一种具有自适应量程切换功能的相电流检测系统及方法与流程

本发明属于电机，具体涉及一种具有自适应量程切换功能的相电流检测系统及方法。

背景技术：

1、有刷电机采用机械换向方式，这种方式容易产生火花，长时间使用后碳刷磨损严重，极易损坏。永磁同步电机使用电子换向，克服了有刷电机的这一缺点，使其具高可靠性、高效率、高功率密度、高动态响应等优点，从而逐步在工业上广泛应用。永磁同步电机在光电跟踪系统中也得到了普遍应用，其中，为提高整个系统的控制性能，一般将电流环作为永磁同步电机的最内环。检测电流过程的准确性、实时性，对实现系统高精度控制有重要影响。此外，除pid控制外的控制方法，如转矩控制，无位置传感器的控制策略等，也可能用到电机各相的电流值。因此，电流检测是实现永磁同步电机可靠控制的基础。而且实际中由于系统工作模式的变化，电机电流可能从0-±200a范围变化，测量范围跨度比较大，给精确测量造成了困难。上述问题是高精度控制系统必须解决的，因此本发明根据系统要求和实际应用，采用自适应量程切换相电流检测电路来获得电流精确检测结果。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种具有自适应量程切换功能的相电流检测系统及方法。

2、为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种具有自适应量程切换功能的相电流检测系统，包括：

3、电机，所述电机的三根相线分别连接三相桥电路的a相桥臂、b相桥臂和c相桥臂；

4、三相桥电路，所述三相桥电路的正极与电池的正极bat连接，所述三相桥电路的a相下桥臂和c相下桥臂均通过采样部件接地；

5、采样及量程切换单元，与所述采样部件连接，用于采集所述采样部件的电压，并根据采集到的电压计算电流矢量值；

6、单片机电路，与所述三相桥电路连接，用于控制所述三相桥电路的开通与关断；所述单片机电路还与所述采样及量程切换单元连接，根据所述采样及量程切换单元采集到的电压向所述采样及量程切换单元反馈量程切换信号。

7、进一步的，所述三相桥电路包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管和第六mos管，所述第一mos管和第四mos管串联形成a相桥臂，所述第二mos管和第五mos管串联形成b相桥臂，所述第三mos管和第六mos管串联形成c相桥臂。

8、进一步的，所述采样部件包括第一采样电阻和第二采样电阻，所述第四mos管通过第一采样电阻接地，所述第六mos管通过第二采样电阻接地。

9、进一步的，采样及量程切换单元包括第一采样及量程切换电路，所述第一采样及量程切换电路包括第一开关、第二开关、第一放大电路、第一电压跟随器和第一滤波电路，所述第一放大电路的同相端通过所述第一开关与所述第一采样电阻连接，所述第一放大电路的同相端还与所述第一电压跟随器连接，所述第一放大电路的反相端通过所述第二开关接地；

10、所述第一放大电路的输出端通过所述第一滤波电路与单片机电路连接；

11、所述第一开关、第二开关均与所述单片机电路连接。

12、进一步的，采样及量程切换单元包括第二采样及量程切换电路，所述第二采样及量程切换电路包括第三开关、第四开关、第二放大电路、第二电压跟随器和第二滤波电路，所述第二放大电路的同相端通过所述第三开关与所述第二采样电阻连接，所述第二放大电路的同向端还与所述第二电压跟随器连接，所述第二放大电路的反相端通过所述第四开关接地；

