流采样导体200并不会对电机驱动电路的控制性能造成较大的干扰,保障了电机的安全、稳定运行,提高了本实施例中电流采样方法的适用范围。

作为一种可选的实施方式,所述电机驱动电路包括:三个电流采样导体200;其中,每一个电流采样导体200与每一相桥臂一一对应连接。

参照图3中电机驱动电路的电路结构,通过每一个电流采样导体200分别获取每一相桥臂的工作电流,通过三个电流采样导体200能够同时检测出三相桥臂的三相工作电流,通过该三相工作电流能够实时监控电机的运转状态,以提高电机驱动电路的电流采样精度;因此在本实施例的三个电流采样导体200中,任意两个电流采样导体200连接不同的桥臂,通过每一个电流采样导体200能够实时获取一相桥臂的工作电流信号,所述电流采样方法通过三个电流采样导体200能够精确地获取电机驱动电路的三相工作电流,全面地维持了电机三相工作电流的稳定性,电机驱动电路中三相工作电流的采样成本更低,提高了电流采样方法的实用价值,从而有利于缩小电机驱动电路体积,以及简化电机驱动电路的电路结构。

图12示出了本实施例提供电机驱动电路的电流采样系统70的模块结构,其中,所述电机驱动电路包括三相桥臂和与所述电机驱动电路匹配的电流采样导体,参照图3中电机驱动电路的结构,所述三相桥臂根据三相控制信号输出三相工作电流,每一相桥臂的高压输入端用于接入高压母线,每一相桥臂的低压输入端用于接入低压母线,每一相桥臂的电压输出端用于输出一相工作电流;其中,所述电流采样系统70包括:电路板制作设备701、电子连接设备702、电压检测设备703以及电流检测设备704。

其中,电路板制作设备701用于获取电流采样导体的预设参数,根据电流采样导体的预设参数设定电流采样导体。

可选的,通过电路板制作设备701能够使电流采样导体的实际参数符合电机驱动电路的工作电流采样需求,避免电流采样导体的参数出现偏差,所述电流采样系统70利用电流采样导体能够实现对于电机驱动电路中三相工作电流的精确采样,提高电机驱动电路的电流采样精度。

电子连接设备702用于将电流采样导体与三相桥臂耦接。

可选的,本实施例中的电机驱动电路可包括任意数量的电流采样导体,通过该电流采样导体能够一相或者两相工作电流进行采样;因此本实施例中的电子连接设备702能够将电流采样导体接电机驱动电路的任意一相或者任意两相桥臂,以实现对于电机驱动电路中工作电流的全面采样,满足电机驱动电路的电流采样功能需求,电流采样方法能够保持稳定的工作状态,有助于提高电流采样系统70的兼容性。

电压检测设备703用于在三相桥臂加载驱动电压时,检测电流采样导体的两端电压。

若三相桥臂接入驱动电压时,则所述三相桥臂根据驱动电压输出相应的工作电流;通过电压检测设备703能够精确地获取电流采样导体的电压信号,根据电流采样导体的两端电压能够实时得到电机驱动电路中工作电流的变化情况,通过对于电流采样导体的两端电压进行处理分析后能够精确地得到电机驱动电路中三相工作电流的幅值,操作过程简便,提高了电流采样导体对于工作电流的采样灵敏度。

电流检测设备704用于根据电流采样导体的两端电压,得到三相桥臂的工作电流。

电流采样导体的两端电压与桥臂的工作电流幅值存在一一对应关系,当电机驱动电路中工作电流的幅值发生变化时,则电流采样导体的两端电压也会发生相应改变,因此通过电流采样导体的两端电压与桥臂的工作电流之间的对照规则,能够准确地得出三相桥臂的工作电流;所述电流检测设备704具有信号分析的功能,优选的,该电流检测设备704包含数据处理算法,通过该数据处理算法,可按照所述对照规则中计算得到相应桥臂的工作电流,根据该数据处理算法来获取电机驱动电路中的工作电流,能够极大地保障工作电流的采样精度,使本实施例中的电流采样系统具有更高的智能操控性;本实施例通过电流采样导体的两端电压能够反应出电机驱动电路中工作电流的变化信息,电流采样的误差率极低,提高了工作电流的采样精度以及采样速率,实用价值更高,以使本实施例中的电机采样系统70具有更广的适用范围。

需要说明的是,由于图10中电流采样系统70与图2中电流采样方法相对应,因此关于本实施例的电流采样系统70内部结构及其工作原理可参照图2的实施例,此处将不再赘述。

需要说明的是,本实施例电流采样系统70中各个内部电路设备可采用传统技术中的电路结构或者计算机程序来实现,对此不做限定;比如,本领域技术人员可采用传统技术中电压检测电路来实现电压检测设备703的电路功能,其中所述电压检测电路包括电压检测芯片、电阻等电子元器件;可选的,电压检测芯片为:tl431或者xc61cc,该电压检测电路能够按照技术人员的需求进行电压精确、低功耗检测,功能齐全,电路结构简单;又比如,技术人员可采用传统技术中的单片机或者cpld(complexprogrammablelogicdevice,复杂可编程逻辑器件)来实现电流检测设备704,优选的,该电压处理器705为cpld,其中该cpld中接入外界操作指令,cpld根据外界操作指令来建立电流采样导体的两端电压与工作电流之间的对照关系,通过该对照关系能够准确地反应出电流采样导体的两端电压与工作电流幅值之间的函数关系,避免了电流采样结果出现误差,使电流采样系统70具有更佳的可操控性以及智能性,实用价值更高。

在本实施例的电流采样系统70中,通过电流采样导体可对电机驱动电路任意一相或者两相工作电流进行精确采样,电流检测过程较为简单,根据电流采样导体的两端电压与桥臂的工作电流之间的对照关系,能够快速地检测出电机驱动电路中的工作电流,电流采样导体具有更加灵活的摆放位置,简化了电机驱动电路的电路结构布局,降低了电流采样的成本,实用价值极高;并且所述电流采样系统70能够适用于不同类型的电机驱动电路中,适用范围极广,提高了电流采样系统70的性价比,通过该电流采样系统70能够极大地保障电机的运行安全,电机驱动电路的可操控性更强;有效地解决了传统技术中电流采样系统对于电机驱动电路的电流采样成本较高,采样信号处理复杂,占用电机驱动系统更多的结构空间不利于进一步优化驱动系统的功率密度,或无法普遍适用的问题。

综上所述,本发明中的电流采样方法利用电流采样导体对电机驱动电路中的电流信号进行检测,并通过对于电流采样导体的两端电压进行放大、分析后,能够精确得到电机驱动电路中任意一相工作电流,电流采样的精度高,采样成本较低,并且能够适用于不同类型的电机驱动电路中,兼容性极强,性价比极高;因此,所述电流采样方法能够全面地保障电机的运行安全,工业应用价值极高,对于本领域中电机采样技术的发展具有重要的积极作用。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解,实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中,详细描述了公知的操作、部件和元件,以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解,在本文和所示的实施方式是非限制性例子,且因此可认识到,在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此,短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外,特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此,关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合,而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如,加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容,且并不产生限制,特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式,但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如,附接、耦合、连接等)应被广泛地解释,并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此,连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子,且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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