专利名称：电机驱动器交流输入电压幅值估计方法
技术领域：
本发明涉及电压幅值估计技术领域，具体地说，涉及一种电机驱动器交流输入电压幅值估计方法。
背景技术：
交流输入采用不控整流的电机驱动器，因电路较简单，无校正功率器件，，结构简单、可靠性好、成本低等优点，被广泛地在空调、注塑机、数控机床等领域/行业。因为保护、控制参考及参与控制的需要，对于输入的交流电通常需要进行检测，比较常规的做法是采用电压互感器或者是采用模拟芯片构成的电路进行检测，上述做法的电路结构复杂、体积较大，电路成本较高。为了解决上述问题，现有技术中有通过交流输入过零检测和电压幅值检测相结合的方式对输入的单相交流电进行检测，这样获得交流输入的过零点和电压幅值即可间接地完成交流输入的检测。过零检测技术比较成熟，对于电压幅值检测，尽可能不增加或者少增加额外电路，实现低成本检测交流输入电压幅值是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有交流输入采用不控整流的电机驱动器，交流输入电压检测成本高、电路结构复杂的不足，提供一种利用已有电路元器件等条件，在不增加电子器件的情况下有效估测出输入交流电压幅值的方法，进一步实现交流输入电压的检测。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现
一种电机驱动器交流输入电压幅值估计方法，驱动器采用不控整流器，整流器的输出端输出直流电，整流器的正负输出端连接滤波电容以及逆变器的正负输入端，逆变器的输出端连接电机，其特征在于计算1Λ2Μ)个交流输入电压周期内，整流器输出直流电的平均电流和平均电压，将电机侧等效为电阻，所述滤波电容与等效电阻构成RC回路，根据滤波电容一个放电过程中滤波电容两端电压最大值和最小值与整流器输出直流电的电压值的关系，以及整流器输出直流电峰值与交流输入电压幅值的关系，获取交流输入电压幅值， 其中M为交流输入的相数。本发明中，1/(2M)个交流输入电压周期内，通过每个PWM载波周期中电机三相电流的PWM载波调制比，计算每个PWM载波周期整流器输出的电流值，再通过对1/ (2M)个交流输入电压周期内所有PWM载波周期整流器输出的电流值求平均，获取1Λ2Μ)个交流输入电压周期内整流器输出直流电的平均电流。1/(2M)个交流输入电压周期内，在每个PWM载波周期对整流器输出直流电的电压值进行一次采样，在通过对所有电压采样值求平均，获取1Λ2Μ)个交流输入电压周期内整流器输出直流电的平均电压。1/(2M)个交流输入电压周期内，整流器输出直流电多个电压采样值中的最小电压采样值为滤波电容一个放电过程中的滤波电容两端电压的最小值。本发明中，整流器输出直流电的电压达到峰值时滤波电容两端电压达到最大值， 整流器输出直流电的电压开始下降，滤波电容开始进行放电，整流器输出直流电的电压与滤波电容两端电压再次相等，滤波电容两端的电压到达最小值，利用整流器输出直流电的电压与滤波电容两端电压的最大值和最小值两次相等，计算交流输入电压幅值。本发明电机驱动器交流输入电压幅值估计方法，避免采用电压互感器或者是采用模拟芯片构成的电路对交流输入电压幅值进行检测，利用采用不控整流器的电机驱动器现有的结构，通过对直流侧电压和电流的估计，将电机侧等效为电阻，在滤波电容一次放电过程中，滤波电容两端电压与整流器输出直流电电压存在两次相等的过程，以及整流器输出直流电的电压峰值与交流输入电压幅值的关系获取交流输入电压幅值，本发明在降低交流输入电压幅值检测成本的同时，使得交流电压幅值检测具备相当高的可靠性。
图1为交流输入为单相交流电，采用不控整流器的电机驱动器的结构示意图。图2为交流输入为单相交流电，整流器输出直流电的电压波形图。图3为将电机侧等效为电阻的RC回路的结构示意图。图4为交流输入为单相交流电，整流器输出直流电的电压与滤波电容充放电关系示意图。图5为交流输入为三相交流电，采用不控整流器的电机驱动器的结构示意图。图6为交流输入为单相交流电，整流器输出直流电的电压与滤波电容充放电关系示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。电机驱动器交流电压检测是一项非常重要的事情，本发明的主旨在于，针对采用不控整流器的电机驱动器，在不额外增加电子器件的情况下，利用已有电路元件等条件，提供一种可靠性高的交流电压幅值检测方法。除此之外，本发明对于交流输入为任意相数的交流电均适应，为了便于说明本发明的具体实施方式