13、所述第二放大电路的输出端通过所述第二滤波电路与单片机电路连接；

14、所述第三开关、第四开关均与所述单片机电路连接。

15、第二方面，本发明还提供了一种具有自适应量程切换功能的相电流检测方法，应用于上述的具有自适应量程切换功能的相电流检测系统，方法包括如下步骤：

16、单片机电路控制三相桥电路的下桥臂导通；

17、单片机电路控制采样及量程切换单元切换至第一量程范围工作，采样及量程切换单元对第一采样电阻的电压和第二采样电阻的电压进行采样；

18、单片机电路检测并根据所述采样及量程切换单元的输出电压计算获得第一电流矢量值；

19、单片机电路判断第一电流矢量值与第一阈值的关系，若第一电流矢量值小于第一阈值，控制采样及量程切换单元切换至第二量程范围工作；

20、若第一电流矢量值大于或等于第一阈值，采样及量程切换单元保持在第一量程范围工作。

21、进一步的，控制采样及量程切换单元切换至第一量程范围工作，具体为：

22、控制采样及量程切换单元的放大倍数为a1。

23、进一步的，当采样及量程切换单元在第二量程范围内工作时，包括如下步骤：

24、重新采集第一采样电阻的电压和第二采样电阻的电压，并对采集到的电压进行计算，获得第二电流矢量值；

25、判断第二电流矢量值与第二阈值的关系，若第二电流矢量值大于第二阈值，控制采样及量程切换单元切换至第一量程范围工作；

26、若第二电流矢量值小于或等于第二阈值，采样及量程切换单元保持在第二量程范围工作。

27、进一步的，控制采样及量程切换单元切换至第二量程范围工作，具体为：

28、控制采样及量程切换单元的放大倍数为a2。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、本发明公开了一种具有自适应量程切换功能的相电流检测系统及方法，采样及量程切换单元对采样电阻的电压进行采集，单片机电路根据采集到的电压计算电流矢量值，并判断电流矢量值与第一阈值或第二阈值的关系，切换采样及量程切换单元的量程，从而选择合适的量程进行相电流检测，提高检测精确性。

技术特征：

1.一种具有自适应量程切换功能的相电流检测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的相电流检测系统，其特征在于，所述三相桥电路包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管和第六mos管，所述第一mos管和第四mos管串联形成a相桥臂，所述第二mos管和第五mos管串联形成b相桥臂，所述第三mos管和第六mos管串联形成c相桥臂。

3.根据权利要求2所述的相电流检测系统，其特征在于，所述采样部件包括第一采样电阻和第二采样电阻，所述第四mos管通过第一采样电阻接地，所述第六mos管通过第二采样电阻接地。

4.根据权利要求3所述的相电流检测系统，其特征在于，采样及量程切换单元包括第一采样及量程切换电路，所述第一采样及量程切换电路包括第一开关、第二开关、第一放大电路、第一电压跟随器和第一滤波电路，所述第一放大电路的同相端通过所述第一开关与所述第一采样电阻连接，所述第一放大电路的同相端还与所述第一电压跟随器连接，所述第一放大电路的反相端通过所述第二开关接地；

5.根据权利要求3所述的相电流检测系统，其特征在于，采样及量程切换单元包括第二采样及量程切换电路，所述第二采样及量程切换电路包括第三开关、第四开关、第二放大电路、第二电压跟随器和第二滤波电路，所述第二放大电路的同相端通过所述第三开关与所述第二采样电阻连接，所述第二放大电路的同向端还与所述第二电压跟随器连接，所述第二放大电路的反相端通过所述第四开关接地；

6.一种具有自适应量程切换功能的相电流检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的具有自适应量程切换功能的相电流检测系统，方法包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的相电流检测方法，其特征在于，控制采样及量程切换单元切换至第一量程范围工作，具体为：

8.根据权利要求6所述的相电流检测方法，其特征在于，当采样及量程切换单元在第二量程范围内工作时，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的相电流检测方法，其特征在于，控制采样及量程切换单元切换至第二量程范围工作，具体为：

技术总结
本发明公开了一种具有自适应量程切换功能的相电流检测系统及方法，所述系统包括电机，所述电机的三根相线分别连接三相桥电路的A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂；三相桥电路，所述三相桥电路的正极与电池的正极BAT连接，所述三相桥电路的A相下桥臂和C相下桥臂均通过采样部件接地；采样及量程切换单元，与所述采样部件连接，用于采集所述采样部件的电压，并根据采集到的电压计算电流矢量值；单片机电路，与所述三相桥电路连接，用于控制所述三相桥电路的开通与关断；所述单片机电路还与所述采样及量程切换单元连接，根据所述采样及量程切换单元采集到的电压向所述采样及量程切换单元反馈量程切换信号。本发明能够提高检测精确性。

技术研发人员：苑洪月,胡钧,蒙总柳,郭锋,尹华
受保护的技术使用者：五羊-本田摩托（广州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15