，首先以交流输入为单相交流电进行说明。参见图1，对于常见的交流输入为单相交流电的电机驱动器，不控整理器由两组二极管构成，单相交流电经过整流器整流后输出直流电，整流器的正负输出端连接滤波电容c以及逆变器的正负输入端。设输入的单相交流电的幅值为
&，则输入单相交流电的电压函数
rac(i) =Fss Sin(Oi) ,aie
那么，如图2所示，整流器输出的直流电的电压函数 V{i) = Vm siii( m) ,me
即输入为单相交流电时，整流器输出直流电电压的峰值与输入单相交流电的电压幅值相等，只要得到整流器输出直流电电压的峰值即可获取输入单相交流电的电压幅值。再参见图2，根据整流器输出的直流电的电压波形可知，一个单相交流电电压周期 Tv内，整流器输出的直流电的电压存在两次峰值，本发明中，我们计算1/2个单相交流电电压周期Tv内，整流器输出的直流电的平均电流和平均电压。对于1/2个单相交流电电压周期1内，整流器输出的直流电的平均电流，首先根据每个PWM载波周期中，电机三相电流的PWM载波调制比，计算每个PWM载波周期整流器输出的电流值4，即一个载波周期直流侧电流
权利要求
1.电机驱动器交流输入电压幅值估计方法，驱动器采用不控整流器，整流器的输出端输出直流电，整流器的正负输出端连接滤波电容以及逆变器的正负输入端，逆变器的输出端连接电机，其特征在于计算1Λ2Μ)个交流输入电压周期内，整流器输出直流电的平均电流和平均电压，将电机侧等效为电阻，所述滤波电容与等效电阻构成RC回路，根据滤波电容一个放电过程中滤波电容两端电压最大值和最小值与整流器输出直流电的电压值的关系，以及整流器输出直流电峰值与交流输入电压幅值的关系，获取交流输入电压幅值，其中M为交流输入的相数。
2.如权利要求1所述的电机驱动器交流输入电压幅值估计方法，其特征在于1Λ2Μ) 个交流输入电压周期内，通过每个PWM载波周期中电机三相电流的PWM载波调制比，计算每个PWM载波周期整流器输出的电流值，再通过对1Λ2Μ)个交流输入电压周期内所有PWM载波周期整流器输出的电流值求平均，获取1Λ2Μ)个交流输入电压周期内整流器输出直流电的平均电流。
3.如权利要求1所述的电机驱动器交流输入电压幅值估计方法，其特征在于1Λ2Μ) 个交流输入电压周期内，在每个PWM载波周期对整流器输出直流电的电压值进行一次采样，在通过对所有电压采样值求平均，获取1Λ2Μ)个交流输入电压周期内整流器输出直流电的平均电压。
4.如权利要求3所述的电机驱动器交流输入电压幅值估计方法，其特征在于1Λ2Μ) 个交流输入电压周期内，整流器输出直流电多个电压采样值中的最小电压采样值为滤波电容一个放电过程中的滤波电容两端电压的最小值。
5.如权利要求1至4任一所述的电机驱动器交流输入电压幅值估计方法，其特征在于 整流器输出直流电的电压达到峰值时滤波电容两端电压达到最大值，整流器输出直流电的电压开始下降，滤波电容开始进行放电，整流器输出直流电的电压与滤波电容两端电压再次相等，滤波电容两端的电压到达最小值，利用整流器输出直流电的电压与滤波电容两端电压的最大值和最小值两次相等，计算交流输入电压幅值。
全文摘要
本发明解决现有交流输入采用不控整流的电机驱动器，交流输入电压检测成本高、电路结构复杂的不足，提供一种利用已有电路元器件等条件，在不增加电子器件的情况下有效估测出输入交流电压幅值的方法，进一步实现交流输入电压的检测。该方法，通过计算1/(2M)个交流输入电压周期内，整流器输出直流电的平均电流和平均电压，将电机侧等效为电阻，在滤波电容一个放电过程中其两端电压最大值和最小值与整流器输出直流电的电压值的关系，获取交流输入电压幅值。本发明避免采用电压互感器或者是采用模拟芯片构成的电路对交流输入电压幅值进行检测，在降低交流输入电压幅值检测成本的同时，使得交流电压幅值检测具备相当高的可靠性。
文档编号H02P27/06GK102497160SQ20111038666
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者叶林华 申请人:东元总合科技(杭州)有限公司